JPS6181668A - Mos集積回路とその製造方法 - Google Patents

Mos集積回路とその製造方法

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JPS6181668A
JPS6181668A JP60137653A JP13765385A JPS6181668A JP S6181668 A JPS6181668 A JP S6181668A JP 60137653 A JP60137653 A JP 60137653A JP 13765385 A JP13765385 A JP 13765385A JP S6181668 A JPS6181668 A JP S6181668A
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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】 この発明は半導体装置の製造、更に具体的に云えば、M
OS  VLSI装置のゲート、接点及び相互接続部の
為のメタライズ方式に関する。
従来の技術及び問題点 高密度のダイナミックRAM等の様なMOSVLSI装
置を製造する時、従来使われていた多結晶シリコンの抵
抗値の為に、金属ゲート及び相互接続部を使うことが必
要になった。ゲート、導体等の幅が1ミクロンの領域に
細くなり、段のカバーの問題を避ける為に厚さも薄くす
ると、ポリシリコンの代りに金属を使うことが絶対条件
になる。ゲート、接点及び相互接続機能を遂行する為に
1種類の金属を選ぶのは、いろいろな因数の兼合いであ
る。この為、多重金属系が開発された。
然し、接触抵抗値、酸化物に対する接着力、プロセスの
両立性の欠如、電気泳動の問題並びにその他の因子が、
あれこれの欠点の為に、従来の系の効用を制限していた
問題点を解決する為の手段及び作用 この発明の主な目的は、金属ゲートMOSVLSIli
置、特に高密度のメモリ・セル・アレー等を製造する改
良された方法を提供することである。別の目的は、非常
に密度の高いメモリ・アレーに使うことが出来る様な改
良された接点及び相互接続装置と金属ゲート・トランジ
スタ構造を提供することである。別の目的は、接触抵抗
並びにシート抵抗が小さく、接着力がよく、電気泳動抵
抗がよく、プロセス及び材料の複雑さがごく少なくなる
様にした改良されたメタライズ方式を提供することであ
る。
この発明の1実施例では、MOS  VLSI装置に対
する金属ゲート及び接点/相互接続装置に対する簡単に
したプロセスが、タングステンだけの厚い層を含む、ゲ
ートに対する耐火金属構造を用い、応力及び接着力がデ
ボジツション条件によって制御される。金属ゲートが、
ソース/ドレイン区域に対する金属被覆作業の間、側壁
酸化物のスペーサを受ける。ソース/ドレイン領域に対
する接点が、モリブデン/タングステンの積重ねと金の
上側層とを含む。
この発明に特有と考えられる新規な特徴は特許請求の範
囲に記載しであるが、この発明自体並びにその他の特徴
及び利点は、以下図面について詳しく説明する所から、
最もよく理解されよう。
実施例 第1図には、この発明・の接点装置を用いた半導体装置
が示されている。シリコン基板10の上に金属ゲートM
OSトランジスタ11が形成されている。このトランジ
スタはゲート12)多数の打込みソース/ドレイン領域
13、及びソース/ドレイン領域の内の1つに対する金
属シリコン間接点14を有する。勿論、1個のチップに
は、この様なトランジスタ等の構造が何十万個とある。
このメタライズ構造は、最小寸法が約1又は2ミクロン
になる様な、1メガビットDRAMの様な高密度のダイ
ナミックRAMに特に役立つ。
この発明では、ゲート12及び接点14は特定の金属層
で構成される。ゲートは、薄いゲート酸化物16の上に
比較的厚いタングステン層15を持っている。1個のタ
ングステン層15がソース/ドレインの打込みに対する
マスクになる。この場合、ゲート酸化物に対するタング
ステンの接着力がデボジツション条件によって制御され
、この簡単にした方式は、後で説明する様に、ソース/
ドレイン区域の選択性CVD−タングステン被覆を使う
場合にも適用される。
ソース/ドレインの打込みをゲートの縁から隔てて、軽
くドープされたトレイン構造を作る為に、側壁酸化物セ
グメント19が使われている。
勿論、金属シリコン間接点14は金属ゲート15が完成
した後に形成しなければならない。接点14は薄いモリ
ブデン層21と、それに続くタングステン層22(タン
グステン層15と同様)及び一番上の金層23で構成さ
れる。
領域13を作る為のソース/ドレイン打込み部の構成は
、・側壁酸化物19が所定位置に来る前に。
ゲート15の縁とセルファラインである浅い濃度の小さ
いN形打込み部25を含む。そして側壁酸化物が形成さ
れた後、濃度の高い、深いN+の砒素の打込みにより、
深い領域26が作られ、それより濃度の低い燐の打込み
が一層速く拡散して、リーチスルーN影領域27を作る
。この打込み順序により、衝撃電離の影響を最小限に抑
える軽くドープされたドレイン構・造が得られるが、(
打込み25の為に)チャンネルの縁までの直列抵抗値が
比較的小さくなると共に、接点14をつける、トランジ
スタから離れた所に、著しくドープされた抵抗値の小さ
い区域が得られる。
代案として、従来性なわれていた様にソース/ドレイン
区域を珪化する代りに、厚さ約500人のCVD−金属
タングステン層30を露出したシリコン区域だけの上に
選択的にデポジットし、こうして珪化物反応工程と酸化
物区域上の未反応金属の除去工程とを回避する。この場
合、ソース/ドレイン(即ち、モート)区域は、珪化物
ではなく、純粋な金属タングステン30によって被覆さ
れる。
酸化シリコン層31がゲートの上並びに被覆したソース
/ドレイン区域の上にデポジットされ、接点14の為に
、この酸化物の中に開口を限定する。
このメタライズ及び接点装置の種々の材料及び構造は、
接触抵抗及び線抵抗が小さく、接着力が良好で、電気泳
動抵抗値が良好で、プロセス及び材料の複雑化がごく少
なくなる様に選ばれる。デボジツション方法は損傷が小
さくて純度が高く、要求される通りである。
露出シリコンのソース/ドレイン又は「モート」区域上
の金属タングステン30は、成る倍率の装置、即ち、寸
法が小さい装置に必要な、ソース/ドレイン領域13を
非常に浅くすることが出来る様にしながら、こういう区
域のシート抵抗値を下げる為に必要である。ゲート12
はタングステン1i11,5で構成され、その厚さはa
、oooAであるが、タングステン15は酸化シリコン
・コーティング16に対する接着力を高める様に処理す
る。
接点14が薄いモリブデン層21を用いる。これは、接
着力をよくする為に酸化物31の上に必要であり、この
鳥居21は接点孔だけに制限しなければならない。接点
及び相互接続部のバルクはりングステン層22であり、
その厚さは7.000人である。金層23を追加するが
、これはその導電度が非常に高いこと、ボンディング・
パッドに於てワイヤをそれに結合する時の展性があるこ
と、並びに非反応性で電気泳動性を持つ為である。それ
程要求の厳しくない用途では、金を省略することが出来
る。この金被覆の厚さは約4.0OOAである。
次にこの発明に従って第1図の装置を作る方法を第2図
乃至第4図について説明する。最初に、シリコン・スラ
イスの適当に調製された表面の上に、大体200乃至3
00Aの厚さになるまで、ゲート酸化物16を熱成長さ
せる。この接点及び相互接続装置が、N個の井戸とフィ
ールド酸化物及び/又は面上の素子の間のフィールド・
プレート隔離部を用いたCMOSプロセスの一部分であ
ることがあり、この為、第1図の構造に無関係な多数の
プロセス工程が前駅て実施されていることがあることを
承知されたい。タングステン層15が約5.oooAの
厚さにゲート酸化物16の上にデポジットされ、この多
重層構造を写真製版プロセスによってパターンを定めて
、第3図のゲートの積重ねを残す。この時、少ない量で
浅い砒素の打込み25を実施する。その後、デボジツシ
ョンによって全面の上に酸化物層34を適用し、その後
、この層を異方性エッチによって除いて、側壁セグメン
ト19(第1図に示す)だけを残す。
この時点で、燐の打込み27と共に深い砒素、の打込み
26を実施し、第4図に示す様に、内方駆動の為に焼鈍
する。濃度の高い深い砒素の打込みは側壁19とセルフ
ァラインであるが、燐は側壁の下まで横方向に拡散する
。0M08回路のPチャンネル装置にも同じ様な処理が
用いられる。
プロセスの次の工程は、純粋な金属タングステンである
層30を適用することである。これは露出シリコンのモ
ート区域だけの上に、500Aの厚さになるまで、CV
D−選択性タングステン・ ゛デボジツションによって
デポジットする。金属タングステンが選択的にシリコン
の上にデポジットされ、酸化物の上にデポジットされな
いので、従来の方法で必要とした珪化反応工程及び酸化
物区域上の金属剥し工程は使わない。
次に、酸化物31を約8.0OOAの厚さになるまでデ
ポジットし、フォトレジストを適用し、接点14に対す
る孔をエツチングする為に露出する。この場所で酸化物
31をエッチした後、モリブデン層21、ダンゲステン
層22及び金層23をデポジットし、その積重ねのパタ
ーンを定め、第1図の構造を残す。
この発明を実施例について説明したが、この説明はこの
発明を制約するものと解しではならない。
以上の説明から、当業者には、この実施例の種々の変更
並びにこの発明のその他の実施例が容易に考えられよう
。従って、特許請求の範囲は、この発明の範囲内に含ま
れるこの様な全ての変更又は実施例を包括するものであ
ることを承知されたい。
【図面の簡単な説明】
第1図は半導体集積回路チップのごく小さい一部分を著
しく拡大した側面断面図で、この発明の接点及び相互接
続構造を示している。第2図乃至第4図は第1図の装置
を製造する際の相次ぐ段階を示す側面断面図である。 主な符号の説明 10:シリコン基板  。 12:ゲート 13:ソース/ドレイン領域 14:接点 15:タングステン層 16:ゲート酸化物 19:側壁酸化物 21:モリブデン層 22:タングステン層 23:金層 30:金属タングステン層 31 :Fi化物

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)MOS集積回路のゲート、接点及び相互接続構造
    に於て、シリコン本体の面上にあつて、酸化シリコンの
    薄層に重ねられて、それと接着するタングステン層で構
    成された金属ゲートと、該ゲートの側壁上にあつて、該
    ゲートを全体的にカプセル封じする酸化物コーティング
    と、前記面内にあつて、前記金属ゲートの側壁上の酸化
    物とセルフアラインである著しくドープしたソース/ド
    レイン領域と、該ソース/ドレイン領域の表面に形成さ
    れていて、前記金属ゲートの側壁上の酸化物とセルフア
    ラインである金属タングステン層と、前記金属ゲートの
    上並びに前記タングステン層及びソース/ドレイン領域
    の上にあるデポジットした厚い絶縁体コーティングと、
    該絶縁体コーティングに重なつて前記面に沿つて伸びる
    と共に、前記絶縁体コーティング内の接点孔に入り込ん
    で珪化物層と電気接続をする金属接点及び相互接続スト
    リップとを有し、該ストリップは前記絶縁体コーティン
    グ上の薄いモリブデン層、該モリブデンの上の一層厚手
    のタングステン層、及び該一層厚手のタングステン層の
    上の金層で構成されているMOS集積回路のゲート、接
    点及び相互接続構造。
  2. (2)特許請求の範囲第1項に記載したMOS集積回路
    のゲート、接点及び相互接続構造に於て、前記ソース/
    ドレイン領域が、前記側壁酸化物を適用する前は、前記
    金属ゲートとセルフアラインである浅い領域を含んでい
    るMOS集積回路のゲート、接点及び相互接続構造。
  3. (3)特許請求の範囲第1項に記載したMOS集積回路
    のゲート、接点及び相互接続構造に於て、前記本体がP
    形であり、前記ソース/ドレイン領域がN+形であるM
    OS集積回路のゲート、接点及び相互接続構造。
  4. (4)特許請求の範囲第1項に記載したMOS集積回路
    のゲート、接点及び相互接続構造に於て、前記金属ゲー
    トのタングステン層が金属接点のモリブデン層よりもず
    つと厚手であるMOS集積回路のゲート、接点及び相互
    接続構造。
  5. (5)MOS集積回路の製造過程でゲート、接点及び相
    互接続構造を作る方法に於て、シリコン本体の面上の酸
    化シリコンの薄層に重なつて、それと接着するタングス
    テン層を適用することによつて、該面上に金属ゲートを
    形成し、該ゲートの側壁上に酸化物コーティングを適用
    し、前記金属ゲートの側壁上の酸化物とセルフアライン
    である著しくドープしたソース/ドレイン領域を前記面
    内に形成し、該ソース/ドレイン領域の表面に前記金属
    ゲートの側壁上の酸化物とセルフアラインである金属タ
    ングステン層を形成し、前記金属ゲートの上並びに金属
    タングステン層及びソース/ドレイン領域の上で前記面
    上にデポジットした厚い絶縁体コーティングを形成し、
    前記絶縁体コーティングに重なつて前記面に沿つて伸び
    ると共に前記絶縁体コーティング内の接点孔に入り込ん
    で珪化物層と電気接続をする金属接点及び相互接続スト
    リップを適用する工程を含み、該ストリップを適用する
    工程は、最初に前記接点孔の中のタングステン層の上及
    び絶縁体コーティングの上にモリブデン層を適用し、そ
    の後該モリブデンの上に一層厚手のタングステン層を適
    用すると共に該一層厚手のタングステン層の上に金層を
    適用する工程を含んでいる方法。
  6. (6)特許請求の範囲第5項に記載した方法に於て、前
    記ソース/ドレイン領域を形成する工程が、前記側壁酸
    化物を適用する前は前記金属ゲートとセルフアラインで
    ある浅い領域を形成することを含む方法。
  7. (7)特許請求の範囲第5項に記載した方法に於て、前
    記本体がP形であり、前記ソース/ドレイン領域がN+
    形である方法。
  8. (8)特許請求の範囲第5項に記載した方法に於て、金
    属ゲートのタングステン層が金属接点のモリブデン層よ
    りもずつと厚手である方法。
JP60137653A 1984-06-25 1985-06-24 Mos集積回路とその製造方法 Granted JPS6181668A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US624166 1984-06-25
US06/624,166 US4736233A (en) 1984-06-25 1984-06-25 Interconnect and contact system for metal-gate MOS VLSI devices

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Publication Number Publication Date
JPS6181668A true JPS6181668A (ja) 1986-04-25
JPH0577175B2 JPH0577175B2 (ja) 1993-10-26

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