JPS6362356A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS6362356A JPS6362356A JP20841086A JP20841086A JPS6362356A JP S6362356 A JPS6362356 A JP S6362356A JP 20841086 A JP20841086 A JP 20841086A JP 20841086 A JP20841086 A JP 20841086A JP S6362356 A JPS6362356 A JP S6362356A
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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。
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〕
本発明は半導体装置に係シ、特にLSI などの半導体
集積回路における電極、配線の構造に関するものである
。
集積回路における電極、配線の構造に関するものである
。
第5図は半導体集積回路において広く用いられているM
O8型nチャネルトランジスタの構造断面図であシ、こ
こでは本発明の説明に必要な部分のみを描いである。同
図において、1はp型のシリコン(以下、Siと略称す
る)基板、2.2aは隣接するトランジスタ同志を電気
的に絶縁するための分離酸化膜、3+3aはn型のSi
領域であって、それぞれソース、ドレイン領域を示して
いる。また、4はゲート酸化膜、5はゲート電極、6は
PSG (Phospho−8ilicate Gla
ss )またはBPSG(Boro−Phospho−
8j、110ats Gla88)などの絶縁醸化膜、
7.7aはそれぞれソース、ドレイン領域3,3aへの
電気的接続をとるためのAA電極である。なお、第5図
には記されていないが、ゲート電極5はトランジスタの
ゲートとしてだけでなく、他の部分においては配線とし
ても用いられている。
O8型nチャネルトランジスタの構造断面図であシ、こ
こでは本発明の説明に必要な部分のみを描いである。同
図において、1はp型のシリコン(以下、Siと略称す
る)基板、2.2aは隣接するトランジスタ同志を電気
的に絶縁するための分離酸化膜、3+3aはn型のSi
領域であって、それぞれソース、ドレイン領域を示して
いる。また、4はゲート酸化膜、5はゲート電極、6は
PSG (Phospho−8ilicate Gla
ss )またはBPSG(Boro−Phospho−
8j、110ats Gla88)などの絶縁醸化膜、
7.7aはそれぞれソース、ドレイン領域3,3aへの
電気的接続をとるためのAA電極である。なお、第5図
には記されていないが、ゲート電極5はトランジスタの
ゲートとしてだけでなく、他の部分においては配線とし
ても用いられている。
さて、ゲート電極5の材料としては、従来、多結晶Si
が広く用いられているが、シート抵抗カ約300ん
と高く、集積度を高めるために微細なパターンにすると
抵抗値が高くなりすぎて、高速性能が得難いという欠点
がある。
が広く用いられているが、シート抵抗カ約300ん
と高く、集積度を高めるために微細なパターンにすると
抵抗値が高くなりすぎて、高速性能が得難いという欠点
がある。
そこで、多結晶Stに代る低抵抗材料としてMo、W、
Ta、Ti などの高融点金属材料が最適と考えられて
おり、多くの研究が行われているが、未だ実用化には到
っていない実状である。
Ta、Ti などの高融点金属材料が最適と考えられて
おり、多くの研究が行われているが、未だ実用化には到
っていない実状である。
本発明者はかかる点に鑑み、MOを用いて実験を進める
過程で次の事実を見い出したものである。
過程で次の事実を見い出したものである。
すなわち、Mot−8i基板上に形成した後、約100
0℃の熱処理を施した。9、Mo上に高温で酸化膜を形
成すると、Moが消失してしまい、電極、配線として用
いることができない場合があることに気付いた。これは
、Moが高温で、Mo+、O,→Mo5sの反応により
酸化物となり、Mo5sは数百度程度で昇華性があるの
で、この温度以上の熱処理で昇華することにより消失す
るものと考えれば説明のつく現象である。
0℃の熱処理を施した。9、Mo上に高温で酸化膜を形
成すると、Moが消失してしまい、電極、配線として用
いることができない場合があることに気付いた。これは
、Moが高温で、Mo+、O,→Mo5sの反応により
酸化物となり、Mo5sは数百度程度で昇華性があるの
で、この温度以上の熱処理で昇華することにより消失す
るものと考えれば説明のつく現象である。
しかるに、半導体集積回路を構成するトランジスタの構
造では、第5図に示すように、そのゲート電極5の上は
酸化膜6で覆うのが通常であシ、この酸化膜を形成する
過程でゲート電極5は必然的に高温の酸化雰囲気にさら
されるので、前述の酸化→昇華→消失といった断線現象
を回避するのは極めて困難である。
造では、第5図に示すように、そのゲート電極5の上は
酸化膜6で覆うのが通常であシ、この酸化膜を形成する
過程でゲート電極5は必然的に高温の酸化雰囲気にさら
されるので、前述の酸化→昇華→消失といった断線現象
を回避するのは極めて困難である。
本発明はこのような点に着目してなされたもので、その
目的は、配線、電極材としてMoなどの高融点金属ある
いは高融点金属とシリコンとのシリコン化合物を用いる
際に上記の酸イー昇華による断線現象を防止した半導体
装置を提供するととくある。
目的は、配線、電極材としてMoなどの高融点金属ある
いは高融点金属とシリコンとのシリコン化合物を用いる
際に上記の酸イー昇華による断線現象を防止した半導体
装置を提供するととくある。
本発明に係る半導体装置は、電極−配線を、少くとも、
高融点金属膜もしくは高融点金属とシリコンとの化合物
膜上に、シリコン薄膜あるいは高融点金属とシリコンと
の化合物薄膜のいずれを被覆して二層膜から構成したこ
とを特徴とするものである。
高融点金属膜もしくは高融点金属とシリコンとの化合物
膜上に、シリコン薄膜あるいは高融点金属とシリコンと
の化合物薄膜のいずれを被覆して二層膜から構成したこ
とを特徴とするものである。
本発明においては、半導体装置の電極、配線を構成する
高融点金属膜もしくは高融点金属とシリコンとの化合物
膜上の表面を、シリコン薄膜あるいは高融点金属とシリ
コンとの化合物薄膜のいずれかによシ被覆することによ
シ、後工程の熱処理や酸化膜形成等の処理で酸化雰囲気
にさらされることがあっても、前記高融点金属膜もしく
は化合物膜自身が直接酸素と反応することはなくなる。
高融点金属膜もしくは高融点金属とシリコンとの化合物
膜上の表面を、シリコン薄膜あるいは高融点金属とシリ
コンとの化合物薄膜のいずれかによシ被覆することによ
シ、後工程の熱処理や酸化膜形成等の処理で酸化雰囲気
にさらされることがあっても、前記高融点金属膜もしく
は化合物膜自身が直接酸素と反応することはなくなる。
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
する。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置の主要断面
図であシ、ここでは第5図のゲート電極に相当する部分
のみを描いである。この実施例が第5図の従来例のもの
と異なる点は、ゲート酸化膜4上に形成するゲート電極
を、MO膜5a上の表面をSi薄膜8で被覆して、これ
らMO膜5aとSi薄膜8からなる二層膜で構成したこ
とである。
図であシ、ここでは第5図のゲート電極に相当する部分
のみを描いである。この実施例が第5図の従来例のもの
と異なる点は、ゲート酸化膜4上に形成するゲート電極
を、MO膜5a上の表面をSi薄膜8で被覆して、これ
らMO膜5aとSi薄膜8からなる二層膜で構成したこ
とである。
このような二層構造は、ゲート酸化膜4上にM。
膜5aを形成した後、Si薄膜8を直ちに形成すること
により、容易に得ることができる。また、各々の膜の厚
みは任意であるが、例えばMO膜5aの厚みを300n
mにし、Si薄膜8の厚みを20nmにすることによシ
、その目的を達成することができる。すなわち、Mo膜
5aの表面はSi薄膜8によシ被覆されているので、後
工程の熱処理あるいは酸化膜形成等の処理によシ酸化雰
囲気にさらされることがあっても、Mo膜51つまシM
。
により、容易に得ることができる。また、各々の膜の厚
みは任意であるが、例えばMO膜5aの厚みを300n
mにし、Si薄膜8の厚みを20nmにすることによシ
、その目的を達成することができる。すなわち、Mo膜
5aの表面はSi薄膜8によシ被覆されているので、後
工程の熱処理あるいは酸化膜形成等の処理によシ酸化雰
囲気にさらされることがあっても、Mo膜51つまシM
。
自身が直接酸素と反応することはないので、Si薄膜8
のSiの一部が反応して酸化膜(Sins)となるのみ
である。この酸化膜は、昇華性は無く、化学的にも極め
て安定な膜であるので、下のM。
のSiの一部が反応して酸化膜(Sins)となるのみ
である。この酸化膜は、昇華性は無く、化学的にも極め
て安定な膜であるので、下のM。
膜5&とSi薄膜8との二層構造電極の保護膜としても
良い効果をもたらし、hoの消失といった前述の現象を
回避することができる。なお、図中、同一符号は同一ま
たは相当部分を示している。
良い効果をもたらし、hoの消失といった前述の現象を
回避することができる。なお、図中、同一符号は同一ま
たは相当部分を示している。
また、本発明の他の実施例としては、第2図に示すよう
に、ゲート電極を構成するMo膜5aの上をSi薄膜8
の代シにMoSi薄膜9で覆う構造でもよい。この場合
、Mo5t薄膜9は酸化雰囲気中で酸化しMo5s m
810mとなり 、No OHの一部は昇華するが、
最終的に5insが表面を覆って安定な構造となシ、上
記第1図の実施例で述べたと同様の効果を得ることがで
きる。
に、ゲート電極を構成するMo膜5aの上をSi薄膜8
の代シにMoSi薄膜9で覆う構造でもよい。この場合
、Mo5t薄膜9は酸化雰囲気中で酸化しMo5s m
810mとなり 、No OHの一部は昇華するが、
最終的に5insが表面を覆って安定な構造となシ、上
記第1図の実施例で述べたと同様の効果を得ることがで
きる。
さらに、本発明の他の実施例としては、M□St膜の上
をSi薄膜で覆う構造も考えられる。これは、第1図の
実施例のMo膜5aの代りにMo5t膜を用いる場合で
′J)シ、このMo5t膜のMOの一部が酸化して昇華
することを防ぐことができる。
をSi薄膜で覆う構造も考えられる。これは、第1図の
実施例のMo膜5aの代りにMo5t膜を用いる場合で
′J)シ、このMo5t膜のMOの一部が酸化して昇華
することを防ぐことができる。
また、本発明の他の実施例としては、第3図に示すよう
に、Si薄膜8aと MO膜5aおよびSi薄膜8から
なる三層構造を用いてもよい。この場合、Mo膜5aの
下のSi薄膜8aはゲート酸化膜4とMO膜5aの化学
的な反応を阻止する目的と、トランジスタの臨界反転電
圧(VTH)を制御するために用いられ、従来のSiの
みをゲート材料として用いていた場合と同じプロセス条
件で、同一のVTHを得るという利点がある。(” V
taはゲート酸化膜に接する材料とStの仕事関数の差
に依存して決まる〕 さらに、本発明の他の実施例としては、第3図の実施例
におけるMo膜5&をM6 Si膜に置換するとともで
きる。
に、Si薄膜8aと MO膜5aおよびSi薄膜8から
なる三層構造を用いてもよい。この場合、Mo膜5aの
下のSi薄膜8aはゲート酸化膜4とMO膜5aの化学
的な反応を阻止する目的と、トランジスタの臨界反転電
圧(VTH)を制御するために用いられ、従来のSiの
みをゲート材料として用いていた場合と同じプロセス条
件で、同一のVTHを得るという利点がある。(” V
taはゲート酸化膜に接する材料とStの仕事関数の差
に依存して決まる〕 さらに、本発明の他の実施例としては、第3図の実施例
におけるMo膜5&をM6 Si膜に置換するとともで
きる。
さらにまた、本発明は、Moを用いて多層配線を行う場
合にも有効である。すなわち、第4図に実施例を示すよ
うに、−層配線としてSt薄薄膜87M腹膜5a、二層
配線としてStt膜8b/M。
合にも有効である。すなわち、第4図に実施例を示すよ
うに、−層配線としてSt薄薄膜87M腹膜5a、二層
配線としてStt膜8b/M。
膜5bの構造を用いることによシ、絶縁酸化llX6.
6aを形成する場合OMo膜5a 、 5bの酸化→昇
華を防止できる。
6aを形成する場合OMo膜5a 、 5bの酸化→昇
華を防止できる。
以上の実施例では、MOを電極あるいは配線材に用いる
際に、熱処理あるいは酸化膜形成といった工程でのMO
の不安定な特性を改善する場合であるが、他の同様の特
性をもつWなどのような高融点金属材料に対しても有効
であることは明らかである。
際に、熱処理あるいは酸化膜形成といった工程でのMO
の不安定な特性を改善する場合であるが、他の同様の特
性をもつWなどのような高融点金属材料に対しても有効
であることは明らかである。
また、Mo膜またはMoSi膜を覆うsi薄膜またはM
oSi薄膜中にB1人a、Pのよう表周期律表の■族も
しくはV族の元素を添加することにより、Siあるいは
Mo5t膜の抵抗を下げた材料を用いてもよい。さらに
は、第3図の実施例におけるMo膜5aの下のSi薄膜
8aについても同様に上記の如く周期律表の■族もしく
はV族元素を添加したものを用いてもよい。
oSi薄膜中にB1人a、Pのよう表周期律表の■族も
しくはV族の元素を添加することにより、Siあるいは
Mo5t膜の抵抗を下げた材料を用いてもよい。さらに
は、第3図の実施例におけるMo膜5aの下のSi薄膜
8aについても同様に上記の如く周期律表の■族もしく
はV族元素を添加したものを用いてもよい。
以上は、Siを基板とするMO8)ランジスタのゲート
電極に適用した場合について述べたが、配線層として用
いる場合についても、またバイポーラ素子についても適
用できることは勿論、Si以外の半導体素子にも適用可
能であることは明らかである。
電極に適用した場合について述べたが、配線層として用
いる場合についても、またバイポーラ素子についても適
用できることは勿論、Si以外の半導体素子にも適用可
能であることは明らかである。
以上のように本発明の半導体装置によれば、電極、配線
を構成するMoなどの高融点金B膜もしくは高融点金属
とシリコンとの化合物膜上の表面を、シリコン薄膜ある
いは高融点金属とシリコンとの化合物薄膜のいずれかに
より被覆することによシ、従来のような酸化、昇華によ
る断線現象を防止できるので、電極、配線層の特性や信
頼性の向上がはかれるなど、特に微細パターンの場合に
適用してすぐれた効果がある。
を構成するMoなどの高融点金B膜もしくは高融点金属
とシリコンとの化合物膜上の表面を、シリコン薄膜ある
いは高融点金属とシリコンとの化合物薄膜のいずれかに
より被覆することによシ、従来のような酸化、昇華によ
る断線現象を防止できるので、電極、配線層の特性や信
頼性の向上がはかれるなど、特に微細パターンの場合に
適用してすぐれた効果がある。
第1図は本発明の一実施例による半導体装置のゲート電
極部分の断面図、第2図ないし第4図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す主要断面図、第5図は従来例による
トランジスタ部分の断面図である。 1・φ・・p型St基板、2 、21 @ 慟・・分
離酸化膜、3・・壷・ソース領域、3&・・・・ドレイ
ン1成、4会・・・ゲート酸化膜、5a ・・・・Mo
膜(ゲート電極〕、6・・・−絶縁酸化膜、8,8a、
8b・・・@Si薄膜、9 a s m 番Mo Si
薄膜。
極部分の断面図、第2図ないし第4図はそれぞれ本発明
の他の実施例を示す主要断面図、第5図は従来例による
トランジスタ部分の断面図である。 1・φ・・p型St基板、2 、21 @ 慟・・分
離酸化膜、3・・壷・ソース領域、3&・・・・ドレイ
ン1成、4会・・・ゲート酸化膜、5a ・・・・Mo
膜(ゲート電極〕、6・・・−絶縁酸化膜、8,8a、
8b・・・@Si薄膜、9 a s m 番Mo Si
薄膜。
Claims (3)
- (1)半導体装置の電極、配線を、少くとも、高融点金
属膜もしくは高融点金属とシリコンとの化合物膜上に、
シリコン薄膜あるいは高融点金属とシリコンとの化合物
薄膜のいずれを被覆して二層膜から構成したことを特徴
とする半導体装置。 - (2)高融点金属膜もしくは高融点金属とシリコンとの
化合物膜の下地に、シリコン膜を有することを特徴とす
る特許請求の範囲第1項記載の半導体装置。 - (3)二層膜を形成する各々の膜のいずれかあるいはそ
の下地となるシリコン膜にIII族もしくはV族元素を添
加してなることを特徴とする特許請求の範囲第1項また
は第2項記載の半導体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20841086A JPS6362356A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20841086A JPS6362356A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6362356A true JPS6362356A (ja) | 1988-03-18 |
Family
ID=16555776
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20841086A Pending JPS6362356A (ja) | 1986-09-03 | 1986-09-03 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6362356A (ja) |
Citations (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPS5846651A (ja) * | 1981-09-16 | 1983-03-18 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 電極配線の製造方法 |
JPS59217328A (ja) * | 1983-05-23 | 1984-12-07 | インタ−ナシヨナル ビジネス マシ−ンズ コ−ポレ−シヨン | 集積回路装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-09-03 JP JP20841086A patent/JPS6362356A/ja active Pending
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