JPS63244863A - 半導体装置 - Google Patents

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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、容量成分を有する半導体装置の構成に関す
る。

〔発明の概要〕

この発明は、シリサイド電極・配線の上の絶縁膜−特に
１０００Å以下の薄い絶縁膜−に関するもので、シリサ
イド電極・配線を形成した後、１０００Å以下の薄い絶
縁膜を形成する工程において、この絶縁膜を０．１＋ｍ
ｂａｒ　〜２５ｂａｒの減圧下および７ｏｏ℃〜９５０
℃の温度のもとて”ＨｓＣｊｇガスおよびＮｊ　Ｏガス
の化学気相成長法によって形成したシリコン酸化１１１
（ＳＩＯオ）とする事により、良好な絶縁特性と高い信
頼性を持つ半導体装置を形成する事ができる。

〔従来の技術〕

多結晶シリコン電橋・配線を有する半導体装置において
、多結晶シリコン電極・配線とその上の電極・配線（導
電性材料−たとえばＡｊ！、多結晶シリコンなど）との
間を絶縁する材料として、従来、ＣＶＤ法によって形成
した絶縁膜、ポリイミド膜および多結晶シリコンの熱酸
化−が使用されている。

しかし、１０００Å以下の薄い絶縁膜の場合、良好な絶
縁性と良好な膜厚制御Ｈ性が必要な事から多結晶シリコ
ンの熱酸化膜が使用されている。

近年ｒｃの微細化と高速化の要求に従い、電極・配線材
料を多結晶シリコンから金属シリサイドへと変わりつつ
ある。しかし、このシリサイドを使用した場合、シリサ
イドの熱酸化膜は膜厚均一性が悪く絶縁性もあまり良好
でないため、特に１０００Å以下の薄い絶縁膜を使用す
るデバイスでは、シリサイドを電極・配線材料として使
用する事ができなかった。

〔発明が解決しようとする問題点〕

シリサイドを下層電極・配線とし、その上に薄い絶縁膜
をはさみ上層電極・配線が走る構造において、シリサイ
ドの熱酸化膜は膜厚均一性が悪く、しかも絶縁性もあま
り良好でないため、特に１０００Å以下の薄い絶縁膜を
使用するデバイスでは、シリサイドを電極・配線・配線
材料として使用する事ができなかった。従って、この様
なデバイスでは電極・配線の低抵抗化による高速性を持
たす事ができない。

〔問題点を解決するための手段〕

上記問題点を解決するためにこの発明は、シリサイド電
極・配線の上の絶縁膜として、化学気相成長法（ＣＶＤ
法）を用いたシリコン酸化膜を用いる。

１０００Å以下の薄い絶縁膜には、ジクロルシラン（Ｓ
　ｉ　Ｈｚ　Ｃｌｘ’）ガスと亜酸化窒素（ＮＺ　Ｏ）
ガスとを化学気相反応させて形成したシリコン酸化膜（
以下、高温ＣＶＤ、３１０ｗ膜と呼ぶ）を用いる。

〔作用〕

高温ｃ　Ｖ　Ｄ−３Ｉ　Ｏｘ膜は膜厚均一性が良好であ
り、絶縁性も極めて良好である為、１０００Å以下の薄
い絶縁膜にも適用可能であり、シリサイド電極・配線の
上にも形成できる。

〔実施例〕

以下にこの発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。第１図は本発明の半導体装置の断面図である。第１
図において、基板１の上に絶縁膜２を形成した後、シリ
サイド電極・配＆ｌＩ３を作成する０次にシリサイド３
の上に化学気相成長法を用いてシリコン酸化膜４を積層
する。さらにその上に電極・配線５を作成し、第１図に
示す構造を得る。第１図に示す基板１はシリコン、ゲル
マニウム、ガリウム砒素、インジウムリン等の半導体で
も良いし、又はガラス、アルミナ等の絶縁体でも良いし
、あるい°はステンレス、鉄等の金属でも良い、又、絶
縁ＩＰＪ２としてシリコン酸化膜、シリコン窒化膜、ア
ルミナ等が挙げられる。この絶縁膜２はもちろん存在し
なくても良い。

次にシリサイド膜をＣＶＤ法またはＰＶＤ法等の方法に
よって積層する。

シリサイド膜として、モリブデンシリサイド。

タングステンシリサイド、白金シリサイド、チタンシリ
サイド、タンタルシリサイド、ジルコニウムシリサイド
、パラジウムシリサイド等が挙げられる。この後、熱処
理を行い組成を安定化させても良い、シリサイドのもう
一つの作成方法として、多結晶シリコン膜の上に金属膜
を作成した後、熱処理を行う方法もある。金属膜の形成
はＣＶＤ法またはＰＶＤ法で行う、金属膜としてモリブ
デン。

タングステン、白金、チタン、タンタル、ジルコニウム
、パラジウム等が挙げられる。

シリサイド膜の熱酸化膜は一般に絶縁特性が悪く電流が
流れやすい、ＣＶＤ法を用いて積層したシリコン酸化膜
はシリサイド膜上でも良好な絶縁特性を示す、特に、ジ
クロルシラン（ＳＩＨＩＣｌよ）ガスと亜酸化窒素（Ｎ
Ｚ　ｏ）ガスを用いて化学気相成長法により作成したシ
リコン酸化膜は非常に良好な絶縁特性を持つ。５ｉＨｔ
Ｃｊ！よガスとＮ、○ガスとによって成長するシリコン
酸化膜の膜の緻密さは生成圧力と生成温度により影響さ
れるが、おおむね０．１ｍｂａｒ　〜２．Ｏｍｂａｒの
範囲の生成圧力と７００℃〜９５０℃の範囲の温度のも
とで生成したシリコン酸化膜は膜厚制御性も良好で膜の
絶縁特性および緻密さも充分な値を示す。又、５ｉＨｚ
ＣＩｌｚガスの割合が大きいとシリコンゲートになり絶
縁性が悪くなるので、Ｎｚ　Ｏ／　Ｓ　ｉＨ，Ｃ１，の
流量比が５以上が望ましい絶縁性を示す。０．１　ｍｂ
ａｒ〜２．ｏｍｂａｒの生成圧力で７００℃〜９５０℃
の温度にて生成したシリコン酸化膜は膜厚の制御性が良
好な為、１ｏｏｏÅ以下の薄い膜も均一性良く積層する
事ができる０本発明の特徴はシリサイド電極・配線上に
ＣＶＤシリコン酸化膜を薄く積層した所にある。

次に容量成分を利用するデバイスへの応用を述べる。電
荷をチャージするために容量を利用したデバイスはダイ
ナミックＲＡＭやアナログおよびデジタル回路では良く
使用されている。シリコン酸化膜を電極間の絶縁膜とし
て用い、容量成分を成す場合の必要な特性として、小さ
な面積で大きな容量を得るためには絶縁膜を薄くできる
事が必要であり、また蓄積された電荷が放出されにくい
事が必要である。シリサイド膜上の絶縁膜を容量成分と
する場合、ＳｉＨ，Ｃｊｊ、ガスとＮｚ　Ｏガスとの化
学気相成長法によって作成したシリコン酸化膜を用いる
事により良好な容量特性を示す事ができる。第１図に示
す構造も容量成分を成すが、第２図を用いて詳細に説明
する。第２図の６．７゜８．９．１０は第１図の１．２
，３，４．５の膜にそれぞれ対応する。シリサイド膜８
上には１０００Å以下の非常に薄いＣＶＤシリコン酸化
膜９が積層され、さらにその上に上部電橋・配線１０が
形成され、シリサイド膜８＋　　５ｉＨｚ　Ｃ１，ガス
とＮ２０ガスの反応により形成したシリコン酸化膜９お
よび上部電橋・配線１０により容量成分が形成されてい
る。シリコン酸化膜９は必要なら１００Å以下の極めて
薄い膜にする事も可能である。一つの成長条件として、
ＳｉＨ２Ｃｌ２ガスを２５ｓｅｃｍ、　Ｎ、０ガスを２
５０ｓｅｃｍ流し、生成圧力０．４ａ＋ｂａｒ、生成温
度８５０℃のもとで、横型減圧ＣＶＤ装置を用いた時、
成長速度が６．２人／　ｍ　ｉ　ｎ　＋均一性±５％以
下であるため１００Å以下のシリコン酸化膜も制御性良
く形成できる。このシリコン酸化膜の絶縁性は非常に良
好であるため、小さな面積で放電の少ない容量を形成す
る事が可能である。

この発明は、フローティングゲートを有する不運発性メ
モリにも応用できる事を第３図を用いて説明する。第３
図において、フローティングゲート電極１６はシリサイ
ドで形成されている。フローティングゲート電極１６の
上に１００〜５００　人の薄いＣＶＤシリコン酸化膜１
７が積層され、さらにコントロールゲート電極１８が作
成される。シリコン基板ｌｌ内の濃いＮ型不純物領域１
２から薄いシリコン酸化膜１５を通してフローティング
ゲート電ｉ１６へ電子を注入する。これによりフローテ
ィングゲート電圧を変える事ができる。シリサイドの熱
酸化膜は薄くなると絶縁耐圧が悪くなるが、本発明を用
いるとフローティングゲート電極（シリサイド）１６の
上にも極めて薄い絶縁膜を形成できるので、フローティ
ングゲート電極の電圧を外部電極であるコントロールゲ
ート電極１８を用いて、さらに変化させる事が可能とな
る。又、Ｓ　ｉＨｚ　Ｃ１８ガスとＮ□Ｏガスの化学気
相成長によって形成した薄いシリコン酸化膜は絶縁特性
が非常に優れているため、ＣＶＤシリコン酸化膜１７を
通して外部に漏れる電流は非常に少なく、フローティン
グゲート１を極１６に注入された電子は極めて長時間保
存される。従って、書換回数および保持時間とも従来の
シリコンゲートを用いたものと同程度の特性を有する。

さらに、シリサイドを用いているため従来より高速で読
み出しや書換えを行う事ができる。さて、本発明を用い
てシリサイド電極・配線を２層以上何層も重ねて形成で
きる。すなわち第１層目のシリサイドを形成した後、薄
いＣＶＤシリコン酸化膜を積層する。さらに、第２層目
のシリサイドを形成した後、また薄いＣＶＤシリコン酸
化膜を積層する。これを繰り返す事により、シリサイド
電極配線を何層でも重ねる事が可能となる、近年の不揮
発性メモリにおいて、３７１ポリシリコン電極配線を用
いる構造もあるが、本発明を用いる事により３Ｎシリサ
イド電極・配線の不揮発性メモリにする事が可能である
。

又、本発明の実施例ではシリサイド電極・配線の上に直
接ＣＶＤシリコン酸化膜を積層したが、シリサイドを酸
化した後に薄いＣＶＤシリコン酸化膜を積層しても同様
の特性が得られる。

〔発明の効果〕

この発明は以上説明した様に、化学気相成長法を用いて
形成した薄いシリコン酸化膜をシリサイド電極・配線の
上に形成する事により、薄い絶縁膜を使用するデバイス
にシリサイド電極・配線の適用を可能になり、従来以上
の高速化を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の構造を示す断面図、第２図は本発明に
よる容量成分の構造を示す断面図、第３図は本発明を用
いて形成した不揮発性メモリの構造を示す断面図である
。 １．６・・・基板 ２．７・・・絶縁膜 ３．８・・・シリサイド ４．９・・・ＣＶＤシリコン酸化膜 ５．１０・・・電極・配線 １１・・・・・基板 １２、１３・・・ソース・ドレイン領域１４・・・・・
シリコン酸化膜 １５・・・・・薄いシリコン酸化膜 １６・・・・・フローティングゲート電極１７・・・・
・薄いＣＶＤシリコン酸化膜１８・・・・・コントロー
ル（外部）電極以上

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属とシリコンとの合金であるシリサイド電極配
   線の上の絶縁膜を化学気相成長法で形成したシリコン酸
   化膜である事を特徴とする半導体装置。
2. （２）下層電極と上層電極とこれら二つの電極の間の絶
   縁膜から成る容量成分において、下層電極をシリサイド
   、絶縁膜を化学気相成長法で形成したシリコン酸化膜で
   ある事を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
   装置。
3. （３）シリサイド電極・配線の上の絶縁膜の厚みは１０
   ００Å以下である事を特徴とする特許請求の範囲第１項
   記載の半導体装置。
4. （４）シリサイド電極・配線の上の絶縁膜は、ＳｉＨ＿
   ２Ｃｌ＿２ガス及びＮ＿２Ｏガスの化学気相反応により
   形成したシリコン酸化膜である事を特徴とする特許請求
   の範囲第１項記載の半導体装置。
5. （５）シリサイド電極・配線の上の絶縁膜は、０．１ｍ
   ｂａｒ〜２ｍｂａｒの減圧下及び７００℃〜９５０℃の
   温度のもとでＳｉＨ＿２Ｃｌ＿２ガス及びＮ＿２Ｏガス
   の化学気相反応により形成したシリコン酸化膜である事
   を特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体装置。