JPS5846651A - 電極配線の製造方法 - Google Patents
電極配線の製造方法Info
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- JPS5846651A JPS5846651A JP14479681A JP14479681A JPS5846651A JP S5846651 A JPS5846651 A JP S5846651A JP 14479681 A JP14479681 A JP 14479681A JP 14479681 A JP14479681 A JP 14479681A JP S5846651 A JPS5846651 A JP S5846651A
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- forming
- wiring
- electrode
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は尚融点金属の表向に薄い酸化膜被膜層を形成し
、゛シリコンプロセスとの互換性をもたせた電極・配1
11!構造及びその製造方法に関するものである。
、゛シリコンプロセスとの互換性をもたせた電極・配1
11!構造及びその製造方法に関するものである。
絶縁ケート電界効果形トランジスタ(MOSFET )
の製造においては、ゲート電極劇料として当初アルミニ
ウム(AL )が用いられた。しかし紅の融点は660
℃であるため、MO8lil造工程において不可欠なゲ
ート電極をマスクとして不純物をイオン注入し、その仮
泊性化のため900〜1000℃程炭の熱処理を行う、
いわゆる自己整合法を適用できない。また半導体装置の
高密度化、微細化が進むにつれ、当然電極・配線も微細
化され電flLvIj度が大きくなって、エレクトロマ
イクレージョンによる断線または短絡税象を引き起こす
0このような観点から高融点金属である。たとえば七リ
ブテン(Mo)や高温で安定な多結晶シリコン(ボ!J
Si )か用いられるようになった0多結晶Stは自
己整合法が適用でき1表面に良質な酸化膜を容易に形成
できるが、不純物を多量にドープしても抵抗率に下限が
ある(4〜7 X 10−’Ω−cnr)。尚融点金属
の抵抗率はそれより約2桁程度低く耐熱性も高いが、高
温における安定な酸化膜の形成、耐薬品性に問題がある
。そこで最近になって高融点金属より抵抗率は約1桁上
がるが、多結晶Siと同様、表面に酸化膜全形成できる
シリサイドが注目されている0しかし今後のMO8LS
Iメモリの微細化、大規模化を考えた場合、電極・配線
の信号伝搬遅延の問題は非常に大きな問題である。25
6にビット以上の規模のMO8RAMでは金属シリサイ
ドの抵抗率でも信号伝搬遅延が間組になるといわれてい
る。
の製造においては、ゲート電極劇料として当初アルミニ
ウム(AL )が用いられた。しかし紅の融点は660
℃であるため、MO8lil造工程において不可欠なゲ
ート電極をマスクとして不純物をイオン注入し、その仮
泊性化のため900〜1000℃程炭の熱処理を行う、
いわゆる自己整合法を適用できない。また半導体装置の
高密度化、微細化が進むにつれ、当然電極・配線も微細
化され電flLvIj度が大きくなって、エレクトロマ
イクレージョンによる断線または短絡税象を引き起こす
0このような観点から高融点金属である。たとえば七リ
ブテン(Mo)や高温で安定な多結晶シリコン(ボ!J
Si )か用いられるようになった0多結晶Stは自
己整合法が適用でき1表面に良質な酸化膜を容易に形成
できるが、不純物を多量にドープしても抵抗率に下限が
ある(4〜7 X 10−’Ω−cnr)。尚融点金属
の抵抗率はそれより約2桁程度低く耐熱性も高いが、高
温における安定な酸化膜の形成、耐薬品性に問題がある
。そこで最近になって高融点金属より抵抗率は約1桁上
がるが、多結晶Siと同様、表面に酸化膜全形成できる
シリサイドが注目されている0しかし今後のMO8LS
Iメモリの微細化、大規模化を考えた場合、電極・配線
の信号伝搬遅延の問題は非常に大きな問題である。25
6にビット以上の規模のMO8RAMでは金属シリサイ
ドの抵抗率でも信号伝搬遅延が間組になるといわれてい
る。
従ってMOSの電極・配線として高融点金属の役割は今
後一層重畳になると考えられるoしかし現在よく研究さ
れている高融点金属でろるMo 、 W 。
後一層重畳になると考えられるoしかし現在よく研究さ
れている高融点金属でろるMo 、 W 。
Ta 、 Tiゲートは、耐熱性會有するためSiゲー
トと同様、自己整合法線適用できるが% Stゲートプ
ロセスの本質である■^高温素雰囲気中にさらして、安
定なSiOxにそれ自身の表面にあるい拡他のiμ分に
形成する。■H* S 04 、 HCL 、HN O
n + Ha Ch勢の酸洗浄を行うことは全く不可能
でおる。このことが−融点金属グー)[極・配線の実用
化會妨けている大きな理由の1つである。
トと同様、自己整合法線適用できるが% Stゲートプ
ロセスの本質である■^高温素雰囲気中にさらして、安
定なSiOxにそれ自身の表面にあるい拡他のiμ分に
形成する。■H* S 04 、 HCL 、HN O
n + Ha Ch勢の酸洗浄を行うことは全く不可能
でおる。このことが−融点金属グー)[極・配線の実用
化會妨けている大きな理由の1つである。
また金属ケートが上記の2つの工Stとれないことから
%Siケートプロセスで埃在行われている、第1図に示
すような2−ケート構造ケとることもできない。ここで
1は半導体基板で、2Fi素子間分離絶縁腺であり、3
はケート酸化膜でめるo4は第1層ゲート電極、5は第
2層ゲート電極でおり、肉ゲート電極は酸化膜6を介し
て一部重なっているため素子面積を小さくできる点に特
徴がある。第1図はI Tr、メモリセル構造の1例で
あり、4はコンデンサ電極、5はMO8Tr、のゲート
電極の機能をもつ0 さらKMO8LSIメモリの機軸化に伴ないケート酸化
膜がloo A程度の厚みVこなると、尚温熱処理1根
VCおいて層間絶縁膜たるpsc*から薄い酸化mを違
しエソース・ドレイン領域へ燐が拡散し、浅い接合を破
壊することか考えら$する0そこでソース・ドレイン饋
域上の酸化Iak厚くする工程がゲート電極形成後に必
要となる0しかし烏融点金属をゲート電極・配線とする
、従来の電極・配線構造及びその製造方法では、上記工
程は不可能である。
%Siケートプロセスで埃在行われている、第1図に示
すような2−ケート構造ケとることもできない。ここで
1は半導体基板で、2Fi素子間分離絶縁腺であり、3
はケート酸化膜でめるo4は第1層ゲート電極、5は第
2層ゲート電極でおり、肉ゲート電極は酸化膜6を介し
て一部重なっているため素子面積を小さくできる点に特
徴がある。第1図はI Tr、メモリセル構造の1例で
あり、4はコンデンサ電極、5はMO8Tr、のゲート
電極の機能をもつ0 さらKMO8LSIメモリの機軸化に伴ないケート酸化
膜がloo A程度の厚みVこなると、尚温熱処理1根
VCおいて層間絶縁膜たるpsc*から薄い酸化mを違
しエソース・ドレイン領域へ燐が拡散し、浅い接合を破
壊することか考えら$する0そこでソース・ドレイン饋
域上の酸化Iak厚くする工程がゲート電極形成後に必
要となる0しかし烏融点金属をゲート電極・配線とする
、従来の電極・配線構造及びその製造方法では、上記工
程は不可能である。
本発明社上記の欠点を解決するため抵抗率が高融点シリ
サイドより低い烏融点金属會ゲート電極φ配線とする半
導体装置においてそのゲート電極e配線の表面のみに選
択的にシリコン酸化膜又は酸化された金属シリサイドよ
シなる保繰膜を形成したもので、半導体装置の製造工程
において酸化および酸洗浄を可能とする0以下図面につ
いて本発明の詳細な説明する。
サイドより低い烏融点金属會ゲート電極φ配線とする半
導体装置においてそのゲート電極e配線の表面のみに選
択的にシリコン酸化膜又は酸化された金属シリサイドよ
シなる保繰膜を形成したもので、半導体装置の製造工程
において酸化および酸洗浄を可能とする0以下図面につ
いて本発明の詳細な説明する。
第2図は本発明のMOSFETの電極・配線構造の断面
図であるolは半導体基板、2は素子間分離−絶縁膜、
3はケート酸化1[,12社島融点金属よりなるゲート
電極、13は該電極12の表面に形成されたポリSiす
るいは金属シリサイド、14は該ポリSiするいは金属
シリサイドを酸化して得られた酸化膜でらる0第2図で
は、#R化は完全に行なわれずポリSi;bるいは金属
シリサイドL(を残しているが%目的とする1バイスに
応じてこれを完全に酸化してしまってもさしつかえない
。本構造によれは、ゲート電極12の上面のみならず側
面にもポリS1メるいは金属シリサイド1gl113及
び酸化% 14 ’i有するため、酸洗浄や醜化工根に
あ・いてもケート電極材料である11i6#11点金楓
が浸されることがなく。
図であるolは半導体基板、2は素子間分離−絶縁膜、
3はケート酸化1[,12社島融点金属よりなるゲート
電極、13は該電極12の表面に形成されたポリSiす
るいは金属シリサイド、14は該ポリSiするいは金属
シリサイドを酸化して得られた酸化膜でらる0第2図で
は、#R化は完全に行なわれずポリSi;bるいは金属
シリサイドL(を残しているが%目的とする1バイスに
応じてこれを完全に酸化してしまってもさしつかえない
。本構造によれは、ゲート電極12の上面のみならず側
面にもポリS1メるいは金属シリサイド1gl113及
び酸化% 14 ’i有するため、酸洗浄や醜化工根に
あ・いてもケート電極材料である11i6#11点金楓
が浸されることがなく。
又これらの領域がケート電極120表面に限られている
ため内部の金属の抵抗率を劣化させなことがなく素子の
高速動作が維持できる。金属材料としてヰ抵抗率の小で
いとと、耐熱性の尚りことが必要であることがらbMo
、W、Ta+Tt 吟の尚一点全域が最適でめる0なお
第2図ではソース・ドレイン引出し電極、鳩間絶@膜に
省略している。
ため内部の金属の抵抗率を劣化させなことがなく素子の
高速動作が維持できる。金属材料としてヰ抵抗率の小で
いとと、耐熱性の尚りことが必要であることがらbMo
、W、Ta+Tt 吟の尚一点全域が最適でめる0なお
第2図ではソース・ドレイン引出し電極、鳩間絶@膜に
省略している。
次に、本発明の装造法の一実施例會第3図に示す。ゲー
ト電極材料としてMo kと9あけて説明する。すなわ
ち半導体基板1に選択酸化法eこよp厚い素子間分離絶
縁11iilZをゲート・ソースΦドレイン部を除く部
分に形成し、その彼^びは化してケート酸化M3’e形
成する(工程A)。次にMool1を電子ヒーム蒸着法
、スパッタ法、CVD法勢によシ被着させる。本実施例
では電子ビーム蒸着法により3000人形成した(工程
B)。尚Mo @ 11と半導体基板1と直接コノタフ
)1とる場合は、工程Aの次に酸化膜3の所定の位置に
開口部を設ける工程が必要でめる。次にMool1を処
理して通常のリングラフィとエツチング工程により形成
したゲート電極12ヲ作成し、これをマスクとしてイオ
ン注入法で不純物音半導体基板表面ycケート酸化膜3
全通して注入し、約1000℃の熱処理を施し、注入不
純物を活性化し、ソース・ドレイン領域7を形成する(
工程C)o次に全面にSi層15を形成する。本実施例
では電子ビーム蒸着法で1000人の犀さの51m15
を形成した(工程D)。この場合、後の工程で非酸化性
あるいは酸化性雰囲気で処理さ、れることを考えるとピ
ンホールがないことが望ましい。検討でFi蒸着時の基
板温度を室温から600℃まで変えて行ったが、基板温
度の尚い方がピンホールが非常に少ないことがわかった
0本実施例では基板温度は500℃とした。尚Si層の
形成法は電子ビーム蒸着法に限定されることなく、スバ
ツタ法+ Si Ha 、 Si C4その他のシリコ
ンの水素塩化物等の熱分解法を用いてもよい。次に非数
化性雰囲気中で熱処理しゲート金m表面のSiのみを金
族シリサイド16に変える(工程E)oこの場合Moと
Siの反応を表向たけに抑えることが必要でるるが、こ
れにはMo機中の不純物酸素が嶽蒙な働きをすること奮
われわれは見出した。すなわちMo膜中に数饅〜畝十−
の#R木をあらかじめ入れておき、この上に8iN4h
るいはシリサイド層が形成されでいる場合、600℃以
上の温度で熱処理すると、51−M。
ト電極材料としてMo kと9あけて説明する。すなわ
ち半導体基板1に選択酸化法eこよp厚い素子間分離絶
縁11iilZをゲート・ソースΦドレイン部を除く部
分に形成し、その彼^びは化してケート酸化M3’e形
成する(工程A)。次にMool1を電子ヒーム蒸着法
、スパッタ法、CVD法勢によシ被着させる。本実施例
では電子ビーム蒸着法により3000人形成した(工程
B)。尚Mo @ 11と半導体基板1と直接コノタフ
)1とる場合は、工程Aの次に酸化膜3の所定の位置に
開口部を設ける工程が必要でめる。次にMool1を処
理して通常のリングラフィとエツチング工程により形成
したゲート電極12ヲ作成し、これをマスクとしてイオ
ン注入法で不純物音半導体基板表面ycケート酸化膜3
全通して注入し、約1000℃の熱処理を施し、注入不
純物を活性化し、ソース・ドレイン領域7を形成する(
工程C)o次に全面にSi層15を形成する。本実施例
では電子ビーム蒸着法で1000人の犀さの51m15
を形成した(工程D)。この場合、後の工程で非酸化性
あるいは酸化性雰囲気で処理さ、れることを考えるとピ
ンホールがないことが望ましい。検討でFi蒸着時の基
板温度を室温から600℃まで変えて行ったが、基板温
度の尚い方がピンホールが非常に少ないことがわかった
0本実施例では基板温度は500℃とした。尚Si層の
形成法は電子ビーム蒸着法に限定されることなく、スバ
ツタ法+ Si Ha 、 Si C4その他のシリコ
ンの水素塩化物等の熱分解法を用いてもよい。次に非数
化性雰囲気中で熱処理しゲート金m表面のSiのみを金
族シリサイド16に変える(工程E)oこの場合Moと
Siの反応を表向たけに抑えることが必要でるるが、こ
れにはMo機中の不純物酸素が嶽蒙な働きをすること奮
われわれは見出した。すなわちMo膜中に数饅〜畝十−
の#R木をあらかじめ入れておき、この上に8iN4h
るいはシリサイド層が形成されでいる場合、600℃以
上の温度で熱処理すると、51−M。
あるいはシリサイド−Moの反応を抑制する。本実施例
では膜中の一素jIkをlO−程度としている。次にM
oシリサイドとSiのエツチング比の大きなドライエツ
チング法によりSi 1% 15のみ金除去しく工程F
)%その後酸化性雰囲気にさらしてゲート電極表面のシ
リサイド16を酸化l111!17に変え、ゲート電極
金酸化膜保一層で被覆した構造が得られる(工程G )
oこの時ソース・ドレイン領域上のゲート酸化1l1
13も酸化が進行するが、一般に単結晶Siの酸化速度
はシリサイドの欧化速度tζ比べl/m −1/a倍と
遅いため、そ妹厚みは酸化膜17に比べ薄い。
では膜中の一素jIkをlO−程度としている。次にM
oシリサイドとSiのエツチング比の大きなドライエツ
チング法によりSi 1% 15のみ金除去しく工程F
)%その後酸化性雰囲気にさらしてゲート電極表面のシ
リサイド16を酸化l111!17に変え、ゲート電極
金酸化膜保一層で被覆した構造が得られる(工程G )
oこの時ソース・ドレイン領域上のゲート酸化1l1
13も酸化が進行するが、一般に単結晶Siの酸化速度
はシリサイドの欧化速度tζ比べl/m −1/a倍と
遅いため、そ妹厚みは酸化膜17に比べ薄い。
本実施例ではシリサイド16社完全に酸化しているが酸
化の程度は目的とするデバイスに応じて自由に選択する
ことができる。
化の程度は目的とするデバイスに応じて自由に選択する
ことができる。
第4図に他の実施例?示す。Mo膜を被層し加工する1
での工程、すなわち1程A、B、C#i第3図のA、B
、Cと全く同じでめるので説明を省くが1本実施例では
工程CLI)彼にMOよりなるゲート電極12 ’fr
St H&雰囲気にさらしStとMOが反応してモリ
ブデンシリサイドを形成する温度300〜700℃にす
ると、ゲート電極部分以外へのSiの堆積は無視でをる
程度に小さくゲート電極の上面及び1lll向に一択的
にモリブデンシリサイド18が形成される(工mD)o
向シランのプラズマ雰囲気中で処理してもよい0次に高
温の酸素雰囲気にさらすことによってシリサイド18を
酸化膜りに変え、除化膜保麟鳩を有するケート電極構造
が得られる0同第2図、第3図ではシリ’j−イド16
、1Bの形成はイオン注入の債に行ったが、イオン注
入の後でもよい0さら11c第5図に他の実施例をボす
。工程Aは第1図工程Aと同様であり、牛尋俸基板1に
選択は化法により厚い素子間分離杷縁a2とケート[化
m3を形成した後、Mo膜11會被着させ続けてSi映
201ft形成する(工mB)o本実施例ではMo膜1
1゜Si 11120とも電子ビーム蒸漸法で形成した
。験I!Vはそれぞれaooo 入、 1000 Aと
した。次に通常のリノグラフイ技術とプラズマエッチン
グ技術によりM。
での工程、すなわち1程A、B、C#i第3図のA、B
、Cと全く同じでめるので説明を省くが1本実施例では
工程CLI)彼にMOよりなるゲート電極12 ’fr
St H&雰囲気にさらしStとMOが反応してモリ
ブデンシリサイドを形成する温度300〜700℃にす
ると、ゲート電極部分以外へのSiの堆積は無視でをる
程度に小さくゲート電極の上面及び1lll向に一択的
にモリブデンシリサイド18が形成される(工mD)o
向シランのプラズマ雰囲気中で処理してもよい0次に高
温の酸素雰囲気にさらすことによってシリサイド18を
酸化膜りに変え、除化膜保麟鳩を有するケート電極構造
が得られる0同第2図、第3図ではシリ’j−イド16
、1Bの形成はイオン注入の債に行ったが、イオン注
入の後でもよい0さら11c第5図に他の実施例をボす
。工程Aは第1図工程Aと同様であり、牛尋俸基板1に
選択は化法により厚い素子間分離杷縁a2とケート[化
m3を形成した後、Mo膜11會被着させ続けてSi映
201ft形成する(工mB)o本実施例ではMo膜1
1゜Si 11120とも電子ビーム蒸漸法で形成した
。験I!Vはそれぞれaooo 入、 1000 Aと
した。次に通常のリノグラフイ技術とプラズマエッチン
グ技術によりM。
層12とポリS1層21からなるゲート電極を形成し、
このケート電極全マスクにイオン注入法でソース。
このケート電極全マスクにイオン注入法でソース。
ドレイ77會形成する(工程C)。この時ゲート電極の
側面はMoのままである。促って次にこの側面にのみ5
iHalF囲気での熱処理るるいはSiH4+2)ノラ
ズマ反応法によりシリサイド22ヲ形成することができ
る(工程D)。次に高温の鈑化性暮囲気にさらしてゲー
ト−極上面のSt層21 、 細面のシリサイド22t
−酸化膜おに変え、ゲート電極を酸化膜保農層で被覆し
た構造か得られる(1嚇E ) o同第4図ではゲート
IIL他上面のSt層21の甲化はケート電極形成後に
行ったが、工程Bにお〆てボIJ Si @2o全酸化
腺に変えたのち工程CVc移ってもよい0一般に通常の
りソグラフイとグラズマエッfング技術を用いてゲート
電極全形成する工程においては、Mo表面がレジストや
エツチングガスにふれるが、Moを洗浄する工程を通せ
ないためMo表面にレジストが残る恐れもある0このよ
うなMo表面にSi層層形形成るとピンホールやその他
の欠陥か発生してしまう。しかし本実施例によれtiM
o膜11全11Il後−一旦真空會破ることなく直ちに
小すS14形成できるため、薄い膜厚でもピンホールの
ないSi膜を形成できる。また本実施例の方法だとゲー
ト電極上向の酸化膜m膜の犀みは任意に変えることがて
きる。
側面はMoのままである。促って次にこの側面にのみ5
iHalF囲気での熱処理るるいはSiH4+2)ノラ
ズマ反応法によりシリサイド22ヲ形成することができ
る(工程D)。次に高温の鈑化性暮囲気にさらしてゲー
ト−極上面のSt層21 、 細面のシリサイド22t
−酸化膜おに変え、ゲート電極を酸化膜保農層で被覆し
た構造か得られる(1嚇E ) o同第4図ではゲート
IIL他上面のSt層21の甲化はケート電極形成後に
行ったが、工程Bにお〆てボIJ Si @2o全酸化
腺に変えたのち工程CVc移ってもよい0一般に通常の
りソグラフイとグラズマエッfング技術を用いてゲート
電極全形成する工程においては、Mo表面がレジストや
エツチングガスにふれるが、Moを洗浄する工程を通せ
ないためMo表面にレジストが残る恐れもある0このよ
うなMo表面にSi層層形形成るとピンホールやその他
の欠陥か発生してしまう。しかし本実施例によれtiM
o膜11全11Il後−一旦真空會破ることなく直ちに
小すS14形成できるため、薄い膜厚でもピンホールの
ないSi膜を形成できる。また本実施例の方法だとゲー
ト電極上向の酸化膜m膜の犀みは任意に変えることがて
きる。
第6図に他の実施例を示す。工程A、B、Cまでは第3
図の工程A、B、Cと全く同じであるので説明は省く。
図の工程A、B、Cと全く同じであるので説明は省く。
本実施例では工程Cの後(酸化性雰囲気に場らし、MO
の表面に腸の酸化物24を形成する0本実施例でfl
200℃〜1000℃の温度で200〜400Aの厚さ
酸化物を形成した。ただし酸素雰囲気中で^温にさらす
とモリブデンの酸化物は昇華してしまう。従って高温で
酸化する場合鉱不活性カス中に徽讐の戚素會混入させて
行わなければならない。本実mガでは不活性ガスとし′
″C室累ガスを用いた。次に電子ビーム蒸ti法で全面
にポリSi膜25を形成しく工程E)、その恢非酸化性
雰囲気で800℃〜1000℃の熱処理を施す。この時
数化物24は解離し、ケート電極を被覆したSi膜は内
部から酸化膜26に変わる(工程F)。熱処理芥囲気と
して窒素でよいが、窒素に水素を混入するか、又は完全
に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なものと
なり、SiOxに形成しや1くなる。
の表面に腸の酸化物24を形成する0本実施例でfl
200℃〜1000℃の温度で200〜400Aの厚さ
酸化物を形成した。ただし酸素雰囲気中で^温にさらす
とモリブデンの酸化物は昇華してしまう。従って高温で
酸化する場合鉱不活性カス中に徽讐の戚素會混入させて
行わなければならない。本実mガでは不活性ガスとし′
″C室累ガスを用いた。次に電子ビーム蒸ti法で全面
にポリSi膜25を形成しく工程E)、その恢非酸化性
雰囲気で800℃〜1000℃の熱処理を施す。この時
数化物24は解離し、ケート電極を被覆したSi膜は内
部から酸化膜26に変わる(工程F)。熱処理芥囲気と
して窒素でよいが、窒素に水素を混入するか、又は完全
に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なものと
なり、SiOxに形成しや1くなる。
酸化膜26#i表亀1にまた内部から酸化さ71ない層
が残っていてもよい。次にポリSiとSiOxのエツチ
ング比の大きなドライエツチング法により余分なSi膜
のみを除去しケート電極を酸化膜株一層で被層した構造
が得られる。本実施例ではエツチングは平行平板電極タ
イ1會使川し、エツチングカスはCC4Ftk用いた。
が残っていてもよい。次にポリSiとSiOxのエツチ
ング比の大きなドライエツチング法により余分なSi膜
のみを除去しケート電極を酸化膜株一層で被層した構造
が得られる。本実施例ではエツチングは平行平板電極タ
イ1會使川し、エツチングカスはCC4Ftk用いた。
この場合ポリSiはSi Oxに対して約10倍のエツ
チング速[’t−持つ。(工程G ) o本実り例の%
倣は酸化膜保護層を狗るのに叡化性芽囲気にさらすので
1な(、MoとポリSi膜の界面yc形成したMoの酸
化物を利用して内部から酸化するところにある。この方
法だとソース・ドレイン領域上の酸化膜3を成長させる
ことなくゲート表面にのみ酸化膜保賎層が形成できる。
チング速[’t−持つ。(工程G ) o本実り例の%
倣は酸化膜保護層を狗るのに叡化性芽囲気にさらすので
1な(、MoとポリSi膜の界面yc形成したMoの酸
化物を利用して内部から酸化するところにある。この方
法だとソース・ドレイン領域上の酸化膜3を成長させる
ことなくゲート表面にのみ酸化膜保賎層が形成できる。
第7図に他の実施例を示す。■8Aと工程BのうちMo
Mllを被層するまでは第6図の工程A、Bと全く同じ
であるので説明は省く。本実施例ではWko腋を被着し
た後、Mo表向にMoの酸化物n全形成し7(工程B)
、その上にポリSi膜28會約1000λ被夕さ斌る。
Mllを被層するまでは第6図の工程A、Bと全く同じ
であるので説明は省く。本実施例ではWko腋を被着し
た後、Mo表向にMoの酸化物n全形成し7(工程B)
、その上にポリSi膜28會約1000λ被夕さ斌る。
(、、、工、程c)oiに通常のリングラフ、イ技術と
プラズマエツチング技術によりMo膜四とMo#R化物
(資)とポリSi膜31からなるゲート電極を形成し。
プラズマエツチング技術によりMo膜四とMo#R化物
(資)とポリSi膜31からなるゲート電極を形成し。
このゲート電極をマスクにとしてイオン注入法で不純物
音半導体基板表面にゲート酸化膜3を通して注入し約1
000℃の熱処理管流すことによって注入不純物を活性
化しソース・ドレイン領域7′lr形成する(工程D)
0次にSiH4雰囲気での熱処理あるいはSiH,のフ
ーラズマ反応法によりケート電極側面にシリサイド32
を形成する(工程E)。その後非数化性雰囲気で800
℃〜1ooo t:の熱処理全農し酸化物3oを解離し
ポリSi膜を内部から酸化する(工gF)o熱処理雰囲
気として窒素でよいが、窒素に水素を混入するか、又は
完全に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なも
のとなり、Si Ox k形成しやすくなる。この時ば
化物あの表面に1だ酸化されないSi層が残っていても
、次に酸化性雰囲気中でゲート電極側面のシリサイド3
2を酸化する除に同時に酸化される、酸化験保龜層あが
形成される(工8G)0本実施例ではケート電極上面の
酸化膜33ヲ得るのに工程Eの後に熱処理したが、工程
Cにおいて酸化あるいは熱処理することによって予めポ
リSi層を酸化膜に変えてもよい。また工程EL0D後
に非酸化性雰囲気での熱処理を経ずに、直接酸化するこ
とによっても工程Gに−示す構造が得られる−0 第8図に他の実施例を示す。半導体基板1に選択酸化法
により厚い素子間分離絶縁膜2奮ゲート・ソース・ドレ
イン部を除く部分に形成し、その後再び酸化してゲート
酸化膜3′に形成する(工程A)o次にal素ドーグM
ol[35を被着させる。本実施例ではスパッタ蒸着中
のチェンバー内に酸素ガスを導入することによって最大
30チの酸素ドープMo1ll t aooo 5L形
成した(工程B)o次に通常のリンクラフィ技術と1ラ
ズマエツチング技術により酸素ドープMo膜からなるケ
ート電極36を形成し、このゲート1!極をマスクにイ
オン注入法でソース。
音半導体基板表面にゲート酸化膜3を通して注入し約1
000℃の熱処理管流すことによって注入不純物を活性
化しソース・ドレイン領域7′lr形成する(工程D)
0次にSiH4雰囲気での熱処理あるいはSiH,のフ
ーラズマ反応法によりケート電極側面にシリサイド32
を形成する(工程E)。その後非数化性雰囲気で800
℃〜1ooo t:の熱処理全農し酸化物3oを解離し
ポリSi膜を内部から酸化する(工gF)o熱処理雰囲
気として窒素でよいが、窒素に水素を混入するか、又は
完全に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なも
のとなり、Si Ox k形成しやすくなる。この時ば
化物あの表面に1だ酸化されないSi層が残っていても
、次に酸化性雰囲気中でゲート電極側面のシリサイド3
2を酸化する除に同時に酸化される、酸化験保龜層あが
形成される(工8G)0本実施例ではケート電極上面の
酸化膜33ヲ得るのに工程Eの後に熱処理したが、工程
Cにおいて酸化あるいは熱処理することによって予めポ
リSi層を酸化膜に変えてもよい。また工程EL0D後
に非酸化性雰囲気での熱処理を経ずに、直接酸化するこ
とによっても工程Gに−示す構造が得られる−0 第8図に他の実施例を示す。半導体基板1に選択酸化法
により厚い素子間分離絶縁膜2奮ゲート・ソース・ドレ
イン部を除く部分に形成し、その後再び酸化してゲート
酸化膜3′に形成する(工程A)o次にal素ドーグM
ol[35を被着させる。本実施例ではスパッタ蒸着中
のチェンバー内に酸素ガスを導入することによって最大
30チの酸素ドープMo1ll t aooo 5L形
成した(工程B)o次に通常のリンクラフィ技術と1ラ
ズマエツチング技術により酸素ドープMo膜からなるケ
ート電極36を形成し、このゲート1!極をマスクにイ
オン注入法でソース。
ドレインを形成する(工程C)。その後全面にSi膜3
7t−被着させる。本実施例では電子ビーム蒸着法で1
000 人の岸さのSi膜を形成した。次に非酸化性雰
囲気中において高温で熱処理することによってゲート電
極36全機っているポリSi膜37を酸化膜羽に変える
。これ杜高温熱処理中にMoのゲート電極圀に含まれる
酸素が抜は出てSt膜訂と反応するためでらる0従って
熱処理後のケート電極あ中の酸素量は熱処理前に比べ減
少する。本実施例では1000℃、1時間の熱処理を行
った。熱処理雰囲気として′j11素でよいが、窒素に
水素を混入するが、又は完全に水素で熱処理すると酸化
物の解離はより完全なものとなシs SiOx會形成し
ゃすくなる。
7t−被着させる。本実施例では電子ビーム蒸着法で1
000 人の岸さのSi膜を形成した。次に非酸化性雰
囲気中において高温で熱処理することによってゲート電
極36全機っているポリSi膜37を酸化膜羽に変える
。これ杜高温熱処理中にMoのゲート電極圀に含まれる
酸素が抜は出てSt膜訂と反応するためでらる0従って
熱処理後のケート電極あ中の酸素量は熱処理前に比べ減
少する。本実施例では1000℃、1時間の熱処理を行
った。熱処理雰囲気として′j11素でよいが、窒素に
水素を混入するが、又は完全に水素で熱処理すると酸化
物の解離はより完全なものとなシs SiOx會形成し
ゃすくなる。
その後ポリStと5iftのエツチング比の大きなドラ
イエッチング法により余分なSi膜のみ除去し、ゲート
−極を酸化膜保護層で被憤した構造が侍られる。本実施
例の特徴はゲート電極上の多結晶Si膜を酸化する際の
酸素の供給源として酸素ドープM。
イエッチング法により余分なSi膜のみ除去し、ゲート
−極を酸化膜保護層で被憤した構造が侍られる。本実施
例の特徴はゲート電極上の多結晶Si膜を酸化する際の
酸素の供給源として酸素ドープM。
を用いたことであるo#R素の供給源としてMOケート
電極とポリSl膜の界面に形成されたMOの酸化層を利
用する場合と比較すると、内部から形成できる酸化膜厚
1r変えるのに酸化層膜厚ではな(Moに含まれる酸素
jt全変化させることによって行える0第9図に他の実
施例を示す。工程Aと工程Bのうち酸素ドープMoM3
5を被着させる筐では第7図の工程A、Bと同じである
ので説明を噛く0本実施例では酸素ドープMO膜t−被
着した後、引き続きポリSi膜39ヲ約1000λ全面
Vζ形成する(工程B)。
電極とポリSl膜の界面に形成されたMOの酸化層を利
用する場合と比較すると、内部から形成できる酸化膜厚
1r変えるのに酸化層膜厚ではな(Moに含まれる酸素
jt全変化させることによって行える0第9図に他の実
施例を示す。工程Aと工程Bのうち酸素ドープMoM3
5を被着させる筐では第7図の工程A、Bと同じである
ので説明を噛く0本実施例では酸素ドープMO膜t−被
着した後、引き続きポリSi膜39ヲ約1000λ全面
Vζ形成する(工程B)。
次に通常のリングラフィとプラズマエツナング技術によ
りMO膜41と多結晶Si膜菊からなるゲート電極を形
成し、このゲート電離全マスクにイオン注入法でソース
・ドレイン領域7を形成する(工程C)。次にSi H
,雰囲気での熱処理るるいはSiルのプラズマ反応法に
よシケート電極@面にシリサイド42′li−形成する
(工程D)。その後非酸化性裏囲気で約1000℃の高
温で熱処理音節し、Mo膜41の酸素によってゲート電
極表面のポリSt 40とシリサイド42t−内部から
酸化膜C244に変える(工@E)0熱処理雰囲気とし
て窒素でよいが、窒素に水1gt混入するか、又は完全
に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なものと
なり、5iOtt”形成しやすくなる。この時ポリSt
やシリサイドの表1i1tで酸化されない場合は、工程
Eの後で酸化性雰囲気中で表面まで完全に酸化膜45に
することができる(工程F)。
りMO膜41と多結晶Si膜菊からなるゲート電極を形
成し、このゲート電離全マスクにイオン注入法でソース
・ドレイン領域7を形成する(工程C)。次にSi H
,雰囲気での熱処理るるいはSiルのプラズマ反応法に
よシケート電極@面にシリサイド42′li−形成する
(工程D)。その後非酸化性裏囲気で約1000℃の高
温で熱処理音節し、Mo膜41の酸素によってゲート電
極表面のポリSt 40とシリサイド42t−内部から
酸化膜C244に変える(工@E)0熱処理雰囲気とし
て窒素でよいが、窒素に水1gt混入するか、又は完全
に水素で熱処理すると酸化物の解離はより完全なものと
なり、5iOtt”形成しやすくなる。この時ポリSt
やシリサイドの表1i1tで酸化されない場合は、工程
Eの後で酸化性雰囲気中で表面まで完全に酸化膜45に
することができる(工程F)。
本発明は以上説明したように、高融点金属表面に酸化膜
よりなる保賎層を形成したものであり、今後のMO8L
SIの微細化、大規模化に伴なって、電極・配線の低抵
抗化が必須である現状において、低抵抗性という点でい
きづt5’iみせているポリSt電極、シリサイド電極
、Siプロセスとの互換性がとれない高融点金属電極の
もつそれぞれの欠点ノ を−気に解決し冬ものであ凱次の特長をもつ。
よりなる保賎層を形成したものであり、今後のMO8L
SIの微細化、大規模化に伴なって、電極・配線の低抵
抗化が必須である現状において、低抵抗性という点でい
きづt5’iみせているポリSt電極、シリサイド電極
、Siプロセスとの互換性がとれない高融点金属電極の
もつそれぞれの欠点ノ を−気に解決し冬ものであ凱次の特長をもつ。
(1) 半導体装置の製造行程においてゲート電極形
成後に酸化性雰囲気にさらすことや酸洗浄かでき、従来
のイオン注入法の利用と合わせて、−一点金属電極をボ
lj St電極と枠」様のプロセスで取り扱うことがで
きる。
成後に酸化性雰囲気にさらすことや酸洗浄かでき、従来
のイオン注入法の利用と合わせて、−一点金属電極をボ
lj St電極と枠」様のプロセスで取り扱うことがで
きる。
(2) 酸化膜保護層を絶縁膜として利用することに
よって多層の金属ケー)*極を有する半導体装置が形成
ilI]能である。
よって多層の金属ケー)*極を有する半導体装置が形成
ilI]能である。
(3) また同様に酸化膜保護層を絶縁膜として利用す
ることによって高融点金族よりなる多層配線を有する半
導体装置が可能である。
ることによって高融点金族よりなる多層配線を有する半
導体装置が可能である。
第1図は二階ケート構造を有する半導体装置の1例、第
2図は本発明の電極配置&111構造の実施例、第3図
は本発明の製造方法の一実施例、第4〜9図は各々本発
明の電極配線偽造の製造方法の他の実施例である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・素子同分離
杷城膜。 3・・・・・・ケート酸化膜、4・・・・・・第1層グ
ー)*極9.5・・・・・・第2鳩ケート″dL極、6
・・・・・・ば化膜、7・・・・・・ソース・ドレイン
、8・・・・・・PSGIla、9・・・・・・ソース
引出し電極、 10・・・・・・ゲート引出し電極、
13・・・・・・ポリ8iあるいは金属シリサイド、
14・・・・・・酸化膜。 11・・・・・・Mo膜、12 、 B 、 yj・・
・・・・ゲート電極を構成するMo膜、 15 、2G
、 25 、28 、37 、39 ・・−−−−ポ
リSi Mj&*16 、18 、22 、32 、4
2−・・・・・金属シリサイド、 17 、19゜23
、26 、34 、38 、45・・・・・・版化膜
保護層、21 、31 。 荀・・・・・・ゲート電極を構成するポリSi膜、24
.27・・・・・・七すプデン酸化物、(資)・・・・
・・ゲート電極を構成するモリブデン酸化物層、33,
38.43・・・・・・内部から酸化され九ボIJ S
i膜、蕊・・・・・・酸素入シMo膜、36゜41・・
・・・・ゲート電Ikヲ構成する酸素ドープMo膜、3
6’。 41’・・・・・・高温熱処理後の酸素ドープMo @
44・・・・・・内部から酸化されたシリサイド 特許出願人 日本電信電話公社 才3図 −l 7 オ′4図 才5図
2図は本発明の電極配置&111構造の実施例、第3図
は本発明の製造方法の一実施例、第4〜9図は各々本発
明の電極配線偽造の製造方法の他の実施例である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・・素子同分離
杷城膜。 3・・・・・・ケート酸化膜、4・・・・・・第1層グ
ー)*極9.5・・・・・・第2鳩ケート″dL極、6
・・・・・・ば化膜、7・・・・・・ソース・ドレイン
、8・・・・・・PSGIla、9・・・・・・ソース
引出し電極、 10・・・・・・ゲート引出し電極、
13・・・・・・ポリ8iあるいは金属シリサイド、
14・・・・・・酸化膜。 11・・・・・・Mo膜、12 、 B 、 yj・・
・・・・ゲート電極を構成するMo膜、 15 、2G
、 25 、28 、37 、39 ・・−−−−ポ
リSi Mj&*16 、18 、22 、32 、4
2−・・・・・金属シリサイド、 17 、19゜23
、26 、34 、38 、45・・・・・・版化膜
保護層、21 、31 。 荀・・・・・・ゲート電極を構成するポリSi膜、24
.27・・・・・・七すプデン酸化物、(資)・・・・
・・ゲート電極を構成するモリブデン酸化物層、33,
38.43・・・・・・内部から酸化され九ボIJ S
i膜、蕊・・・・・・酸素入シMo膜、36゜41・・
・・・・ゲート電Ikヲ構成する酸素ドープMo膜、3
6’。 41’・・・・・・高温熱処理後の酸素ドープMo @
44・・・・・・内部から酸化されたシリサイド 特許出願人 日本電信電話公社 才3図 −l 7 オ′4図 才5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 (1) 半導体基板表向上の絶縁膜上に形成された簡
融点金Jri&面葡、すくなくとも表面狽域が酸化され
たシリコン層あるいは酸化された金属シリ”丈イド層で
榎ったことを%像とするvIL極配線構#i。 (2) 半導体基板表向上に形成された絶縁膜上Vc
^融点金属層を形成する工程と、該i!b&l1点金鵬
層を加工し電極・配線を形成する工程と、全面にシリコ
ンmt−形成する工程と、該シリコン層と該lNl1i
#Iji点金一層を反応させ、該電極・配線表面に尚融
点シリサイドを形成する工程と、!!4りのシリコン層
を除去する工程と該−融点シリサイドを酸化する工程t
すくなくとも含むことを特徴とする電極配線構造の製造
方法。 (3) 半導体基板表向上に形& G tした杷−膜
上に^融点金Mmk杉成する工程と、tA尚融点金全域
を加工し電極−配I/sを形成する工程と、シラン(8
iHa)雰囲気るるいはシランのグラズマ雰−気にさら
し、該電極・配線表面にシリコンあるいは金属シリサイ
ドを形成する工程と、該シリコンあるいは核金属シリサ
イドを酸化する工程をすくなくとも含むことを特徴とす
る電極配線構造の製造方法。 (4) 半導体基板表向上に形成された絶縁膜上に島
融点金属mt形成する工程と、該高融点金属上にシリコ
ン層を形成する工程と、これらの層を加工し高融点金属
上とシリコン層の2層からなる電極・配線を形成する工
程と、シラン雰囲気みるいはシランのプラズマ雰囲気に
さらし、該電極−配線の側面に露出した高融点金属の表
面のみを金属シリサイドにかえる工程と販シリコン層お
よび該金属シリサイドを酸化する工程tすくなくとも含
むことを%徴とする電極配線構造の製造方法。 (5) 半導体基板表向上に形成srした絶縁膜上に
尚融点金属層を形成する工程と、該?ii6融点金栖層
を加工し′#L憔・配線を形成する工程と、該電極・配
m表面に尚融点全域敵化物を形成する工程と、全面にシ
リコン層を形成する工程と、非酸化性雰囲気で熱処理し
て該電極・配線上のシリコン層のみt−酸化膜にかえこ
工程と、残りのシリコン層を除去する工程を丁くなくと
も含むことを特徴とする電極配線構造の製造方法0(6
) 半導体基板表面上に形成された絶縁膜上に尚融点
全域鳩を形成する工程と該尚融点金属p、面を&一点金
Ig4#i化層にかえる工程と全面にシリコン層を形成
する工程と、これらの層を加工し高融点金属層と鍋融点
金属酸化層とシリコン層の3層からなる電極・配線を形
成する工程と、シラン雰囲気あるいはシランのプラズマ
雰囲気fCさらし、該電極・配−の@向’<m出した高
融点金属の表面のみを金属シリサイドにかえる工程と、
非酸化性雰囲気で熱処理して戚シリコン層全ば化膜にか
える工程と、該金属シリサイドを酸化する工程tすくな
くとも含むことを特徴とする電極配線構造の製造方法0 (7) 半導体基板表面上に形成された絶縁膜上に酸
素入り高融点金属層r形成する工程と、該高融点金属層
を加工し電極・配線を形成する工程と、全面にシリコン
層を形成する工程と、非酸化性雰囲気で熱処理して該電
極・配線上のシリコン層のみを酸化膜にかえる工程と、
残りのシリコン層を除去する工程を丁くなくとも含むこ
とを特徴とする電極配線構造の製造方法。 (8) 半導体基板表面上に形成された絶縁膜上に酸
素入り高融点金属層を形成する工程と、全面にシリコン
層を形成する工程と、これらの層を加工し%酸素入9高
融点金属層とシリコン層からなる電極・配線を形成する
工程と、シラン雰囲気あるいはシランのプラズマ葬囲気
にさらし、該電極・配線の側面に繕出した高融点金属の
表面のみを金属シリサイドにかえる工程と、非酸化性雰
囲気で熱処理して該N惚・配線上のシリコン層と側面の
該シリサイドt−酸化膜に変える工程會すくなくとも含
むことを特徴とする電極配線構造の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14479681A JPS5846651A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 電極配線の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14479681A JPS5846651A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 電極配線の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5846651A true JPS5846651A (ja) | 1983-03-18 |
JPH0228893B2 JPH0228893B2 (ja) | 1990-06-27 |
Family
ID=15370651
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14479681A Granted JPS5846651A (ja) | 1981-09-16 | 1981-09-16 | 電極配線の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5846651A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6362356A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04127796U (ja) * | 1991-05-15 | 1992-11-20 | 株式会社フジタ | テーブルリフター |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5612754A (en) * | 1979-06-11 | 1981-02-07 | Gen Electric | Composite structure and method of forming same |
JPS5615070A (en) * | 1979-07-18 | 1981-02-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
-
1981
- 1981-09-16 JP JP14479681A patent/JPS5846651A/ja active Granted
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5612754A (en) * | 1979-06-11 | 1981-02-07 | Gen Electric | Composite structure and method of forming same |
JPS5615070A (en) * | 1979-07-18 | 1981-02-13 | Fujitsu Ltd | Semiconductor device |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS6362356A (ja) * | 1986-09-03 | 1988-03-18 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0228893B2 (ja) | 1990-06-27 |
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