JPS5925273A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS5925273A
JPS5925273A JP57135409A JP13540982A JPS5925273A JP S5925273 A JPS5925273 A JP S5925273A JP 57135409 A JP57135409 A JP 57135409A JP 13540982 A JP13540982 A JP 13540982A JP S5925273 A JPS5925273 A JP S5925273A
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JP
Japan
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electrode
semiconductor device
oxide film
interstitial transition
transition metal
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JP57135409A
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Inventor
Shunichi Kai
開 俊一
Etsuo Yokota
横田 悦男
Kazuo Tsuru
津留 一夫
Shigeo Hachiman
八幡 重夫
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、半導体装置及びその製造方法に関する。
〔発明の背共技術〕
従来、例えば、MO8型半導体装置は、第1昭1に示す
如く、高温熱処理プロセスに11え、しかも、自己整合
技術を採用できるようにダート′t”[し極1を、不純
物を含有した多結晶シリコン、或は、Mo 、W 盾の
高融点金属や高融点金属シリサイドなどで形成している
。同図中2は、半導体基板であセ、srd:、、半導体
基板2上にダート酸化膜4を介して設けたダート電極1
をマスクにして自己談合にょp半導体基板2内に形成さ
れたソース、ドレインの不純物領域である。5は、この
不純物領域30設けられた素子領域を囲むように形成さ
れたフィールド酸化膜でおる。
6は、フィールド酸化膜5、ダート電極1上に形成され
たCVD−8IO2膜であり、7は、コンタクトホール
を介して不純物領域3に接続するように形成された取出
電極である。8は、フィールド酸化膜5上に形成された
配線層である。而して、このように構成された半導体装
1べ1θは、第2図(、A)乃至同図(D)に示す工程
を経゛〔製造されている。先ず、同図(A)に示す如<
 、P 4mシリコンからなる半導体基板2に熱処理を
施して素子領域を囲むフィールド酸化膜6を形成し、次
いで、素子領域上にf−)酸化膜4を形成する。
次に、フィールド酸化膜5及びダート酸化膜4上に多結
晶シリコン膜を形成し、これに周知の写真蝕刻法にてパ
ターニングを施してケ゛−ト電極1をゲート酸化膜4上
に残存されると共に、フィールド酸化膜5上に配線層8
を残存せしめる。次いで、フィールド酸化膜6とケ゛−
ト電極1をマスクにして、半導体基板2内にリンをイオ
ン注入し、ソース、ドレイ/を形成するだめの高濃度不
純物領域3Kを形成する(同図(11)参照)。次に、
同図(C)に示す如く、フィールド酸化膜6、ケ゛−ト
酸化膜4、ダート用、(鉦1及び配線層8上にCVD−
810211u 6を形成する。次いで、熱処理を施し
て所定の拡散深さを有するソース。
ドレインとなる不純物領域3を形成する。然る後、同図
(り)に示す如く、CVD−8I02膜6及びダート酸
化膜4にソース、ドレインの不純物領域3に通じるコン
タクトホールを開口すると共に、配線ドパ8に通じるコ
ンタクトポールを開口する。
このコンタクトホールを介して不純物領域3及び配線層
8に接続する取出電極7を形成して半導体装置10をイ
0る。
〔背旦技術の問題点〕
第1図に示す如く、不純物を注入した多結晶シリコンか
らなるダート電極1を有する半導体装置10では、ダー
ト電極1の比抵抗ρ を、20Ω/口以下に抑えること
は離しい。このため高速動作を達成できないと共に\高
周波特性を向上させることができない。この問題を解消
するために、MOやW等の高融点金属でダート’ilj
:極1を形成すると、剛薬品性が悪いと共に耐高温処理
特性が悪いため第2図(13)にて示すイオン注入工程
で自己整合技術を採用できない。その結果、集偵度の向
上を望めないと共に製造工程が煩雑になる。また、V−
ト酸化膜4上での安−定性が悪く、素子の信頼性を高め
ることができない。このような問題を解消するために高
融点金属シリサイドを用いてダーH1t極・1を形成す
ると、比抵抗を十分に下げることができない。更に、素
子の信頼性も十分に向上させることはできがいO 〔発明の目的〕 本発明は、低抵抗・高融点金属化合物からなるケ9−ト
電極を有して、高速・高周波In性に優れ、しかも、自
己整合技術を採用して容易に得ることかできる半導体装
置及びその製造方法を提供することをその目的とするも
のである。
〔発明の概要〕
本発明は、絶縁膜上に侵入型遷移金属窒化物、或は、侵
入型遷移金属炭化物からなるダート電極を形成すること
によシ、ダート電極を低抵抗−高融点とし、しかも、高
速・高周波特性に優れ、かつ、自己整合技術を採用して
容易に得ることができる半導体装置及びその製造方法で
ある。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例について説明する〇なお、一実施
例の半導体装置の構成をその製造工程に従って説明し、
本発明に係る半導体装置の製造方法の作用・効果を一実
施例の半導体装置の作用・効果の中で併せて説明する。
先ず、第3図(4)に示す如く、SbをドープしたN+
型シリコンからなる半導体基板(ρ−0,015Ω”c
m)2o上に、厚さ40μm、比抵抗10〜15Ω・c
mのエピタキシャル層21を形成する。
次いで、1ooo°Cの熱処理を施し、工1?タキシャ
ル層21上に厚さ約1μmのフィールド酸化膜22を形
成する。次いで、MO8素子の能動領域を形成するフィ
ールド酸化膜22の領域を選択的に開口し、υ1】口し
た能動領域に1000℃の熱処理を施して厚さ約100
01のゲート酸化膜23を形成する。
次に、ケ゛−ト酸化膜23及びフィールド酸化膜22上
に導体層を厚さ約30001形成し、これに周知の写真
蝕刻法によp sターニングを施した後、例えば反応性
イオンエツチング法(RIE法)によってダート電極2
4が残存するようにエツチング処理を施す。ここで、導
体層は、侵入型遷移金属窒化物或は浸入型)J♂移金に
一11炭化物で形成する。導体層の形成方法としては、
例えば1O−2Torrの減圧状態のArとN2の雰囲
気中で ターダットを用いてスパッタリング法によυT
INIIを形成することによp行う。浸入型遷移金属と
しては、Tl + I(f r Zr l TAINb
 +Sc l MOのうち所望のものを適宜選択するの
が望ましい。まゾヒ、浸入型遷移金属炭化物からなる導
体層を形成する場合には、前述の雰囲気を+’r、y成
するN2の代わυにプロア9ン等の飽和炭化水素やエチ
レン、アセチレン等の不飽第11炭化水累を用いる。次
いで、ダート電極24及びフィールド酸化膜22をマス
クにして、イオン注入法によシボロンを加速Φ件4 Q
 keV 、ドーズ量lXl0  cm  の照射東件
で自己整合するようにエピタキシャル層21中に注入し
、高濃度不純物領域25を形成する(同図(n)参照)
次に、ダート電極24、ダート酸化膜23及びフィール
ド酸化膜22上を僚うように、約600℃の温度で減圧
慨世成長法(Ll)CVD法)によシ、厚さ約3000
1の多結晶シリコンからなる耐酸化性膜26を形成する
。耐酸化性膜26の材質としては、多結晶シリコンの他
にも5102、リン添加シリコンガラス(PSG)、ホ
ウ素添加シリコンガラス(BSG ) 、ヒ素添加シリ
コンガラス(AltSG ) 、リンヒ素添加シリコン
ガラス(PAsSG )、516N41 At203の
いずれかを用いても良い。次いで、4酸化性膜26を形
成した半導体基板20にN2と02の雰囲気中で100
0℃の温度で約10時間熱処理を施し、菌濃度不純物領
域25を引伸し拡散して、所定の拡散深さを有する拡散
領域27とする(同図(C)参照)。
次に、耐酸化性膜26の表面に形成された810□膜を
NH4F溶液で除去した後、耐酸化(クニ膜26をプラ
ズマエツチング法(CF4−1−02ガスを1吏用)に
よシ除去する。次いで、ダート電極24及びフィールド
酸化膜22をマスクにして拡散領域27に Pをイオノ
注入する(同図の)参照)。
次いで、同図(E)に示す如く、ダート電極24、ダー
ト酸化膜23、及びフィールド酸化膜22上に、厚さ約
1.0μmのCDVDSG膜28を形膜上8後、950
℃のN、とOx’jE−囲気中で約15分間熱処理を施
し、拡散領域27内にソース領域29を形成する。
次に、CVDPSG膜28にダート電極24に通じるコ
ンタクトホールとダート酸化膜23の延出部を貫通して
ソース領域に通じるコンタクトホールを開口する。これ
らのコンタクトホールを介してソース領域29及びダー
ト電極24に)X続するアルミニウム層をE−gun#
着法によりjψさ約4 ttrn形成し、これに写真蝕
刻法にて・9クーニングを怖して取出1[」−極30を
形成する。然る1麦、半導体基板20の裏面側にV、N
l、Auを連続的に蒸気1してドレイ/電極31を形成
し、同図(F′)に示す如き半導体装置40を得る。
このように構成した半導体装置40によれば、ダート電
極24を1受入壓遷移金属窒化物或は侵大型避移金M炭
化物からなる導体層で形成したので、シート抵抗ρ の
値を極めて小さくして低抵抗化し、高速動作を達成する
ことができる〇例えば、ケ゛−ト電(猟24の厚さを3
0001にするとシート抵抗ρ、を約0.5Ω/口に設
定するととができる。壕だ、高周波特性を向上させるこ
とができる。例えばMO8型FIDTからなる半導体装
置に本発明を適用したものでは、第5図中曲線(I)に
て示す如く、相互コンダクタンスIyfs103 dB
低下点での周波数特性は45 Ml(zである。
つまυ、3d13低下点(低周波でのly(、lの0.
707倍の値のIyfgIでのしゃ断層波数は45■(
2である。これに比べて多結晶シリコンを用いてケ゛−
ト電極を形成した従来の半導体g、; P3〒では、1
、0 MH2であシ、繁た、モリブrンシリザイドを用
いてケ・−ト電極を形成したものでは−30M、[IZ
であった(ただし、VDll−10v1vj、l=10
0 rnV %  Ip =2 Aと設定した。)。青
だ、本発明方法を適用した半導体装置の製造方法によれ
ば、ケ゛−ト電極24を侵入型遷移金属窒化物或は、侵
入現f!1郡金属災化物で形成したととによυ、高融点
でl)しかも化学的に不活(1″でらるので自己整合技
術を採用して高濃度不純物領域26及びソース領域29
を形成することができる。その結果、簡略化された工程
で、集積度が高く、シかも高速、高周波4″!性に優れ
た半導体装置を容易に得ることができる。
〔発明の効果〕
以上説明した如く、本発明に係る半導体1i4 (1及
びその製造方法によれば、低抵抗、高融点金属化合物か
らなるケ9−ト電極を有して1高速・高周波特性に優れ
、しかも、自己整合技術を採用して製造するととができ
る半導体装(Uξを容易に得るととができるものである
【図面の簡単な説明】
第1図は、従来の半導体装置の断面し1、第2図(A)
乃至同図(L))は、同半導体装119−の製j’il
i方法を工程順に示す説明図、第3図(4)乃至同図(
F)は、 “本発明に係る半導体装置の製造方法を工程
順に示す説明図、第4図は、相互コンダクタンスと周波
数とのI’j係を示すl特注図である。 20・・・半導体基板、21・・・エピタキシャル層、
22・・・フィールド酸化膜、23・・・ダート酸化膜
、24・・・ケ・−ト電極、25・・・晶奴′へ度不純
物領域、26・・・耐酸化性膜、27・・・拡散領域、
28・・・CVDPSG膜、29・・・ソース領域、3
0・・・取出電極、31・・・ドレインT1、極、4o
・・・半導体装置。 出願人代理人  弁理士 鈴 江 武 彦U) く

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)所定導T’:l ’Jlの半導体基板上に形成さ
    れた絶縁膜と、該絶縁膜上に形成さJLだ侵入型遷移金
    属炭化物或は侵入型遷移金属炭化物からなる導体層とを
    具備することを特徴とする半導体装1作0
  2. (2)導体層がケ゛−ト電極である特E’「Ki’f求
    の範囲第1項記載の半導体装置。
  3. (3)遷移金属がTI + Hf r Zr r TA
     t Nb rSo、Moである特許請求の範囲第1項
    または第2項記載の半導体装置・
  4. (4)  所定導電型の半導体基板上に絶縁膜を形成す
    る工程と、該絶縁膜上に侵入型遷移金属炭化物若しくは
    侵入型遷移金属炭化物からなる所定パターンのf−)電
    極を形成する工程と、該ダート電極をマスクにして前記
    半導体基板内に該ダート電極と整合するように不純物領
    域を形成する工程とを具備することを特徴とする半導体
    装置の4(v遣方法。
  5. (5)侵入m At移金fjjXが’l’l r Hr
     + Zr 、 Tl +Nb 、 So 、Moであ
    る特許請求の範囲第4項記載の半3ij体装置の製造方
    法。
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GB2243948B (en) * 1990-04-20 1994-06-08 Nobuo Mikoshiba Integrated circuit
KR920005242A (ko) * 1990-08-20 1992-03-28 김광호 게이트-절연체-반도체의 구조를 가지는 트랜지스터의 제조방법

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