JPS61198680A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS61198680A JPS61198680A JP3781885A JP3781885A JPS61198680A JP S61198680 A JPS61198680 A JP S61198680A JP 3781885 A JP3781885 A JP 3781885A JP 3781885 A JP3781885 A JP 3781885A JP S61198680 A JPS61198680 A JP S61198680A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/4916—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen
- H01L29/4925—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen with a multiple layer structure, e.g. several silicon layers with different crystal structure or grain arrangement
- H01L29/4933—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET the conductor material next to the insulator being a silicon layer, e.g. polysilicon doped with boron, phosphorus or nitrogen with a multiple layer structure, e.g. several silicon layers with different crystal structure or grain arrangement with a silicide layer contacting the silicon layer, e.g. Polycide 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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、半導体装置に関し、もっと詳しくは絶J&膜
上の多結晶シリコン層と、シリサイド層とのポリサイド
構造のゲート層を有する半導体装置に関する。
上の多結晶シリコン層と、シリサイド層とのポリサイド
構造のゲート層を有する半導体装置に関する。
背景技術
従来からの半導体!装置、たとえばシリコンゲートによ
って構成されるM OS (M etal Oxide
S emicondueLor)型電界効果トランジ
スタ(F E T )では、ゲート電極の材料としてM
O8界面特性が良好である多結晶シリコンが用いられて
おり、この多結晶シリコンは、スレシフオールド電圧が
低くかつ動作速度が早いという特性を有している。
って構成されるM OS (M etal Oxide
S emicondueLor)型電界効果トランジ
スタ(F E T )では、ゲート電極の材料としてM
O8界面特性が良好である多結晶シリコンが用いられて
おり、この多結晶シリコンは、スレシフオールド電圧が
低くかつ動作速度が早いという特性を有している。
発明が解決しようとする問題点
しかしながらこのような多結晶シリコンゲートは、その
シート抵抗が大きいため、LSI(大規慎集積回路)の
大容量化および高速化に対する制限があり、したがって
LSIのゲート電極として有効に用いることができない
。
シート抵抗が大きいため、LSI(大規慎集積回路)の
大容量化および高速化に対する制限があり、したがって
LSIのゲート電極として有効に用いることができない
。
本発明の目的は、上述の技術的課題を解決し、シート抵
抗が低くしかもMO8界面特性が良好であるゲート層を
有する半導体装置を提供することである。
抗が低くしかもMO8界面特性が良好であるゲート層を
有する半導体装置を提供することである。
問題点を解決するための手段
本発明は、半導体基板上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜
上に200nm以上の多結晶シリコン層と、シリコンと
金属とから成るシリサイド層とをこの順序で堆積してゲ
ート層を形成することを特徴とする半導体装置である。
上に200nm以上の多結晶シリコン層と、シリコンと
金属とから成るシリサイド層とをこの順序で堆積してゲ
ート層を形成することを特徴とする半導体装置である。
作 用
本発明に従えば、絶縁1良上に200nm以上の多結晶
シリコン層と、シリコンと金属とから成るシリサイド層
とをこの順序で堆積してゲート層を形成するようにした
ので、シート抵抗が低くしがもMO3!71LO3性が
良好であるゲート電極を有する半導体装置を得ることが
できる6 実施例 第1図は、本発明の一実施例の製造工程を示す断面図で
ある。半導体装置、たとえばMO89?l(弊効果トラ
ンジスタをvl造するにあたっては、まず第1図(1)
に示されるように、P型シリコン基板1上に5iOzな
どから成るゲート用絶縁膜2および素子間分離領域(ア
イソレーシッン)3.4を形成する。絶縁$2上に多結
晶シリコンから成る多結晶シリコン層5を堆積した後、
多結晶シリコン層5にリン(P)の拡散を行なう、この
リン濃度は、多結晶シリコン層5のシート抵抗がたとえ
ば30Ω/口以上となるように選ばれる1次に第1図(
2)に示されるように、リンを含む多結晶シリコンM5
上に全表面にわたってLPGVD (減圧による化学
気相成長)法によって高融点の金属たとえばタングステ
ン(W)と、シリコン(Si)とから成るシリサイド(
WSii)層6を200nm以上、たとえば250ns
堆積する。これによって多結晶ンリフン層5とシリサイ
ド層6とのいわゆるポリサイド構造であるポリサイドゲ
ート7が形成される。
シリコン層と、シリコンと金属とから成るシリサイド層
とをこの順序で堆積してゲート層を形成するようにした
ので、シート抵抗が低くしがもMO3!71LO3性が
良好であるゲート電極を有する半導体装置を得ることが
できる6 実施例 第1図は、本発明の一実施例の製造工程を示す断面図で
ある。半導体装置、たとえばMO89?l(弊効果トラ
ンジスタをvl造するにあたっては、まず第1図(1)
に示されるように、P型シリコン基板1上に5iOzな
どから成るゲート用絶縁膜2および素子間分離領域(ア
イソレーシッン)3.4を形成する。絶縁$2上に多結
晶シリコンから成る多結晶シリコン層5を堆積した後、
多結晶シリコン層5にリン(P)の拡散を行なう、この
リン濃度は、多結晶シリコン層5のシート抵抗がたとえ
ば30Ω/口以上となるように選ばれる1次に第1図(
2)に示されるように、リンを含む多結晶シリコンM5
上に全表面にわたってLPGVD (減圧による化学
気相成長)法によって高融点の金属たとえばタングステ
ン(W)と、シリコン(Si)とから成るシリサイド(
WSii)層6を200nm以上、たとえば250ns
堆積する。これによって多結晶ンリフン層5とシリサイ
ド層6とのいわゆるポリサイド構造であるポリサイドゲ
ート7が形成される。
次にマスク材としての7オトレジスト層8をポリサイド
ゲート7上に7オト技術を用いて選択的に形成した後、
エツチングによってポリサイドゲート7の電極部分を残
して除去し、その後fs1図(3)に示されるようにP
型シリコン基板1上からn+型不純物たとえば砒素(A
s)の注入を行う。
ゲート7上に7オト技術を用いて選択的に形成した後、
エツチングによってポリサイドゲート7の電極部分を残
して除去し、その後fs1図(3)に示されるようにP
型シリコン基板1上からn+型不純物たとえば砒素(A
s)の注入を行う。
次に高温アニールを行ないつつ、第1図(4)に示され
るように、熱酸化膜9およVn+型不純物拡散領域10
.11を形成する1次に熱酸化膜9の全表面にわたって
眉間絶縁1i12を堆積し、第1図(5)に示されるよ
うにn“型不純物拡散gI域10゜11上のゲート用絶
縁!12、および眉間絶縁膜12のパターニングを行な
ってコンタクトホール13.14を形成する。その後、
アルミニウム蒸着によってソース電極15、ドレイン電
極15aを形成するとともにポリサイドゲート7上にア
ルミニウム電極16を形成し、こうしてNチャネルMo
S型電界効果トランクスタが完成する。
るように、熱酸化膜9およVn+型不純物拡散領域10
.11を形成する1次に熱酸化膜9の全表面にわたって
眉間絶縁1i12を堆積し、第1図(5)に示されるよ
うにn“型不純物拡散gI域10゜11上のゲート用絶
縁!12、および眉間絶縁膜12のパターニングを行な
ってコンタクトホール13.14を形成する。その後、
アルミニウム蒸着によってソース電極15、ドレイン電
極15aを形成するとともにポリサイドゲート7上にア
ルミニウム電極16を形成し、こうしてNチャネルMo
S型電界効果トランクスタが完成する。
このようにMO5型電界効果トランジスタのゲート電極
を、200 nm以上の厚みを有する多結晶シリコン層
5と、W S + zがら成るシリサイド層6とから成
るポリサイドゲート7によって構成したことによって、
第2図に示す実験結果を得ることができた。第2図は、
多結晶シリコン層5の厚み(μ論)と、ブレークダウン
する電界の強さくMV/e1m )との関係を示すグラ
フである。ここでライン!1は1000℃の02雰囲気
における絶縁膜破壊耐圧に対する多結晶シリコン層5の
膜厚依存性を示し、ライン!2は1000℃のN2の雰
囲気におけるその膜厚依存性を示す、第2図から明らか
なように、絶a膜2は、多結晶シリコン層5の厚みが0
.2 u@(= 200 nm)以上であれば約9゜0
M V / c−での電界の強さに酎えることができ
、その破壊耐圧が一定となることがJ!I!M′!−れ
る、また本発明者の実験によれば、ポリサイドゲート7
のMO5界面特性は、従来からの多結晶シリコンゲート
とほぼ同等で良好であることが確認された。
を、200 nm以上の厚みを有する多結晶シリコン層
5と、W S + zがら成るシリサイド層6とから成
るポリサイドゲート7によって構成したことによって、
第2図に示す実験結果を得ることができた。第2図は、
多結晶シリコン層5の厚み(μ論)と、ブレークダウン
する電界の強さくMV/e1m )との関係を示すグラ
フである。ここでライン!1は1000℃の02雰囲気
における絶縁膜破壊耐圧に対する多結晶シリコン層5の
膜厚依存性を示し、ライン!2は1000℃のN2の雰
囲気におけるその膜厚依存性を示す、第2図から明らか
なように、絶a膜2は、多結晶シリコン層5の厚みが0
.2 u@(= 200 nm)以上であれば約9゜0
M V / c−での電界の強さに酎えることができ
、その破壊耐圧が一定となることがJ!I!M′!−れ
る、また本発明者の実験によれば、ポリサイドゲート7
のMO5界面特性は、従来からの多結晶シリコンゲート
とほぼ同等で良好であることが確認された。
また本件MO8型電界効果トランジスタは多結晶シリコ
ンゲートを有する電界トランゾスタの特性と同等であり
、LSIに好適に用いられることが確認される。また従
来の多結晶シリコンゲートよりもそのシート抵抗が1/
20程度低く、シたがってLSIのゲート電極として極
めて有効である。
ンゲートを有する電界トランゾスタの特性と同等であり
、LSIに好適に用いられることが確認される。また従
来の多結晶シリコンゲートよりもそのシート抵抗が1/
20程度低く、シたがってLSIのゲート電極として極
めて有効である。
なお参考のために述べると、シリサイドM6だけでゲー
トを構成する場合が想定されるが、そのようなシリサイ
ドゲートでは、従来の多結晶シリコンゲートと比べ仕事
関数が違うために多結晶シリコンゲートとの互換性がな
く、しかも高温7ニールによりゲート用絶縁膜が劣化す
るなどの問題がある。
トを構成する場合が想定されるが、そのようなシリサイ
ドゲートでは、従来の多結晶シリコンゲートと比べ仕事
関数が違うために多結晶シリコンゲートとの互換性がな
く、しかも高温7ニールによりゲート用絶縁膜が劣化す
るなどの問題がある。
前記実施例では、シリサイド層6の材料としてタングス
テン(W)を用いたけれども、たとえばモリブデン(M
o)、タンタル(T a)、チタン(Ti)など高融点
金属を用いるような構成であってもよい。
テン(W)を用いたけれども、たとえばモリブデン(M
o)、タンタル(T a)、チタン(Ti)など高融点
金属を用いるような構成であってもよい。
本発明に従う半導体装置は、前述の実施例のようにM
OS電界効果トランジスタに限定されず、すべてのMO
3素子に関連して実施されることができる。
OS電界効果トランジスタに限定されず、すべてのMO
3素子に関連して実施されることができる。
効 果
以上のように本発明によれば、半導体基板上に絶縁膜を
形成し、その絶縁股上に200nm以上の多結晶シリコ
ン層と、シリコンと金属とから成るシリサイド層とをこ
の順序で堆積してゲート層を形成するようにしたことに
よって、シート抵抗が小さくしかもMO8′#面特性が
良好なゲート電極を有する半導体装置を得ることができ
る。
形成し、その絶縁股上に200nm以上の多結晶シリコ
ン層と、シリコンと金属とから成るシリサイド層とをこ
の順序で堆積してゲート層を形成するようにしたことに
よって、シート抵抗が小さくしかもMO8′#面特性が
良好なゲート電極を有する半導体装置を得ることができ
る。
第1図は本発明に従う半導体装置の製造工程を説明する
ための断面図、第2図は多結晶シリコン層5の厚み(μ
―)と、プレーフグランする電界の強さくM V /
cm)との関係を示すグラフである。 1・・・半導体基板、2・・・ゲート用絶縁膜、5・・
・多結晶シリコン層、6・・・シリサイド層、7・・・
ポリサイドゲート 第1図 第1図 第2図
ための断面図、第2図は多結晶シリコン層5の厚み(μ
―)と、プレーフグランする電界の強さくM V /
cm)との関係を示すグラフである。 1・・・半導体基板、2・・・ゲート用絶縁膜、5・・
・多結晶シリコン層、6・・・シリサイド層、7・・・
ポリサイドゲート 第1図 第1図 第2図
Claims (1)
- 半導体基板上に絶縁膜を形成し、その絶縁膜上に200
nm以上の多結晶シリコン層と、シリコンと金属とから
成るシリサイド層とをこの順序で堆積してゲート層を形
成することを特徴とする半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3781885A JPS61198680A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3781885A JPS61198680A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS61198680A true JPS61198680A (ja) | 1986-09-03 |
Family
ID=12508100
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP3781885A Pending JPS61198680A (ja) | 1985-02-27 | 1985-02-27 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS61198680A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02238661A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
-
1985
- 1985-02-27 JP JP3781885A patent/JPS61198680A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH02238661A (ja) * | 1989-03-10 | 1990-09-20 | Fujitsu Ltd | 半導体装置 |
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