JPS61216331A - 乾燥酸素雰囲気中におけるポリサイド層を有する基板の熱酸化方法 - Google Patents
乾燥酸素雰囲気中におけるポリサイド層を有する基板の熱酸化方法Info
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- JPS61216331A JPS61216331A JP60289110A JP28911085A JPS61216331A JP S61216331 A JPS61216331 A JP S61216331A JP 60289110 A JP60289110 A JP 60289110A JP 28911085 A JP28911085 A JP 28911085A JP S61216331 A JPS61216331 A JP S61216331A
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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】
〔発明の分野〕
本発明は、集積回路製造の分野に関し、特に乾燥酸素雰
囲気中におけるポリサイド基板の熱酸化方法に関する。
囲気中におけるポリサイド基板の熱酸化方法に関する。
半導体集積回路の設計および製造については当業界にお
いて公知である。集積回路技術の最近の進歩に伴い、素
子の小型化が進み、一方でこれに応じて素子の実装密度
と複雑さは増している。こうした発展と期を同じくして
、電気的相互接続用材料に対する要求は増々厳しくなっ
ている。その要求を要約すれば、抵抗値が低く、製造過
程で使用する薬品と高温に対して耐性を有し、細線に成
形し得ることである。
いて公知である。集積回路技術の最近の進歩に伴い、素
子の小型化が進み、一方でこれに応じて素子の実装密度
と複雑さは増している。こうした発展と期を同じくして
、電気的相互接続用材料に対する要求は増々厳しくなっ
ている。その要求を要約すれば、抵抗値が低く、製造過
程で使用する薬品と高温に対して耐性を有し、細線に成
形し得ることである。
例えば典型的なＭＯ８ＦＥＴ構造の場合、エピタキシャ
ル成長させた単結晶シリコン層をベースすなわち基板と
し、ポリシリコン（多結晶シリコン）をｆｆ−）用およ
び相互接続構造用の標準的な材料としている。ぼりシリ
コンはシリコン酸化物層によって外側の導電層および単
結晶シリコン基板から絶縁されている。ポリシリコンは
処理用の薬品れている主な理由は、その導電性の限界で
ある。
ル成長させた単結晶シリコン層をベースすなわち基板と
し、ポリシリコン（多結晶シリコン）をｆｆ−）用およ
び相互接続構造用の標準的な材料としている。ぼりシリ
コンはシリコン酸化物層によって外側の導電層および単
結晶シリコン基板から絶縁されている。ポリシリコンは
処理用の薬品れている主な理由は、その導電性の限界で
ある。
ポリシリコンは、厚くドーぎングした場合でも電導度が
３００μΩ−１程度に過ぎないため、回路性能を非常に
限定する。一つの解決策として提案されている方法は、
−リシリコンをそれよシも電導度の高い純金属、例えば
アルミニ９ム、タングステン、チタン等で貴き換えるこ
とである。しかし、これら純金属には、集積回路製造時
の高温でシリコン基板と反応しおよび更に処理に使用す
る化学薬品に耐えられないかもしれないという限界があ
る。
３００μΩ−１程度に過ぎないため、回路性能を非常に
限定する。一つの解決策として提案されている方法は、
−リシリコンをそれよシも電導度の高い純金属、例えば
アルミニ９ム、タングステン、チタン等で貴き換えるこ
とである。しかし、これら純金属には、集積回路製造時
の高温でシリコン基板と反応しおよび更に処理に使用す
る化学薬品に耐えられないかもしれないという限界があ
る。
もう一つの在来の解決法は、耐熱金属シリサイドを集積
回路の製造技術に取シ入れることである。
回路の製造技術に取シ入れることである。
シリサイドは幾つかの点で単層ドーピングしたポリシリ
コンよシも優れている。ドーピングしたポリシリコンの
典型的なＪｖさは４５００又で、その面傾抵代牟斌１１
・５Ｑ’／口以上であるのに対して、シリサイドのＷｂ
棟！抵鯖＋よ・１ｐ−７０以下程度であまた、シリサイ
ドは一般的に高温やアルカリ性処理薬品に耐えることか
ら、ＭＯＳＦＥＴその他の集積回路製造工程にも適合す
るものである。結局、シリコン層の下に十分な量のシリ
コンがあれば、シリサイド膜の化学的訃よび電気的性質
を落とさずに、自己表面安定化性を持つ二酸化シリコン
をシリサイド上に熱成長させることができる。
コンよシも優れている。ドーピングしたポリシリコンの
典型的なＪｖさは４５００又で、その面傾抵代牟斌１１
・５Ｑ’／口以上であるのに対して、シリサイドのＷｂ
棟！抵鯖＋よ・１ｐ−７０以下程度であまた、シリサイ
ドは一般的に高温やアルカリ性処理薬品に耐えることか
ら、ＭＯＳＦＥＴその他の集積回路製造工程にも適合す
るものである。結局、シリコン層の下に十分な量のシリ
コンがあれば、シリサイド膜の化学的訃よび電気的性質
を落とさずに、自己表面安定化性を持つ二酸化シリコン
をシリサイド上に熱成長させることができる。
金属シリサイドは、相互接続用に必要な希望する抵抗値
および化学的熱的安定性を有し、ＦＥＴのダートとして
十分な機能を有する。トランジスターのダートとして働
くために十分な厚さを持つポリシリコン層がシリサイド
の下にある多層構造（以下これをポリサイド（ｐｏｌｙ
ｃｌｄ・）という）を使うことがしばしばある。このポ
リサイド構造は、両層の合計厚さが約４５００Åであり
、抵抗値が一枚当シ４Ω程度である。このよりなポリサ
イド構造が使われるようになったのは極〈最近ではある
が、当業界では公知である。例えば、Ｃｒｏｗｄｅｒら
の持つ米国特許第４，１８０，５９６号には、スパッタ
リングとその後の焼鈍によってポリシリコン基板上にシ
リサイド層を付与する方法が開示されている。５ｃｏｖ
ｅｌｌらの持つ米国特許第４，４６８，３０８号には、
蒸着法を用いて半導体基板上にシリサイド層を付与する
方法が示されている。これら以外に、シリサイド層を有
する半導体回路構造が開示されているものとしては下記
のものがある。Ｌ・マ１ｎｓｔ・１ｎらの米国特許第４
．２７６．５５７号に開示されているのは、ドーピング
したＩリシリコン層と蒸着した二酸化シリコン層と罠よ
ってメンタルまたはチタンのシリサイド層を挾む構造で
ある。Ｌ・マ１ｎｓｔ＠ｉｎらの米国特許第４，３３２
，８３９号およびＦｒａｍｅｒらの同第４．３３７，４
７６号に開示されているのは、プリシリコン層と熱成長
させた二酸化シリコン層との間にシリサイド層を挾む構
造である。Ｆｕｌｓらの米国特許第４，４５０，６２０
号に開示されているのは、シリサイド層とぼりシリコン
層の両方を有するＭＯ８形集積回路素子である。
および化学的熱的安定性を有し、ＦＥＴのダートとして
十分な機能を有する。トランジスターのダートとして働
くために十分な厚さを持つポリシリコン層がシリサイド
の下にある多層構造（以下これをポリサイド（ｐｏｌｙ
ｃｌｄ・）という）を使うことがしばしばある。このポ
リサイド構造は、両層の合計厚さが約４５００Åであり
、抵抗値が一枚当シ４Ω程度である。このよりなポリサ
イド構造が使われるようになったのは極〈最近ではある
が、当業界では公知である。例えば、Ｃｒｏｗｄｅｒら
の持つ米国特許第４，１８０，５９６号には、スパッタ
リングとその後の焼鈍によってポリシリコン基板上にシ
リサイド層を付与する方法が開示されている。５ｃｏｖ
ｅｌｌらの持つ米国特許第４，４６８，３０８号には、
蒸着法を用いて半導体基板上にシリサイド層を付与する
方法が示されている。これら以外に、シリサイド層を有
する半導体回路構造が開示されているものとしては下記
のものがある。Ｌ・マ１ｎｓｔ・１ｎらの米国特許第４
．２７６．５５７号に開示されているのは、ドーピング
したＩリシリコン層と蒸着した二酸化シリコン層と罠よ
ってメンタルまたはチタンのシリサイド層を挾む構造で
ある。Ｌ・マ１ｎｓｔ＠ｉｎらの米国特許第４，３３２
，８３９号およびＦｒａｍｅｒらの同第４．３３７，４
７６号に開示されているのは、プリシリコン層と熱成長
させた二酸化シリコン層との間にシリサイド層を挾む構
造である。Ｆｕｌｓらの米国特許第４，４５０，６２０
号に開示されているのは、シリサイド層とぼりシリコン
層の両方を有するＭＯ８形集積回路素子である。
列ポリサイド構造を形成するためにポリシリコン上にシ
リナイド層を被覆した後、普通その上にシリサイドの酸
化および／または低圧化学蒸着（ＬＰＣ■）によって二
酸化シリコンの絶縁層を付与する・金属シリサイドの熱
的酸化を行なう際に従来技術で問題となるのは、乾燥酸
素中でシリサイドの酸化が十分行なわれないことである
（たとえば参考文献として、Ｌ・マ１ｎｓｔｅｌｎらの
米国特許第４．３３２．８３９号およびＭｕｒａｒｋａ
ら、’ＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＳｉｌｉｃｉｄｅａ ｏｆ
Ｔｌｔａｎｉｕｍ ａｎｄ Ｔａｎｔａｌｕｍ ｆｏ
ｒＬｏｗ−Ｒ＠ａｉｇｔｉｖ１ｔｙ Ｇａｔｅｓ ａｎ
ｄ Ｉｎｔｓｒａｏｎｎｅｃｔｓ”膠ＩＥ）Ｊ Ｔｒａ
ｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌ＠ｃｔｒｏｎｉｃ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ ｅＥＤ−２７（８） 、 ｐｐ−１４０
９−１４１７（１９８０））。コノ問題は、乾燥酸素雰
囲気に対してほぼ完全な耐性を有するタンタル・グイシ
リサイドについて特に注目されている。タンタル・ダイ
シリサイドの場合は１０００℃まで昇温しでも全く二酸
化シリコンが成長しない。また、この問題はタングステ
ン・ダイシリサイドについても注目されている。蒸着さ
れたタングステン・ダイシリサイドは純粋す０２あるい
はＨ２０雰囲気のいずれにおいても酸化することができ
るが、スパッタリング被覆したタングステン・ダイシリ
サイドは０２のみの雰囲気中ではタンタル・グイシリナ
イドのような挙動を示し、酸化しない。いくつかの文献
には住換法として水蒸気酸化法が示唆されているが（特
に、Ｍｕｒａｒｋａらおよび（ｒｏｗｄｅｒら、 ”
１ μＭ ＭＯＳＦＥＴ ＶＬＳＩＴ＠ｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ ： Ｐａｒｔ■−Ｒ１＠ｔａｌ ５ｉｌｉｃｉｄｅ
ｆｎｔ＠ｒｅｏｎｎ＠ｃｔ１ｏｎ Ｔｓｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ−Ａ ＦｕｔｕｒＰ＠ｒｓｐ＠ｃｔｉｖ＠” ＋ Ｉ
ＥＥＫ Ｊｏｕｒｒａｌ ｏｆ ５ｏｌｉｄ−８ｔａｔ
ｅ Ｃ１ｒｅｕｉｔｓ 、 ５Ｃ−１４（２） 、 ｐ
ｐ、２９１−２９３（１９７９） ） 、従来技術は乾
燥酸素を用いる実行可能な方法を何も示唆していない。
リナイド層を被覆した後、普通その上にシリサイドの酸
化および／または低圧化学蒸着（ＬＰＣ■）によって二
酸化シリコンの絶縁層を付与する・金属シリサイドの熱
的酸化を行なう際に従来技術で問題となるのは、乾燥酸
素中でシリサイドの酸化が十分行なわれないことである
（たとえば参考文献として、Ｌ・マ１ｎｓｔｅｌｎらの
米国特許第４．３３２．８３９号およびＭｕｒａｒｋａ
ら、’ＲｅｆｒａｃｔｏｒｙＳｉｌｉｃｉｄｅａ ｏｆ
Ｔｌｔａｎｉｕｍ ａｎｄ Ｔａｎｔａｌｕｍ ｆｏ
ｒＬｏｗ−Ｒ＠ａｉｇｔｉｖ１ｔｙ Ｇａｔｅｓ ａｎ
ｄ Ｉｎｔｓｒａｏｎｎｅｃｔｓ”膠ＩＥ）Ｊ Ｔｒａ
ｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｅｌ＠ｃｔｒｏｎｉｃ Ｄ
ｅｖｉｃｅｓ ｅＥＤ−２７（８） 、 ｐｐ−１４０
９−１４１７（１９８０））。コノ問題は、乾燥酸素雰
囲気に対してほぼ完全な耐性を有するタンタル・グイシ
リサイドについて特に注目されている。タンタル・ダイ
シリサイドの場合は１０００℃まで昇温しでも全く二酸
化シリコンが成長しない。また、この問題はタングステ
ン・ダイシリサイドについても注目されている。蒸着さ
れたタングステン・ダイシリサイドは純粋す０２あるい
はＨ２０雰囲気のいずれにおいても酸化することができ
るが、スパッタリング被覆したタングステン・ダイシリ
サイドは０２のみの雰囲気中ではタンタル・グイシリナ
イドのような挙動を示し、酸化しない。いくつかの文献
には住換法として水蒸気酸化法が示唆されているが（特
に、Ｍｕｒａｒｋａらおよび（ｒｏｗｄｅｒら、 ”
１ μＭ ＭＯＳＦＥＴ ＶＬＳＩＴ＠ｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ ： Ｐａｒｔ■−Ｒ１＠ｔａｌ ５ｉｌｉｃｉｄｅ
ｆｎｔ＠ｒｅｏｎｎ＠ｃｔ１ｏｎ Ｔｓｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ−Ａ ＦｕｔｕｒＰ＠ｒｓｐ＠ｃｔｉｖ＠” ＋ Ｉ
ＥＥＫ Ｊｏｕｒｒａｌ ｏｆ ５ｏｌｉｄ−８ｔａｔ
ｅ Ｃ１ｒｅｕｉｔｓ 、 ５Ｃ−１４（２） 、 ｐ
ｐ、２９１−２９３（１９７９） ） 、従来技術は乾
燥酸素を用いる実行可能な方法を何も示唆していない。
集積回路製造工程においては、水蒸気酸化が望ましくな
い場合が多い。水蒸気酸化による酸化物の成長速度は、
制御不可能な高速であ夛、また単結晶シリコン、ぼりシ
リコン、ポリサイドで非常に異なることがある。乾燥雰
囲気中での酸化は均一性が高いはかシでなく緩速である
ため制御が容易である。
い場合が多い。水蒸気酸化による酸化物の成長速度は、
制御不可能な高速であ夛、また単結晶シリコン、ぼりシ
リコン、ポリサイドで非常に異なることがある。乾燥雰
囲気中での酸化は均一性が高いはかシでなく緩速である
ため制御が容易である。
すなわち、本発明の目的の一つは、Ｉリサイド基板の熱
酸化を、制御されかつ均一な状態で行なう方法を提供す
ることである。
酸化を、制御されかつ均一な状態で行なう方法を提供す
ることである。
本発明のもう一つの目的は、ポリサイド基板の熱酸化を
、乾燥酸素雰囲気中で行なう方法を提供することである
。
、乾燥酸素雰囲気中で行なう方法を提供することである
。
更に本発明のもう一つの目的は、トリクロロエタンのよ
うなハロゲン化アルカン・ガスヲ用いかつ温度約８００
Ｃ以上で、乾燥酸素雰囲気中で４リサイド基板上に二酸
化シリコン層を熱的に成長させる方法を提供することで
ある。
うなハロゲン化アルカン・ガスヲ用いかつ温度約８００
Ｃ以上で、乾燥酸素雰囲気中で４リサイド基板上に二酸
化シリコン層を熱的に成長させる方法を提供することで
ある。
更に本発明の目的の一つは、シリサイド層とその上に乾
燥酸素中で熱的に成長させた二酸化シリコン層とを含む
半導体集積回路を提供することである。
燥酸素中で熱的に成長させた二酸化シリコン層とを含む
半導体集積回路を提供することである。
本発明の上記以外の目的、利点、新規の特徴については
１、以下の説明でその一部を述べ、また以下の試験によ
って当業者にとってその一部が明らかにされる。
１、以下の説明でその一部を述べ、また以下の試験によ
って当業者にとってその一部が明らかにされる。
上記およびその他の目的を達成するために、また本発明
の趣旨に従りて、本発明の方法は、ポリサイド基板を乾
燥酸素雰囲気中で温度約８００℃以上Ｋまで加熱する工
程と、酸化を誘起するのに必要な量のハロゲン化アルカ
ン・ガスを雰囲気中に導入する工程とを含む。
の趣旨に従りて、本発明の方法は、ポリサイド基板を乾
燥酸素雰囲気中で温度約８００℃以上Ｋまで加熱する工
程と、酸化を誘起するのに必要な量のハロゲン化アルカ
ン・ガスを雰囲気中に導入する工程とを含む。
更に本発明の実施態様の一つにおいては、ハロゲン化ア
ルカン・ガスとして塩化アルカン・ガスを用い、特に望
ましい化合物として１，１．１−トリクロロエタンを用
いる。ガス導入手段とガス排出手段とを有し、これらに
よってガスを充填しかつ雰囲気圧力に保つことができる
実質的に密閉された容器の中に、ポリサイド基板を置く
。この容器に乾燥酸素を充填し、望ましい温度範囲であ
る約９００〜９５０℃に加熱し、容器内を流通する全ガ
ス体積の約１〜１０チの量の１．１．１−トリクロロエ
タンを導入する。基板の加熱時間は、その上に所望の厚
さの二鼠化シリコンを付与するのに十分な長さとする。
ルカン・ガスとして塩化アルカン・ガスを用い、特に望
ましい化合物として１，１．１−トリクロロエタンを用
いる。ガス導入手段とガス排出手段とを有し、これらに
よってガスを充填しかつ雰囲気圧力に保つことができる
実質的に密閉された容器の中に、ポリサイド基板を置く
。この容器に乾燥酸素を充填し、望ましい温度範囲であ
る約９００〜９５０℃に加熱し、容器内を流通する全ガ
ス体積の約１〜１０チの量の１．１．１−トリクロロエ
タンを導入する。基板の加熱時間は、その上に所望の厚
さの二鼠化シリコンを付与するのに十分な長さとする。
以下余白
〔実施態様〕
第１図および第２図を参照して、ポリサイド導体を形成
するための公知技術について述べる。ここに掲げた例は
、金属−酸化物−シリコン（ＭＯＳ）電解効果トランジ
スター（ＦＥＴ ）の場合である。
するための公知技術について述べる。ここに掲げた例は
、金属−酸化物−シリコン（ＭＯＳ）電解効果トランジ
スター（ＦＥＴ ）の場合である。
初め、シリコン半導体基板１１の表面のうち能動素子を
形成するための部分以外全てに、熱的に成長させた厚い
フィールド酸化層（ＦＯＸ ）が存在する。普通、能動
素子相互の絶縁のためのドーピングを上記の形成部分に
施した後に、フィールド酸化層を成長させる。そのよう
な領域に＃よう素イオンを注入してイオン化することが
できる。ウェーハ１１の上面は最初は平らであるが、フ
ィールド酸化層１３の成長によってシリコン層の１上面
が消費され、第１図に示す窪んだ領域が形成される。
形成するための部分以外全てに、熱的に成長させた厚い
フィールド酸化層（ＦＯＸ ）が存在する。普通、能動
素子相互の絶縁のためのドーピングを上記の形成部分に
施した後に、フィールド酸化層を成長させる。そのよう
な領域に＃よう素イオンを注入してイオン化することが
できる。ウェーハ１１の上面は最初は平らであるが、フ
ィールド酸化層１３の成長によってシリコン層の１上面
が消費され、第１図に示す窪んだ領域が形成される。
集積回路形成の標準的な製法においては、次に、クエー
ハ表面上に非常に高品位の二酸化シリコンの薄い層１５
を成長させる。この酸化層は能動素子のダート酸化物と
して働く。
ハ表面上に非常に高品位の二酸化シリコンの薄い層１５
を成長させる。この酸化層は能動素子のダート酸化物と
して働く。
次に、ウェーハ全面上に標準的な方法でポリシリコン層
１７を形成する。次に、公知の方法１、望ましくはス・
々ツタリングによりて、耐熱金属シリサイドの層１９を
形成する。このシリサイド層１９の材質は式Ｍ８１ｘを
満たす多数の特定の化合物のいずれかであればよく、こ
こでＩの範囲は約２．２〜約２．６であり、Ｍはタンタ
ル、タングステン、チタン、モリブデンおよびこれらの
混合物から成る群から選択した金属である。
１７を形成する。次に、公知の方法１、望ましくはス・
々ツタリングによりて、耐熱金属シリサイドの層１９を
形成する。このシリサイド層１９の材質は式Ｍ８１ｘを
満たす多数の特定の化合物のいずれかであればよく、こ
こでＩの範囲は約２．２〜約２．６であり、Ｍはタンタ
ル、タングステン、チタン、モリブデンおよびこれらの
混合物から成る群から選択した金属である。
シリサイド層１９を被覆した後に、導体を形成すること
が永久にない部分については、この層１９とＩリシリコ
ン層１７をウェーハ面から堰り除く。標準的なフォトレ
ジスト・マスク法および工、チング法を用いて、層１７
および層１９の不要な部分を除去する。望ましい総厚さ
は約４５００芙であυ、ポリシリコン層の厚さの合計は
約加ωＸである。これによって、？−）機能に必要な十
分なポリシリコン量およびこの？−）と形成されている
集積回路の他の部分との接続のために必要な低抵抗導電
性のために十分なシリサイド量となる。
が永久にない部分については、この層１９とＩリシリコ
ン層１７をウェーハ面から堰り除く。標準的なフォトレ
ジスト・マスク法および工、チング法を用いて、層１７
および層１９の不要な部分を除去する。望ましい総厚さ
は約４５００芙であυ、ポリシリコン層の厚さの合計は
約加ωＸである。これによって、？−）機能に必要な十
分なポリシリコン量およびこの？−）と形成されている
集積回路の他の部分との接続のために必要な低抵抗導電
性のために十分なシリサイド量となる。
ソース領域２１およびドレイン領域２３（第２図）はイ
オン注入法によって普通図示の位置に形成される。ここ
に述べる例はＮＭＯ８の製造についてであって、Ｎ＋領
領域図示のように形成される。
オン注入法によって普通図示の位置に形成される。ここ
に述べる例はＮＭＯ８の製造についてであって、Ｎ＋領
領域図示のように形成される。
第２図の中間的構造を形成した後に、クエー７１全面を
絶縁層で、普通は二酸化シリコン層で覆う必要がある。
絶縁層で、普通は二酸化シリコン層で覆う必要がある。
これは、素子をシリコン基板１１に形成されたままの状
態で保護するためであり、絶縁層の下に形成されている
素子との電気的な干渉が実質的に無い状態で絶縁層の上
に導体を形成することを可能とするためである。すなわ
ち、第３図に示すように、二酸化シリコンの層２５．２
７を形成する。層２５は薄く、普通は約１０００Åであ
り、材質は非常に高品質のものである。厚い方の層２７
の形成は、標準的な化学蒸着法（ＣＶＤ）Ｋよるのが便
利である。しかし、ＣＶＤ法で形成した二酸化シリコン
の品質は十分に良くないので、まず最初に層２５を形成
する。
態で保護するためであり、絶縁層の下に形成されている
素子との電気的な干渉が実質的に無い状態で絶縁層の上
に導体を形成することを可能とするためである。すなわ
ち、第３図に示すように、二酸化シリコンの層２５．２
７を形成する。層２５は薄く、普通は約１０００Åであ
り、材質は非常に高品質のものである。厚い方の層２７
の形成は、標準的な化学蒸着法（ＣＶＤ）Ｋよるのが便
利である。しかし、ＣＶＤ法で形成した二酸化シリコン
の品質は十分に良くないので、まず最初に層２５を形成
する。
本発明の目的は層２５の形成のための改良法を提供する
ことである。クエーハ面の＃よぼ全てについては、暦２
５は既に形成されたｒ−）酸化物層１５の上面に容易に
形成されるが、ｆ−）電極の一部である金属シリサイド
層１９’の上にもこの酸化物層２５が形成される必要が
ある。層２５の形成は乾燥酸素雰囲気中で行なう。この
雰囲気は。
ことである。クエーハ面の＃よぼ全てについては、暦２
５は既に形成されたｒ−）酸化物層１５の上面に容易に
形成されるが、ｆ−）電極の一部である金属シリサイド
層１９’の上にもこの酸化物層２５が形成される必要が
ある。層２５の形成は乾燥酸素雰囲気中で行なう。この
雰囲気は。
シリサイド層１９′の上での酸化物の成長を誘起するの
に十分な量のハロゲン化ガス、望ましくは１．１．１−
）リクロロエタンを含有する。容器内を流通する総ガス
量に対するトリクロロエタンの導入量としては、約１〜
１０％が望ましく、約６〜７チであれば更に望ましい。
に十分な量のハロゲン化ガス、望ましくは１．１．１−
）リクロロエタンを含有する。容器内を流通する総ガス
量に対するトリクロロエタンの導入量としては、約１〜
１０％が望ましく、約６〜７チであれば更に望ましい。
酸化温度は８００℃以上である必要があシ、約９００〜
９５０℃の間とするのが望ましい。
９５０℃の間とするのが望ましい。
第４図は、公知の高温炉の模式図である。石英管３１で
形成された反応容器３３は、その一端を可動蓋３５で閉
じられておシ、この端部を通してクエーハの出し入れが
行なわれる。石英管３１の外側に、適当な加熱要素３９
が配置されている。
形成された反応容器３３は、その一端を可動蓋３５で閉
じられておシ、この端部を通してクエーハの出し入れが
行なわれる。石英管３１の外側に、適当な加熱要素３９
が配置されている。
加熱要素３９は、普通は電気抵抗による熱源であり、管
内に置かれたクエーハ３７を加熱する。管３１に挿入す
るよう適合させた長いホルダー４１の中にクエーハ３７
が収納される。
内に置かれたクエーハ３７を加熱する。管３１に挿入す
るよう適合させた長いホルダー４１の中にクエーハ３７
が収納される。
ガスは、導入部４９を通して容器３３の中に導入され、
排出部６７あるいは、管３１内にホルダー４１があると
きは、通気部６９のいずれかを通して排出される。乾燥
窒素は容器４３に保持されておシ、流量計４５を通して
導入部４９に連絡される。同様に、乾燥酸素は容器５１
に保持されておシ、流量計５３を通して導入部４９に連
絡される。これとは別に、乾燥窒素が容器４７に保持さ
れておシ、流量計５５を通して連絡され、容器５９に封
入された液体５７の中に導かれる。容器５９は、温度制
御された外容器６３に包まれておシ、ハロゲン化炭化水
素ガス６１を更に収容している。ガス６１は、容器４７
から出た乾燥窒素によって搬送され、逆流防止弁６５を
通って導入部４９の中に導かれる。ガス流量は約１〜約
５１ｍ１ｎで継続することが望ましい。
排出部６７あるいは、管３１内にホルダー４１があると
きは、通気部６９のいずれかを通して排出される。乾燥
窒素は容器４３に保持されておシ、流量計４５を通して
導入部４９に連絡される。同様に、乾燥酸素は容器５１
に保持されておシ、流量計５３を通して導入部４９に連
絡される。これとは別に、乾燥窒素が容器４７に保持さ
れておシ、流量計５５を通して連絡され、容器５９に封
入された液体５７の中に導かれる。容器５９は、温度制
御された外容器６３に包まれておシ、ハロゲン化炭化水
素ガス６１を更に収容している。ガス６１は、容器４７
から出た乾燥窒素によって搬送され、逆流防止弁６５を
通って導入部４９の中に導かれる。ガス流量は約１〜約
５１ｍ１ｎで継続することが望ましい。
以下の実施例は、本発明の実施態様の幾つかを示すもの
であって、添付した特許請求の範囲に規定した発明の範
囲を限定しようとするものではな（ゝ・ 実施例１ シリコン量の多いタングステン・グイシリサイド（ＷＳ
ｔ！、ここでＸは約２．３）のポリサイド基板を用いて
９５０℃で乾燥酸化法を実施した。酸化工程を乾燥酸素
と１．１．１−トリクロロエタン・ガスとを用いて行な
った。
であって、添付した特許請求の範囲に規定した発明の範
囲を限定しようとするものではな（ゝ・ 実施例１ シリコン量の多いタングステン・グイシリサイド（ＷＳ
ｔ！、ここでＸは約２．３）のポリサイド基板を用いて
９５０℃で乾燥酸化法を実施した。酸化工程を乾燥酸素
と１．１．１−トリクロロエタン・ガスとを用いて行な
った。
まず最初Ｋ、窒素ガスで１０分間容器の／４’−ジを行
なっ九。端部の蓋を取シ除き、次にポリサイド基板を約
５分かけて徐々に容器中に押し入れた。
なっ九。端部の蓋を取シ除き、次にポリサイド基板を約
５分かけて徐々に容器中に押し入れた。
基板を９５０℃で約１０分間焼鈍し、それによってタン
グステンとシリコンとの結合および温度平衡が確実にな
るようにした。容器内の窒素の流量は、これら各々の工
程について一定の約２．０ Ｖｍｉｎに保った。
グステンとシリコンとの結合および温度平衡が確実にな
るようにした。容器内の窒素の流量は、これら各々の工
程について一定の約２．０ Ｖｍｉｎに保った。
次に、乾燥酸素と１．１．１−）リクロロエタンの混合
雰囲気中で時間を檀々に変えて基板の酸化を行なった。
雰囲気中で時間を檀々に変えて基板の酸化を行なった。
酸素の流量を一定の約１．５１７ｍ ｉ ｎに保ち、同
時に１．１．１−）リクロロエタンの流量を約０．１１
７ｍ１ｎに保った。
時に１．１．１−）リクロロエタンの流量を約０．１１
７ｍ１ｎに保った。
酸化を行なった基板を温度約９５０℃で約１５分間焼鈍
した。次に、約５分かけて徐々に基板を取シ出し、容器
を窒素ガスで約１０分間パージした。これら３工程を通
して、窒素の流量を約２１７ｍ ｉ ｎとした。
した。次に、約５分かけて徐々に基板を取シ出し、容器
を窒素ガスで約１０分間パージした。これら３工程を通
して、窒素の流量を約２１７ｍ ｉ ｎとした。
基板上に成長した二酸化シリコン層の厚さを、基板表面
の数箇所で測定し平均した。予想したように、得られた
ＳｉＯ２層の平均厚さは、酸化時間に対してほぼ直線的
に変化した。結果を後掲の第１表に示す。
の数箇所で測定し平均した。予想したように、得られた
ＳｉＯ２層の平均厚さは、酸化時間に対してほぼ直線的
に変化した。結果を後掲の第１表に示す。
比較例１
本発明の乾燥酸素法と比較するために、実施例１と同一
のシリコン量の多いタングステン・ダイシリサイド基板
を用いて、同様に水蒸気酸化法を実施した。
のシリコン量の多いタングステン・ダイシリサイド基板
を用いて、同様に水蒸気酸化法を実施した。
まず最初に、約１５分かけて、反応容器を窒素ガスでノ
ぐ−ジし、そしてポリサイド基板を容器内へ徐々に押し
入れた。次に、基板を９００℃で約１０分間焼鈍した。
ぐ−ジし、そしてポリサイド基板を容器内へ徐々に押し
入れた。次に、基板を９００℃で約１０分間焼鈍した。
実施例１のように、容器内の窒素流量をこれら各々の工
程を通して一定の約２、ＯＪ／ｍｌｎに保った。
程を通して一定の約２、ＯＪ／ｍｌｎに保った。
次に、穏々に時間を変えて基板の水蒸気酸化を行なった
。この工程でのガス流量は約１．５１７ｍ ｉ ｎに保
りた。
。この工程でのガス流量は約１．５１７ｍ ｉ ｎに保
りた。
酸化を行なった基板を、窒素巾約９００℃で約１０分間
焼鈍し、次に約１０分かけて徐々に取シ出した。次に、
乾燥窒素で約５分間容器を／母−ジした。これら３工程
を通して、窒素流量は一定の２、０４／ｎ１ ｎに保っ
た。
焼鈍し、次に約１０分かけて徐々に取シ出した。次に、
乾燥窒素で約５分間容器を／母−ジした。これら３工程
を通して、窒素流量は一定の２、０４／ｎ１ ｎに保っ
た。
実施例１と同様にして二酸化シリコンの平均厚さを測定
した。結果を後掲の第１表に示す。第１表かられかるよ
うに、０２とトリクロロエタンとの混合雰囲気を用いた
本発明法においては、はるかに緩やかな酸化が行なわれ
ている。
した。結果を後掲の第１表に示す。第１表かられかるよ
うに、０２とトリクロロエタンとの混合雰囲気を用いた
本発明法においては、はるかに緩やかな酸化が行なわれ
ている。
以下余白
第１表
８０ ８７７±１４ ４ ６３４±４７９０ ９００±
２０ ８ ７７９±５６１６０ １１０５±２５ １６
１０９５±６６実施例２ 実施例１に述べた乾燥酸化法によって、２個のタングス
テン・ダイシリサイド・ポリサイド基板を酸化した。酸
化時間は約１６０分でありた。酸化し基板を取シ出した
後に、ＳｔＯ□層の均一性を調べるために基板上の種々
の点で屈折率を測定した。
２０ ８ ７７９±５６１６０ １１０５±２５ １６
１０９５±６６実施例２ 実施例１に述べた乾燥酸化法によって、２個のタングス
テン・ダイシリサイド・ポリサイド基板を酸化した。酸
化時間は約１６０分でありた。酸化し基板を取シ出した
後に、ＳｔＯ□層の均一性を調べるために基板上の種々
の点で屈折率を測定した。
結果を第２表に示す。
比較例２
比較のために、水蒸気酸化法で作製したワエーハについ
て同様に屈折率を測定した。比較例１に述べた水蒸気酸
化法によって２個のタングステン・ダイシリサイド・ポ
リサイド基板の酸化を行なった。酸化時間は約９０分で
ありた。実施例２のようにして基板上の種々の点で屈折
率を測定した。
て同様に屈折率を測定した。比較例１に述べた水蒸気酸
化法によって２個のタングステン・ダイシリサイド・ポ
リサイド基板の酸化を行なった。酸化時間は約９０分で
ありた。実施例２のようにして基板上の種々の点で屈折
率を測定した。
結果を第２表に掲ける。
水蒸気酸化の結果と本発明の乾燥酸化法を比較すると、
本発明の方法によれに、高い屈折率が得られているから
ＳｉＯ２層は純度および均一性の点で優れている。
本発明の方法によれに、高い屈折率が得られているから
ＳｉＯ２層は純度および均一性の点で優れている。
以下余白
第２表
ウェーハφ 屈折率 ウエーハナ屈折率１ １
．４５ １ １．３７１．４５
１，３３１．４５
１．３７２ １．４ｇ ２
１，３７１．４５ １．３
３１．４３１．３７ ３１．３７ １．３３ １．３７ ４ １．３７ １．３３ １．３７
．４５ １ １．３７１．４５
１，３３１．４５
１．３７２ １．４ｇ ２
１，３７１．４５ １．３
３１．４３１．３７ ３１．３７ １．３３ １．３７ ４ １．３７ １．３３ １．３７
第１図は部分的に形成された半導体要素の断面図、第２
図は更に処理を施した第１図の半導体要素の断面図、第
３図は更に処理を施した第１１図および第２図の半導体
要素の断面図、第４図は半導体ワエーハ処理設備の部分
的模式図である。 １１：シリコン半導体基板（ワエーハ）、１３：フィー
ルド酸化層、１５．２５．２７：二酸化シリコン層、１
７：多結晶シリコン（ポリシリコン）層、１９：耐熱金
属シリサイド層、３３：反応容器、３９：加熱要素、４
９：ガス導入部、６７：、ｆス排出部、４３．４７ ：
乾燥窒素、５１：乾燥酸素、６１：ハロゲン化炭化水素
ガス。
図は更に処理を施した第１図の半導体要素の断面図、第
３図は更に処理を施した第１１図および第２図の半導体
要素の断面図、第４図は半導体ワエーハ処理設備の部分
的模式図である。 １１：シリコン半導体基板（ワエーハ）、１３：フィー
ルド酸化層、１５．２５．２７：二酸化シリコン層、１
７：多結晶シリコン（ポリシリコン）層、１９：耐熱金
属シリサイド層、３３：反応容器、３９：加熱要素、４
９：ガス導入部、６７：、ｆス排出部、４３．４７ ：
乾燥窒素、５１：乾燥酸素、６１：ハロゲン化炭化水素
ガス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、実質的に密閉された容器内にポリサイド基板を置く
工程と、該容器を酸素ガスで充填する工程と、該ポリサ
イド基板を８００℃以上の温度にまであらかじめ設定し
た長さの時間加熱する工程と、該ポリサイド基板の酸化
を誘起するのに十分な量のハロゲン化炭化水素ガスを該
容器内に導入する工程であって、それによって該ポリサ
イド基板上に二酸化シリコン層が付与される導入工程と
を含んで成る、乾燥酸素雰囲気中で行なうポリサイド基
板の熱酸化方法。 ２、前記ハロゲン化炭化水素ガスがハロゲン化アルカン
ガスを含んで成る特許請求の範囲第１項記載の方法。 ３、前記ハロゲン化アルカンガスが塩化アルカンガスを
含んで成る特許請求の範囲第２項記載の方法。 ４、前記塩化アルカンガスが１、１、１−トリクロロエ
タンを含んで成る特許請求の範囲第３項記載の方法。 ５、前記容器がガス導入手段とガス排出手段とを有する
特許請求の範囲第１項記載の方法。 ６、前記導入手段へ入り前記容器内を通り前記排出手段
から出るガスの流れが継続しておりかつ該ガスの総流量
が約１〜５ｌ／ｍｉｎである特許請求の範囲第５項記載
の方法。 ７、前記ハロゲン化炭化水素ガスの量の範囲が、前記容
器内を流通する総ガス量の約１〜１０ｖｏｌ％である特
許請求の範囲第６項記載の方法。 ８、前記ハロゲン化炭化水素ガスの量の範囲が、前記容
器内を流通する総ガス量の約６〜７ｖｏｌ％である特許
請求の範囲第７項記載の方法。 ９、前記温度の範囲が約９００〜約９５０℃である特許
請求の範囲第１項記載の方法。 １０、前記ポリサイド基板が、単結晶半導体層と、該単
結晶半導体層の上に配置された電気的絶縁性のＳｉＯ＿
２層と、該ＳｉＯ＿２層の上に配置された多結晶シリコ
ン層と、該多結晶シリコン層の上に配置された金属シリ
サイド層とを含んで成る特許請求の範囲第１項記載の方
法。 １１、前記金属シリサイドが式ＭＳｉ＿ｘで表わされる
金属シリサイドであって、該ｘが２よりも大きく、かつ
該Ｍが耐熱金属である特許請求の範囲第１０項記載の方
法。 １２、前記金属シリサイドが式ＭＳｉ＿ｘで表わされる
金属シリサイドであって、該ｘの範囲が約２．２〜約２
．６であり、かつ該Ｍがタンタル、タングステン、チタ
ン、モリブデン、およびこれらの混合物から成る群から
選択されている特許請求の範囲第１０項記載の方法。 １３、単結晶半導体層と、電気的絶縁性のＳｉＯ＿２の
第１層と、該第１層上のドーピングした多結晶シリコン
層と、該多結晶シリコン層上の導電性材料の層であって
該材料が耐熱金属シリサイドである層と、該導電性材料
の層上の電気的絶縁性のＳｉＯ＿２の第２層であって、
ハロゲン化炭化水素ガスを含有する乾燥酸素雰囲気中で
行なう熱酸化によって付与される層とを含んで成る半導
体回路。 １４、前記ＳｉＯ＿２の前記第２層上の電気的絶縁性の
ＳｉＯ＿２の第３層を更に含んで成る特許請求の範囲第
１３項記載の半導体回路。 １５、前記耐熱金属シリサイドが式ＭＳｉ＿ｘで表わさ
れる耐熱金属シリサイドであって、該ｘの範囲が約２．
２〜約２．６であり、かつ該Ｍがタンタル、タングステ
ン、チタン、モリブデン、およびこれらの混合物から成
る群から選択されている特許請求の範囲第１３項記載の
半導体回路。 １６、前記ドーピングした多結晶シリコン層の厚さの範
囲が約１５００〜約２０００Åであり、かつ前記耐熱金
属シリサイド層の厚さの範囲が約２５００〜約３０００
Åである特許請求の範囲第１３項記載の半導体回路。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US684911 | 1984-12-21 | ||
| US06/684,911 US4612258A (en) | 1984-12-21 | 1984-12-21 | Method for thermally oxidizing polycide substrates in a dry oxygen environment and semiconductor circuit structures produced thereby |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61216331A true JPS61216331A (ja) | 1986-09-26 |
| JPH084142B2 JPH084142B2 (ja) | 1996-01-17 |
Family
ID=24750055
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP60289110A Expired - Lifetime JPH084142B2 (ja) | 1984-12-21 | 1985-12-21 | 乾燥酸素雰囲気中におけるポリサイド層を有する基板の熱酸化方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4612258A (ja) |
| JP (1) | JPH084142B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05283621A (ja) * | 1990-09-20 | 1993-10-29 | Korea Electron Telecommun | ＢｉＣＭＯＳ電界効果トランジスタの製造方法 |
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| US4470189A (en) * | 1983-05-23 | 1984-09-11 | International Business Machines Corporation | Process for making polycide structures |
-
1984
- 1984-12-21 US US06/684,911 patent/US4612258A/en not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-12-21 JP JP60289110A patent/JPH084142B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05283621A (ja) * | 1990-09-20 | 1993-10-29 | Korea Electron Telecommun | ＢｉＣＭＯＳ電界効果トランジスタの製造方法 |
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|---|---|
| US4612258A (en) | 1986-09-16 |
| JPH084142B2 (ja) | 1996-01-17 |
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