JPS63296277A - 半導体集積回路装置 - 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］ 本発明は高融点金属又はそのシリサイドを複層ゲート電
極として使用する半導体集積回路装置に関する。

［従来の技術］ 第２図は、高融点金属又はそのシリサイドで形成された
多層ゲート電極構造を有する従来の多層ゲート型半導体
集積回路素子を示す断面図である［　Ａｐｐｌｉｅｄ　
　Ｐｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ　　ｖｏ１７．　
　Ｎ［Ｌｉｌ　　４６９（１９７０）］　、なお、この
半半導体集積路は高融点金属としてＭｏを使用した多層
ゲート電極構造を電荷結合素子へ適用した場合のもので
ある。

ｎ型シリコン基板１上に熱酸化膜２を約１０００人の厚
さに成長させ、次いで、下層のＭＯゲート電極３を所定
のパターンに形成する。

酸化膜４は、気相成長法により、ゲート電極３及び熱酸
化膜２上に堆積されている。上層のゲート電極５は、酸
化膜４の上に所定のパターンで形成されており、気相成
長酸化膜４は上層及び下層のゲート電極５，３間で眉間
絶縁膜となる。このように、通常のシリコンゲートプロ
セスに基いて電荷結合素子が形成されている。

通常、高融点金属及びそのシリサイド又はポリサイドは
、それを熱酸化させても、多結晶シリコンを熱酸化させ
た場合のように良好な熱酸化膜を形成することができな
い、このため、下層ゲート電極３と上層ゲート電極５と
の間の眉間絶縁膜（酸化膜４）に気相成長させた酸化膜
を使用する必要がある。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、このような構造では、下層ゲート電極３
のゲート酸化膜２と上層ゲート電極５のゲート酸化膜（
熱酸化膜２と酸化膜４との積層体）とを同一の膜厚にす
ることができず、必然的に、後者の方が厚くなる。仮に
、下層電極３をマスクにしてゲート酸化膜２の露出して
いる領域を除去した後、気相成長酸化膜４を堆積させる
こととしても、気相成長酸化膜は熱酸化膜に比して膜厚
のバラツキが大きく、更に膜質が劣る。このため、酸化
膜４の膜厚を薄くすることには制約がある。

従って、ゲート酸化膜が厚くなってしまうという問題点
がある。

また、従来の高融点金属又はそのシリサイドをゲート電
極とする多層ゲート構造の半導体集積回路素子は、眉間
絶縁膜として気相成長酸化膜を使用せざるを得ないため
、眉間絶縁膜として熱酸化膜を利用することができる多
結晶シリコンゲート電極による多層ゲート構造に比して
眉間絶縁性が悪い。

従って、従来のこの種の半導体集積回路は上層ゲート電
極のゲート酸化膜を薄くすることができず、またゲート
酸化膜としての安定性がシリコン基板の熱酸化膜に比し
て劣るという問題点を有する。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであって、
高融点金属又はそのシリサイドをゲート電極とする複層
ゲート構造であって、眉間絶縁性が良好であると共に、
ゲート酸化膜が薄く且つ安定性が高い半導体集積回路装
置を提供することを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る半導体集積回路装置は、高融点金属又はそ
のシリサイドで形成された複層ゲート電極を有する半導
体集積回路装置において、前記複層ゲート電極の下層側
のゲート電極は高融点金属又はそのシリサイドの層が多
結晶シリコン膜で被覆されて構成されていることを特徴
とする。

［作用］ 本発明においては、複層ゲート電極の下層ゲート電極は
、高融点金属又はそのシリサイドからなる層と、この層
を被覆する多結晶シリコン膜とから構成されている。

このため、下層ゲート電極の多結晶シリコン膜を熱酸化
させることにより、容易に下層ゲート電極上に熱酸化膜
を形成することができる。そして、この熱酸化膜を層間
絶縁膜として、その上に上層ゲート電極が形成されるか
ら、この発明においては、高融点金属又はそのシリサイ
ドをゲート電極の一部としているにも拘らず、眉間絶縁
膜は眉間絶縁性が良好のＳｉ熱酸化膜により形成するこ
とができる。

また、上層ゲート電極のゲート酸化膜を基板の熱酸化膜
のみにより形成することが可能であるから、薄く且つ安
定性が高いゲート酸化膜を得ることができる。

［実施例］ 次に、本発明の実施例について添付の図面を参照して説
明する。

第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例を示し、第１
図（ｃ）はこの実施例に係る半導体集積回路装置の断面
図、第１図（ａ）、（ｂ）はその製造工程の途中を示す
断面図である。先ず、第１図（ａ）に示すように、シリ
コン基板１１に第１のゲート酸化膜１２を約５００人の
厚さで形成する０次いで、リンを含有する多結晶シリコ
ン膜１３、タングステンシリサイド膜１４、及びリンを
含有する多結晶シリコン膜１５を夫々１５００人成長さ
せた後、フォトレジストをマスクにして、これらの電極
材をパターニングし、第１図＜ａ）に示すように、所定
のパターンを有する積層構造体を得る。

その後、リンを含有する多結晶シリコンを全面に成長さ
せた後、全面をＣＨ４系ガスを用いた異方性の反応性イ
オンエツチング法により電極材の側壁部分の多結晶シリ
コン領域１６を残存させて他の領域をエツチングして除
去する。これにより、第１図（ｂ）に示すようにタング
ステンシリサイド膜１４が多結晶シリコン膜１５及び多
結晶シリコン領域１６により被覆された形状の高融点シ
リサイドゲート電極が得られる。

次に、この複合電極材をマスクにして、露出された部分
のゲート酸化膜１２を除去した後、第１図（ｃ）に示す
ように、基板１１並びに多結晶シリコン膜１５及び多結
晶シリコン１６を熱酸化させて、新たに、基板１１の第
２のゲート酸化膜１７ａと、下層ゲート電極上の眉間絶
縁膜１７ｂとを同時に形成する。

その後、高融点金属材料製の上層ゲート電極１８を所定
のパターンに形成する。以下、従来の方法と同様にして
、第１図（ｃ）に示すように、高融点金属又はそのシリ
サイドをゲート電極とする多層（複層）ゲート電極構造
を有する半導体集積回路装置が製造される。

この半導体集積回路装置においては、第１のゲート酸化
膜１２上に、多結晶シリコン膜１３゜１５及び多結晶シ
リコン領域１６に囲まれたく被覆された）タングステン
シリサイド膜１４が配設されている。このタングステン
シリサイド膜１４並びに多結晶シリコン膜１３．１５及
び多結晶シリコン領域１６により、下層ゲート電極が構
成される。そして、第２のゲート酸化膜１７ａ及び眉間
絶縁膜１７ｂを介して上層のゲート電極１８が形成され
ている。

この場合に、第２のゲート酸化膜１７ａ及び眉間絶縁膜
１７ｂは、下層ゲート電極に覆われていない部分の第１
のゲート酸化膜１２を除去した後、熱酸化処理により、
基板１１並びに多結晶シリコン膜１５及び多結晶シリコ
ン領域１６上に同時に形成される。従って、第２のゲー
ト酸化膜１７ａを第１のゲート酸化膜１２と同様の薄い
膜厚にすることは容易である。また、熱酸化膜１７ｂが
眉間絶縁膜となるから、眉間絶縁性が良好である。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、下層の高融点金
属又はシリサイドの層を多結晶シリコン膜で被覆した構
造を有するから、この多結晶シリコン膜を熱酸化させる
ことにより、眉間絶縁性が良好の眉間絶縁膜を形成する
ことができる。また、上層の高融点金属又はシリサイド
で形成されたゲート電極のゲート酸化膜として、シリコ
ン基板を熱酸化させた熱酸化膜を使用することができる
ので、安定性があり、しかも薄いゲート酸化膜を形成す
ることができる。このため、特性が安定すると共に、ゲ
ート印加電圧が低い高融点金属又はそのシリサイドをゲ
ート電極とする複層ゲート電極構造を有する半導体集積
回路装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）乃至（ｃ）は本発明の実施例を示し、第１
図（ｃ）は本発明の実施例に係る半導体集積回路装置の
断面図、第１図（ａ）、（ｂ）はその製造工程の途中を
示す断面図、第２図は従来の半導体集積回路装置の断面
図である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）高融点金属又はそのシリサイドで形成された複層
   ゲート電極を有する半導体集積回路装置において、前記
   複層ゲート電極の下層側のゲート電極は高融点金属又は
   そのシリサイドの層が多結晶シリコン膜で被覆されて構
   成されていることを特徴とする半導体集積回路装置。
2. （２）前記下層ゲート電極と上層ゲート電極との間に、
   前記多結晶シリコン膜を熱酸化させて得た層間絶縁膜が
   形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第１項
   に記載の半導体集積回路装置。
3. （３）前記層間絶縁膜は、複層ゲート電極の上層側のゲ
   ート電極と基板との間のゲート酸化膜と同時に熱酸化に
   より形成されることを特徴とする特許請求の範囲第２項
   に記載の半導体集積回路装置。