JPS624371A - Manufacture of vlsi circuit using heat resistant metal silicide - Google Patents
Manufacture of vlsi circuit using heat resistant metal silicideInfo
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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。(57) [Summary] This bulletin contains application data before electronic filing, so abstract data is not recorded.
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は題大規撲集積(VLSI)金属酸化物半導体電
界効果型トランジスター(MOSFET)回路の製造に
関する。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of the Invention This invention relates to the fabrication of large scale integration (VLSI) metal oxide semiconductor field effect transistor (MOSFET) circuits.
従米の技術及び発明が解決しようとする問題点高性能V
LSI MO8FET回路の製造に際し、多結晶珪素
(ポリシリコン)がゲートおよび相互接続領域のために
普通使用される。しかしながら、ポリシリコンの高抵抗
率により、装置性能を制限する10時間遅延が生じる。High performance V
In manufacturing LSI MO8FET circuits, polycrystalline silicon (polysilicon) is commonly used for gate and interconnect regions. However, the high resistivity of polysilicon results in a 10 hour delay that limits device performance.
また、MOSFETは1ミクロン以下(サブミクロン)
の過程に虫で縮小されるので、その浅いソースおよびド
レーン接合は、高面積抵抗(S heet resi
stance)を生じる。Also, MOSFET is 1 micron or less (submicron)
Because the shallow source and drain junctions are reduced in size during the process, their shallow source and drain junctions have high sheet resistance
stance).
ポリシリコンのゲートおよび相互接続の高面積抵抗によ
る遅れを減するため、耐熱金属珪化物あるいは複合耐熱
金属珪化物/ポリシリコン構成物がゲートおよび相互接
続のために提案されて外な(181MO8FET VL
SI技術:その■−金馬珪化物相互接続技術−未米展望
”、アメリカ電気電子学会、ソリッドステート回路ジャ
ーナル(IEEE % Journal of
5olid 5tate (ircaits
))、5C−14、第291頁、1971年、クロウダ
ー(Crowder)等)、)更に、浅いソースおよび
ドレーン接合の面積抵抗を減じるために、ソース、ドレ
ーン、およtyttリシリコンのゲートの珪化(sil
icidation)が試みられて米でおり、そしてそ
の結果、いわゆる5ALICIDE構造が知られている
(“サブミクロンMO3FETのための最適設計工程”
、I EDM、技術ダイジェスト(T achniaa
l D igesL)、第647頁、1981年、芝
田等)。この5ALICIDE扶術では、MOSFET
のソース、ドレインおよびポリシリコンのゲートは同じ
に珪化物層と共に形成される。(III壁の酸化物区域
はソースお上びドレーンをゲートから分離するために使
われる。この珪化工程において、貴金属あるいは耐熱金
属は全表面に堆積され、その後ソース、ドレーンおよび
ポリシリコンのゲートにおいて下にある珪素と選択的に
反応する。この反応の後、未反応の金属は化学的エツチ
ング剤によって選択的に腐食除去される。しかじかから
実際には、金属の薄い層が2つの理由でこの硅化のため
に使われなくてはならない、第1に珪化工程中、珪素は
金属珪化物が形成されるに従って消費される。消費され
るべき珪素の厚みは、形成される珪化物の相に依存して
、堆積した金属の厚さに等しいか、もしくはそれよりも
厚くなくなければならない。例えば、チタン珪化物(T
is iz)の場合、ポリシリコンの厚さは金属の厚
さの2倍である6重大な接合洩れを有するショットも接
合の形成を避けるために、金属の厚さはソースおよび接
合の深さの×より小さくすべきである。薄い金属層を使
用するための他の理由は、ソースおよびドレーンからゲ
ートを絶縁するために使われるfi!!!酸化物の上に
珪化物の生成を避けることである。この領域上における
如何なる珪化物もソースおよびドレーンをゲートは電気
的に、短絡する。To reduce delays due to high area resistance of polysilicon gates and interconnects, refractory metal silicides or composite refractory metal silicide/polysilicon compositions have been proposed for gates and interconnects (181MO8FET VL
SI technology: Part ■ - Golden horse silicide interconnection technology - Unexpected prospects,” American Institute of Electrical and Electronics Engineers, Solid State Circuit Journal (IEEE % Journal of
5olid 5tate (ircaits
)), 5C-14, p. 291, 1971, Crowder et al.), ) Additionally, silicification of the source, drain, and gate of silicon to reduce the sheet resistance of shallow source and drain junctions sil
icidation) has been attempted in the US, and as a result the so-called 5ALICIDE structure is known ("Optimum Design Process for Submicron MO3FETs").
, IEDM, Technology Digest (Tachniaa
Shibata et al., p. 647, 1981). In this 5ALICIDE fujutsu, MOSFET
The source, drain and polysilicon gate are formed with the same silicide layer. (The oxide area of the III wall is used to separate the source and drain from the gate. In this silicidation step, a noble or refractory metal is deposited on the entire surface and then deposited on the source, drain and polysilicon gate. After this reaction, the unreacted metal is selectively etched away by a chemical etching agent.In practice, however, a thin layer of metal is Firstly, during the silicification process, silicon is consumed as the metal silicide is formed. The thickness of the silicon to be consumed depends on the phase of the silicide formed. and must be equal to or greater than the thickness of the deposited metal.For example, titanium silicide (T
is iz), the thickness of the polysilicon is twice the thickness of the metal.6 To avoid the formation of a shot also with significant junction leakage, the thickness of the metal is twice that of the source and junction depth. It should be smaller than ×. Another reason for using a thin metal layer is the fi! used to insulate the gate from the source and drain. ! ! The goal is to avoid the formation of silicides on top of oxides. Any silicide on this region will electrically short the source and drain to the gate.
このように深さ0.1ミクロンに近いソースおよびドレ
ーン接合を有するVLSI MO8FET回路に対し
ては、使用される金属の厚さは200オングストローム
(2X10−’e輪)以下でなければならない、約0.
3ミクロンの厚さのポリシリコンプートに対しては、ゲ
ート上に堆積された200オングストローム(2X 1
0 ””c輪)ユニットの金属から形成されることがで
きる500オングストローム(5X 10−’csi)
の珪化物の薄層は、面積抵抗を約1オーム/スクエア
(ohm/ 5quare)の必要な程度まで低下する
のに充分ではない、事実、珪化物の最低抵抗率は20μ
鴫オーム・C−の程度であるので、ポリシリコン(20
00オングストローム(2X 10−So−5a上の珪
化物(500オングストローム(5X 10″″’cs
e))の面積抵抗は4オーム/スクエアより大きい。し
たがって5ALICIDE技術は最適の面積抵抗のゲー
トおよび相互接続を1ミクロンより小さい装置に提供し
ない6問題点を解決するための手段
これらの問題を克服するために、本発明の1つの見地に
従って、耐熱金属お上り/あるいは耐熱金属珪化物を用
いてVLSI MO8FET回路を!を造するための
方法が提案されており、この方法は:
ゲート酸化物層を珪素i板上に形成すること:耐熱金属
又は耐熱金属珪化物部分を有している伝導ゲート層をゲ
ート酸化物上に形成すること;伝導ゲート層内にゲート
1!を域を規定すること:基板内にソースおよびドレー
ン領域を形成すること;そしてゲート、ソースおよびド
レーン領域上に薄い耐熱金属もしくは珪化物接合層を形
成することのステップを含むことを特徴としている。Thus, for VLSI MO8FET circuits with source and drain junctions close to 0.1 microns deep, the metal thickness used must be no more than 200 Angstroms (2X10-'e rings), approximately 0 ..
For a 3 micron thick polysilicon puto, 200 angstroms (2X 1
500 angstroms (5X 10-'csi) that can be formed from metal in units of 0"" c-rings
A thin layer of silicide has a sheet resistance of about 1 ohm/sq.
(ohm/5 square), in fact the minimum resistivity of silicide is 20μ
Polysilicon (20
00 angstroms (2X 10-So-5a silicide (500 angstroms (5X 10''''cs
e) The sheet resistance of) is greater than 4 ohms/square. Therefore, 5 ALICIDE technology does not provide optimal areal resistance gates and interconnects for devices smaller than 1 micron. 6 Means for Solving the Problems To overcome these problems, in accordance with one aspect of the present invention, refractory metal Create a VLSI MO8FET circuit using a heat-resistant metal silicide! A method has been proposed for fabricating a conductive gate layer having a refractory metal or refractory metal silicide portion on a silicon substrate, the method comprising: forming a gate oxide layer on a silicon substrate; Forming on; gate 1 in the conductive gate layer! forming source and drain regions in the substrate; and forming a thin refractory metal or silicide bonding layer over the gate, source and drain regions.
伝導ゲート層は、最初にポリシリコン層を堆積し、そし
て次に耐熱金属もしくは耐熱金属珪化物の層を堆積する
ことによって形成されることができる。伝導ゲート層は
あるいはまた、モリブデンやタングステンのような耐熱
金属もしくは耐熱金属珪化物の単一層として堆積される
。The conduction gate layer can be formed by first depositing a layer of polysilicon and then a layer of refractory metal or metal silicide. The conduction gate layer is alternatively deposited as a single layer of a refractory metal or refractory metal silicide, such as molybdenum or tungsten.
耐熱金属珪化物は、同時蒸着、同時スパッタリング、複
合材料ターデッドのスパッタリング、あるいは化学的蒸
着(CV D )の如き複数の技術のうちの1つによっ
て直接に堆積されることができる。The refractory metal silicide can be deposited directly by one of several techniques such as co-evaporation, co-sputtering, composite tarded sputtering, or chemical vapor deposition (CVD).
耐熱金属は蒸着、スパッタリング、あるいはCvDによ
って堆積されることがで終る。The refractory metal ends up being deposited by evaporation, sputtering, or CVD.
その構造体は次に行う酸化および拡散段階の熱がゲート
面積抵抗を低下するように作用することもできるが、ゲ
ート形成後、焼鈍されなければならない、ゲート伝導層
内のゲート領域は反応的イオン・エツチングによって規
定されることができる。ソースおよびドレーン領域は焼
鈍につづいてイオン注入によって生成されることができ
る。ゲートをソースおよびドレーン領域から電気的に絶
縁するための表面絶縁酸化物領域は、ウェハーの上に酸
化物層を堆積し、そして酸化物を反応的イオン・エツチ
ングによって腐食除去することによって形成されること
ができる。酸化物はゲート、ソースおよびドレーン領域
にわたって完全に除去されるが、しかし酸化物が初めに
比較的厚いゲート側壁領域においては完全には除去され
ない。After gate formation, the gate region within the gate conductive layer must be annealed, although the heat of the subsequent oxidation and diffusion steps can act to reduce the gate area resistance. - Can be defined by etching. The source and drain regions can be produced by annealing followed by ion implantation. A surface insulating oxide region for electrically isolating the gate from the source and drain regions is formed by depositing an oxide layer on the wafer and etching away the oxide by reactive ion etching. be able to. The oxide is completely removed over the gate, source and drain regions, but not completely removed in the gate sidewall regions where the oxide is initially relatively thick.
ソース、ドレーンおよびゲート領域上に形成された薄い
接合珪化物層はチタンのような耐熱金属として堆積され
ることができ、そして次にこの金属が珪素上に存在する
場合に金属珪化物を形成するために焼結されることがで
きる。他の金属、例えばコバルト、ニッケル、プラチナ
、およびパラーノウムもまた使用可能である。このフィ
ールド(field)および絶縁酸化物領域上の未反応
金属が次に融解される。あるいはまたタングステンおよ
びモリブデンのような耐熱金属が選択的にソース、ドレ
ーンおよびゲート領域上に堆積されて下に存在する層の
面積抵抗を分路する(shunt)ことができる。The thin junction silicide layer formed over the source, drain and gate regions can be deposited as a refractory metal such as titanium, and then form a metal silicide when this metal is present on the silicon. It can be sintered for. Other metals such as cobalt, nickel, platinum, and paranoum can also be used. The unreacted metal on this field and the insulating oxide region is then melted. Alternatively, refractory metals such as tungsten and molybdenum can be selectively deposited over the source, drain and gate regions to shunt the sheet resistance of underlying layers.
ゲート伝導層を形成するために使われる耐熱金属はチタ
ン、タンタル、タングステンおよびモリブデンを含む金
属群の中の1つでよい。もし次の処理が900℃以上の
高温で実行されなければ、貴金属である白金およびパラ
ジウムがその代りにゲート伝導層に使用されることがで
きる。ゲート伝導層内の耐熱金属もしくは耐熱金属珪化
物層の厚さは1500〜2500オングストローム(1
゜5×101〜2,5X10−’e論)の範囲にあるの
が好ましく、そして耐熱金属もしくは珪化物接合層の厚
さは300〜1600オングストローム(3XIO−’
〜lXl0−’c鵡)の範囲にあるのが好ましい。The refractory metal used to form the gate conductive layer may be one of a group of metals including titanium, tantalum, tungsten and molybdenum. If the subsequent processing is not performed at high temperatures above 900° C., the noble metals platinum and palladium can be used instead for the gate conductive layer. The thickness of the refractory metal or refractory metal silicide layer in the gate conductive layer is 1500 to 2500 angstroms (1
The thickness of the refractory metal or silicide bonding layer is preferably in the range of 300 to 1600 Angstroms (3XIO-').
It is preferably in the range of ~lXl0-'c).
g&装相互接続部はゲート伝導層と同時に形成されるこ
とができる。The g&socket interconnect can be formed simultaneously with the gate conductive layer.
本発明の実施態様を添付図面を参照して実施例により説
明する。Embodiments of the invention will now be described by way of example with reference to the accompanying drawings.
実施例
第1図はp型珪素基板上に形成された金属−酸化物−半
導体電界効果トランシスター(MOSFET)を詳細に
示している。絶縁フィールド酸化物領域12の下にp中
型領域14がある。n+型のソースおよびドレーン領域
1(3,18が基板内にある。EXAMPLE FIG. 1 shows in detail a metal-oxide-semiconductor field effect transistor (MOSFET) formed on a p-type silicon substrate. Beneath the insulating field oxide region 12 is a p-medium region 14. N+ type source and drain regions 1 (3, 18 are in the substrate).
ゲート酸化へ層22がソースとドレーンとの間に延びて
おり、且つ基板10内のチャネル領域20の上にある。A gate oxide layer 22 extends between the source and drain and overlies the channel region 20 in the substrate 10.
2500オングストローム(2,5×10″″ga論)
厚さのポリシリコン下部層24およ12500オングス
トローム(2,5X 10弓C輪)厚さのチタン珪化物
上部層26がゲート酸化物層の上にある。絶縁酸化物領
域28がゲートの側部縁にある。ソースおよびドレーン
領域1B、18の上にある300オングストローム(3
X10−’C論)厚さのチタン珪化物層30が酸化物区
域28に隣接して横方向に存在する。対応する薄いチタ
ン珪化物層32もまたゲートの上にある。2500 angstrom (2.5 x 10'' ga theory)
A polysilicon bottom layer 24 thick and a titanium silicide top layer 26 12,500 angstroms thick overlie the gate oxide layer. Insulating oxide regions 28 are at the side edges of the gate. 300 angstroms (300 angstroms) over the source and drain regions 1B, 18
A titanium silicide layer 30 having a thickness of X10-'C is present laterally adjacent the oxide area 28. A corresponding thin titanium silicide layer 32 also overlies the gate.
第2図を参照すると、前記装置を製造するために、ボロ
ン・イオンがチャネルストップあるいは絶縁領域を確立
するために位置4において注入されており、そして装W
17クテイプエリア(ac L i vearea)が
、周知の珪素部分酸化(LOGO3)技術を用いて珪素
基板10の領域を1000℃に熱的に酸化することによ
って規定され!、ff13図に示された如く、ポリシリ
コンJi124が次に625℃で低圧化学蒸着(L P
G V D )によって堆積され、且つ40オーム/
スクエアの面積抵抗を与えるようにP OC13ガス源
からの燐をドープされる0次に、チタン珪化物層26が
複合材料(eo■posiLe)ターゲットを用いて周
囲温度で直流マグネトロン・スパツタリングにより堆積
される。Referring to FIG. 2, to fabricate the device, boron ions are implanted at location 4 to establish a channel stop or isolation region, and the W.
17 ac L i wear areas are defined by thermally oxidizing regions of the silicon substrate 10 to 1000° C. using the well-known partial silicon oxidation (LOGO3) technique! , ff13, polysilicon Ji124 was then deposited by low pressure chemical vapor deposition (LP) at 625°C.
G V D ) and 40 ohms/
A titanium silicide layer 26, doped with phosphorus from a POC13 gas source to give a square sheet resistance, is then deposited by DC magnetron sputtering at ambient temperature using a composite (eoposiLe) target. Ru.
900℃で30分間アルゴン中で焼鈍後、チタン珪化物
/ポリシリコンの複合層は1オーム/スクエアの面積抵
抗を生ずる。もしMoSi2およびWSi、がチタン珪
化物の代りに使用されれば、30分間1000℃の温度
が必要である。その結果得られるストラフチャーは、酸
化物上のポリシリコンの作用機能が非常によく知C】れ
ており、且つスムースなインターフェースが良好な酸化
物層の完全性とともに得られることができるという点に
おいて、ポリシリコン/二酸化珪素インター7エー入の
特性を保持する。前記ストラフチャーは集積回路の製造
の際に使われる他の高温処理段階と両立できる。After annealing in argon at 900° C. for 30 minutes, the titanium silicide/polysilicon composite layer yields a sheet resistance of 1 ohm/square. If MoSi2 and WSi are used instead of titanium silicide, a temperature of 1000° C. for 30 minutes is required. The resulting stractures are unique in that the functionality of polysilicon on oxide is very well known and a smooth interface can be obtained with good oxide layer integrity. Maintains the properties of polysilicon/silicon dioxide interlayer. The struf- tures are compatible with other high temperature processing steps used in the manufacture of integrated circuits.
珪化物/ポリシリコン複合ゲート層24.26は次に、
装置ゲートを規定するために塩素ベースのガス腐食剤を
用いる反応性イオン・エツチング(RIE)システムに
おいてパターンにされる。このゲートパターンはまた焼
鈍の前に実行できる。The silicide/polysilicon composite gate layer 24,26 is then
The device gates are patterned in a reactive ion etching (RIE) system using a chlorine-based gaseous etchant to define the device gates. This gate pattern can also be performed before annealing.
第4図を参照すると、浅い接合ソースおよびドレーン領
域16.18は、ソースおよびドレーン1こおいてAs
+イオンを50keVのエネルギーおよV 5 X 1
0 ”/ 0m2の放射#1lfiで注入した後続けて
925℃で30分間次の焼鈍ステップによって形成され
る。Referring to FIG. 4, the shallow junction source and drain regions 16.18 are made of As.
+ ions with an energy of 50 keV and V 5 X 1
Implantation with radiation #1lfi of 0''/0m2 followed by a subsequent annealing step at 925°C for 30 minutes.
側壁酸化物領域28は、ソース、ドレーンおよびゲート
上に0.5 ミクロンの二酸化珪素層を堆積する低圧化
学蒸着の後人に7ツ索ベースのプラズマ中で反応性イオ
ン・エツチングを用いて前記層を腐食除去することによ
って作られる。酸化物はゲー)I壁においてより厚いの
で、且つ材料は反応性エツチングによって垂直方向にエ
ツチングされるので、酸化物がゲート上から完全に除去
されても、側!!l!酸化物部分は残る。Sidewall oxide regions 28 are formed using reactive ion etching in a 7-wire based plasma followed by low pressure chemical vapor deposition to deposit a 0.5 micron layer of silicon dioxide over the sources, drains and gates. made by corroding and removing. Because the oxide is thicker on the gate walls, and because the material is etched vertically by reactive etching, even if the oxide is completely removed from above the gate, the sides! ! l! The oxide portion remains.
薄いチタン珪化物層32は次に、300オングストロー
ム(3X10″″−C論)のチタン/leスパッタリン
グ堆積してそれからそのチタン層を600℃で焼結する
ことによって形成される。チタンがゲート、ソースおよ
びドレーン領域で珪素の上に存在する所において、チタ
ン硅化物の薄層が形成される。フィールドおよびI壁陵
化物領域の上にあるチタンは未反応のまま残り、そして
体積比1:1:5のH,O,:NH,OH:H,Oから
成る溶液によってエツチングすることによって除去され
る。A thin titanium silicide layer 32 is then formed by sputter depositing 300 angstroms of titanium/le and then sintering the titanium layer at 600C. A thin layer of titanium silicide is formed where titanium is present over silicon in the gate, source and drain regions. The titanium above the field and I-walled areas remains unreacted and is removed by etching with a solution consisting of H,O, :NH,OH:H,O in a volume ratio of 1:1:5. Ru.
前記未反応チタンを除去した後、前記チタン珪化物は面
積抵抗を更に下げるために800℃で再度焼結される。After removing the unreacted titanium, the titanium silicide is sintered again at 800° C. to further reduce the sheet resistance.
前述の特定の実施態様ではゲート内とソースおよびドレ
ーン上に存在する珪化物はチタン珪化物ではあるけれど
も、タングステン、モリブデン、及びタンタルの硅化物
のような他の珪化物もまた使用可能であり、そしてこれ
らの耐熱金属に加えで、白金およびパラジウムのような
いくつかの貴金属も有効な接合珪化物を作ることができ
る。Although in the particular embodiment described above the silicide present in the gate and on the source and drain is titanium silicide, other silicides such as silicides of tungsten, molybdenum, and tantalum can also be used; And in addition to these refractory metals, some noble metals such as platinum and palladium can also make effective bonded silicides.
薄い接合珪化物層の形成にチタンを用いる時、未反応チ
タンは絶縁酸化物上から除去しなければならないが、こ
の金属除去ステップは他の金属を用いる時には不必要で
あることもある。When titanium is used to form the thin bond silicide layer, unreacted titanium must be removed from the insulating oxide, but this metal removal step may be unnecessary when other metals are used.
従って、例えば、タングステン(W)はWF、雰囲気か
らソース、ドレーンおよび?−)上に選択的に化学蒸着
されることができる。酸化物領域上には金属蒸着が起ら
ないので、エツチングは不要である。Thus, for example, tungsten (W) can be extracted from WF, atmosphere to source, drain and ? -) can be selectively chemical vapor deposited on the surface. No etching is necessary because no metal deposition occurs on the oxide regions.
さらに他の方法では、ソースおよびドレーン上の珪化物
層は、まず耐熱金属層を堆積させ、次にソースおよびド
レーン上の領域を選択された導電型のイオンで高温で照
射すること(bosbardiB)によって、ソースお
よびドレーン領域と同時に、且つソースおよびドレーン
領域と正確に垂直に整合した領域の上に、形成される。In yet another method, the silicide layer on the source and drain is formed by first depositing a refractory metal layer and then irradiating the region on the source and drain with ions of a selected conductivity type at high temperature (bosbardiB). , formed simultaneously with and over a region in exact vertical alignment with the source and drain regions.
前記イオン、例えばn−チャネル装置におけるAs+イ
オン及びp−チャネル装置のためのBF2F2中ソオン
ドープされたソースあるいはドに一ン領域を形成するた
めに珪素に侵入もするし、且つ耐熱金属とその下にある
珪素との間にインターフェース混合(mtxing)を
促進し、その結果珪化物を形成するのに充分なエネルギ
ーを有している。The ions, such as As+ ions in n-channel devices and ions in BF2F2 for p-channel devices, also penetrate into the silicon to form a doped source or doped region, and the refractory metal and the underlying It has sufficient energy to promote interface mixing (mtxing) with some silicon, resulting in the formation of silicide.
記述の特定の実施態様では、ゲート伝導層は、ポリシリ
コン層の堆積及びその屑へのドーピングによって、続い
て金R珪化切の堆積によって形成されるが、その代りに
ゲート伝導層は均一な組成の耐熱金属珪化物の単層とし
て堆積されることができる。In certain embodiments of the description, the gate conductive layer is formed by deposition of a polysilicon layer and doping of its scraps, followed by deposition of gold R-silicide, but instead the gate conductive layer is formed of a uniform composition. can be deposited as a single layer of refractory metal silicide.
接合珪化物層の金属の薄いl鍔はソースおよびドレーン
上への珪化物の形成によって消費されるけれども、ゲー
ト上に堆積された金属は単に、その金属に富んだゲート
の上部層を与えるだけである。Although the thin collar of metal in the junction silicide layer is consumed by silicide formation on the source and drain, the metal deposited on the gate merely provides a metal-rich upper layer of the gate. be.
従って、もし堆積/エツチング法が使われるのならば、
ゲート層の上部の金属の富んだ部分は、酸化物層の上に
ある金属がエツチング除去されるときに、取り除かれる
ことができる。ゲート珪化物形成に使われる耐熱あるい
は貴金属はデージ伝導層に使われる金属と異なっていで
もよい。Therefore, if a deposition/etching method is used,
The metal-rich portion on top of the gate layer can be removed when the metal overlying the oxide layer is etched away. The refractory or noble metal used in the gate silicide formation may be different from the metal used in the gate conduction layer.
第1図は本発明G:、、るVLS I MOSFET
を示す断面図である;そして
$2図乃至第4図は、本発明による製造技術を用いて第
1図のトランジスターをgI造する際の連続した段階を
示す。
10・・・p型理素基板、
12・・・絶縁フィールド酸化物領域、14・・・p+
型領領域
16.18・・・11+型ドレーンおよびそ−大領域、
20・・・チャネル領域、
22・・・ゲート酸化物層、
24・・・ポリシリコン屑、
26.30.32・・・チタン珪化物層、28・・・絶
縁酸化物領域。Figure 1 shows the present invention G: VLS I MOSFET
and FIGS. 2-4 illustrate successive steps in fabricating the transistor of FIG. 1 using manufacturing techniques according to the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 10...p-type physical substrate, 12...insulating field oxide region, 14...p+
Type region 16.18...11+ type drain and its large region, 20...Channel region, 22...Gate oxide layer, 24...Polysilicon scrap, 26.30.32... Titanium silicide layer, 28... insulating oxide region.
Claims (1)
段階と; 該フィールド酸化物によつて規定される装置壁内にゲー
ト酸化物を形成する段階と; 該ゲート酸化物の上にあり、且つその中にゲート領域を
規定する伝導性ゲート層を形成する段階と、但し該伝導
性ゲート層は耐熱金属もしくは耐熱金属珪化物含量を有
している; 伝導性ゲート層を形成する段階と; 該半導体内にソースおよびドレーン領域を形成する段階
とを含む耐熱金属珪化物を用いてVLSI回路を製造す
る方法において: 薄い接合珪化物層を該ソース、ドレーンおよびゲート領
域上に形成することを特徴とする方法。 2、更に、ポリシリコンの第1層および耐熱金属珪化物
の第2層を堆積することによつて該ゲート層を形成する
特許請求の範囲第1項記載の方法。 3、更に、耐熱金属珪化物を堆積することによつて該ゲ
ート層を形成する特許請求の範囲第1項記載の方法。 4、更に、該ゲートの上にモリブデンおよびタングステ
ンから成る耐熱金属群の1つである耐熱金属の層を堆積
することによつて該ゲート層を形成する特許請求の範囲
第1項記載の方法。 5、更に、ポリシリコンの第1層とそしてチタン、タン
タル、タングステンおよびモリブデンから成る金属群の
中の1つである耐熱金属の第2層とを堆積する特許請求
の範囲第1項記載の方法。 6、更に、耐熱金属およびポリシリコンの層を堆積し、
そして該耐熱金属を該ポリシリコンと反応させることに
よつて該伝導性ゲート層の珪化物を形成する特許請求の
範囲第1項記載の方法。 7、更に、直流マグネトロン・スパツタリングに続いて
焼鈍することによつて該ゲート珪化物層を堆積する特許
請求の範囲第1〜第3項のいずれか1つの項に記載の方
法。 8、更に、該ゲート領域を該ゲート層内に反応性イオン
・エッチングによつで規定する特許請求の範囲第1〜6
項のいずれか1つの項に記載の方法。 9、更に、該薄い接合珪化物層が形成される前に該ゲー
ト領域と該ソースおよびドレーン領域との間に絶縁酸化
物領域を形成する特許請求の範囲第1〜8項のいずれか
1つの項に記載の方法。 10、更に、該ゲート、該ソース、および該ドレーンの
上の酸化物を完全に除去しそして該側壁に隣接した該絶
縁酸化物領域を残すように該酸化物の層を該ウェハー上
に堆積し、且つ該酸化物をエッチング除去することによ
つて、ゲート領域とソースおよびドレーン領域との間に
該絶縁酸化物領域を形成する特許請求の範囲第9項記載
の方法。 11、更に、薄い金属層をソース、ドレーン、ゲートお
よび酸化物(28)の領域の上に堆積し、該金属がソー
ス、ドレーンおよびゲートの上に存在する所で珪化物を
形成するために該薄い金属層を焼結し、そして該絶縁酸
化物領域の上から未反応金属を融解することによつて接
合金属珪化物層を形成する特許請求の範囲第10項記載
の方法。 12、更に、ソース、ドレーンおよびゲートの上にのみ
タングステン層を選択的に堆積し、且つ焼結することに
よつで該薄い接合珪化物層を形成する特許請求の範囲第
10項記載の方法。 13、更に、該薄い接合珪化物層の形成の前にイオン注
入し、且つその次に該イオン注入領域を焼結することに
よつて該ソースおよびドレーン接合を作る特許請求の範
囲第1〜12項のいずれか1つの項に記載の方法。 14、更に、該薄い接合珪化物層の金属がモリブデン、
チタン、タンタル、タングステン、白金およびパラジウ
ムから成る群のうちの1つである特許請求の範囲第1〜
13項のいずれか1つの項に記載の方法。 15、更に、該ゲート層の厚さが1000オングストロ
ーム(1×10^−^5cm)から3000オングスト
ローム(3×10^−^5cm)の範囲にある特許請求
の範囲第1〜14項のいずれか1つの項に記載の方法。 16、更に、該接合珪化物層の厚さが100オングスト
ローム(1×10^−^6cm)から2000オングス
トローム(2×10^−^5cm)の範囲にある特許請
求の範囲第1〜15項のいずれか1つの項に記載の方法
。 17、珪素基板と、ソースおよびドレーンであつてそれ
らの間に拡がるチャネル領域と共に基板内に形成された
ソースおよびドレーンと、 該チャネル領域の上にあり、且つ絶縁層によつてそこか
ら分離されているゲートとを有しており、該ゲートのう
ち少くとも1部分が耐熱金属もしくは耐熱金属珪化物の
層であり、該ゲート、ソースおよびドレーンが頂部接合
耐熱金属もしくは珪化物の層を有しているMOSFET
を含む集積回路において、該ゲート耐熱金属もしくは珪
化物層が該接合耐熱金属もしくは耐熱金属珪化物の層よ
り大きい厚さを有することを特徴とする集積回路。Claims: 1. forming a region of field oxide on a semiconductor substrate; forming a gate oxide within a device wall defined by the field oxide; forming a conductive gate layer overlying and defining a gate region therein, the conductive gate layer having a refractory metal or refractory metal silicide content; In a method of manufacturing a VLSI circuit using a refractory metal silicide, the method includes the steps of: forming source and drain regions in the semiconductor; forming a thin junction silicide layer over the source, drain and gate regions; A method characterized by forming. 2. The method of claim 1, further comprising forming the gate layer by depositing a first layer of polysilicon and a second layer of refractory metal silicide. 3. The method of claim 1, further comprising forming the gate layer by depositing a refractory metal silicide. 4. The method of claim 1, further comprising forming the gate layer by depositing a layer of a refractory metal, one of the group of refractory metals consisting of molybdenum and tungsten, over the gate. 5. The method of claim 1 further comprising depositing a first layer of polysilicon and a second layer of a refractory metal from the group of metals consisting of titanium, tantalum, tungsten and molybdenum. . 6. Further depositing a layer of refractory metal and polysilicon;
The method of claim 1, wherein the silicide of the conductive gate layer is formed by reacting the refractory metal with the polysilicon. 7. A method as claimed in any one of claims 1 to 3, further comprising depositing the gate silicide layer by direct current magnetron sputtering followed by annealing. 8. Claims 1-6 further comprising defining the gate region in the gate layer by reactive ion etching.
The method described in any one of Sections. 9. The method of claim 1 further comprising forming an insulating oxide region between the gate region and the source and drain regions before forming the thin junction silicide layer. The method described in section. 10. further depositing a layer of oxide on the wafer to completely remove the oxide over the gate, the source, and the drain and leaving the insulating oxide region adjacent the sidewalls; 10. The method of claim 9, wherein the insulating oxide region is formed between the gate region and the source and drain regions by etching away the oxide. 11. A thin metal layer is further deposited over the source, drain, gate and oxide (28) regions, forming a silicide where the metal is present over the source, drain and gate. 11. The method of claim 10, wherein a bonded metal silicide layer is formed by sintering a thin metal layer and melting unreacted metal over the insulating oxide region. 12. The method of claim 10, further comprising forming the thin junction silicide layer by selectively depositing a tungsten layer only on the source, drain and gate and sintering. . 13. Claims 1-12 further comprising forming the source and drain junctions by implanting ions prior to forming the thin junction silicide layer and then sintering the ion implanted regions. The method described in any one of Sections. 14. Further, the metal of the thin bonding silicide layer is molybdenum,
Claims 1 to 1 are one of the group consisting of titanium, tantalum, tungsten, platinum and palladium.
14. The method according to any one of clauses 13. 15. Further, any one of claims 1 to 14, wherein the thickness of the gate layer is in the range of 1000 angstroms (1 x 10^-^5 cm) to 3000 angstroms (3 x 10^-^5 cm). The method described in one section. 16. Claims 1 to 15 further characterized in that the thickness of the bonded silicide layer is in the range of 100 angstroms (1 x 10^-^6 cm) to 2000 angstroms (2 x 10^-^5 cm). A method as described in any one section. 17. a silicon substrate, a source and a drain formed in the substrate with a channel region extending therebetween, overlying the channel region and separated therefrom by an insulating layer; at least a portion of the gate is a refractory metal or metal silicide layer, and the gate, source, and drain have a top junction refractory metal or silicide layer. MOSFET
wherein the gate refractory metal or silicide layer has a greater thickness than the junction refractory metal or refractory metal silicide layer.
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