NL8203350A - Kobaltsilicidemetallisatie voor halfgeleidertransistoren. - Google Patents

Kobaltsilicidemetallisatie voor halfgeleidertransistoren. Download PDF

Info

Publication number
NL8203350A
NL8203350A NL8203350A NL8203350A NL8203350A NL 8203350 A NL8203350 A NL 8203350A NL 8203350 A NL8203350 A NL 8203350A NL 8203350 A NL8203350 A NL 8203350A NL 8203350 A NL8203350 A NL 8203350A
Authority
NL
Netherlands
Prior art keywords
cobalt
layer
silicon
disilicide
temperature
Prior art date
Application number
NL8203350A
Other languages
English (en)
Other versions
NL191424B (nl
NL191424C (nl
Original Assignee
Western Electric Co
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Western Electric Co filed Critical Western Electric Co
Publication of NL8203350A publication Critical patent/NL8203350A/nl
Publication of NL191424B publication Critical patent/NL191424B/nl
Application granted granted Critical
Publication of NL191424C publication Critical patent/NL191424C/nl

Links

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
    • H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
    • H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
    • H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
    • H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
    • H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
    • H01L29/66568—Lateral single gate silicon transistors
    • H01L29/66575—Lateral single gate silicon transistors where the source and drain or source and drain extensions are self-aligned to the sides of the gate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/28008—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes
    • H01L21/28017—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon
    • H01L21/28026—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor
    • H01L21/28097—Making conductor-insulator-semiconductor electrodes the insulator being formed after the semiconductor body, the semiconductor being silicon characterised by the conductor the final conductor layer next to the insulator being a metallic silicide
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
    • H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
    • H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
    • H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
    • H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
    • H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)

Description

y t VO 3551
Titel: kobaltsilicidemetallisatie voor halfgeleidertransistoren.
De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaar-- digen van een gelntegreerd circuit, waarbij een kobaltrijke siliQidelaag wordt gevormd op een vrij siliciumgedeelte.
In de literatuur zijn kobaltsilicideelektroden voorgesteld om 5 commercieel te worden toegepast als elektrodemetallisatiefcontacten met silicium in halfgeleidertransistoren, in het bijzonder in veldeff ect--. -transistoren met een gexsoleerde poort (IGFET). Wanneer een kobalt-silicide-elektrodemetallisatiecontact met silicum aanvankelijk wordt gemaakt bij een temperatuur beneden ongeveer 550°C, bestaat een derge-10 lijke elektrode vooral uit kobaltmonosilicide (CoSi). Wanneer dan, zoals gewoonlijk wenselijk bij de verdere verwerking, de temperatuur van de te fabriceren inrichting later wordt verhoogd tot een waarde boven ongeveer 600°C, dan wordt het kobaltmonosilicide omgezet in kobaltr · disilicide (CoSi2), waardoor een volumetoename van het kobaltsilicide 15 plaatsvindt. Een dergelijke volumetoename kan ongewenste spanningen veroorzaken, tenzij er voldoende lege ruimte aanwezig is (zoals die -welke. wordt verschaft door een vrij oppervlak van het kobaltsilicide), waarin '-het kobaltdisilicide kan uitzetten.
Wanneer een contact met silicium aanvankelijk direct als. kohalt-20 disilicide wordt gevormd door kobaltmetaal in contact met het silicium te verhitten op een temperatuur boven ongeveer 550°C of 600°C, dan veroorzaakt de latere noodzaak om de verwerkingstemperatuur te verhogen. tot een waarde boven 900°C - teneinde bijvoorbeeld onzuiverheden te ver-wijderen of schade ongedaan te maken of fosfasilicaatglas (P-glas) te 25 doen vloeien - ongewenste korrelgroei in het kobaltdisilicide. Daardoor wordt ook ongewenste migratie van silicium uit de onderliggende toevoer-en afvoergebieden naar de kobaltdisilicideelektrode veroorzaakt. Ver-hitting van het kobaltdisilicide op temperaturen boven ongeveer 900°C leidt ook tot een ongewenste toename van de weerstand van het kobalt-30 disilicide - hetgeen vooral ongewenst is voor de poortelektrode - waarschijnlijk vanwege vermenging van het kobaltdisicilide met silicium.
Bij temperaturen boven ongeveer 600°C reageert bovendien·' zuiver kobalt zelf met het siliciumdioxyde, dat gewoonlijk aanwezig is op het plaatje, 8203350
ΐ V
- 2 - waardoor ongewenste verbindingen worden gevormd, die moeilijk kunnen worden verwijderd zonder het kobaltsilicide aan te tasten. Ook heeft kobalt bij een temperatuur boven ongeveer 600°C de neiging om, door diffusie in zichzelf, elk..naburig silicium of fosfor aan te trekken, 5 waardoor de lengte van de poortelektrode op ongewenste wijze wordt vergroot’en met fosfor .gedo'teerd glas (P-glas) wordt beschadigd. Het is bijgevolg gewenst om te beschikken over een werkwijze voor bet vormen van kobaltdisilicide-elektrodecontacten met silicium, waarbij de hierboven beschreven problemen worden tegengegaan.
10 Volgens> de uitvinding worden de genoemde problemen opgeheven in een werkwijze voor het maken van contacten met silicium, welke wordt gekenmerkt doordat een kobaltrijke silicidelaag wordt verhit op een temperatuur van ten minste 700°C in een oxyderend milieu, teneinde die laag om te zetten in een laag van kobaltdisilicide.
15 In de figuren 1-6 van de tekening zijn, in dwarsdoorsnede, diverse trappen weergegeven van de vervaardiging van een veldeffect-transistor met een geisoleerde poort volgens een specifieke uitvoerings-vorm van de uitvinding.
Slechts met het oog op de duidelijkheid is geen enkele van de 20 tekeningen op enige schaal weergegeven.
Kobaltdisilicide-elektrodemetallisatiecontacten met onderliggend silicium (hetzij polykristallijn of monokristallijn). worden volgens de uitvinding gevormd door een kobaltsilicidelaag te sinteren (hitte— behandeling) in contact met silicium bij een temperatuur van ongeveer 25 700°C of hoger in een oxyderend milieu, dat bij voorkeur ten. minste ongeveer 1 volumeprocent zuurstof bevat. Daardoor worden kobaltdisilicide-elektroden gevormd die zijn bekleed met siliciumdioxyde, waarbij het siliciumbestanddeel van het siliciumdioxyde uit het onderliggende silicium door de elektrode is gediffundeerd. De verkregen kobaltdisilicide-elek-30 troden zijn tamelijk stabiel tijdens de verdere behandelingstrappen. Anderszins behoeft het milieu, waarin de kobaltsilicidelaag wordt ge-sinterd bij 700°C of hoger, niet oxyderend te zijn, in welk geval het verkregen kobaltdisilicide door een aparte afzettingstrap wordt bekleed met een laag van siliciumdioxyde. Met "kobaltrijk silicide" worden 35 verbindingen van kobaltsilicide bedoeld (zoals CC^Si] met een atoom- 8203350
* V
- 3 - verhouding van kobalt tot silicium welke groter is dan die van kobalt-monosilicide. Mengsels van verbindingen van kobaltmonosilicide en kobaltrijk silicide, al dan niet gemengd met kobaltdisilicide, worden gewoon aangeduid met ''kobaltsilicide". · 5 Volgens een specifieke uitvoeringsvorm van de uitvinding wordt een veldeffecttransistorstructuur met een geisoleerde poort vervaardigd in een siliciumhalfgeleidersubstraat of -lichaam, met toevoer- en afvoer-elektrodemetallisatiecontacten met het siliciumlichaam, of met poort-elektrodemetallisatiecontacten met een polykristallijne siliciumpoort, 10 of met beide *- waarbij dergelijke contacten in hoofdzaak bestaan nit kobaltdisilicide. Die metallisatiecontacten worden gevormd door eerst kobalt te sinteren op het silicium ( lichaam of poort) bij een tamelijk lage temperatuur (bijvoorbeeld ongeveer 45Q°C), en daama te sinteren bij een tamelijk hoge temperatuur (boven ongeveer 70Q°C1 in een oxyde-15 rend milieu, dat op typische wijze ongeveer 1% zuurstof bevat.
Meer in het bijzonder wordt volgens de uitvinding een kobaltmetaal-laag in een gewenste dikte afgezet op een hoofdoppervlak van een van een patroon.voorzien halfgeleidersiliciumplaatje, waarin de transistor moet worden vervaardigd. De mate of het stadium van patroonvorming van 20 het plaatje op het moment vein deze kobaltafsetting is ervan afhankelijk of kobaltsilicidemetallisatie van een poortelektrode of van een toevoer-en afvoerelektrode wordt gewenst. Na de afsetting van de kobaltmetaal-laag wordt het metaal bij een tamelijk lage temperatuur (ongeveer 450°Ci gesinterd aan het onderliggende silicium of polysilicium (polykristallijn 25 silicium), waarmee de kobaltlaag zich in contact bevindt, teneinde kobaltsilicide te vormen. Het onomgezette kobalt, namelijk het kobalt in contact met niet-siliciumgedeelten(op typische wijze ' siliciumdioxyde-of P-glasgedeelten),wordt verwijderd door selectieve etsing,waardoor het kobalt wordt verwijderd maar niet het kobaltsilicide. Daarna r maar 30 voorafgaand aan elke verdere verwerking waarbij verhitting wordt toege-past (waardoor ongewenste spanningen zouden worden veroorzaakt ten gevolge van volumeveranderingen die gepaard gaan met de vorming van kobaktdisilicide) - wordt het kobaltsilicide opnieuw gesinterd, deze keer in het oxyderende milieu (op typische wijze ongeveer 2% zuur-35 stof) bij de tamelijk hoge temperatuur (op typische wijze ongeveer 700°C tot 950°C of hoger) teneinde elektroden van kobaltdisilicide te vormen. - 8203350 * * - 4 -
Wanneer verdere toevoer- en afvoerelektrodemetallisatie wordt gevormd, na het vormen van de kobaltdisilicide-elektroden overeenkomstig de uitvinding, wordt met vqardeel in situ gedoteerd polysilicium af-gezet op het kobaltdisilicide^teneinde een goede bedekking te verschaf-5 fen voor een verdere afzetting van aluminiummetallisatie op het polysilicium en tegelijk de bescherming te verschaffen tegen ongewenste reacties ("spiking") van het aluminium met het kobaltdisilicide in de toevoer- en afvoergebieden,die anders kunnen optreden bij verdere hittebehandelingen van het plaatje bij of boven 400°C.
10 Soortel'ijke weerstanden van de verkregen kobaltdisilicide-elek troden vervaardigd volgens de uitvinding kunnen waarden hebben van slechts 20 micro-ohm cm, tegelijk. met contactweerstanden die nagenoeg gelijk zijn aan of lager zijn dan die verkregen door het gebruik van aluminium direkt in contact met silicium of polysilicium. Bovendien 15 zijn deze kobaltdisilicide-elektroden op geschikte wijze stabiel tegen ongewenste migratie van kobalt, die anders zou plaatsvinden tij-dens de verdere trappen van de transistorbehandeling bij tamelijk hoge temperaturen (boven ongeveer 600°C), die gewoonlijk vereist zijn om onzuiverheden te verwijderen, fosforsilicaatglas uit de dampfase ' 20 af te zetten voor elektrische isolatie, of siliciumnitride uit de damp— fase af te zetten teneinde afdichtingen te vormen. Er wordt evenwel opgemerkt, dat de tamelijk hoge temperatuur (700°C tot 9Q0°C of hogerl, waarbij het kobaltdisilicide in het oxyderende milieu wordt gestabili-seerd overeenkomstig deze uitvinding, niet zo hoog hoeft te zijn als 25 de hoogste later toe te passen behandelingstemperatuur.
In theorie kan worden verondersteld dat het oxyderende milieu, waarin het kobaltdisilicide bij of boven 700°C volgens de uitvinding wordt gestabiliseerd, gunstig is voor het verhinderen van de vorming van kobaltmonosilicide of kobaltrijke siliciden en voor het verschaffen 30 van een dunne (ongeveer 5 tot 7 nm) bekleding van kohaltoxyde op de kobaltdisilicidelaag, waarbij deze bekleding nuttig is voor het onder-drukken van latere interdiffusie van het kobaltdisilicide met elk. naburig silicium of fosfor. De bruikbaarheid van de uitvinding is uiteraard niet afhankelijk van de juistheid van deze theorie.
35 Onder verwijzing naar fig. I vindt, bij de vervaardiging van een 8203350 - 5 -
* V
veldeffecttransistor met een gexsoleerde poort, op een siliciumplaatje of -lichaam 11 achtereenvolgens de vorming plaats van een veldoxydelaag 12, een poortoxydelaag 13, eenpolysiliciumlaag 14, een siliciumdioxyde- maskerlaag 15, die volgens een patroon is voorzien van openingen, en 5 een kobaltmetaallaag 16. De polysiliciumlaag 14 heeft een dikte die gewoonlijk is gelegen in het gebied van ongeveer 200 tot 500 nm, en * die op typische wijze ongeveer 300 nm bedraagt. De kobaltlaag 16 heeft een dikte die gewoonlijk is gelegen in het gebied van ongeveer 30 tot 70 nm, en op typische wijze ongeveer 60 nm bedraagt. Deze kobaltlaag 16 10 kan bijvoorbeeld worden afgezet volgens de bekende Argon-ionensputter- technieken bij kamertemperatuur of door verdamping, terwijl het silicium-lichaam wordt gehouden op een temperatuur van ongeveer 200°C tot 250°C - zoals bijvoorbeeld beschreven in G.J. Van Gurp c-s., 46, Journal of Applied Physics, biz. 4308 - 4311, op biz. 4308 - 4309 (19751, Vervol-15 gens wordt de te vervaardigen structuur verhit in een inert milieu, zoals vormgas (stikstof bevattende ongeveer 15 volumeprocent waterstofl bij Sen atmosfesr, zodat de kobaltlaag 16 wordt verhit op een eerste temperatuur in het gebied van ongeveer 400°C tot 55Q°C,op typische wijze van ongeveer 450°C, en op typische wijze gedurende ongeveer 2 uren.
20 Onder verwijzing naar fig. 2 wordt als gevolg van deze eerste hitte-behandeling de kobaltlaag 16 omgezet in een kobaltsiliciumlaag 18 in gebieden die boven en in direkt contact zijn gelegen met de poly-siliciumlaag 14. De kobaltlaag 16 blijft als kobaltlaag 26 (fig. 21 aanwezig in gebieden gelegen boven de. maskerlaag 15. De kobaltlaag 26 25 wordt vervolgens verwijderd, zoals door een etsbehandeling van de structuur met een zuuroplossing - op typische wijze een 5;3:1:1 volume-mengsel van geconcentreerde azijn-, salpeter-, fosfor- en zwavelzuren (C.J. Smithells, Metals Reference Handbook, Vol. 1, biz. 3281 - waardoor de kobaltsilicidelaag 18 intact blijft, zoals getoond in fig. 3.
30 Vervolgens wordt het vrije gedeelte van de siliciumdioxyde masker laag 15 verwijderd, zoals door selectieve etsing met gebufferd fluor-waterstofzuur (BHF), waarbij de kobaltsilicidelaag 18 werkt als een beschermend masker tegen etsing. Vervolgens worden de vrije gedeelten van de polysiliciumlaag 14 verwijderd, zoals door plasma-etsing of 35 door reaktieve ionenetsing, waarbij opnieuw deze kobaltsilicidelaag 18 8203350 - 6 - als een beschermend masker werkt tegen etsing. Daama worden de vrije gedeelten van de siliciumdioxydelaag 13 geetst met een oplossing, zoals een in de handel verkrijgbaar gebufferd fluorwaterstofzuur (30:1), dat de kobaltsilicidelaag 18 niet verwijdert. Het overbidjvende verdunde 5 polysiliciumlaaggedeelte 24 en een jsiliciumdioxydelaaggedeelte 23 zijn gelegen onder de kobaltsilicidelaag 18. Deze kobaltsilicidelaag 18 wordt thans omgezet in kobaltdisilicide.
Na het schoonmaken van het bovenoppervlak van de .structuur, op s typische wijze met een in de handel verkrijgbaar gebuf f ejd fluorwater- 10 stofzuur (30:1) gedurende ongeveer 30 tot 60 seconden, wordt de te ver-vaardigen structuur, deze keer in een oxyderend milieu, onderworpen aan een tweede verhittingsbehandeling bij een tweede temperatuur van ten minste 700°C, gewoonlijk een temperatuur in het gebied van ongeveer 700°C tot 1000°C, op typische wijze een temperatuur van ongeveer 900°C, 15 gedurende ongeveer 0,5 uur. Dit oxyderende milieu is op geschikte .wijze een inert gas, zoals argon, gemengd met zuurstof in een molaire concen-tratie in het gebied van ongeveer 1 tot 5%, op typische wijze van ongeveer .2%.Als gevolg van deze laatstft verhitting wordt de kobaltsilicidelaag 18 omgezet in een kobaltdisilicidelaag 28 (fig. -4).
20 Het is belangrijk voor de meeste transistortoepassingen, in het I i bijzonder voor veldeffecttransistoren met een gelsoleerde poort, dat de kobaltdisilicidelaag 28 niet naar beneden doordringt naar de onderlig-gende siliciumdioxydelaag 23; daarom dient een voldoende grote dikte te worden gekozen voor de polysiliciumlaag 14, zodat na de chemische 25 omzetting nog iets van de polysiliciumlaag 24 onder de kobaltdisilicidelaag 28 overblijft. Het overblijvende polysilicium is dan desgewenst beschikbaar voor de vorming (door diffusiel van siliciumdxoxyde als een isolator boven op het kobaltdisilicide.
Vervolgens worden de n+ toevoer- en afvoerzones 21 en 22 gevormd, 30 zoals door gebruikelijke ioneninplanting en diffusie van donoronzuiver-heden, waarbij de kobaltdisilicidelaag 28 en de polysiliciumlaag samen als een beschermend (zelf-gericht) masker worden benut tegen het binnen-dringen van onzuiverheden in daaronder gelegen delen.
Daarna worden een fosfosilicaatglas (P-glas) en een door chemische 35 dampafzetting (CVD) verkregen siliciumnitridelaag achtereenvolgens op 8203350 - 7 - de structuur gevormd bij hoge temperaturen, die op typische wijze zijn gelegen in het gebied van respectievelijk 700°C tot 900°C en ongeveer 700°C tot 800°C. De' CVD nitridelaag wordt vervolgens isotropisch geetst, zoals door plasma-etsing, in gekozen plaatsen die zijn gelegen boven 5 die plaatsen van de toevoer- en afvoerzones 21 en. 22 waar de toevoer-en afvoerelektrodecontacten met het silicium moeten worden gevormd. Daardoor wordt een patroonsgewijze CVD siliciumnitridelaag 26 (Pig. 5) gevormd, die nuttig is om de te vormen transistor te beschermen tegen verontreinigingen zoals waterstof. Daarna wordt de P-glaslaag selectief 10 anisotropisch' geetst, zoals dqor ionenbundel^etsing, teneinde een patroonsgewijze P-glaslaag 25 te vormen en om onderliggende gedeelten van de toevoer- en afvoerzones 21 en 22 vrij te maken.
Vervolgens wordt nog een andere kobaltlaag - met een dikte in het gebied van ongeveer 10 tot 70 nm, op typische wijze van ongeveer 50 nm -15 afgezet. De structuur wordt daarna verhit op een tamelijk lage tempe— ratuur - 400°C tot 550°C, op typische wijze ongeveer 450°C gedurende 0,5 uur - waardoor de laatstgenoemde kobaltlaag in reactie treedt met het silicium voor het vormen van . kobaltsilicide-elektroden 31 en 32 in de vrije gedeelten van de toevoer- en afvoerzones 21 en 22. Het ko-20 bait dat overblijft in de complementaire gedeelten van de structuur wordt verwijderd, zoals door zuuretsing (bijvoorbeeld zoals hierhoven beschreven in verband met de kobaltsilicidelaag 181, zonder dat het kobaltsilicide wordt verwijderd. Nadat de structuur is schoon gemaakt, op typische wijze met een in de handel verkrijgbaar gebufferd fluor-25 waterstofzuur (30:1), worden de kobaltsilicide-electroden 31 en 32 omgezet in kobaltdisilicide-elektroden 41 en 42 door te verhitten zoals hierboven beschreven in verband met de vorming van de kobaltdisilicide-laag 28, namelijk door te verhitten in een oxyderend milieu bij een temperatuur in het gebied van ongeveer 700°C tot 1000°C, op typische 30 wijze van ongeveer 900°C, gedurende ongeveer 0,5 uur. Deze kobaltdisi-licide elektroden 41 en 42 (fig. 6) bevinden zich in direkt contact met respectievelijk de toevoer- en afvoerzones 21 en 22.
Vervolgens wordt een polysiliciumlaag, bij voorkeur in situ gedoteerd. (gedoteerd tijdens de afzetting). met fosfor, gevormd over 35 het gehele bovenoppervlak van de te vervaardigen structuur. Daarna wordt 82 0 3 3 5 0 -------------------- - - a - de structuur, om de onzuiverheden te verwijderen, verhit op een tempe-ratuur in het gebied van ongeveer 950°C tot 1000°C, op typische wijze in een. milieu van fosfortribromide (PBr^)-damp en ongeveer 2% zuurstof in stikstof, gedurende ongeveer 30 minuten.
5 Daarna wordt een aluminiumlaag afgezet - zoals door verdamping - op de laatst afgezette polysiliciumlaag. Door gebruikelijk maskeren en etsen worden de aluminium- en polysiliciumlagen selectief geetst ter vorming van een polysiliciummetallisatielaag 33 en een aluminium-metallisatielaag 34, geschikt voor het met elkaar verbinden van de 10 aanvoer- en afvoerzones 21 en 22 van de transistorstructuur 100.
De polysiliciumlaag 33 dient voor het verschaffen van een goede metallisatietrapbedekking en voor het vormen van een gewenste barriere tegen interdiffusie van aluminium en kobaltdisilicide. Tenslotte wordt door plasma-afzetting een siliciumnitridelaag 35 gevormd over het 15 gehele bovenoppervlak van de structuur 100 teneinde de onderwliggende inrichting af te sluiten en te beschermen.
De met fosfor gedoteerde polysiliciumlaag 33 zal stabiel zijn tegen ongewenste vermenging met onderliggend kobaltdisilicide zo Icing alle verdere behandelingen worden uitgevoerd beneden ongeveer 950°C.
20 In geval de polysiliciummetallisatielaag 33 is gedoteerd met boor in ) ! plaats van fosfor, . zal ongewenste onstabiliteit door vermenging van het polysilicium met het onderliggende kobaltdisilicide optreden wanneer een of andere latere behandeling wordt uitgevoerd boven ongeveer 800°C. Daarom wordt iedere verdere behandeling}ingeval van dotering met 25 boor, bij voorkeur uitgevoerd bij temperaturen die duidelijk beneden 800°C zijn gelegen, zoals bij ongeveer 500°C.
Volgens een typisch voorbeeld, dat slechts ter toelichting dient, hebben de verschillende lagen ongeveer de volgende dikten: _______.veldoxydelaag 12 1000 nm 30 poortoxydelaag 13 25 nm polysiliciumlaag 14 300 nm maskeroxydelaag 15 150 nm P-glaslaag 25 150Q nm CVD nitridelaag 26 120 nm 35 polysiliciumlaag 33 350 nm 8203350 - 9 - - aluminiumlaag 34 , 10Q0 ran plasma^nitridelaag 35 1200 nm
Er wordt opgemerkt dat de hierboven gegeven opsomming van diverse trappen voor het vormen van· de structuur 100 slechts ter toelichting is 5 bedoeld en niet -de toepassing uitsluit van verschillende verfijningen, vervangingen en toevoegingen, zoals verdere reinigings- en ontlatings-trappen zoals in de techniek bekend is. Qok kan de CVD nitridelaag 26 achterwege worden gelaten in gevallen waarin het "hete-electron" probleem (bijvoorbeeld veroorzaakt door ongewenste wisselwerkingen 10 met waterstof · in het poortoxyde] niet ernstig is.- bijvoorbeeld .in gevallen waarbij de aanvoer-naar-afvoer werkingsspanning niet groter is-dan ongeveer 5 volt.
Ofschoon de uitvinding uitvoerig is beschreven met betrekking , tot een specifieke uitvoeringsvorm, kunnen diverse wijzigingen worden 15 aangebracht zonder dat wordt afgeweken van de omvang van de uitvinding. Aldus kan bijvoorbeeld de eerste verhittingsbehandeling van het kobalt plaatsvinden bij ongeveer 600°C in afwezigheid van een oxydat±emidde1 in het milieu, teneinde direct het kobaltdisilicide te vormen in gebieden gelegen boven de vrije siliciumgedeelten van het van een 20 patroon voorzieneplaatje. Het differentieel etsen van het kobaltmetaal is dan evenwel moeilijker, zodat de directe aanvankelijke vorming van kobaltdisilicide beter wordt gebruikt in gevallen waarbij een foto-reserve "lift-off" methode wordt toegepast, namelijk in gevallen waarin het dan vrije complementaire gedeelte van het van een patroon voorziene 25 plaatje in hoofdzaak bestaat uit kobaltmetaal met daaronder fotoreserve, die moet worden afgenomen samen met het daarop gelegen kobalt.
De tweede verhittingsbehandeling, in het oxyderende milieu, leidt tot het verkrijgen van een dunne laag (ongeveer 5 tot IQ nml van silicium-dioxyde op het oppervlak van het kobaltdisilicide, waarbij het silicium 30 in deze laag van siliciumdioxyde daarin is gediffundeerd uit de onder-liggende polysilicumlaag. Als altematief voor deze tweede verhittingsbehandeling in het oxyderende milieu kan een siliciumdioxydelaag worden afgezet op de kobaltsilicidelaag, zoals door chemische afzetting uit
J
de dampfase, hetzij voor of na (bij voorkeur na, vooral in het geval 35 van de vorming van een poortelektrode) een verhittingsbehandeling bij 820 3 35 0 ................
-*r ^ - 10 - 700°C of hoger om het kobaltsilicide om te zetten in kobaltdisilicide.
De techniek voor het vormen van de tamelijk stabiele kobalt- .. .
disilicideelektroden voigens de uitvinding kan worden toegepast voor . . .· het vormen van dergelijke elektrodeji..in andere soorten electronische inrich- .
5 tingen. De kobaltdisilicide-elektroden voigens de uitvinding kunnen ook alleen worden gebruikt voor de poortelektrode in combinatie met andere elektroden voor toevoer- en afvoercontacten of vice versa en ook in combinatie met andere technieken voor electrische isolatie van poort, toevoer en afvoer, alsmede in combinatie met andere technieken dan 10 siliciumnitride (afgezet door CVD of plasma) voor het afdichten van de structuur van de inrichting. Tenslotte kunnen diverse ontlaattrappen worden toegevoegd, op typische wijze bij temperaturen in het gebied van ongeveer 450°C tot 950°C,. bijvoorbeeld tussen de hierboven beschreven * » trappen voor het vormen van kobaltdisilicide en de aluminlummetallisatie.
i 8 2 0 3 3 5 0 -- ------------- ---------

Claims (6)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een geintegreerd circuit, waarbij een kobalt silicidelaag (18) wordt gevormd op een vrij siliciumgedeelte (24),met het kenmerk, dat de kobaltrijke silicidelaag (18) wordt verhit op een temperatuur van ten minste 700°C in een 5 oxyderend milieu teneinde die laag om te zetten in een laag van kobalt-disilicide (28).
2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat de verhittings-trap wordt uitgevoerd door de kobalt. silicidelaag te sinteren bij een temperatuur van ongeveer 900°C of hoger.
3. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het milieu zuurstof bevat in een molaire concentratie gelegen in het gebied van ongeveer 0,5 tot 5,0%,
4. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een poly-15 siliciumlaag wordt afgezet op de genoemde kobaltdisilicidelaag, en een aluminiumlaag wordt afgezet op die polysiliciumlaag.
5. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het kobalt-disilicide is gelegen boven een siliciumpoort voor toepassing in een MOS-transistor.
6. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat een in situ gedoteerde polysiliciumlaag wordt afgezet op de kobaltdisilicidelaag. 8 20 3 3 5 0 ....................-
NL8203350A 1981-08-27 1982-08-26 Werkwijze voor het vervaardigen van een geintegreerde schakeling. NL191424C (nl)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US29691481 1981-08-27
US06/296,914 US4378628A (en) 1981-08-27 1981-08-27 Cobalt silicide metallization for semiconductor integrated circuits

Publications (3)

Publication Number Publication Date
NL8203350A true NL8203350A (nl) 1983-03-16
NL191424B NL191424B (nl) 1995-02-16
NL191424C NL191424C (nl) 1995-07-17

Family

ID=23144083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
NL8203350A NL191424C (nl) 1981-08-27 1982-08-26 Werkwijze voor het vervaardigen van een geintegreerde schakeling.

Country Status (8)

Country Link
US (1) US4378628A (nl)
JP (1) JPS5846633A (nl)
CA (1) CA1204045A (nl)
DE (1) DE3231987C2 (nl)
FR (1) FR2512274B1 (nl)
GB (1) GB2104728B (nl)
IT (1) IT1152039B (nl)
NL (1) NL191424C (nl)

Families Citing this family (72)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4700215A (en) * 1981-11-19 1987-10-13 Texas Instruments Incorporated Polycide electrodes for integrated circuits
US4495512A (en) * 1982-06-07 1985-01-22 International Business Machines Corporation Self-aligned bipolar transistor with inverted polycide base contact
DE3314879A1 (de) * 1983-04-25 1984-10-25 Siemens AG, 1000 Berlin und 8000 München Verfahren zum herstellen von stabilen, niederohmigen kontakten in integrierten halbleiterschaltungen
US4514893A (en) * 1983-04-29 1985-05-07 At&T Bell Laboratories Fabrication of FETs
GB2139418A (en) * 1983-05-05 1984-11-07 Standard Telephones Cables Ltd Semiconductor devices and conductors therefor
US4470189A (en) * 1983-05-23 1984-09-11 International Business Machines Corporation Process for making polycide structures
US4481046A (en) * 1983-09-29 1984-11-06 International Business Machines Corporation Method for making diffusions into a substrate and electrical connections thereto using silicon containing rare earth hexaboride materials
US4490193A (en) * 1983-09-29 1984-12-25 International Business Machines Corporation Method for making diffusions into a substrate and electrical connections thereto using rare earth boride materials
FR2555364B1 (fr) * 1983-11-18 1990-02-02 Hitachi Ltd Procede de fabrication de connexions d'un dispositif a circuits integres a semi-conducteurs comportant en particulier un mitset
JPS60116167A (ja) * 1983-11-29 1985-06-22 Toshiba Corp 半導体記憶装置及びその製造方法
JPS60163455A (ja) * 1984-02-03 1985-08-26 Toshiba Corp 読み出し専用記憶装置及びその製造方法
US4581623A (en) * 1984-05-24 1986-04-08 Motorola, Inc. Interlayer contact for use in a static RAM cell
US4743564A (en) * 1984-12-28 1988-05-10 Kabushiki Kaisha Toshiba Method for manufacturing a complementary MOS type semiconductor device
US4821085A (en) * 1985-05-01 1989-04-11 Texas Instruments Incorporated VLSI local interconnect structure
US4811076A (en) * 1985-05-01 1989-03-07 Texas Instruments Incorporated Device and process with doubled capacitors
US4811078A (en) * 1985-05-01 1989-03-07 Texas Instruments Incorporated Integrated circuit device and process with tin capacitors
CA1235824A (en) * 1985-06-28 1988-04-26 Vu Q. Ho Vlsi mosfet circuits using refractory metal and/or refractory metal silicide
US4660276A (en) * 1985-08-12 1987-04-28 Rca Corporation Method of making a MOS field effect transistor in an integrated circuit
US4825271A (en) * 1986-05-20 1989-04-25 Kabushiki Kaisha Toshiba Nonvolatile semiconductor memory
NL8700820A (nl) * 1987-04-08 1988-11-01 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting.
JPH063812B2 (ja) * 1987-07-13 1994-01-12 株式会社東芝 半導体装置の製造方法
US4914500A (en) * 1987-12-04 1990-04-03 At&T Bell Laboratories Method for fabricating semiconductor devices which include sources and drains having metal-containing material regions, and the resulting devices
US4833099A (en) * 1988-01-07 1989-05-23 Intel Corporation Tungsten-silicide reoxidation process including annealing in pure nitrogen and subsequent oxidation in oxygen
US4912061A (en) * 1988-04-04 1990-03-27 Digital Equipment Corporation Method of forming a salicided self-aligned metal oxide semiconductor device using a disposable silicon nitride spacer
US5260235A (en) * 1988-05-26 1993-11-09 Lasa Industries, Inc. Method of making laser generated I. C. pattern for masking
NL8801632A (nl) * 1988-06-27 1990-01-16 Philips Nv Werkwijze voor het vervaardigen van een halfgeleiderinrichting waarbij tijdens depositie van een metaal een metaalsilicide wordt gevormd.
US4959708A (en) * 1988-08-26 1990-09-25 Delco Electronics Corporation MOS integrated circuit with vertical shield
US4886765A (en) * 1988-10-26 1989-12-12 American Telephone And Telegraph Company, At&T Bell Laboratories Method of making silicides by heating in oxygen to remove contamination
JP2980966B2 (ja) * 1989-11-30 1999-11-22 アメリカン テレフォン アンド テレグラフ カムパニー デバイス及びその製造方法
US5047367A (en) * 1990-06-08 1991-09-10 Intel Corporation Process for formation of a self aligned titanium nitride/cobalt silicide bilayer
US5147820A (en) * 1991-08-26 1992-09-15 At&T Bell Laboratories Silicide formation on polysilicon
US5834368A (en) * 1992-02-13 1998-11-10 Nec Corporation Integrated circuit with a metal silicide film uniformly formed
TW209308B (en) * 1992-03-02 1993-07-11 Digital Equipment Corp Self-aligned cobalt silicide on MOS integrated circuits
TW232751B (en) * 1992-10-09 1994-10-21 Semiconductor Energy Res Co Ltd Semiconductor device and method for forming the same
US6624477B1 (en) * 1992-10-09 2003-09-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
EP0603461A3 (en) * 1992-10-30 1996-09-25 Ibm Formation of 3D-structures comprising silicon silicides.
US5334545A (en) * 1993-02-01 1994-08-02 Allied Signal Inc. Process for forming self-aligning cobalt silicide T-gates of silicon MOS devices
US6197646B1 (en) 1993-02-12 2001-03-06 Fujitsu Limited Manufacture of semiconductor device with salicide electrode
KR100203982B1 (ko) * 1993-03-12 1999-06-15 야마자끼 순페이 반도체장치 및 그의 제작방법
JP3637069B2 (ja) 1993-03-12 2005-04-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法
JP2677168B2 (ja) * 1993-09-17 1997-11-17 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US5449642A (en) * 1994-04-14 1995-09-12 Duke University Method of forming metal-disilicide layers and contacts
US5536684A (en) * 1994-06-30 1996-07-16 Intel Corporation Process for formation of epitaxial cobalt silicide and shallow junction of silicon
JP3334370B2 (ja) * 1994-10-13 2002-10-15 ヤマハ株式会社 半導体デバイス
JP2738333B2 (ja) * 1995-03-30 1998-04-08 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
ATE350764T1 (de) * 1995-06-19 2007-01-15 Imec Inter Uni Micro Electr Verfahren zur selbst-justierten herstellung von implantierten gebieten
US5780362A (en) * 1996-06-04 1998-07-14 Wang; Qingfeng CoSi2 salicide method
US5949114A (en) 1996-11-07 1999-09-07 Micron Technology, Inc. Semiconductor device having increased breakdown voltage and method of fabricating same
US5997634A (en) 1996-11-14 1999-12-07 Micron Technology, Inc. Method of forming a crystalline phase material
JPH10173046A (ja) * 1996-12-10 1998-06-26 Sony Corp 半導体装置の製造方法
KR100220253B1 (ko) * 1996-12-27 1999-09-15 김영환 Mosfet 제조 방법
US6169025B1 (en) * 1997-03-04 2001-01-02 United Microelectronics Corp. Method of fabricating self-align-contact
EP0865077A1 (en) * 1997-03-14 1998-09-16 Interuniversitair Micro-Elektronica Centrum Vzw Method for the formation of a thin metal silicide layer on a Si substrate, and use thereof in detector applications
US5902129A (en) * 1997-04-07 1999-05-11 Lsi Logic Corporation Process for forming improved cobalt silicide layer on integrated circuit structure using two capping layers
US6096639A (en) * 1998-04-07 2000-08-01 Advanced Micro Devices, Inc. Method of forming a local interconnect by conductive layer patterning
TW386283B (en) * 1998-05-25 2000-04-01 United Microelectronics Corp A method of manufacturing the buried contact of an SRAM cell
US6121098A (en) * 1998-06-30 2000-09-19 Infineon Technologies North America Corporation Semiconductor manufacturing method
US6235630B1 (en) * 1998-08-19 2001-05-22 Micron Technology, Inc. Silicide pattern structures and methods of fabricating the same
EP0991115A1 (en) * 1998-09-28 2000-04-05 STMicroelectronics S.r.l. Process for the definition of openings in a dielectric layer
JP3216807B2 (ja) 1998-10-02 2001-10-09 日本電気株式会社 半導体装置の製造方法
US6238986B1 (en) * 1998-11-06 2001-05-29 Advanced Micro Devices, Inc. Formation of junctions by diffusion from a doped film at silicidation
US6194315B1 (en) 1999-04-16 2001-02-27 Micron Technology, Inc. Electrochemical cobalt silicide liner for metal contact fills and damascene processes
US6380040B1 (en) 1999-08-02 2002-04-30 Advanced Micro Devices, Inc. Prevention of dopant out-diffusion during silicidation and junction formation
AU2001262953A1 (en) * 2000-04-28 2001-11-12 Matrix Semiconductor, Inc. Three-dimensional memory array and method of fabrication
JP2002043315A (ja) * 2000-07-26 2002-02-08 Sony Corp 半導体装置およびその製造方法
DE10056866C2 (de) * 2000-11-16 2002-10-24 Advanced Micro Devices Inc Verfahren zur Bildung einer Ätzstoppschicht während der Herstellung eines Halbleiterbauteils
US6346477B1 (en) 2001-01-09 2002-02-12 Research Foundation Of Suny - New York Method of interlayer mediated epitaxy of cobalt silicide from low temperature chemical vapor deposition of cobalt
US6475893B2 (en) 2001-03-30 2002-11-05 International Business Machines Corporation Method for improved fabrication of salicide structures
US6440832B1 (en) * 2001-07-06 2002-08-27 Advanced Micro Devices, Inc. Hybrid MOS and schottky gate technology
WO2003088280A1 (en) * 2002-04-08 2003-10-23 Council Of Scientific And Industrial Research Process for the production of neodymium-iron-boron permanent magnet alloy powder
CN100452288C (zh) * 2005-12-01 2009-01-14 上海华虹Nec电子有限公司 湿法去除硅片背面钴沾污的方法
WO2009031232A1 (ja) * 2007-09-07 2009-03-12 Canon Anelva Corporation スパッタリング方法および装置

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3617824A (en) * 1965-07-12 1971-11-02 Nippon Electric Co Mos device with a metal-silicide gate
US4109372A (en) * 1977-05-02 1978-08-29 International Business Machines Corporation Method for making an insulated gate field effect transistor utilizing a silicon gate and silicide interconnection vias
US4180596A (en) * 1977-06-30 1979-12-25 International Business Machines Corporation Method for providing a metal silicide layer on a substrate
US4141022A (en) * 1977-09-12 1979-02-20 Signetics Corporation Refractory metal contacts for IGFETS
JPS5487175A (en) * 1977-12-23 1979-07-11 Cho Lsi Gijutsu Kenkyu Kumiai Method of fabricating semiconductor
US4285761A (en) * 1980-06-30 1981-08-25 International Business Machines Corporation Process for selectively forming refractory metal silicide layers on semiconductor devices
US4339869A (en) * 1980-09-15 1982-07-20 General Electric Company Method of making low resistance contacts in semiconductor devices by ion induced silicides

Also Published As

Publication number Publication date
DE3231987C2 (de) 1996-08-01
DE3231987A1 (de) 1983-05-05
NL191424B (nl) 1995-02-16
JPH0367334B2 (nl) 1991-10-22
GB2104728B (en) 1985-08-14
US4378628A (en) 1983-04-05
FR2512274A1 (fr) 1983-03-04
IT8222942A0 (it) 1982-08-23
IT1152039B (it) 1986-12-24
CA1204045A (en) 1986-05-06
JPS5846633A (ja) 1983-03-18
GB2104728A (en) 1983-03-09
FR2512274B1 (fr) 1985-06-28
NL191424C (nl) 1995-07-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
NL8203350A (nl) Kobaltsilicidemetallisatie voor halfgeleidertransistoren.
EP0159935B1 (en) Method for inhibiting dopant out-diffusion
KR100530401B1 (ko) 저저항 게이트 전극을 구비하는 반도체 장치
US4276557A (en) Integrated semiconductor circuit structure and method for making it
US4180596A (en) Method for providing a metal silicide layer on a substrate
US5217923A (en) Method of fabricating a semiconductor device having silicided source/drain regions
US4332839A (en) Method for making integrated semiconductor circuit structure with formation of Ti or Ta silicide
US4337476A (en) Silicon rich refractory silicides as gate metal
US5103272A (en) Semiconductor device and a method for manufacturing the same
US4577396A (en) Method of forming electrical contact to a semiconductor substrate via a metallic silicide or silicon alloy layer formed in the substrate
US5940725A (en) Semiconductor device with non-deposited barrier layer
JPH06302542A (ja) 半導体装置の低抵抗接触構造およびその形成方法
EP0051500A2 (en) Semiconductor devices
US4968644A (en) Method for fabricating devices and devices formed thereby
US5598025A (en) Semiconductor device comprises an impurity layer having boron ions in the form of clusters of icosahedron structure
US5286678A (en) Single step salicidation process
USRE32207E (en) Method for making integrated semiconductor circuit structure with formation of Ti or Ta silicide
EP0209654B1 (en) Semiconductor device having wiring electrodes
JP3058067B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US4490193A (en) Method for making diffusions into a substrate and electrical connections thereto using rare earth boride materials
Runovc et al. Titanium disilicide in MOS technology
KR100200184B1 (ko) 반도체 장치의 제조방법
JPH069213B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPS60193333A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH01160009A (ja) 半導体装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A85 Still pending on 85-01-01
BA A request for search or an international-type search has been filed
BB A search report has been drawn up
BC A request for examination has been filed
V4 Discontinued because of reaching the maximum lifetime of a patent

Free format text: 20020826