JPS5933875A - Mos型半導体装置 - Google Patents
Mos型半導体装置Info
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- JPS5933875A JPS5933875A JP14370282A JP14370282A JPS5933875A JP S5933875 A JPS5933875 A JP S5933875A JP 14370282 A JP14370282 A JP 14370282A JP 14370282 A JP14370282 A JP 14370282A JP S5933875 A JPS5933875 A JP S5933875A
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- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明はr−ト電極を改良したMO3型半導体装置に関
する。
する。
最近、MO8型半導体装置の高集積度化、高速化を目的
として、グー)!極として多結晶シリコンの代りに比較
的抵抗の低い金属シリサイドを用いることが行なわれて
いる。かかる金属シリサイド(例えばモリブデンシリサ
イド)からなるゲート電極を有するMOS )ランジス
タは、従来、次のよう々方法により製造されている。
として、グー)!極として多結晶シリコンの代りに比較
的抵抗の低い金属シリサイドを用いることが行なわれて
いる。かかる金属シリサイド(例えばモリブデンシリサ
イド)からなるゲート電極を有するMOS )ランジス
タは、従来、次のよう々方法により製造されている。
まず、p型シリフン基板1にゾロンの選択ドーピング、
選択酸化によシ周囲にp−型反転防止層2を有するフィ
ールド酸化膜3を形成する。
選択酸化によシ周囲にp−型反転防止層2を有するフィ
ールド酸化膜3を形成する。
つづいて、フィールド酸化膜3で分離された島状の基板
1領域表面に熱酸化によりダート酸化膜4を形成した後
、全面にスパッタ法によp例えば厚さ3000AのMo
Six膜5を堆積する(第1図(、)図示)。
1領域表面に熱酸化によりダート酸化膜4を形成した後
、全面にスパッタ法によp例えば厚さ3000AのMo
Six膜5を堆積する(第1図(、)図示)。
次いで、MoSix膜5をノにターニングしてr −ト
電極6を形成する(第1図(b)図示)。つづいて、ダ
ート電極6をマスクとしてn型不純物、例えば砒素全r
−ト酸化膜4を通して基板1にイオン注入し、活性化し
てn+型のソース、ドレイン領域7,8を形成する(第
1図(C)図示)。
電極6を形成する(第1図(b)図示)。つづいて、ダ
ート電極6をマスクとしてn型不純物、例えば砒素全r
−ト酸化膜4を通して基板1にイオン注入し、活性化し
てn+型のソース、ドレイン領域7,8を形成する(第
1図(C)図示)。
ひきつづき、全面にCVD −5I02 Pa 9全堆
積し、コンタクトホール10・・・を開孔した後、A/
、膜を蒸着、パターニングによりソース、ドレイン領域
7,8及びデート電極6とコンタクトホール1θ・・を
介して接続したAt配線11〜13を形成してMO8)
ランノスタを製造する(第1図(d)図示)。
積し、コンタクトホール10・・・を開孔した後、A/
、膜を蒸着、パターニングによりソース、ドレイン領域
7,8及びデート電極6とコンタクトホール1θ・・を
介して接続したAt配線11〜13を形成してMO8)
ランノスタを製造する(第1図(d)図示)。
しかしガから、MoSixをr−ト電極とするMO8)
ラン・ゾスタは次のような問題があった。
ラン・ゾスタは次のような問題があった。
即ち、MOとsiの組成比X、を小さくすると、Mo3
ixの耐薬品が低下し、製造上多くの問題が止じる。一
方、MoとSlの組成比Xを大きくすると、比抵抗が大
きくなり過きる。このため、前記組成比Xば2<x≦3
の範囲に設定することが望丑しいか、この範囲ではMo
Sixのデート電極を有するMO8)ランジスタのフラ
ットバンド電圧(vFB)は第2図の点線に示す如く不
安定となり、制御性が悪化する。その結果、MO8+−
ランジスタの閾値電圧の制御性が悪化するという重大な
問題を生じる。こうした現象は他の金属硅化物の場合に
もみられる。
ixの耐薬品が低下し、製造上多くの問題が止じる。一
方、MoとSlの組成比Xを大きくすると、比抵抗が大
きくなり過きる。このため、前記組成比Xば2<x≦3
の範囲に設定することが望丑しいか、この範囲ではMo
Sixのデート電極を有するMO8)ランジスタのフラ
ットバンド電圧(vFB)は第2図の点線に示す如く不
安定となり、制御性が悪化する。その結果、MO8+−
ランジスタの閾値電圧の制御性が悪化するという重大な
問題を生じる。こうした現象は他の金属硅化物の場合に
もみられる。
本発明はr−1・電極を形成する金属硅化物の仕事関数
を安定化させ、閾値電圧を安定的に制御し得るMO8型
半導体装置を提供しようとするものである。
を安定化させ、閾値電圧を安定的に制御し得るMO8型
半導体装置を提供しようとするものである。
本発明者は、MO8IXからなるダート電極がそのMo
とSlの組成比Xの変動によりf−)電極からなるMO
8構造のフラットバンド電圧(vFB)が不安定と々る
原因について種々検討した結果、MoSixが熱処理工
程においてMoSi2とSlとに分離することによりそ
のvFBの不安定性を生じることを究明[7た。即ち、
MQSIX膜(但しx〉2)を堆積した後、熱処理を施
すと、第3図に示す如(MoSi2領域とSi 領域
とに分離し、MoSi2領域を囲むようにSi領域が形
成される。このようにMoSi2領域とSl領域の分離
が起こると、膜界面においてはSi領域が多いため、膜
(r−)電極)の仕事関数は主としてSi領域の仕事と
関数で決まる。このため、前記従来例の如(MoSix
のダート電極6をマスクとして砒素のイオン注入を行な
う工程(第1図(c)参照)があると、第3図のSi領
域は砒素が少量含まれたものとなり、これがフラットバ
ンド電圧(vF、l)の低下原因と々る。
とSlの組成比Xの変動によりf−)電極からなるMO
8構造のフラットバンド電圧(vFB)が不安定と々る
原因について種々検討した結果、MoSixが熱処理工
程においてMoSi2とSlとに分離することによりそ
のvFBの不安定性を生じることを究明[7た。即ち、
MQSIX膜(但しx〉2)を堆積した後、熱処理を施
すと、第3図に示す如(MoSi2領域とSi 領域
とに分離し、MoSi2領域を囲むようにSi領域が形
成される。このようにMoSi2領域とSl領域の分離
が起こると、膜界面においてはSi領域が多いため、膜
(r−)電極)の仕事関数は主としてSi領域の仕事と
関数で決まる。このため、前記従来例の如(MoSix
のダート電極6をマスクとして砒素のイオン注入を行な
う工程(第1図(c)参照)があると、第3図のSi領
域は砒素が少量含まれたものとなり、これがフラットバ
ンド電圧(vF、l)の低下原因と々る。
このようなことから、本発明者は上記知見に基づき更に
鋭意研究を重ねた結果、Mo5Ix膜中の分離したSl
領域にゾロン等のアクセノタ原子をドーピングすること
によって、分離したSi領域の仕事関数をMo5I2の
仕事関数に近似させ、第2図の実線に示す如く、MoS
ixの組成比Xの=5− 変化に関係なくフラットバンド電圧(vFB)全安定化
させ、ひいては閾値電圧の制御性が良好々MO8型半導
体装置を見い出したものである。
鋭意研究を重ねた結果、Mo5Ix膜中の分離したSl
領域にゾロン等のアクセノタ原子をドーピングすること
によって、分離したSi領域の仕事関数をMo5I2の
仕事関数に近似させ、第2図の実線に示す如く、MoS
ixの組成比Xの=5− 変化に関係なくフラットバンド電圧(vFB)全安定化
させ、ひいては閾値電圧の制御性が良好々MO8型半導
体装置を見い出したものである。
次に、本発明の実施例を第4図(、)〜(d)の製造工
程を併記して説明する。
程を併記して説明する。
(1) まず、比抵抗5〜】0Ω・確のp型シリコン
基板2ノにバッファ酸化膜を介してシリコン窒化膜パタ
ーン(いずれも図示せず)を形成し、該ノ4ターンをマ
スクとしてゾロンを基板21表面にイオン注入した後高
温酸素雰囲気中で熱処理してフィールド酸化膜22を形
成すると共にフィールド酸化膜22周辺の基板21にp
−型反転防止層23を形成した。つづいて、シリコン窒
化膜パターン及びバッファ酸化膜を順次除去した後、再
度、熱酸化処理を施してフィールド酸化膜22で分電1
された島状の基板21領域表面に例えば厚さ500^の
f−)酸化膜24を形成した。ひきつづき、全面にスパ
ッタ法により厚さ3000スのMo S i 2.5膜
25を堆積した後、6− i9 MoS i 2.5 膜25全而にアクセプタ原
子としてのゾロンをドーズ量I X 10 ”/CnL
2の条件でイオン注入した(第4図(、)図示)。
基板2ノにバッファ酸化膜を介してシリコン窒化膜パタ
ーン(いずれも図示せず)を形成し、該ノ4ターンをマ
スクとしてゾロンを基板21表面にイオン注入した後高
温酸素雰囲気中で熱処理してフィールド酸化膜22を形
成すると共にフィールド酸化膜22周辺の基板21にp
−型反転防止層23を形成した。つづいて、シリコン窒
化膜パターン及びバッファ酸化膜を順次除去した後、再
度、熱酸化処理を施してフィールド酸化膜22で分電1
された島状の基板21領域表面に例えば厚さ500^の
f−)酸化膜24を形成した。ひきつづき、全面にスパ
ッタ法により厚さ3000スのMo S i 2.5膜
25を堆積した後、6− i9 MoS i 2.5 膜25全而にアクセプタ原
子としてのゾロンをドーズ量I X 10 ”/CnL
2の条件でイオン注入した(第4図(、)図示)。
(11)次いで、+J’ l:I 7ドー:7’ Mo
S l 2.5 膜25をフォトエツチング技術により
1+ターニングしてダート電極26を形成した(第4図
(b)図示)。
S l 2.5 膜25をフォトエツチング技術により
1+ターニングしてダート電極26を形成した(第4図
(b)図示)。
つづいてダート電極26及びフィールド酸化膜22をマ
スクと(2てn型不純物、例えば砒素をドーズ量5×1
015/C7n2の条件でダート酸化膜24全通し7て
基板21表面にイオン注入した後、1000℃の酸素雰
囲気中で10分間活性化してn1型のソース、ドレイン
領域27.28を形成した(第4図(c)図示)。この
場合、ケ”−計電極26中への砒素濃度を前記ホウ素濃
度よシ低くするために、砒素のイオン注入量は前述した
ゾロンのイオン注入量より低く設定した。々お、前記ダ
ート電極26のパターニング時に用いたレジストパター
ンをそのままe−計電極26に形成した状態で、砒素の
イオン注入を行なえば、砒素のドーズ量は前記社?ロン
のドーズ量に関係なく自由に設定できる。
スクと(2てn型不純物、例えば砒素をドーズ量5×1
015/C7n2の条件でダート酸化膜24全通し7て
基板21表面にイオン注入した後、1000℃の酸素雰
囲気中で10分間活性化してn1型のソース、ドレイン
領域27.28を形成した(第4図(c)図示)。この
場合、ケ”−計電極26中への砒素濃度を前記ホウ素濃
度よシ低くするために、砒素のイオン注入量は前述した
ゾロンのイオン注入量より低く設定した。々お、前記ダ
ート電極26のパターニング時に用いたレジストパター
ンをそのままe−計電極26に形成した状態で、砒素の
イオン注入を行なえば、砒素のドーズ量は前記社?ロン
のドーズ量に関係なく自由に設定できる。
(:1i) 次いで、全面に例えば厚さ8000Aの
CVD −Si0,2膜29を堆積し、フォトエツチン
グ技術によりソース、ドレイン領域27.28及びf−
)電極26の一部に対応する5102膜29を選択的に
除去してコンタクトホール3θ・・を開孔した後、全面
にAt膜を蒸着し、パターニングして前記ソース、ドレ
イン領域27.28及びダート電極26とコンタクトホ
ール30・・・を介して接続したAt配線31〜33を
形成してnチャンネルMo8 )ランジスタを製造した
(第4図(d)図示)。
CVD −Si0,2膜29を堆積し、フォトエツチン
グ技術によりソース、ドレイン領域27.28及びf−
)電極26の一部に対応する5102膜29を選択的に
除去してコンタクトホール3θ・・を開孔した後、全面
にAt膜を蒸着し、パターニングして前記ソース、ドレ
イン領域27.28及びダート電極26とコンタクトホ
ール30・・・を介して接続したAt配線31〜33を
形成してnチャンネルMo8 )ランジスタを製造した
(第4図(d)図示)。
しかして、本発明のMo8 )ランジスタはホウ素がド
ーピングされたMo812.5 からなるダート電極2
6を有するため、ダート電極26は分離したS1領域の
フラットバンド電圧がMo S i 2のそれに近似し
、安定したフラットバンド電圧を有する。その結果、閾
値電圧の制御性が良好となり、設計値通シの安定した動
作が可能となる。
ーピングされたMo812.5 からなるダート電極2
6を有するため、ダート電極26は分離したS1領域の
フラットバンド電圧がMo S i 2のそれに近似し
、安定したフラットバンド電圧を有する。その結果、閾
値電圧の制御性が良好となり、設計値通シの安定した動
作が可能となる。
また、y−計電極26がMoSi2.5 からなるた
め、r−)抵抗の低減化が可能となり、ひいては高速動
作を達成できる。
め、r−)抵抗の低減化が可能となり、ひいては高速動
作を達成できる。
更に、前記製造方法の如くMo512.5膜25の堆積
後にゾロンのイオン注入を行なうことにより、Mo51
2.5 膜25中のストレスを緩和できる。
後にゾロンのイオン注入を行なうことにより、Mo51
2.5 膜25中のストレスを緩和できる。
なお、上記実施例ではMo8IXとしてその組成比Xが
2.5のものを用いたが、組成比Xが2より大きければ
同様な効果を発揮できる〇また、r−計電極の材料とし
てはMoSixの他にTa5Ix 、 Whiz 、
Pt5lx 、 Tl5IK(但し、いずれもXは2よ
りも大きい)等の金属硅化物を用いてもよい。
2.5のものを用いたが、組成比Xが2より大きければ
同様な効果を発揮できる〇また、r−計電極の材料とし
てはMoSixの他にTa5Ix 、 Whiz 、
Pt5lx 、 Tl5IK(但し、いずれもXは2よ
りも大きい)等の金属硅化物を用いてもよい。
更に、上記実施例ではアクセプタ原子としてホウ素を用
いたが、これに限定されずガリウム。
いたが、これに限定されずガリウム。
インジュウム等でもよい。
本発明に係るMO8型半導体装置はnチャンネルMo8
)ランジスタに限らず、pチャンネルMO8)ランジ
スタ、 0MO8等にも同様に適用できる。
)ランジスタに限らず、pチャンネルMO8)ランジ
スタ、 0MO8等にも同様に適用できる。
9−
以上詳述した如く、本発明によればr−計電極を形成す
る金属硅化物の仕事関数を安定化させることにより、閾
値電圧を安定的に制御された高性能で高速動作が可能な
MO8型半導体装置を提供できるものである。
る金属硅化物の仕事関数を安定化させることにより、閾
値電圧を安定的に制御された高性能で高速動作が可能な
MO8型半導体装置を提供できるものである。
第1図(、)〜(d)は従来のnチャンネルMo8 )
ランジスタの製造工程を示す断面図、第2図はMo S
i xからなるケ9−ト電極のXの変動とMo8構造
のフラットバンド電圧との関係、並びにデロンドーゾM
O8IXからなるr−1電極のXの変動とMo8構造の
フラットバンド電圧との関係、を示す線図、第3図はM
o5ixJ[の熱処理後におけるMo512領域とsi
領領域し、分離した状態を示す説明図、第4図(、)〜
(d)は本発明の一実施例であるnチャンネルMosト
ランソスタを得るための製造工程を示す断面図である。 2ノ・・・p W シ!j コン基板、22・・・フィ
ールド酸化膜、24・・・r−ト酸化膜、26 がロン
ドープMo S 12.5からなるf−)’l極、27
・n+型ソ10− −ス領域、28・・n+型ドレイン領M、31〜33・
・・At配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦11− 第4 第2図 (°) 図 111111111 MoSix ’?’/lX $@ 第3図 (C) (d)
ランジスタの製造工程を示す断面図、第2図はMo S
i xからなるケ9−ト電極のXの変動とMo8構造
のフラットバンド電圧との関係、並びにデロンドーゾM
O8IXからなるr−1電極のXの変動とMo8構造の
フラットバンド電圧との関係、を示す線図、第3図はM
o5ixJ[の熱処理後におけるMo512領域とsi
領領域し、分離した状態を示す説明図、第4図(、)〜
(d)は本発明の一実施例であるnチャンネルMosト
ランソスタを得るための製造工程を示す断面図である。 2ノ・・・p W シ!j コン基板、22・・・フィ
ールド酸化膜、24・・・r−ト酸化膜、26 がロン
ドープMo S 12.5からなるf−)’l極、27
・n+型ソ10− −ス領域、28・・n+型ドレイン領M、31〜33・
・・At配線。 出願人代理人 弁理士 鈴 江 武 彦11− 第4 第2図 (°) 図 111111111 MoSix ’?’/lX $@ 第3図 (C) (d)
Claims (4)
- (1) MSix(但し、Mは金属、Xは2より大き
い数)にて表わされ、かつアクセプタ原子を含む金属硅
化物からなるダート電極を備えたことを特徴とするMO
8型半導体装置。 - (2)金属硅化物がMo81x 、 TaSix 、
Tl5IX 。 WSiX及びPt5Ix (但し、Xは2よりも大きい
数)から選ばれるものであることを特徴とする特許請求
の範囲第1項記載のMO8型半導体装置。 - (3) アクセプタ原子がホウ素、インジウム。 ガリウムのうちから選ばれる1種又は2種以上の混合物
であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のM
O8型半導体装置。 - (4)f−)電極と構成する金属硅化物中にアクセプタ
原子とドナー原子とを含み、かつアクセプタ原子の濃度
がドナー原子のそれよ多大きいことを特徴とする特許請
求の範囲第1項記載0MO8型半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14370282A JPS5933875A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | Mos型半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP14370282A JPS5933875A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | Mos型半導体装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5933875A true JPS5933875A (ja) | 1984-02-23 |
JPH0479150B2 JPH0479150B2 (ja) | 1992-12-15 |
Family
ID=15344978
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP14370282A Granted JPS5933875A (ja) | 1982-08-19 | 1982-08-19 | Mos型半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5933875A (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002073700A1 (fr) * | 2001-03-02 | 2002-09-19 | National Institute For Materials Science | Grille et structure cmos et structure mos |
US6991948B2 (en) | 2003-11-05 | 2006-01-31 | Solid State Measurements, Inc. | Method of electrical characterization of a silicon-on-insulator (SOI) wafer |
US7327155B2 (en) | 2005-11-17 | 2008-02-05 | Solid State Measurements, Inc. | Elastic metal gate MOS transistor for surface mobility measurement in semiconductor materials |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55121667A (en) * | 1979-03-13 | 1980-09-18 | Seiko Epson Corp | Integrated circuit |
-
1982
- 1982-08-19 JP JP14370282A patent/JPS5933875A/ja active Granted
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS55121667A (en) * | 1979-03-13 | 1980-09-18 | Seiko Epson Corp | Integrated circuit |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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WO2002073700A1 (fr) * | 2001-03-02 | 2002-09-19 | National Institute For Materials Science | Grille et structure cmos et structure mos |
US7091569B2 (en) | 2001-03-02 | 2006-08-15 | National Institute For Materials Science | Gate and CMOS structure and MOS structure |
US6991948B2 (en) | 2003-11-05 | 2006-01-31 | Solid State Measurements, Inc. | Method of electrical characterization of a silicon-on-insulator (SOI) wafer |
US7327155B2 (en) | 2005-11-17 | 2008-02-05 | Solid State Measurements, Inc. | Elastic metal gate MOS transistor for surface mobility measurement in semiconductor materials |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0479150B2 (ja) | 1992-12-15 |
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