JPH02139923A - 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】 ［産業上の利用分野］ この発明は、ポリシリコン及び高融点金属シリサイドの
ポリサイド構造を有する半導体装置の製造方法に関する
ものである。特に、イオン照射等により、下地のポリシ
リコンに結晶欠陥を多く含むダメージ層を形成して、ポ
リシリコンと高融点金属シリサイドとの密着性を向上さ
せた半導体装置の製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より配線抵抗を低減する目的で、下地になるポリシ
リコン上に高融点金属又はそのシリサイドを重ねたポリ
サイド構造の半導体装置を製造する試みが数多く為され
てきた。しかしながら、それらの半導体装置は、ポリシ
リコンと高融点金属又はそのシリサイドとの密着性が極
端に悪く、高温の熱処理を施されると、はく離現象を容
易に起こす欠点があった。このはく離現象の主たる原因
は、双方の熱膨張率の差であると考えられていたが、そ
れだけが原因ではなく、双方の界面状態に大きく依存す
ることが判明した。

ここで、従来の半導体装置の製造方法を第２図（ａ）及
び（ｂ）を参照しながら説明する。第２図（ａ）及び（
ｂ）は、従来の方法により製造された半導体装置を示す
概略断面図である。

最初に、第２図（ａ）で示すように、ポリシリコン膜（
２）が、シリコン基板（１）上に形成される。

このポリシリコン膜（２）は、膜形成直後はアモルファ
ス状態に近（、結晶状態は非常に微細である。

しかし、通常、配線抵抗を低減する目的で、リン（Ｐ）
がポリシリコン膜（２）にドーピングされる。

ポリシリコン膜（２）は、このときの熱処理（ＳＯＯ〜
１０００℃）によって、結晶粒径が大きくなり、０．１
〜０．３μｌ径程度に成長する。

つぎに、同図で示すように、タングステンシリサイドＩ
ＩＩ（３）が、スパッタリング法により、ポリシリコン
膜（２）上に形成される。タングステンシリサイドＭ（
３）は、低温（〜３００℃以下）で膜形成されるために
、膜形成直後はアモルファス状態である。また、タング
ステンシリサイド膜（３）は、ポリシリコン膜（２）の
熱膨張率にできるだけ近づけるために、その組成比がＷ
Ｓｉｉ、。→ＷＳｉｉ、ｚ程度にシリコン過剰で形成さ
れる。

そして、第２１Ｍ　（ｂ）で示すように、タングステン
シリサイド膜（３）の膜表面が酸化されてシリコンが不
均一にタングステンシリサイド膜（３）に供給される結
果、ポリシリコンｆｌ！（２）とタングステンシリサイ
ド膜（３）との間に（すき間）（４）が発生することが
あった。

すなわち、上述した従来の方法により製造された半導体
装置は、熱処理工程を経た場合、タングステンシリサイ
ド膜（３）が多結晶化されるが、その膜表面が酸化され
る。その原因は、電気炉に挿入引き出しされる過程おい
て巻き込まれた酸素であり、その酸化が８００℃以下で
発生しかつ拡散係数が小さいので、ポリシリコン膜（２
）からのシリコンの供給が不十分となるためである。

さらに、ポリシリコン膜（２）は、すでに多結晶となっ
ており、グレイン粒界とバルク状態部では、シリコンの
移動の差を生じやすい、このため、酸素の巻き込み酸化
において、ポリシリコンｒｙＡ（２＞が不均一にタング
ステンシリサイド膜（３）に供給される。この結果、ポ
リシリコン膜（２）とタングステンシリサイド膜（３）
との密着性は著しく悪くなる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したような従来の半導体装置の製造方法では、ポリ
シリコン膜とタングステンシリサイド膜との密着性が著
しく悪いという問題点があった。

この発明は、上述した問題点を解決するためになされた
もので、下地のポリシリコン族と高融点金属シリサイド
膜との密着性を良くすることができる半導体装置の製造
方法を得ることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ この発明に係る半導体装置の製造方法は、以下に述べる
ような工程を備えたものである。

（ｉ）、ダメージ層を多結晶シリコン膜に形成する工程
。

（ｉｉ）、高融点金属シリサイド膜を上記ダメージ層に
堆積する工程。

〔作用〕

この発明においては、イオン照射等によって、ダメージ
層が多結晶シリコン膜に形成される。

また、スパッタリング法によって、高融点金属シリサイ
ド膜が上記ダメージ層に堆積される。

［実施例］ この発明の一実施例を第１図（１）、（ｂ）、（Ｃ）、
（ｄ）及び（ｅ）を参照しながら説明する。第１図（ａ
）〜（ｅ）は、この発明の一実施例により製造される半
導体装置の一例を示す概略側面図である。

最初に、第１図（＆）で示すように、ポリシリコン膜（
２）が、減圧ＣＶＤ法により、下地のシリコン基板（１
）上に形成される。このポリシリコン膜（２）は、厚さ
約３０００人程度である。なお、図示されていないが、
実際の製造方法では、ポリシリコン１５１（２）の下に
二酸化ケイ素膜が形成される。

つぎに、第１図（ｂ）で示すように、ポリシリコンＪｌ
ｌ（２）は、不純物をドーピングされる。配線抵抗の低
減の目的で、リン（Ｐ）がポリシリコン膜（２）にドー
ピングされる。このために、ポリシリコンＩＩＩ（２）
は多結晶となる。

さらに、第１図（ｅ）で示すように、ダメージ層（３）
が、イオン照射によりポリシリコンｆｉｌ（２）に形成
される。上層膜に形成されるタングステンシリサイド膜
（５）との原子移動を促進する目的で、Ａｒプラスイオ
ン等がイオン注入法、スパッタエツチング法等によりポ
リシリコン膜（２）に照射される。その結果、結晶欠陥
を多く含むダメージ層（３）がポリシリコン膜（２）の
表層膜（厚さ約数画人）に形成される。ダメージ層（３
）はアモルファスが最適である。なお、ダメージ層（３
）を形成する方法は、多結晶構造のポリシリコン膜（２
）の表面の結晶性を改質する方法であれば上述したイオ
ン照射による方法以外の他の方法でもよい。

そして、第１図（ｄ）で示すように、タングステンシリ
サイド膜（５）が、スパッタリング法により、ダメージ
層（３）に堆積されて形成される。このタングステンシ
リサイド膜（５）は、厚さ約３０００人程度である。

つぎに、第１図（ｅ）で示すように、酸化膜（６）が、
熱処理により、タングステンシリサイド膜（５）に形成
される。アニーリング工程として約９００〜１０００℃
の熱処理によって、タングステンシリサイド膜（５）の
結晶が約０．１μｌ径程度に成長する。このとき、シリ
コンがポリシリコン膜（２）から均一に供給され、均一
な酸化１１１（６）がタングステンシリサイドＪｉｇ（
５）に形成される。この酸化膜（６）の組成は、Ｗ、Ｓ
ｉ及び０であり、タングステンシリサイドの低級な酸化
物である。

以上のように形成されたポリシリコン及びタングステン
シリサイドのポリサイド構造は、その後の熱処理を経て
も良好な密着性を有する。

なお、上記実施例では高融点金属シリサイドとしてタン
グステンシリサイドについて説明したが、モリブデンシ
リサイド、チタンシリサイド等であっても所期の目的を
達成し得ることはいうまでもない。

また、高融点金属シリサイドの代わりに、高融点金属を
使用してもよいことはいうまでもない。

［発明の効果］ この発明の半導体装置の製造方法は、以上説明したとお
り、ダメージ層を多結晶シリコン膜に形成する工程と、
高融点金属シリサイド膜を上記ダメージ層に堆積する工
程とを備えたので、下地のポリシリコン膜と高融点金属
シリサイド膜との密着性を良くすることができるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図（＆）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）及び（ｅ）はこ
の発明の一実施例により製造される半導体装置の一例を
示す概略断面図、第２図（ａ）及び（ｂ）は従来の半導
体装置の製造方法により製造された半導体装置を示す概
略断面図である。 図において、 （１）・・・　シリコン基板、 （２）　・・・　ポリシリコン膜、 （３）　・・・　ダメージ層、 （５）　・・・　タングステンシリサイド膜、（６）　
・・・　酸化膜である。 なお、各図中、同一符号は同一、又は相当部分扇１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ダメージ層を多結晶シリコン膜に形成する工程、及び高
   融点金属シリサイド膜を上記ダメージ層に堆積する工程
   を備えたことを特徴とする半導体装置の製造方法。