JPS6128232B2 - - Google Patents
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- JPS6128232B2 JPS6128232B2 JP53109884A JP10988478A JPS6128232B2 JP S6128232 B2 JPS6128232 B2 JP S6128232B2 JP 53109884 A JP53109884 A JP 53109884A JP 10988478 A JP10988478 A JP 10988478A JP S6128232 B2 JPS6128232 B2 JP S6128232B2
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- 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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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- H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
- H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
- H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
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- H01L21/28044—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer
- H01L21/28052—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being silicon, e.g. polysilicon, with or without impurities the conductor comprising at least another non-silicon conductive layer the conductor comprising a silicide layer formed by the silicidation reaction of silicon with a metal layer
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- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
- H01L21/76886—Modifying permanently or temporarily the pattern or the conductivity of conductive members, e.g. formation of alloys, reduction of contact resistances
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- H01L23/52—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames
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- H01L23/532—Arrangements for conducting electric current within the device in operation from one component to another, i.e. interconnections, e.g. wires, lead frames including external interconnections consisting of a multilayer structure of conductive and insulating layers inseparably formed on the semiconductor body characterised by the materials
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- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
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- 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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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は集積回路の製造方法に関し、さらに具
体的には2つのポリシリコン層間にケイ化物形成
用金属層を含むMOSFETポリシリコン自己整列
構造体の製造に関する。
体的には2つのポリシリコン層間にケイ化物形成
用金属層を含むMOSFETポリシリコン自己整列
構造体の製造に関する。
集積回路製造中、特に自己整列ゲートのための
製造工程においては、ゲート素子に対して従来ポ
リシリコンが使用されている。なんとなればゲー
ト素子はソース及びドレイン電極を形成する拡散
工程中に高温にさらされるが、ポリシリコンは耐
火金属と同様に高温度に耐えるからである。同様
に自己整列ゲート・プロセスにおいては構造体の
上部上に後に配向される金属線からゲートを分離
するべくゲート上に酸化物を与えるために再酸化
工程が遂行されるが、この酸化物は耐火金属上よ
りもポリシリコン上により良好に成長される。ポ
リシリコン・ゲート材料を使用したこの型の従来
技術の構造体は第1図に示されている。
製造工程においては、ゲート素子に対して従来ポ
リシリコンが使用されている。なんとなればゲー
ト素子はソース及びドレイン電極を形成する拡散
工程中に高温にさらされるが、ポリシリコンは耐
火金属と同様に高温度に耐えるからである。同様
に自己整列ゲート・プロセスにおいては構造体の
上部上に後に配向される金属線からゲートを分離
するべくゲート上に酸化物を与えるために再酸化
工程が遂行されるが、この酸化物は耐火金属上よ
りもポリシリコン上により良好に成長される。ポ
リシリコン・ゲート材料を使用したこの型の従来
技術の構造体は第1図に示されている。
耐火金属ゲートに関するポリシリコン・ゲート
の欠点は信号を分配するための2次元の自由度を
与えるために複数の金属線より成る上部層にゲー
トを接続する事が多くの応用で望まれている点に
ある。ポリシリコンがゲート材料として使用され
る時、金属及びポリシリコンのシート抵抗(オー
ム/cm2)間に不一致が存在し、回路速度の減少の
如き非効率を生じる。この欠点は従来技術におい
て認識されており、固有抵抗の不一致を避けるた
めの試みがなされている。IBM Technical
Disclosure Bulletin、Vol.17、No.6、November
1974中のV.L、Rideout著の“Reducing the
Sheet Resistance of Polysilicon Lines In
Integrated Circuit”と題する刊行物はポリシリ
コンの高温安定性と2酸化シリコンがポリシリコ
ンに付着され、成長され得るという事実のため
に、ポリシリコン線を多重層集積回路に使用する
事に向けられている。この刊行物はポリシリコン
線の抵抗は線の露出表面上に高導電性のケイ化物
層を形成する事によつて減少され得る事を開示し
ている。即ち、金属とポリシリコンが合体される
個所にケイ化物が形成される。さらに具体的にポ
リシリコン線は基板上の2酸化ケイ素上に形成さ
れ、ハフニウムの如き金属が全体の構造体上に付
着され、ケイ化ハフニウムがポリシリコン線上に
形成されるが、ハフニウムが2酸化ケイ素上では
反応されずに残され、食刻により除去される。次
いで2酸化ケイ素の絶縁層が構造体上に付着さ
れ、アルミニウム層が2酸化ケイ素上に形成され
る。
の欠点は信号を分配するための2次元の自由度を
与えるために複数の金属線より成る上部層にゲー
トを接続する事が多くの応用で望まれている点に
ある。ポリシリコンがゲート材料として使用され
る時、金属及びポリシリコンのシート抵抗(オー
ム/cm2)間に不一致が存在し、回路速度の減少の
如き非効率を生じる。この欠点は従来技術におい
て認識されており、固有抵抗の不一致を避けるた
めの試みがなされている。IBM Technical
Disclosure Bulletin、Vol.17、No.6、November
1974中のV.L、Rideout著の“Reducing the
Sheet Resistance of Polysilicon Lines In
Integrated Circuit”と題する刊行物はポリシリ
コンの高温安定性と2酸化シリコンがポリシリコ
ンに付着され、成長され得るという事実のため
に、ポリシリコン線を多重層集積回路に使用する
事に向けられている。この刊行物はポリシリコン
線の抵抗は線の露出表面上に高導電性のケイ化物
層を形成する事によつて減少され得る事を開示し
ている。即ち、金属とポリシリコンが合体される
個所にケイ化物が形成される。さらに具体的にポ
リシリコン線は基板上の2酸化ケイ素上に形成さ
れ、ハフニウムの如き金属が全体の構造体上に付
着され、ケイ化ハフニウムがポリシリコン線上に
形成されるが、ハフニウムが2酸化ケイ素上では
反応されずに残され、食刻により除去される。次
いで2酸化ケイ素の絶縁層が構造体上に付着さ
れ、アルミニウム層が2酸化ケイ素上に形成され
る。
本発明はポリシリコンの第1の層が形成され、
次いでケイ化物形成用金属層が第1のポリシリコ
ン層上に形成され、第2のポリシリコン層がケイ
化物形成用金属層上に形成される如くしてゲート
構造体が自己整列ゲート・プロセスの間に形成さ
れる点で従来技法から区別される。マスキングの
後のその後の再酸化プロセスの間、金属層の両面
はポリシリコン層と反応し、ケイ化物領域が形成
される。ケイ化物領域は後に形成される金属層と
整合した接続を与えるために利用可能であり、ゲ
ート構造体は温度安定性を有し、再酸化プロセス
中の良好な酸化物成長を与える上方ポリシリコン
領域を有する。
次いでケイ化物形成用金属層が第1のポリシリコ
ン層上に形成され、第2のポリシリコン層がケイ
化物形成用金属層上に形成される如くしてゲート
構造体が自己整列ゲート・プロセスの間に形成さ
れる点で従来技法から区別される。マスキングの
後のその後の再酸化プロセスの間、金属層の両面
はポリシリコン層と反応し、ケイ化物領域が形成
される。ケイ化物領域は後に形成される金属層と
整合した接続を与えるために利用可能であり、ゲ
ート構造体は温度安定性を有し、再酸化プロセス
中の良好な酸化物成長を与える上方ポリシリコン
領域を有する。
本発明の目的は高温度安定性及び低シート抵抗
を与える集積回路のためのゲート構造体を与える
事にある。
を与える集積回路のためのゲート構造体を与える
事にある。
本発明の他の目的はその上に酸化物が効果的に
形成される低シート抵抗ゲート構造体を与える事
にある。
形成される低シート抵抗ゲート構造体を与える事
にある。
本発明のさらに他の目的はケイ素基板に対する
仕事関数の差を維持する集積回路のためにゲート
構造体を与える事にある。
仕事関数の差を維持する集積回路のためにゲート
構造体を与える事にある。
本発明のさらに他の目的ポリシリコンと反応し
てケイ化物を形成する、2つのポリシリコン層間
にはさまれたケイ化物形成金属層を含む集積回路
のためのゲート構造体を与える事にある。
てケイ化物を形成する、2つのポリシリコン層間
にはさまれたケイ化物形成金属層を含む集積回路
のためのゲート構造体を与える事にある。
好ましい実施例の説明
第1図を参照するに、代表的ポリシリコン自己
整列ゲートはp−型基板10とn+型ソース及び
ドレイン領域12及び14を含むものとして示さ
れている。n+ポリシリコンゲート16は2酸化
ケイ素(SiO2)18の絶縁層中に埋没されてお
り、金属化層20が構造体の最上部に存在し得
る。
整列ゲートはp−型基板10とn+型ソース及び
ドレイン領域12及び14を含むものとして示さ
れている。n+ポリシリコンゲート16は2酸化
ケイ素(SiO2)18の絶縁層中に埋没されてお
り、金属化層20が構造体の最上部に存在し得
る。
耐火金属でなくポリシリコン材料がゲート16
が一部をなす層のために選択された。なんとなれ
ばポリシリコンは高温度で安定で、2酸化ケイ素
がその上に熱的に成長され得、化学的に蒸着され
得るからである。しかしながら、ポリシリコンの
シート抵抗は上部金属層20のシート抵抗よりも
数桁高いので、導電率の不整合を生じ、この事は
ゲート16が一部であるポリシリコン層が通常の
金属層20と共に相互接続線として使用される時
に回路速度の減少の如き不効率に導く。導電率整
合のために従来選択された耐火金属ゲートの使用
はその上に該金属の酸化物が容易に成長され得な
いという欠点を有する。
が一部をなす層のために選択された。なんとなれ
ばポリシリコンは高温度で安定で、2酸化ケイ素
がその上に熱的に成長され得、化学的に蒸着され
得るからである。しかしながら、ポリシリコンの
シート抵抗は上部金属層20のシート抵抗よりも
数桁高いので、導電率の不整合を生じ、この事は
ゲート16が一部であるポリシリコン層が通常の
金属層20と共に相互接続線として使用される時
に回路速度の減少の如き不効率に導く。導電率整
合のために従来選択された耐火金属ゲートの使用
はその上に該金属の酸化物が容易に成長され得な
いという欠点を有する。
第2図に示される改良構造体は類似の基板1
0、及びドレイン領域12及び14、並びに絶縁
層18をする。しかしながらゲートは第1図に示
された層の厚さの略半分のポリシリコン22の第
1の層を含む。層22が付着された後、モリブデ
ン、タングステンもしくはチタンの如きケイ化物
形成用金属の薄膜層24がフラツシユ付着によつ
てポリシリコン22上に付着される。次に、層2
2と略同一の厚さのポリシリコンの第2の層26
が金属層24上に付着される。本発明の重要な利
点は3つの層22,24及び26が通常のゲー
ト・プロセスと同一の製造段階を使用して付着さ
れる点にある。即ち3つの層の付着は、付着のた
めの真空環境を中断する事なく遂行され得、従つ
て唯一回の真空ポンプの排気が必要とされる。
0、及びドレイン領域12及び14、並びに絶縁
層18をする。しかしながらゲートは第1図に示
された層の厚さの略半分のポリシリコン22の第
1の層を含む。層22が付着された後、モリブデ
ン、タングステンもしくはチタンの如きケイ化物
形成用金属の薄膜層24がフラツシユ付着によつ
てポリシリコン22上に付着される。次に、層2
2と略同一の厚さのポリシリコンの第2の層26
が金属層24上に付着される。本発明の重要な利
点は3つの層22,24及び26が通常のゲー
ト・プロセスと同一の製造段階を使用して付着さ
れる点にある。即ち3つの層の付着は、付着のた
めの真空環境を中断する事なく遂行され得、従つ
て唯一回の真空ポンプの排気が必要とされる。
3層構造体は次にマスキング工程により画定さ
れ、ゲート構造体(層22,24及び26より成
る)が第2図に示された如く形成される。次いで
再酸化プロセスが遂行され、層26上に2酸化シ
リコン層が形成され、このプロセス中の高温が金
属層24とポリシリコン層22及び26を2つの
反応面で反応せしめ、金属の導電率を有するケイ
化物が形成される。
れ、ゲート構造体(層22,24及び26より成
る)が第2図に示された如く形成される。次いで
再酸化プロセスが遂行され、層26上に2酸化シ
リコン層が形成され、このプロセス中の高温が金
属層24とポリシリコン層22及び26を2つの
反応面で反応せしめ、金属の導電率を有するケイ
化物が形成される。
上記の論議は本発明がMOSFETに対するゲー
ト構造体を製造するのに使用されるものとして説
明した。本発明はしかしながらこの応用に制限さ
れるものではなく、さらに一般にたとえばバイポ
ーラ装置の製造及び多重層回路中のポリシリコン
導線のために使用され得る。従つてポリシリコン
線は本発明の原理に従つて、ポリシリコンの温度
安定性及び再酸化可能性並びにケイ化物の低シー
ト抵抗を取り入れる如く、サンドイツチされたケ
イ化物層を伴つて製造され得る。
ト構造体を製造するのに使用されるものとして説
明した。本発明はしかしながらこの応用に制限さ
れるものではなく、さらに一般にたとえばバイポ
ーラ装置の製造及び多重層回路中のポリシリコン
導線のために使用され得る。従つてポリシリコン
線は本発明の原理に従つて、ポリシリコンの温度
安定性及び再酸化可能性並びにケイ化物の低シー
ト抵抗を取り入れる如く、サンドイツチされたケ
イ化物層を伴つて製造され得る。
本発明の他の集積回路応用は一装置セル・メモ
リ及び論理配列体を含む。一装置セル中の本発明
のケイ化物構造体はビツト線キヤパシタンスを増
大する事なく低シート抵抗を保持し、これによつ
て改良されたカツプリングの結果としての装置感
度が改良される。
リ及び論理配列体を含む。一装置セル中の本発明
のケイ化物構造体はビツト線キヤパシタンスを増
大する事なく低シート抵抗を保持し、これによつ
て改良されたカツプリングの結果としての装置感
度が改良される。
第1図は従来の技法の集積回路のためのゲート
構造体の図である。第2図は本発明の原理に従う
2つのポリシリコン層間にはさまれたケイ化物形
成金属を有する集積回路のためのゲート構造体の
図である。 10…基板、12,14…ソース及びドレイ
ン、22…第1のポリシリコン層、24…ケイ化
物層、26…第2のポリシリコン層、18…
SiO2、20…A層。
構造体の図である。第2図は本発明の原理に従う
2つのポリシリコン層間にはさまれたケイ化物形
成金属を有する集積回路のためのゲート構造体の
図である。 10…基板、12,14…ソース及びドレイ
ン、22…第1のポリシリコン層、24…ケイ化
物層、26…第2のポリシリコン層、18…
SiO2、20…A層。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 シリコン半導体基板上の絶縁物層の上に第1
のポリシリコン層を付着する工程と、 上記第1のポリシリコン層の上にケイ化物形成
用金属層を付着する工程と、 上記ケイ化物形成用金属層の上に第2のポリシ
リコン層を付着する工程と、 上記第1のポリシリコン層、上記ケイ化物形成
用金属層及び上記第2のポリシリコン層より成る
3層構造の所定部分を残すように他を除去する工
程と、 上記シリコン半導体基板及び上記残された3層
構造を覆つて2酸化シリコン層を成長させる再酸
化工程とを含み、該再酸化工程の間に上記第1及
び第2のポリシリコン層と上記ケイ化物形成用金
属層とを反応させてケイ化物を形成することを特
徴とする、集積回路のためのポリシリコン及び金
属ケイ化物の導電性組合わせ構造体を製造する方
法。
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5469972A JPS5469972A (en) | 1979-06-05 |
JPS6128232B2 true JPS6128232B2 (ja) | 1986-06-28 |
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---|---|
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EP (1) | EP0002165B1 (ja) |
JP (1) | JPS5469972A (ja) |
CA (1) | CA1092726A (ja) |
DE (1) | DE2861516D1 (ja) |
IT (1) | IT1160028B (ja) |
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