JPS60103613A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は半導体装置の製造方法に関し、詳しくは、半導
体装置の電極および配線材料に用いる遷移金属シリサイ
ドの酸化および熱処理方法に関するものである。

〔発明の背景〕

従来の半導体装置では、低抵抗の電極・配線材料として
遷移金属シリサイドおよびその酸化膜が用いられていた
。一般的な半導体装置の製造方法では、遷移金属シリサ
イドは形成後８０００以上の温度で熱処理ないしは熱酸
化が行われる。なお、熱酸化によって遷移金属シリサイ
ド表面には酸化シリコンが形成される。ところが、遷移
金属シリサイドの表面は、熱処理ないしは酸化時の遷移
金属シリサイド結晶粒の成長等のため、極めて粗れたも
のであった。この遷移金属の表面粗れは、遷移金属表面
に形成した酸化シリコン膜の耐圧劣化の原因となってい
た。また、半導体装置の能動領域付近に遷移金属シリサ
イドの形成およびその酸化を行った場合、この遷移金属
シリサイド表面の粗れは、半導体装置の高周波ノイズの
原因となっていた。

〔発明の目的〕

本発明は、従来の遷移金属シリサイドの熱処理ないしは
酸化に伴う表面粗れを防止し、高耐圧で、かつ低ノイズ
の半導体装置の製造方法を徒供することにある。

〔発明の概要〕

遷移金属シリサイドは熱処理によ多結晶粒が成長する。

そこで、本発明は、遷移金属シリサイドの熱酸化に先立
ち、遷移金属シリサイド表面を酸化シリコン膜あるいは
窒化シリコン膜等の非金属膜で覆い、後の工程で行う熱
処理時の温度以上の温度で熱処理を施す。この熱処理に
よシ、遷移金属シリサイドの結晶粒を、遷移金属シリサ
イドの膜内方向にのみ、成長さ−せる。

その後、上記非金属膜を除去し、遷移金属シリサイドを
設けた基板を所定の時間熱処理ないしは酸化した場合、
上記遷移金属シリサイドの結晶粒は、すでに成長してい
るため、遷移金属シリサイドの表面が粗れることはない
。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の一実施例を第１図乃至第５図を用いて説
明する。

まず、第１図に示すように、ｐ形シリコン半導体基板１
表面にｎ形埋込み層２を形成し、エピタキシャル成長に
よｐｎ形シリコン半導体層３を形成した。また、半導体
装置の素子間の絶縁物分離領域として、通常の選択酸化
により設けた酸化シリコン膜４を、所望の位置に設けた
。さらに熱酸化によりｍ化シリコン膜５、通常の化学気
相成長法によシ、窒化シリコン膜６およびリンガラス膜
７を順次堆積した。なお、リンガラス膜７の膜厚は０．
５μｍ以上とした。

その後、通常の写真食刻Φによシ、ホトレジスト膜をマ
スクに用いて、反応ガスとしてＣＦ４系のガスを用いた
反応性イオンエツチングにより、リンガラス膜７、窒化
シリコン膜６、酸化シリコン膜５をエツチングし、所望
の位置に溝部８を形成した。

その後、第２図に示すようＫＸＨＦ糸のエツチング液を
用いリンガラス膜７を１μｍ以下エツチングした。この
とき、リンガラス膜７は、少なくとも、０．３μｍ以上
残存するようにした。また、ＨＦ系エッチ液による、化
学気相成長法で形成したリンガラス膜７の、エッチ速度
は、熱酸化によ多形成した酸化シリコン膜５のエッチ速
度の５倍以上でめったため、このエツチング中に酸化シ
リコン膜５は、はとんどエツチングされなかった。

なお、このエツチングによシ、リンガラス膜７の端は窒
化シリコン膜６の端よりも内側に形成される。このとき
のリンガラス膜７の端と窒化シリコン膜６の端との距離
は１μｍ以下にすることができる。

次に多結晶シリコン膜９を通常の化学気相成長法で堆積
し、さらに、樹脂膜１０を回転機によｐ全面に被着させ
た。この時、樹脂膜１０の表面が平坦になるようにした
。従って、４部８上では樹脂膜１０が厚く形成され、ま
た、溝部８以外の位置では樹脂膜１０が薄く形成された
。

その後、第３図に示すように反応ガスとして酸素を用い
た反応性スパッタエッチにより、溝部８以外の部分の樹
脂膜１０をエツチングし、溝部８内の樹脂膜１１のみを
残存させた。

その後、樹脂膜１１をマスクに多結晶シリコン膜９をエ
ツチングし、溝部８内にのみ多結晶シリコン膜９を残存
させ、リンガラス膜７を除去した。

その後、第４図に示すように、樹脂［１１を除去し、通
常のイオン注入法により、ｐ形不純物を注入し、さらに
熱処理によシ、多結晶シリコン膜９をｐ形伝導体とする
と共に、溝部８下部のシリコン半導体基板内に各部ベー
ス領域となるｐ形不純物拡散層１２を形成した。

その後、タングステン、モリブデン、ニッケル等の遷移
金属膜を通常のスパッタ法で被着し、熱処理を行ない、
多結晶シリコン膜９上にのみ、遷移金属シリサイド１４
を形成した。なお、遷移金属シリサイド下部には多結晶
シリコン膜９が残存するようにした。このときの熱処理
は、例えばタングステンの場合では、６３０〜７００Ｃ
の温度で水素雰囲気中で行った。次に、未反応の遷移金
属、模１３を除去し、非金属膜１５を通常の化学気相成
長法等で全面に堆積し、さらに、後の工程で行う熱処理
における熱処理温蔵以上の温度で熱処理を行った。なお
、ここで、非金属膜１５としては、酸化シリコン膜、窒
化シリコン膜、多結晶シリコン膜がある。

その後、第５図に示すように、非金属膜１５を除去した
。非金属膜１５の除去は、例えば、非金属膜１５として
酸化シリコン膜を用いた場合では、７ツ酸によシ行った
。さらに水蒸気雰囲気下の熱酸化により遷移金属シリサ
イド表面にのみ酸化シリコン膜１６を形成した。次に、
酸化シリコン膜１６をマスクに、溝部１７の窒化シリコ
ン膜６および酸化シリコン膜５をエツチングし、多結晶
シリコン膜１８を形成し、通常の写真食刻法を用い、溝
部１７上およびその周辺以外の部分で、多結晶シリコン
膜１８をエツチングした。次に、ｐ形不純物をイオン注
入し、熱処理し、溝部１７下部のシリコン半導体基板内
に第２ｐ形不純物拡散層１９を形成し、バイポーラトラ
ンジスタの真性ベース領域とした。さらにｎ形不純吻を
イオン注入し、熱処理し、溝部１７下部のシリコン半導
体基板内にｎ形不純・０拡散層２０を形成し、バイポー
ラトランジスタのエミッタ領域とした。なお、ここで、
ｎ形不純物拡故層２０の接合深さを第２ｐ形不純物拡赦
層１９の接合深さよシ浅＜シ、かつ、第２ｐ形不純物拡
散層１９とｐ形不純物拡散１１１２とは互いに接すゝる
ようにした。

その後、酸化シリコン膜１６の一部を、通常の写真食刻
法を用いエツチングし、孔２１を形成した。

以上のように形成した半導体装置において、多結晶シリ
コン膜１７からエミッタ′＋を極、孔２１からベース電
極、ｎ形埋めこみ１−２からコレクタ電極、を取ること
により、バイポーラトランジスタを製造することができ
た。このトランジスタは、真性ベース領域に接し外部ベ
ース領域を有し、かつ低抵抗の遷移金属シリサイドを用
い、第２図に示すように、真性ベース領域から１μｍ以
下しか離れていない外部ベース領域の一部からベース電
極まで接続している。このため、このトランジスタはベ
ース抵抗が小さく、高・周波特性に優れていた。

さらに、本発明によシ、遷移金属シリサイド１４上に酸
化シリコン膜１６を形成した後においても、遷移金属表
面が粗れることはなかった。このため、二酸化シリコン
膜１６の絶縁破壊耐圧が２Ｘ１０”　Ｖ／ｃｍから４Ｘ
１０’ＶＺ罪以上に向上した。

従って、トランジスタの耐圧、特に、エミッタとベース
間およびコレクタとエミッタ間の耐圧が向上した。また
、遷移金属シリサイド１４の表面粗れの減少によシ、こ
のトランジスタの動作におい（９） て低ノイズ化が実現できた。

〔発明の効果〕

本発明によれば、遷移金属シリサイドとシリコンの重ね
膜の酸化において、遷移金属シリサイド表面の形状を粗
らすことなく、遷移金属シリサイド表面に酸化シリコン
膜を形成できる。

本発明ではこの酸化に先立ち、遷移金属シリサイド表面
の全面を非金属膜で覆い熱処理を行う。

このとき、非金属膜は、遷移金属シリサイドと、この熱
処理時に反応を起さない材質で、かつ、この熱処理温度
に耐えられるものであればよく、具体的には、窒化シリ
コン、二酸化シリコン、リンガラス、多結晶シリコン、
非晶質シリコンが用いられる。また、この熱処理の温度
は、遷移金属シリサイドの形成温度以上で、かつ、後の
工程で行われる熱処理温度以上であればよい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図は本発明の一実施例を示す工程図であ
る。 １．２，３，１２，１９．２０・・・シリコン単結晶（
１０） 基板、４，５．１６・・・酸化シリコン膜、５・・・窒
化シリコン膜、７・・・リンガラス、９．１８・・・多
結晶シリコン、１０．１１・・・樹脂膜、１５・・・非
金属膜、（１１） を　１　区 竿２　凪 芽３図 １ 竿４図 茅５図 りｌ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、下記工程を含む半導体装置の製造方法（１）少なく
   とも表面の一部に遷移金属シリサイドが露出している半
   導体装置の上記遷移金属シリサイドを覆うように非金属
   膜を被着する工程 （２）８００Ｃ以上の温度で熱処理を行う工程（３）上
   記非金属膜を除去する工程 （４）　上記熱処理温度以下の温度の熱処理を行う工程
   。 ２　上記工程（３）の後に酸素ないしは水蒸気を甘む雰
   囲気で熱処理を行い、上記遷移金属シリサイド上に酸化
   シリコン膜を形成する工程が行われる特許請求の範囲第
   １項記載の半導体装置の製造方法。 ３、　上記遷移金属シリサイドはニッケルシリサイド、
   チタンシリサイド、タンタルシリサイド、モリブデンシ
   リサイド、およびタングステンシリサイドよシ選ばれる
   特許請求の範囲第１項乃至第２項記載の半導体装置の製
   造方法。 ４、上記非金属膜はリンガラス、酸化シリコン、窒化シ
   リコン、および多結晶シリコンよシ選ばれる特許請求の
   範囲第１項乃至第３項記載の半導体装置の製造方法。