JPH01253254A - 半導体装置の製造方法 - 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】 （技術分野） 本発明はポリシリコンゲート構造のＭＯＳトランジスタ
の製造方法に関し、特に層間絶縁膜が平坦化された多層
電極をもつＭＯＳトランジスタを製造する方法に関する
ものである。

（従来技術） 半導体集積回路装置では、メタル配線の下の層間絶縁膜
を平坦化することは、メタル配線の加工精度をよくし、
メタル配線の信頼性を向上させる上で重要である。

第２図にポリシリコン層にてなるゲート電極又は配線上
に層間絶縁膜を介して交差するメタル配線を形成する場
合の方法を示す。

（Ａ）シリコン基板１上の５ｉＯｚ膜２上に、ゲート電
極材料としてポリシリコン層を例えば３５００人の厚さ
に堆積し、抵抗値を下げるためにその上にリンガラスを
堆積する。リンガラスから熱処理によってリンをポリシ
リコン層に拡散させた後。

例えばフッ酸水溶液によってリンガラスを除去し、ポリ
シリコン層を写真製版とエツチングによってパタン化し
てゲート電ｐｉ３を形成する。

（Ｂ）層間絶縁膜４を堆積する。層間絶縁膜４としては
例えばＰＳＧやＢＰＳＧ膜などを、例えば８５００人程
度０厚さに堆積する６ （Ｃ）層間絶縁膜４の表面を平坦化するために。

例えばＨ２１０２雰囲気で約１０００°Ｃで熱処理して
層間絶縁膜４をリフローさせる。

このとき、トランジスタ形成領域のソース・ドレインの
不純物がさらに拡散し、その不純物拡散層の接合深さが
深くなる。接合深さには制限があるため、層間絶縁膜４
を十分にリフローさせるだけの熱処理を加えることがで
きない。

（Ｄ）層間絶縁膜４にコンタクト孔６をあけるために、
写真製版とエツチングを行ない、レジストを除去した後
、メタル層を堆積し、写真製版とエツチングによってメ
タル配線５を形成する。

しかしながら、層間絶縁膜４のリフローが不十分である
ので、メタル配線５を形成する際のエツチング時に、例
えばドライエツチングであればポリシリコン層３のエツ
ジ部でメタルが残って短絡したり、ウェットエツチング
であればポリシリコン層３の段差部のメタルが断線しや
すくなる。

層間絶縁膜を平坦化する手法としてはこの他にも種々の
ものがある。

例えば、リフトオフ法を用いて層間絶縁膜を平坦化する
ことも行なわれている。リフトオフ法では、下層の配線
を形成する際のレジストを残しておいてその上から層間
絶縁膜を堆積し、レジストを除去することにより下層配
線上の層間絶縁膜を除去し、さらに層間絶縁膜を堆積し
て下層配線を層間絶縁膜で埋め込むとともに、層間絶縁
膜の表面を平坦化する。

（目的） 本発明はリフトオフ法によって下層の配線又はゲート電
極を層間絶縁膜で埋め込んで層間絶縁膜の表面を平坦化
するとともに、下層配線又は下層電極のポリシリコン層
の抵抗値を下げることのできる工程を含んだ製造方法を
提供することを目的とするものである。

（構成） 本発明では、電極用に下層のポリシリコン層と上層のモ
リブデン層とからなる２層膜を形成し。

熱処理によって両層の界面にシリサイド層を形成し、パ
タン化を施した後、第１の層間絶縁膜を形成し、モリブ
デン層を選択的に溶解するエツチング液でエツチングを
施して電極上の第１の層間絶縁膜を除去し、その後に第
２の層間絶縁膜を形成して平坦化された層間絶＃膜を形
成する。

本発明ではリフトオフ材料としてモリブデン層を用いる
。ポリシリコン層上にモリブデン層を形成し、両層の界
面にシリサイド層を形成することによって、ゲート電極
又は配線となるポリシリコン層の抵抗値が下がる。

また、リフトオフ法により眉間絶縁膜で下層のポリシリ
コン層を埋め込んで層間絶縁膜表面を平坦化することが
できる。

以下、実施例について具体的に説明する。

第１図は一実施例を表わす。

（Ａ）シリコン基板１上のＳｉＯ２膜２上に、ゲート電
極材料としてポリシリコン層３ａを例えば約３５００人
の厚さに堆積し、その上にリンガラスを堆積し、熱処理
によってリンをポリシリコン層３ａ中に拡散させてポリ
シリコン層３ａの抵抗値を下げる。

リンガラスを、例えばフッ酸水溶液によって除去した後
、ポリシリコン層３ａ上にモリブデン層１０ａを例えば
約４０００人の厚さに堆積する。

その後、窒素雰囲気中で例えば約１０００℃、３０分〜
１時間熱処理を施して、ポリシリコン層３ａとモリブデ
ン層１０ａの界面にモリブデンシリサイド層１１ａを形
成する。

（Ｂ）その上に、レジストを形成し、写真製版によって
レジストパタンを形成し、そのレジストをマスクとして
モリブデン層１０ａ、シリサイド層１１ａ及びポリシリ
コン層３ａをエツチングし、ゲート電極３，１１を形成
する。１０はパタン化されたモリブデン層である。

その後レジストを除去する。

（Ｃ）その上から第１の層間絶縁膜１２を堆積する。層
間絶縁１ｉ１１２としては、倒えばＰＳＧ又はＢＰＳＧ
を約４０００への厚さに堆積する。層間絶縁膜１２の厚
さはゲート電極のポリシリコン層３とその上のシリサイ
ド層１１の合計厚さに相当するものである。

（Ｄ）ポリシリコン層３及び層間絶縁膜１２に対するエ
ッチレートの低いエツチング液、例えば硝酸と硫酸の混
合水溶液でモリブデン層ｌＯをエツチングし、モリブデ
ン層１０上の層間絶縁膜１２を除去する（リフトオフ）
。

これにより、ＳｉＯ二２上２上リシリコン層３のない領
域には第１の眉間絶縁膜１２が埋め込まれた状態となる
。

（Ｅ）その後、第２の層間絶縁膜１３を堆積し、窒素雰
囲気中で例えば約１０００℃で熱処理を施してリフロー
させ、層間絶縁膜１３の表面を一層平坦化する。

レジストを形成し、写真製版とエツチングによって層間
絶縁膜１３にコンタクト孔６をあけ、レジストを除去し
た後、メタル層を堆積し、再びレジストを形成して写真
製版とエツチングによってメタル層をパタン化してメタ
ル配線５を形成する。

このとき、層間絶縁膜１３が平坦化されているので、メ
タル配線５の加工精度が向上する。

その後、パッシベーション膜を形成する。

（効果） 本発明では、リフトオフ法により、下層のポリシリコン
層にてなるゲート電極又は配線を２ＭＩの層間絶縁膜で
埋め込み、層間絶縁膜表面を平坦化したので、その上に
形成されるメタル配線の加工精度が向上し、信頼性が向
上する。

また、リフトオフ材料としてモリブデン層を用いたので
、ポリシリコン層の表面にモリブデンシリサイドを形成
することができ、これにより例えばポリシリコン層のシ
ート抵抗が従来は２０〜５０Ω／口程度であったものが
、本発明では２〜５Ω／口程度に減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図（Ａ）から同図（Ｅ）は一実施例を工程順に示す
断面図、第２図（Ａ）から同図（Ｄ）は従来の眉間絶縁
膜平坦化工程を示す断面図である。 １・・・・・・シリコン基板、２・・・・・・５ｉＯ＝
膜。 ３．３ａ・・・・・・ポリシリコン層、１１．ｌｌａ・
・・・・・シリサイド層、１０，１０ａ・・・・・・モ
リブデン層、１２・・・・・・第１の層間絶縁膜、１３
・・・・・・第２の層間絶縁膜。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極用に下層のポリシリコン層と上層のモリブデ
   ン層とからなる２層膜を形成し、熱処理によって両層の
   界面にシリサイド層を形成し、パタン化を施した後、第
   １の層間絶縁膜を形成し、モリブデン層を選択的に溶解
   するエッチング液でエッチングを施して電極上の第１の
   層間絶縁膜を除去し、その後に第２の層間絶縁膜を形成
   して平坦化された層間絶縁膜を形成することを特徴とす
   る半導体装置の製造方法。