JPS6226575B2 - - Google Patents
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- JPS6226575B2 JPS6226575B2 JP7372479A JP7372479A JPS6226575B2 JP S6226575 B2 JPS6226575 B2 JP S6226575B2 JP 7372479 A JP7372479 A JP 7372479A JP 7372479 A JP7372479 A JP 7372479A JP S6226575 B2 JPS6226575 B2 JP S6226575B2
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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
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は高融点金属または高融点金属シリサイ
ド皮膜からなる金属ゲートを備えた電界効果装置
の製造方法に関するものである。
ド皮膜からなる金属ゲートを備えた電界効果装置
の製造方法に関するものである。
高融点金属または高融点金属シリサイドは、現
在絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電
極材料として広く使われている多結晶シリコンよ
りも抵抗が低く、しかも高温で安定であり、かつ
結晶粒径が小さいため微細加工に適しているなど
の理由により、高集積高速半導体装置を製作する
上で重要な材料となりつつある。
在絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電
極材料として広く使われている多結晶シリコンよ
りも抵抗が低く、しかも高温で安定であり、かつ
結晶粒径が小さいため微細加工に適しているなど
の理由により、高集積高速半導体装置を製作する
上で重要な材料となりつつある。
該高融点金属または高融点金属シリサイドは高
融点であるため精製がむずかしく、現在のとこ
ろ、99.99％以上の純度の材料を得ることは困難
である。これらに含有する不純物元素としてはニ
ツケル（Ni）、カルシウム（Ca）、鉄（Fe）、銅
（Cu）、ナトリウム（Na）等があげられる。これ
らの金属は半導体装置の製造に際して、半導体素
子の電気特性の悪化、信頼性の低下の一因とな
る。すなわち、該高融点金属または高融点金属シ
リサイド膜をゲート電極として使用した場合、ゲ
ートシリコン酸化膜中を特にナトリウム（Na）
等の金属イオンが移動することによりフラツトバ
ンド電圧（ＶFB）がシフトする現象が知られてい
る。
融点であるため精製がむずかしく、現在のとこ
ろ、99.99％以上の純度の材料を得ることは困難
である。これらに含有する不純物元素としてはニ
ツケル（Ni）、カルシウム（Ca）、鉄（Fe）、銅
（Cu）、ナトリウム（Na）等があげられる。これ
らの金属は半導体装置の製造に際して、半導体素
子の電気特性の悪化、信頼性の低下の一因とな
る。すなわち、該高融点金属または高融点金属シ
リサイド膜をゲート電極として使用した場合、ゲ
ートシリコン酸化膜中を特にナトリウム（Na）
等の金属イオンが移動することによりフラツトバ
ンド電圧（ＶFB）がシフトする現象が知られてい
る。
本発明はこれらの欠点を除去するために、高融
点金属または高融点金属シリサイド膜を半導体基
板上に形成することができる方法を提供しようと
するものである。このため本発明によれば、電界
効果装置の金属ゲート電極を形成するにあたり、
燐の水素化合物を含有する不活性ガス雰囲気中で
高融点金属または高融点金属シリサイドをスパツ
タリング処理し、ゲート絶縁膜上に燐を含有する
高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜を被
着し、これを所定形状に成形し、該高融点金属ま
たはそのシリサイド皮膜を熱処理してゲート絶縁
膜との界面付近にリンシリケートガラス膜を形成
する工程が含まれる金属ゲート電界効果装置の製
造方法が提供される。
点金属または高融点金属シリサイド膜を半導体基
板上に形成することができる方法を提供しようと
するものである。このため本発明によれば、電界
効果装置の金属ゲート電極を形成するにあたり、
燐の水素化合物を含有する不活性ガス雰囲気中で
高融点金属または高融点金属シリサイドをスパツ
タリング処理し、ゲート絶縁膜上に燐を含有する
高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜を被
着し、これを所定形状に成形し、該高融点金属ま
たはそのシリサイド皮膜を熱処理してゲート絶縁
膜との界面付近にリンシリケートガラス膜を形成
する工程が含まれる金属ゲート電界効果装置の製
造方法が提供される。
すなわち、本発明はアルゴン（Ar）等の不活
性ガスで高融点金属または高融点金属シリサイド
をスパツタリングし、一方燐の水素化合物、例え
ばホスフイン（PH3）をプラズマ雰囲気中で、燐
と水素ラジカルとし、基板上に燐を含有する高融
点金属または高融点金属シリサイド皮膜を被着形
成するという反応性スパツタリングを適用して金
属ゲート電極を形成するものである。
性ガスで高融点金属または高融点金属シリサイド
をスパツタリングし、一方燐の水素化合物、例え
ばホスフイン（PH3）をプラズマ雰囲気中で、燐
と水素ラジカルとし、基板上に燐を含有する高融
点金属または高融点金属シリサイド皮膜を被着形
成するという反応性スパツタリングを適用して金
属ゲート電極を形成するものである。
本発明によれば、製造方法的には不活性ガス中
の燐の水素化合物の含有量およびスパツタリング
電力を制御することにより、基板上に被着形成さ
れる高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜
中の燐の含有量を制御性良く任意に変えることが
可能である。
の燐の水素化合物の含有量およびスパツタリング
電力を制御することにより、基板上に被着形成さ
れる高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜
中の燐の含有量を制御性良く任意に変えることが
可能である。
しかしながら、高融点金属または高融点金属シ
リサイド皮膜中に燐が含有されることにより比抵
抗の増加をひきおこすので、燐の含有量は0.01％
から10％程度までが望ましいと考えられる。
リサイド皮膜中に燐が含有されることにより比抵
抗の増加をひきおこすので、燐の含有量は0.01％
から10％程度までが望ましいと考えられる。
例えば通常のゲート絶縁膜であるシリコン酸化
膜上に上記の形成方法で燐含有の高融点金属また
は高融点金属シリサイド皮膜を形成し、窒素雰囲
気中で熱処理することにより、シリコン酸化膜と
該高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜と
の界面に薄いリンシリケートガラス（PSG）が形
成される。これは高融点金属または高融点金属シ
リサイド被膜中に含有するナトリウム（Na）等
の金属イオンをゲツタリングする効果を有するの
で、高安定な電界効果デバイスを製作できるもの
である。また、燐の水素化合物から生成される水
素ガスの存在により、スパツタリングの際プラズ
マ中から生ずる放射線による損傷がなくなる。
膜上に上記の形成方法で燐含有の高融点金属また
は高融点金属シリサイド皮膜を形成し、窒素雰囲
気中で熱処理することにより、シリコン酸化膜と
該高融点金属または高融点金属シリサイド皮膜と
の界面に薄いリンシリケートガラス（PSG）が形
成される。これは高融点金属または高融点金属シ
リサイド被膜中に含有するナトリウム（Na）等
の金属イオンをゲツタリングする効果を有するの
で、高安定な電界効果デバイスを製作できるもの
である。また、燐の水素化合物から生成される水
素ガスの存在により、スパツタリングの際プラズ
マ中から生ずる放射線による損傷がなくなる。
これらの効果により、半導体素子の電気的特性
の向上が図られ、Ｍ−Ｉ−Ｓ形半導体集積回路の
信頼性が向上する。
の向上が図られ、Ｍ−Ｉ−Ｓ形半導体集積回路の
信頼性が向上する。
なお、MIS形半導体集積回路の電極および配線
材料として応用が考えられる高融点金属はモリブ
デン（Mo）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ti）
およびタンタル（Ta）等があげられ、高融点金
属シリサイドはモリブデンシリサイド（Mo3Si、
Mo5Si3、MoSi2）、タングステンシリサイド
（W5Si3、WSi2）、チタンシリサイド（TiSi2、
TiSi、Ti5Si3）、タンタルシリサイド（TaSi2、
Ta5Si3、Ta2Si、Ta3Si）、ロジウムシリサイド
（RhSi）等があげられる。
材料として応用が考えられる高融点金属はモリブ
デン（Mo）、タングステン（Ｗ）、チタン（Ti）
およびタンタル（Ta）等があげられ、高融点金
属シリサイドはモリブデンシリサイド（Mo3Si、
Mo5Si3、MoSi2）、タングステンシリサイド
（W5Si3、WSi2）、チタンシリサイド（TiSi2、
TiSi、Ti5Si3）、タンタルシリサイド（TaSi2、
Ta5Si3、Ta2Si、Ta3Si）、ロジウムシリサイド
（RhSi）等があげられる。
次に本発明を実施例をもつて詳細に説明しよ
う。
う。
第１図に概略を示したスパツタリング処理装置
を用いて本発明を実施した。
を用いて本発明を実施した。
該処理装置の被処理基板支持板１１に直径75
〔mm〕のシリコン半導体基板１２を装着し、また
ターゲツト１３としてモリブデン（Mo）板を装
着した。
〔mm〕のシリコン半導体基板１２を装着し、また
ターゲツト１３としてモリブデン（Mo）板を装
着した。
なお、第１図に示したスパツタリング処理装置
において、１７は排気口、１８はシヤツター、１
９は陽極、２０は陽極水冷部、２１はターゲツト
水冷部、２２はマグネツト、２３は磁気シール
ド、２４は気密シール部である。
において、１７は排気口、１８はシヤツター、１
９は陽極、２０は陽極水冷部、２１はターゲツト
水冷部、２２はマグネツト、２３は磁気シール
ド、２４は気密シール部である。
まずベルジヤ１４内を1.0×10-6〔Torr〕程に
排気した後、該ベルジヤ１４内へ1.5×10-3
〔Torr〕のホスフイン（PH3）ガスを４〔％〕含む
アルゴン（Ar）ガスをスパツタリング用ガス導
入口１５から導入し、更に3.0×10-3〔Torr〕に
なるまでアルゴンガスをスパツタリング用ガス導
入口１６から導入して、2.0〔kW〕の電力により
10分間スパツタリング処理を行つたところ、前記
半導体基板１２表面に燐含有のモリブデン被膜が
0.3〔μ〕の厚さに被着形成された。このように
して半導体基板表面に形成された燐含有のモリブ
デン被膜は層抵抗で５×10-5〔Ω・cm〕であつて
半導体装置用電極材料として充分に低い抵抗値を
有していた。
排気した後、該ベルジヤ１４内へ1.5×10-3
〔Torr〕のホスフイン（PH3）ガスを４〔％〕含む
アルゴン（Ar）ガスをスパツタリング用ガス導
入口１５から導入し、更に3.0×10-3〔Torr〕に
なるまでアルゴンガスをスパツタリング用ガス導
入口１６から導入して、2.0〔kW〕の電力により
10分間スパツタリング処理を行つたところ、前記
半導体基板１２表面に燐含有のモリブデン被膜が
0.3〔μ〕の厚さに被着形成された。このように
して半導体基板表面に形成された燐含有のモリブ
デン被膜は層抵抗で５×10-5〔Ω・cm〕であつて
半導体装置用電極材料として充分に低い抵抗値を
有していた。
該燐含有のモリブデン皮膜に対して、非酸化性
雰囲気中で1000〔℃〕、30分間の熱処理を行えば
その層抵抗を1.2×10-5〔Ω・cm〕以下とするこ
とができ、配線用材料としても充分に使用するこ
とができる。この熱処理で粒成長は全んど起ら
ず、従つて、パターニングの前後に熱処理を行な
うことができるがセルフアラインプロセスでは次
にソース、ドレインの拡散又はイオン注入工程が
あり、その時の熱処理でこれを行えば工程の短縮
となる。さらに、この熱処理の後、シリコン酸化
膜と該燐含有のモリブデン皮膜との界面にリンシ
リケートガラス（PSG）膜が約50〔Å〕の厚さに
形成された。該リンシリケートガラスはナトリウ
ム（Na）等の金属イオンをゲツタリングする効
果が有ることが、MISダイオードの界面特性から
確認された。
雰囲気中で1000〔℃〕、30分間の熱処理を行えば
その層抵抗を1.2×10-5〔Ω・cm〕以下とするこ
とができ、配線用材料としても充分に使用するこ
とができる。この熱処理で粒成長は全んど起ら
ず、従つて、パターニングの前後に熱処理を行な
うことができるがセルフアラインプロセスでは次
にソース、ドレインの拡散又はイオン注入工程が
あり、その時の熱処理でこれを行えば工程の短縮
となる。さらに、この熱処理の後、シリコン酸化
膜と該燐含有のモリブデン皮膜との界面にリンシ
リケートガラス（PSG）膜が約50〔Å〕の厚さに
形成された。該リンシリケートガラスはナトリウ
ム（Na）等の金属イオンをゲツタリングする効
果が有ることが、MISダイオードの界面特性から
確認された。
本発明においては、基板上に被着形成されるモ
リブデン皮膜中の燐の含有量はアルゴンガス中の
ホスフインの量及びスパツタリング電力により制
御され得る。
リブデン皮膜中の燐の含有量はアルゴンガス中の
ホスフインの量及びスパツタリング電力により制
御され得る。
また、高融点金属または高融点金属シリサイド
として、前記実施例におけるモリブデンの他、タ
ングステン、チタン、タンタル、モリブデンシリ
サイド、タングステンシリサイド、チタンシリサ
イド、タンタルシリサイド、ロジウムシリサイド
等を使用する場合には、これらの金属をターゲツ
トにして前記実施例の如くスパツタリング処理を
行えばよい。
として、前記実施例におけるモリブデンの他、タ
ングステン、チタン、タンタル、モリブデンシリ
サイド、タングステンシリサイド、チタンシリサ
イド、タンタルシリサイド、ロジウムシリサイド
等を使用する場合には、これらの金属をターゲツ
トにして前記実施例の如くスパツタリング処理を
行えばよい。
第１図は、本発明の実施に係るスパツタリング
処理装置の一例の概略の構造を示す断面図であ
る。 同図において、１１……被処理基板支持板、１
２……被処理基板、１３……ターゲツト、１４…
…ベルジヤ、１５，１６……スパツタリングガス
導入口、１７……排気口、１８……シヤツター、
１９……陽極、２０……陽極水冷部、２１……タ
ーゲツト水冷部、２２……マグネツト、２３……
磁気シールド、２４……気密シール部。
処理装置の一例の概略の構造を示す断面図であ
る。 同図において、１１……被処理基板支持板、１
２……被処理基板、１３……ターゲツト、１４…
…ベルジヤ、１５，１６……スパツタリングガス
導入口、１７……排気口、１８……シヤツター、
１９……陽極、２０……陽極水冷部、２１……タ
ーゲツト水冷部、２２……マグネツト、２３……
磁気シールド、２４……気密シール部。
Claims (1)
- １ ゲート絶縁膜を備えた半導体基板をスパツタ
リング装置内に設置し、燐の水素化合物を含有す
る不活性ガス雰囲気中で高融点金属または高融点
金属シリサイドをスパツタリングすることによ
り、前記ゲート絶縁膜上へ燐含有の高融点金属ま
たは高融点金属シリサイドを形成し金層ゲート電
極を形成する工程及び該高融点金属又は高融点金
属シリサイド皮膜を熱処理して前記ゲート絶縁膜
と前記金属ゲート電極との界面付近にリンシリケ
ートガラス膜を形成する工程が含まれることを特
徴とする金属ゲート電界効果装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7372479A JPS55165680A (en) | 1979-06-12 | 1979-06-12 | Preparation of metal gate field effect device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7372479A JPS55165680A (en) | 1979-06-12 | 1979-06-12 | Preparation of metal gate field effect device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS55165680A JPS55165680A (en) | 1980-12-24 |
| JPS6226575B2 true JPS6226575B2 (ja) | 1987-06-09 |
Family
ID=13526454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7372479A Granted JPS55165680A (en) | 1979-06-12 | 1979-06-12 | Preparation of metal gate field effect device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS55165680A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439484U (ja) * | 1987-09-03 | 1989-03-09 | ||
| JPH02294575A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-05 | Ebara Corp | 真空排気装置及びその再生方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3326142A1 (de) * | 1983-07-20 | 1985-01-31 | Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München | Integrierte halbleiterschaltung mit einer aus aluminium oder aus einer aluminiumlegierung bestehenden aeusseren kontaktleiterbahnebene |
| JPH061830B2 (ja) * | 1984-07-13 | 1994-01-05 | パイオニア株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| JP2582776B2 (ja) * | 1987-05-12 | 1997-02-19 | 株式会社東芝 | 半導体装置及びその製造方法 |
| JP2011190530A (ja) * | 2010-02-16 | 2011-09-29 | Canon Anelva Corp | シャッター装置及び真空処理装置 |
-
1979
- 1979-06-12 JP JP7372479A patent/JPS55165680A/ja active Granted
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6439484U (ja) * | 1987-09-03 | 1989-03-09 | ||
| JPH02294575A (ja) * | 1989-05-10 | 1990-12-05 | Ebara Corp | 真空排気装置及びその再生方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS55165680A (en) | 1980-12-24 |
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