JPS60113928A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS60113928A
JPS60113928A JP22067183A JP22067183A JPS60113928A JP S60113928 A JPS60113928 A JP S60113928A JP 22067183 A JP22067183 A JP 22067183A JP 22067183 A JP22067183 A JP 22067183A JP S60113928 A JPS60113928 A JP S60113928A
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film
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point metal
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electrode
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Satoshi Nakayama
諭 中山
Hitoshi Toda
遠田 均
Junichi Murota
室田 淳一
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268

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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】 〔発明の利用分野〕 本発明は高融点金属のハロゲン化物により、Siを高融
点金属に置換する方法を用いて、高融点金属を主体とす
る電極配線を形成する半導体装置の製造方法に関するも
のである。
〔発明の背景〕
従来半導体装置の電極配線にはM膜や多結晶S1膜が用
いられている。しかし、M膜は融点が低く AA膜膜形
後後高温処理は行なえないという制約かあり、一方、多
結晶Si膜は高濃度に不純物を添加しても電気抵抗が大
きく、半導体装置の高速度動作には不適当であるという
欠点かある。またMoやWなどの高融点金属、またはそ
のノリサイドか電極配線として用いられつつあるか、該
電極とゲート酸化膜あるいはゲート酸化膜とSi基板と
の界面特性および該電極と81基板とのコンタクト特性
か多結晶S】に比べて悪いという欠点かある。
そこで、下層を81膜、」二層を高融点金属またはその
ノリサイドとする二層膜を電極配線とする方法か提案さ
れている(特開昭56−62339号)。
」−記特許においては、高融点金属またはそのシリサイ
トを形成する方法として、スノぐツタ法、蒸着法、CV
D?nか挙げられているか、スパッタ法お1よび蒸着法
はCVD法に比べて形成された金属膜の純度が悪いとい
う欠点があり、さらに段差被覆形状か悪いため断線等の
問題が生じる。またCVD法においては、高融点金属の
塩化物を用いるため一般に高融点金属の塩化物は常温で
固体であるの″で、蒸気圧制御が難しく、したがって原
料ガスの濃度制御が難しいという欠点がある。
〔発明の目的〕
本発明はこれらすべての欠点を解決し、界面特性が良好
で配線抵抗の低い高速度動作に適した半導体装置の製造
方法を提供することを目的とする〔発明の概要〕 本発明は上記l」的を達成するために、高濃度に不純物
をドープした第1の81膜上に不純物をドープしない、
もしくは不純物濃度か上記第1のSi膜1の不純物濃度
より低い第2のSi膜を堆積し、高融点金属のハロゲン
化物雰囲気中で熱処理することにより、上記第2のSi
膜を高融点金属に置換し、高濃度に不純物をドープした
上記第1の81膜と高融点金属膜の二層膜を電極配線と
するものである〔発明の実施例〕 以下、図面に基づいて本発明の詳細な説明する。
第1図(A)〜(C)は本発明による一実施例であるM
OSFETのゲート電極の製造工程の概要図である。図
中1はSi基板、2はフィールド酸化膜、3はゲート酸
化膜、4はPドープ多結晶S1膜(第1のSi膜)、5
は不純物をドープしない多結晶Si膜(第2のSi膜)
、6はMo膜である。
まず、一般に知られている工程により、フィールド酸化
膜2およびゲート酸化膜3を形成し、その後第1図(A
、)に示すように、低圧気相成長法により、反応炉内圧
力6.9 X 10 ’ atm、温度650℃、反応
炉内へ導入するカスとしてSiH4の流量600cc/
min、 PH3(He希釈濃度05モル%)の流量2
27 cc/minの条件で、P濃度4 X IQ”0
cm 3のP l’−プ多結晶S1膜4を約2000 
A堆積し、続いて、PH3の流量をOにし、不純物をド
ープしない多結晶Si膜5を約2000 A堆積させる
。次に、第1図(B)に示すように、」1記二層の多結
晶S1膜をマスクを用いでエツチング加工しゲート電極
を形成する。その後反応炉内圧力4X10’atm、温
度300℃の条件でMoF6とH2(MoF6分圧7 
= i15 (モ/l/比))ノ混合ガス雰囲気中で約
30分間熱処理し、第1図(C)に示すように、不純物
を含まないS1膜をMOに置換する。このようにして、
Si基板1上のゲート酸化膜3上に高濃度にPをドープ
した多結晶Si膜4とM。
膜6の二層構造のゲート電極を形成した。
第2図にAs、PおよびBをイオン注入した後熱処理(
300℃、20分)を行なったSi基板上へ、Mo膜の
堆積を行なったときの、Mo堆積量とドーズ量の関係を
示す。図から明らかなように、Mo堆積量はドーズ量の
増加に伴い減少し、AsおよびPドーズ量が6X]01
5cm 2以」二ではMOの堆積は観察されない。この
結果から、多結晶Si膜上へのMo膜の堆積速度は、多
結晶シリコンの製作条件により多少異なるが、高濃度に
不純物をドープすればやはりMOの堆積は観察されない
ことが容易にわかるしたがって上記二層の多結晶S1膜
では、下層のSi膜(第1の81膜)は高濃度にPがド
ープされていするためMOとの置換速度は極めて遅く、
上層のSi膜(第2の81膜)のみMOに置換され、高
濃度に不純物をドープしたSi膜とMo膜の二層膜をゲ
ー・上電極として形成することができる。
第3図に本発明の方法により、温度300℃、MoF6
分圧7.5XlO”atm、 H2分圧3.7 X 1
0 ’ atmの条件で81基板上に堆積したMo膜中
の膜厚方向のSi濃度の分布をSIMS (5econ
dary Ion Mass SpectromeLr
y )法により分析した結果を示す。本発明の方法は、
拡散により、Mo膜の表面に達したSlとMoF6との
反応を利用したものであるため、この図に示すように、
Mo膜中にSiが含まれていることかわかる。
なお、本発明において、第1のSi膜と第2のSi膜を
形成する方法は何ら規制するものではない。
例えば、第1の81膜を形成する方法として、蒸着法で
不純物を含まないSi膜を形成し、その後、不純物をイ
オン注入してもよい。
〔発明の効果〕
以」二説明したように、下層が高濃度に不純物をドープ
したSi、上層がMoの二層膜をゲート電極1として形
成できるから、界面特性は良好であり、配線抵抗も低(
、半導体装置の高速度動作に適している。また、本発明
ではCVD法により形成した多結晶Siを高融点金属の
ハロゲン化物中で熱処理し、Siを高融点金属に置換す
るものであるから形成された高融点金属の純度は良好で
あり、また段差の被覆形状が良好で断線等の問題も生−
じない。
さらに、CVD法による多結晶Si膜の形成においては
、膜厚の制御は容易であり、かつ高濃度に不純物をドー
プしたSlとMOとの置換速度は、不純物をドープしな
いSlとMOとの置換速度に比べ、2桁以上低いため、
上層の高融点金属膜の膜厚の制御は容易である。このよ
うに本発明の効果は顕著である。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による一実施例であるMOSFETのゲ
ート電極の形成工程の概要を示す断面図、第2図はAs
、PおよびBのドーズ量とMOの堆積量の関係を示すグ
ラフ、第3図は81基板上に堆積したMO模膜中膜厚方
向の81およびMO濃度分布を示すグラフである。 1・・・Si基板 2・・フィールド酸化膜3・・・ゲ
ート酸化膜 4・・Pドープ多結晶Si膜(第1のSi膜)5・・・
ノンドープ多結晶Si膜(第2の81膜)6・・・MO
膜 特許出願人 日本電信電話公社 代理人弁理士 中利純之助

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 高濃度に不純物を含む第1の81膜とその上に形成した
    不純物を含まないか、もしくは不純物濃度が」−記第1
    のSi膜の不純物濃度より低い第2の81膜を有する基
    板を、高融点金属のハロゲン化物雰囲気中で熱処理する
    ことにより、上記第2のS】膜のみ高融点金属に置換す
    る工程を含む半導体装置の製造方法。
JP22067183A 1983-11-25 1983-11-25 半導体装置の製造方法 Granted JPS60113928A (ja)

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JPS60113928A true JPS60113928A (ja) 1985-06-20
JPH0436455B2 JPH0436455B2 (ja) 1992-06-16

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2338594A (en) * 1998-06-16 1999-12-22 Samsung Electronics Co Ltd A method of forming a selective metal layer
US6372598B2 (en) 1998-06-16 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming selective metal layer and method of forming capacitor and filling contact hole using the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB2338594A (en) * 1998-06-16 1999-12-22 Samsung Electronics Co Ltd A method of forming a selective metal layer
US6372598B2 (en) 1998-06-16 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of forming selective metal layer and method of forming capacitor and filling contact hole using the same

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