JPS59217328A - 集積回路装置の製造方法 - Google Patents

集積回路装置の製造方法

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JPS59217328A
JPS59217328A JP59005865A JP586584A JPS59217328A JP S59217328 A JPS59217328 A JP S59217328A JP 59005865 A JP59005865 A JP 59005865A JP 586584 A JP586584 A JP 586584A JP S59217328 A JPS59217328 A JP S59217328A
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    • Y10S438/948—Radiation resist
    • Y10S438/951—Lift-off

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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は集積回路装置に用いる多結晶シリサイド構造体
の製造方法に係る。更に具体的に云うと、本発明はシリ
サイド及び多結晶シリコンをエツチングし、リフト・オ
フ技法によって付着させた反応性イオン・エツチング・
マスクを用いて出来た構造体の幾何学的パターン即ちジ
オメトリを画成するための新規な改良した方法に係る。
〔背景技術〕
以下の於てポリシリコンと称する多結晶シリコンは温度
安定性が大きく、自己パッシベーションによって安定し
た絶縁層を与える能力がある事からして半導体技術に於
て用いられてきた。ドープト・ポリシリコンは特に自己
パッシベーションの可能な導電相を必要とする応用面に
於て電極及び相互結線材として用いられてきた。しかし
ながら、デバイス寸法の微細化によってポリシリコン線
の抵抗はデバイスの性能を相当損うレベルにまで増大す
る。この問題を緩和し、寸法は微小化するがシート抵抗
は低抵抗に維持される電極及び相互結線を有する高密度
の集積回路（ＩＣ）を製造するために、その様な応用面
に用いるための異ったタイプの金属シリサイドが開発さ
れた。金属シリサイドは種々の電極及び相互結線の応用
に於てドープト・ポリシリコン層と共にあるいは該層を
用いないで使用できる。シリサイドはその低シート抵抗
率に加えて自己パッジバージョンの能力を有し、シリサ
イドの露出表面を酸化雰囲気にさらすと該表面上に二酸
化シリコンの層が形成される。ドープト・ポリシリコン
と金属シリサイドとの合成導線はポリサイド（ｐｏｌｙ
ｃｉｄｅ）と称せられる。ポリサイド構造体は高導電率
及び寄生容量の減少といった組合された利点を有する。
〔発明の目的及び概要〕
本発明の目的は改善された導線の鮮鋭度（画成度）及び
線幅制御性を有する高導電性のポリサイド構造体の製造
方法を提供する事である。
本発明の他の目的はポリサイド構造体に於ける全ての素
子が均一な線幅を有するポリサイド構造体を形成する方
法を提供する事である。
本発明の更に他の目的は蒸発性のリフト・オフ技法に適
合したポリサイド構造体を形成するための方法を提供す
る事である。
本発明の他の目的はシリサイドを蒸発性リフト・オフ技
法によって形成し、下層のポリシリコン層を、ＲＩＥエ
ツチングの際に腐食せず、汚れを残す事なくそのエツチ
ング・ステップによって除去する事が出来、そしてポリ
サイド構造体に於ける成分材料に影響を与えないマスク
を用いる反応性イオン・エツチング・プロセスによって
形成する、ポリサイド構造体の形成方法を提供する事で
ある。
本発明の教示に従って、半導体基板上に絶縁材料層を形
成し、絶縁層の上にポリシリコンの層を形成し、そして
ポリシリコン層の上にフォトレジスト材の層を付着する
プロセスを含むポリサイド構造体を形成する改良された
方法が提供される。
フォトレジスト層に所望のパターンを形成して下層のポ
リシリコン層の部分を露出させる。ポリシリコン層の露
出した部分にシリコン及びシリサイド形成金属を同時イ
」着する事によって合成された金属−シリコン層を形成
する。合成金属−シリコン層の上にシリコンの層を付着
し、このシリコン層の上に適当な拡散バリヤ層、例えば
タングステン、を設ける。耐火金属の層をドライ・エツ
チング・マスクとして用いるために、拡散バリヤ層の上
に付着させる。この金属はドライ・エツチングの際に用
いる温度範囲に於て揮発性のハロゲン化物を形成しない
耐火金属の群から選択される。揮発性のハロゲン化物を
形成させない事によって、その材料はドライ・エツチン
グ・マスクとして働らく。
更にこの金属はシリコンもしくはシリコンを含有する化
合物をエツチングしないエツチング剤を用いてウェット
・エツチングする事によって除去できる事が必要である
。コバルト、ニッケル、鉄もしくはマンガンの様な金属
がその様な特性を有する。次にフォトレジスト・マスク
及びこのマスク上の過剰材料を除去するためのリフト・
オフによって及び合成金属−シリコン層の金属及びシリ
コンを反応させて、金属シリサイド層を形成する反応ア
ニーリング工程を行なう。ポリシリコン層の露出した部
分をドライ・工・ツチングで除去する。
次に金属及び隣接する拡散バリヤ層の除去及び金属シリ
サイド層を均質化するためのアニーリング工程を行なう
。
その代りに、ポリシリコン層の上にＣＶＤの様な通常の
プロセスによってシリサイド層を付着し。
そのシリサイド層上にシリコン・キャツピング層を付着
する事によってポリサイド層を形成する事ができる。次
に、本発明に従って耐火金属よりなるドライ・エツチン
グ・マスクを用いて、付着された層を画成し、エツチン
グする。まず、シリコン層上にフォト・レジスト・マス
クを形成し、そしてドライ・エツチングの間保護すべき
シリコン層の部分の上に所定の金属を付着させるために
このマスクを用いる事によってドライ・エツチング・マ
スクを形成しうる。次にあらゆる過剰な材料を有するフ
オトレジス１〜・マスクを除去する。次にＲＩＥの様な
ドライ・エツチングを用いてシリコン層の露出部分と、
シリサイド及びポリシリコン層の下方の部分とを除去す
る。金属マスクによって覆われたこれらの層の部分はド
ライ・エツチングの間保護される。この技法を用いると
シリサイド材はそのポリシリコン層上への付着の前に形
成されるので、ドライ・エツチングの前に反応アニーリ
ング工程を行なう必要がなく、また金属マスクをシリコ
ン層内へ拡散させる事ができる温度し１　　　　　　　
ベルまで構造体を加熱する必要がない。従って本発明を
実施するこの代替的技法を用いることによって、シリコ
ン層及び金属マスクの間に拡散バリヤ層を設ける事は不
必要である。
〔実施例〕
第１図を参照する。出来上った構造体の使用予定に依存
してＮ型もしくはＰ型の単結晶シリコンであってよい半
導体基板１０が図示されている。
基板１０の上には絶縁層１２が設けられる。シリコン基
板を用いる場合、絶縁層１２はシリコンの熱酸化によっ
て成長される二酸化シリコンの層であってもよい。もし
も出来たポリサイド構造体をゲート電極として用いるな
らば、この層１２はゲート絶縁体となり、典型例として
２００人ないし５００人の厚さを有する。・ドープト・
ポリシリコンのブランケット層１４は層１２の上に設け
られる。このポリシリコン層は任意の適当な厚さでよい
が、典型例としては１０００人ないし、４０００人が好
ましい。第２図に於て、１６はフォトレジスト層であっ
て、ポリシリコン層１４の表面２０の所定部分を露出さ
せる様に公知の技法によって開口１８が形成されている
。開口１８の形状及びフォトレジストの傾斜角度はリフ
ト・オフ技法に適合する様に設計する。第３図に於て、
開口１８を介して及びフォトレジスト上に数層からなる
層を順次付着させた構造体を示す。ポリシリコン層１４
の露出した部分の上に金属シリサイド層２２が付着され
る。層２２の厚さは概してポリシリコンＭ１４の厚さに
依存する。典型例として、シリサイド層２２の厚さは１
０００人ないし４０００人である層１６の厚さに比肩し
うる厚さであるべきである。金属シリサイド層２２の金
属はタングステン、チタン、ニオブ、モリブデン、タン
タル、イリジウムもしくはロジウムの様な耐火金属が好
ましい。金属シリサイド層２２は金属及びシリコンの個
々のターゲットを電子ビームで加熱しつつ金属及びシリ
コンの同時蒸着の様な任意適当な技法によって付着させ
る事ができる。これは、まず金属−シリコン合成層を形
成し、この層は次のアニーリング工程に於て対応した金
属シリサイド層に変わる。次に、全体的にポリサイド構
造体の次の酸化作用を改善するために、キャツピング層
として働らく純粋のシリコン層２４を層２２の上に付着
させる。タングステンの層の様な薄い拡散バリヤ層２６
を再び蒸着によってシリコン層２４の上に付着させる。
この層の典型的な厚さは２５０人ないし５００人である
。タングステン層２６は、６５０℃ないし７００　”Ｃ
の温度より低い温度ではシリコン−キャツピング層２４
と反応しない。薄い拡散バリヤ層２６の上にマスキング
層２８を付着する。このマスキング層は、ドライ・エツ
チングの環境に於ては揮発性のハロゲン化物を形成しな
い、構造体を汚染させる事なく構造体内に存在する他の
材料をエツチングしない化学物質でもってウェット・エ
ツチングしうる耐大金属で作られる。更に、このマスキ
ング材は拡散バリヤ層の材料と化学的に反応しない様に
該材料に適合したものでなければならない。その様な特
性を有する材料としてはニッケル、鉄、コバルト及びマ
ンガン等がある。金属マスク層２８は例えばタングステ
ン層２６の上にコバルトを蒸着させる事によって形成し
うる。次に全ての過剰材料と共にフォトレジスト層１６
を通常の方法によりリフト・オフする工程によって除去
する。これによって第４図に示す構造体をうる。次に、
合成金属−シリコン層における金属及びシリコン、を反
応させて対応する金属シリサイドを形成するために５０
０°Ｃないし６００℃が好ましい温度において構造体を
低温反応アニーリングする事が必要である。この温度範
囲において、タングステンはシリコンと反応せず、コバ
ルト層及びシリコン層の間のタングステン層の故にコバ
ルトはシリコン内へは拡散し得ない。フット・オフ工程
に続いて、構造体をドライ・エツチング（ＲＩＥが好ま
しい）し、金属マスク２８によって画成されたゲート領
域を除く全領域からポリシリコン層１４を除去し、垂直
グー１〜電極側壁部を形成する。ＲＩＥはＣＦ４＋０２
の様な雰囲気を用いて実施する事が出来る。この工程に
おいて、金属マスクがコバルトであるならば、コバルト
がＣＦ４ど反応してコバルト・マスク２８の上に弗化コ
バルト（Ｃｏ　Ｆ　２　）の薄層を形成する。このＣｏ
　Ｆ　２の薄層はＲＩＥ工程中は揮発しないので残りの
コバルト層を腐食しない様に保護する。これによって、
ゲート電極の側壁が垂直となる事が保証される。このエ
ツチングはポリシリコン層１４のマスクされない部分が
完全に除去さ、また時に停止する。即ちそれは第５図に
示される様に　ＳｉＯ２層１２の表面に達した時に停止
する。次に、通常の化学クリーニング・プロセスを用い
て金属マスクを除去する。例えば、ＩＣΩ、１１２０２
及び　１１□０の混合体によって、６０℃ないし７０℃
に於て約５分間でポリサイド構造体からコバルト、鉄、
ニッケルもしくはマンガンのマスクを除去する。次に、
例えばＮＨ４ＯＨ，Ｈ２Ｏ２及び１１２０の混合体を用
いる・通常のウェット・エツチングによって６０℃ない
し７０℃に於て約５分間でタングステン層２６も除去す
る事により、第６図に示す構造体をうる。通常のイオン
注入工程及び注入用マスクとしてゲート電極を用いる事
によって、基板に自己整合ソース及びドレイン領域−３
０及び３２を形成しうる。これによって第７図の構造体
をうる。次に、シリサイド構造体を更に均質化するため
に９５０　℃ないしｌ’１００℃において均質化アニー
ルを行なう。
第８図において、本発明を実施するための代替方法を示
す。まず基板１０上に絶縁層１２を形成する。層Ｉ２の
上にポリシリコン層１４を付着し、該層の上にＣＶＤに
よって金属シリサイド層１５を付着する。金属シリサイ
ド層１５の上にシリコン・キャツピング層１７を付着し
、該層の上にフオトレジス１〜・マスク１９を形成する
。このフォトレジスト・マスクはリフト・オフ技法に適
合しうる様に形成される。コバルト、鉄、ニッケル及び
マンガンよりなる金属の群から選択した耐火金属層２８
をシリコン層１７の露出した部分へ開口２１を介して付
着する。フォトレジスト・マスク１９及びその上の過剰
の金属をリフト・オフにより除去し、構造体を例えばＲ
ＩＥ技術を用い、エツチング・マスクとして金属層２８
を用いてドライ・エツチングする。これによって絶縁層
１２の」二にポリサイド構造体をうる。次に第５図に関
して述べた化学エツチング剤を用いてそのマスクを除去
する。
【図面の簡単な説明】
第１図ないし第７図は本発明の一実施例を説明する図、
第８図は本発明の他の実施例を説明する図である。 １０・・・・半導体基板、Ｉ２・・・・絶縁層、１４・
・・・ポリシリコン層、１６・・・・フ第１−レジスト
層、１８・・・・開口、２０・・・・ポリシリコン層の
表面、２２・・・・金属シリサイド層、２４・・・・シ
リコン層、２Ｇ・・・・拡散バリヤ層、２８・・・・マ
スキング層。 出願人　インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・
コーポレーション 代理人　弁理士　岡　　１）　次　　生（外１名）

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 絶縁層の上にポリシリコン層を付着し、上記ポリシリコ
    ン層の上に該層の所定領域を画成し、露出するフォトレ
    ジスト・マスクを形成し、上記ポリシリコン層の露出し
    た部分にシリコン及びシリサイド形成金属を付着して合
    成金属−シリコン層を形成し、 上記金属−シリコン層上にシリコンの層を付着し、 」二記シリコンの層上に拡散バリヤ層を付着し、ドライ
    ・エツチング環境に於てエツチングされない耐火金属で
    あって、シリコンもしくはシリコン含有化合物をエツチ
    ングしないエツチング剤を用いるウェット・エツチング
    によって除去しうる耐大金属よりなる群から選択した金
    属の層を上記拡散バリヤ層の上に付着し。 上記フォトレジスト・マスクを除去し、上記合成金属−
    シリコン層に於ける金属及びシリコンを反応させて金属
    シリサイド層を形成する様に以上の工程によって得た構
    造体を反応アニーリングし、 上記ポリシリコン層の露出した部分をドライ・エツチン
    グによって除去し、 上記金属の層及び上記拡散バリヤ層を除去し、上記金属
    シリサイド層を均質化するように、以上の工程によって
    得た構造体をアニーリングする事を含む集積回路装置の
    製造方法。
JP59005865A 1983-05-23 1984-01-18 集積回路装置の製造方法 Granted JPS59217328A (ja)

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