JPS6034068A - 金属酸化膜半導体電界効果トランジスタの製造方法 - 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】 不発ｌ＋ｌ／″ｉ金属酸化膜半尋体電界効果トランジス
タ（略称ＭＯ５ＦＥＴ　）　の製造方法に閃する。

背景技術 近年の高密度金属酸化膜半瑯体集槓回路の進歩は著しく
、より高密度高性能化が要求されている。

高密度のためには微細加工技術が一段と飛躍しつつあり
１．鯖性能化については微細加工技術と相乗して進歩し
ている。微細化にともなって配線抵抗か増大し、したが
って従来から使用している多結晶シリコンから成るゲー
ト電極では限界があり、ｉｔ）近ではその代替材料とし
て高融点金祝およびそのシリコン合金が＠的されており
、゛一部夫用化されている。このような高融点全域およ
びそのシリコン合金は、多結晶シリコンに比べて抵抗率
が１桁から２桁小さく、シたがって微細化による配線抵
抗を小さくすることができ、イ」望視されている。

ｈ　ｄ点企ｙＡとしてろ、たとえばモリブデン、クング
スデン、タンクルおよびチタンなどかめる。

第１図は先行技術の断面図である。第１図（１）に訃　
代　４１　ス、Ｐ　ｆ＋　Ｗ　：ｙ　Ｉｆ　−＋　・ノ
　土　ｕ　イ宏」Ｌ　ノお　１　μ　１６γ　Ｍ　’ノ
リコン酸化膜２が形成されており、その上には素子間分
離のためにＬＯＧＯ５酸化＋＋Ｗ　ａが形成されている
。５ｉ０２　から成る絶縁膜２および■、ｏｃｏｓ酸化
暎酸化上３ゲート′＠極としてリンがドープされたＮ形
多結晶シリコン層４が形成され、その上にモリブテン層
５を成長し、その♂ゲート・・翼極を形成するだめのレ
ジスト膜６を形成する。半得体基板１はＴ形である。モ
リブデンのみをゲート電極材料として用いることもでき
るけれども、η色７；杖１■便２を汚染したり、その絶
縁膜２の耐圧不良を発生したりする。したがって多結晶
シリコンハ（４とモリブデン層５との複合膜が有効であ
る。

従来から用いられているリアクティブイオンエツチング
またはりアクティブスパッタエツチングなどによってレ
ジスト挨６をエツチング紫子材として加工し、その後レ
ジスト膜６を除去する。これによって第１図（２）の状
ｊ庭がイ＜ｊられる。

ここで重要なことは、リアクティブイオンエツチング址
たはリアクデイプスバンタエッチングのエツチングガス
として、たとえばＳＦ６など勿用いたときモリブテン層
５からよりも多結晶シリコン層４の方が１ｌｌ１１って
いわゆるオーバーバンク状ＩＳが生じる。

従来では、第１図（２）に示された構造を形１戊した後
にソース・ドレン焦域を形成するために、ヒ累などの□
イオン注入を行ない、その後最終工程に至る。

このとき注入されたと巣は、モリブデン層５のひさしｔ
’＝Ｉｓ分５ａの上に多結晶シリコン４の外周から１−
１［れた位置にソース・ドレイン領域が形成されること
になる。したがって、ｅＨＷするＭＯ５ＦＥＴの特性が
潜られない。

またこの先行技術の虚妄な欠点は、ＭＯＳ　ＦＥＴの特
性を低下することなく層４，５か１ら成るゲート’４極
の長さを緬小することが困５４＃、である。なぜならば
、ゲート′ル碌の幅を縮少するにともなってソース・ド
レイン間の耐圧が低下し、寸た半柚体基＆１から層４，
５へのいわゆるホットエレクトロンによる漏れ屯流が大
きくなり、値引性が低下するからである。

このような問題を解決する１つの手法として、第２図に
示されるＭＯＳ　ＦＥＴ’ｂｓ知られている。

このＭＯＳ　ＦＥＴでは、ソース・ドレイン鎖酸の不ｌ
ル物濃反を層４，５刊近で低下して、１氏濃）又不純物
領域８，９勿形威し、残余の部分では高−反不純物領域
１０．１１を形成する。このようなンス・ドレイン領域
の不純物としては、半得体基板１がＮｊ杉であるときヒ
紫またはリンが適当である。

層４，５の端部と１８Ｉ疾反不純物′誼域１０．１１と
の間隔Ｉ！１は、たとえば約０・５μｎ】である。

１　日−ノ 不発明の１」的はゲート電極の外周に１成製反不純物櫃
域を形成し、さらに外周に篩部ｊ凭不純物饋職を形成し
た金属陵化１模半耶休トランジスタの製造方法を提供す
ることである。

夾施例 第３図は不発明の一実施例の製造工程を示す断面図であ
る。Ｎチャネルを刊する企属眩化１湧半尋休電解効果ト
ランジスタを製造するために、第１図（２１に示される
構造と１様々＋を造を旬゛する装置が本発明に従えば、
第３図（２）で示されるように層４．５を便って約１０
０　ＯＡの厚みを有する多結晶シリコン層１２を形成し
、才だ気相成長によるリンがドープされたシリコン酸化
膜１３を厚み約５００ＯＡだけ形成する。

その後、たとえば９５０°Ｃの窒素雰ＪＪ気中で約６０
分間熱処理する。これによって多結晶シリコン層１２に
シリコン酸化膜１３からリンが拡散されＮ形化する。さ
らに半尋体基板１の麦凹までリンが拡散し、薄いＮ形の
頭載１４が形成される。

シリコン酸化［１３は、結晶シリコン層１２をＮ形化す
るのが目的であり、したがってシリコン酸化ＩＪ１３の
替りに多結晶シリコン層１２にｌｉＬ接在未の当朶者に
よく知られている然拡改法などによって拡散を行々りて
もよい。

多結晶シリコン層１２をＮ形化し、その後前述′のよう
に熱処、卯を行なうことによって、半部体裁＆１の表面
のＮ形饋」威１４がゲート′峨遭となる層４、５の下に
広がり、イタ３図（３）で示されるようにイ＊ｚ１８％
Ｉ：ＬＦＸｍＩｈら１１クロア１１ｆＩＳ−１６ｆｉ４
１＜ｌ＋ｌ；’；Ａｉｌス−４，４晶シリコン層１２の
Ｎ形化に詠じてにＬ１不純ｌ（Δ漏反がイ１テ止する暢
囲に入るようにたとえばシリコンｌ役化映１３のリン減
反を適切なＩ（μに）Ｋぶ必要かある。

そこでシリコン酸化ｉ！ｉ４１３　ｋ　途去する。この
シリコン酸化Ｉ戻１３０廃去は、フッｒ汲を用いること
によって容易に行なうことかできる。

次にたとえば８００°Ｃのスチーム雰囲気中で多結晶シ
リコン層１２が充分熱酸化膜Ｋ１１ｌべ侠する址で恐処
理を行なう。これによって第３凶（３）に示されるよう
に、層４，５を包む形のシリコン酸化層１７が形成され
る。

そこで方間性エツチング技術であるリアクティブイオン
エツチングまたはりアクティブスバンクエッチングｆｆ
１Ｋよって、モリブデン届５極−ヒのたζ膜化ｄ１７が
なくなるまでエツチングを行なう。

これによって第３図（４〕に示されるようにモリブデン
層５のひさし５ａの直下に峰ズ化１模１７の−（ｓｊ（
１７ａ勿伐した状態の構成が得られる。モリブデン層５
−ヒの恐顛化腺１７をエツチングするＩＮＡに、七のエ
ツチング作業を１コ１」述のようなりアクディ７゜イオ
ンエツチングまたはりアクティブスノくツクエツチング
などのエツチング制作ｋｍ中で止め、引き航いてフン散
光のエツチング液を用いてモリブデンまたはシリコンに
直接任用することの少ないエツチング法で黒酢化膜１７
を１示去したり、あるいはまた熱醍化換１７の一部が伐
った状鰻でエラチングイ乍業を４．６了するようにして
もよく、このような変更は本発明の精神に８捷れる。

そこで高濃ｊ更不、ｓｌｉ　＠ｌ貝域１３を〕杉１戎す
るためにヒ梁のイオン注入を行なう。この工程は従来か
らよく刈られている。

そこで気相１尻長法によってシリコン膜化ｌ良１９を成
反させ、あるいは唸た気り１反艮によってリンがドープ
されたシリコン販促１僕１９ｋｌＡ長させる。

なお、シリコンｒ）文化１４　ｔ　９が’Ａ＜目１ｊＷ
欠によってリンドープされ／ζものであるときには、リ
ンａ反は充分吐く抑える必要がある。

表＋ｆ１１の平担反を改良する７′こめに尚濃度のリン
金舌む気イ目１戊民ン五によって、リンドープされたシ
リコン版化１戻２０をＩＪ兄灸させ、引き続いて熱処理
を加え、いわゆるり７０一工程を実施する。この実施例
では、気相成長によってリンドープされたシリコン酸化
膜は一ヒ述のように参照符１９で示されており、その−
ヒの気イ目成長によりリンドーグされたシリコン酸化映
Ｉｄ姿照符２０で第３図（５）に示されている。このよ
うな２ｊ（至）の絶縁性シリコン哉化を戻１９．２０を
形成する工程は、零光明γ限定するために記載されたも
のではなく、車なる一実施例を説明するために記載され
たものであり、いわゆるり７０一工程の改良を目的とし
てシリコン酸化１ｋｉ　１９　、２０に替わる層が形成
されてもよい。

その後メタルコンタクト孔、メタル配線、保護＋ｒ％　
Ｊｅ成などのように従来から知られている手順を行なっ
て製品を得る。

本発明の重要な点は、モリブデン層５と多結晶シリコン
層４とから１戊る複合ゲート′也、鴎において、モリブ
デン１ｍ　５よりも多結晶シリコン層４か細くてオーバ
ーハング状）υとなり、そこで低濃反不純下にあり、さ
らに多結晶シリコン層４の端部から、１ことえば０．５
μ以−ヒの：ｔＱ　ＩＩＩＩＦ、をりけて１’４　（へ
廿１丈＄　、ｉ（ｊ乞１勿碩坂２１がル戊される。この
上９にして、１１祐酬点犯１．ム）を用いた旨江Ｈヒの
微細でかつ１６頼性の高いイシＩｒ４Ｊ’２１！　ＩＩ
Ｉ″Ｐ寄１本「ｄ月≠幼采トランジスタおよびそれを用
いた集積回路を矢現することができる。

上述の実施例では、ゲート小点りまモリブデンと多結晶
シリコン七によってｊ形成される横１反にｔ）’ｊ　）
早して木元男が示きれたけれども、本−ＪＢ明の皿の実
施β・１」として、本プし明は高融点像間またはｊ団ｉ
ｄｉ点今１７」４のシリコン合金と多結晶シリコンとを
主体どし１と艮合ゲート、４ｉＡｌ宛構造をイイするも
のにおいて、その、友合市１火の根部か細っていてひさ
しが形成される。１鈷戎ンこ１３Ｊ遅して木兄１夕］２
医施すると七ができる。

効果 以上のように本発明によれは、ゲート１．」’、　餌の
外＋１Ａ　Ｖｃ低瀘）支不純物ｍｌ坂が形）】えされ、
そのさらに外ｊ−に高櫨反不純物姐脆が形ｌスされるよ
うにしたので、ソース・ドレイン面の耐圧の１氏下を防
ぐことＣ届れ′ｄ流を防止して＠！頃性を向−ヒするこ
とができる。

４　、　図ば口の　１？１〕　車な１．兄り」弔１図は
先行技術を説り」するだめの１υ「［田図、第２図は本
元明に従って禍成されるＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　Ｔと同様の
、購成をイイするＭ　ＯＳ　Ｆ　Ｅ　ＴのＷ１間図、シ
３３凶は本発明の一実施例のり遣工程を示す−）ｒ面図
である。

１　半萼体基板、２・・・ばＩＩＺ１戻、４・・多結晶
シリコン層、５−・・モリブテン層、５ａ　・ひさし、
１２多結晶シリコン層、１３・・・シリコン１７　化ｄ
　、１４．１５・低（−反不純物旭域、１９．２０・・
シリコン酸化１藺、２１・・旨縁°反不純吻臆域代理人
　弁理士　四教圭一部 第１図 第２図 （１） １ （２）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 半導体基板上に、絶縁膜を介して、多結晶シリコンから
   成る下層と、その上に高融点金属ま・たは高融点金属の
   シリコン合金から成る上層を主体として複合ゲート′屯
   滝を構成し、下層が一ヒ層よりも細くなって上層がひさ
   しを形成し、その上に多結晶シリコンを拡散諒として下
   層の端部１で延びる低濃度不純物焦域を形成し、次いで
   多結晶シリコンをシリコン酸化膜に父換し、上層のひさ
   し直下を残して残余の領域に高濃度不純物領域を形成し
   、これらの吐譲度不純物領域と高濃度不純物領域とによ
   ってソース・ドレインを形成したことを特徴とする金属
   酸化膜半導体電界効果トランジスタの製造方法。