JPH0216576B2 - - Google Patents
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- JPH0216576B2 JPH0216576B2 JP57051383A JP5138382A JPH0216576B2 JP H0216576 B2 JPH0216576 B2 JP H0216576B2 JP 57051383 A JP57051383 A JP 57051383A JP 5138382 A JP5138382 A JP 5138382A JP H0216576 B2 JPH0216576 B2 JP H0216576B2
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- oxide film
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- point metal
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
- H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の分野〕
本発明は、半導体装置、特に高融点金属を電
極・配線等として用いる半導体装置の製法に関す
るものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of the Invention] The present invention relates to a semiconductor device, and particularly to a method for manufacturing a semiconductor device using a high melting point metal as an electrode, wiring, etc.
従来、半導体装置においては、電極・配線等の
材料としてはアルミニウム(以下「Al」という)
等の低融点金属、モリブデン(以下「Mo」とい
う)、タングステン(以下「W」という)、タンタ
ル(以下「Ta」という)、チタン(以下「Ti」
という)等の高融点金属、又は多結晶シリコン
(以下「polySi」という)等の半導体材料が用い
られていた。これらの材料はそれぞれ一長一短を
有していた。即ち、このうちAlは比抵抗が小さ
い利点はあるものの、その融点が660℃と低いた
め通常1000℃程度の熱処理工程が必要とされる半
導体装置の製造プロセスにAlを導入するには
種々の制約があつた。一方polySiは1000℃程度の
熱処理にも耐えうること及び基板として用いるシ
リコンとの親和性も大きいことから半導体装置の
製造プロセスの自由度を大きくとれるという利点
をもつている。更にpolySiを酸化雰囲気中で単に
熱処理するのみでpolySi表面に絶縁性のよいシリ
コン酸化膜(以下「SiO2」という)を簡単に形
成することができ、polySi及びSiO2が共に
H2SO、HCl、HNO3、H2O2等の各溶液の適当な
混合液での酸洗浄(以下単に「酸洗浄」という)
に耐えられることから素子表面の清浄化が容易に
行えるので、電極・配線等にpolySiを用いた場合
には半導体装置の製造歩留りがよいという利点が
あつた。しかし、polySiの比抵抗は金属に比べる
と2桁ないし3桁高いので、電極・配線等に
polySiを用いた半導体装置では配線抵抗による伝
搬遅延を増大し、高集積化、高速化を実現するこ
とは困難であつた。
Conventionally, aluminum (hereinafter referred to as "Al") has been used as the material for electrodes, wiring, etc. in semiconductor devices.
Low melting point metals such as molybdenum (hereinafter referred to as "Mo"), tungsten (hereinafter referred to as "W"), tantalum (hereinafter referred to as "Ta"), titanium (hereinafter referred to as "Ti")
High melting point metals such as (hereinafter referred to as "polySi") or semiconductor materials such as polycrystalline silicon (hereinafter referred to as "polySi") were used. Each of these materials had advantages and disadvantages. In other words, although Al has the advantage of low resistivity, its melting point is as low as 660°C, so there are various restrictions when introducing Al into the manufacturing process of semiconductor devices, which usually requires a heat treatment process of about 1000°C. It was hot. On the other hand, polySi has the advantage of being able to withstand heat treatment at temperatures of about 1000°C and having a high affinity with silicon used as a substrate, allowing a greater degree of freedom in the manufacturing process of semiconductor devices. Furthermore, by simply heat-treating polySi in an oxidizing atmosphere, a silicon oxide film (hereinafter referred to as "SiO 2 ") with good insulation can be easily formed on the surface of polySi, and both polySi and SiO 2
Acid cleaning with an appropriate mixture of H 2 SO, HCl, HNO 3 , H 2 O 2, etc. solutions (hereinafter simply referred to as "acid cleaning")
Since polySi can withstand high temperatures, it is easy to clean the element surface, so when polySi is used for electrodes, wiring, etc., it has the advantage of increasing the manufacturing yield of semiconductor devices. However, the specific resistance of polySi is two to three orders of magnitude higher than that of metals, so it is difficult to use for electrodes, wiring, etc.
In semiconductor devices using polySi, the propagation delay due to wiring resistance increases, making it difficult to achieve high integration and high speed.
これらに対して、高融点金属、例えばMoは融
点が約2600℃と高く、1000℃程度の熱処理に耐え
うることからMoを電極・配線等に用いると半導
体装置の製造プロセスの自由度を大きくでき、高
融点金属は比抵抗も小さいことから半導体装置の
高速化にも適している。このことから高融点金属
を備えた半導体装置は脚光を浴びてきた。しか
し、polySiに比べ高融点金属の場合には、その表
面にシリコンの熱酸化膜のように安定で良質な絶
縁層を備えた構造の半導体装置及びそれを簡単に
製造する方法が実現されていなかつたため、高融
点金属を電極・配線等に用いた半導体装置は半導
体技術の主流には今までなり得なかつた。高融点
金属層上にシリコン酸化膜のように絶縁層を備え
た構造のもの自体は従来も存在していた。しか
し、このシリコン酸化膜は化学気相成長(以下
「CVD」という)法等によつて形成されたもの
(以下CVD法により形成されたシリコン酸化膜を
「CVDSiO2」という)であるため膜質が悪く、例
えば絶縁耐圧がシリコンの熱酸化膜などに比べ低
かつた。またCVD法は全面にCVDSiO2を堆積す
るもので、高融点金属表面にだけ選択的にシリコ
ン酸化膜を形成できない。さらにこのCVDSiO2
を段差のある部分に一様の厚さで形成することは
難しく、また段差部でCVDSiO2はオーバーハン
グ状になることが多い。このためこのCVDSiO2
を層間絶縁膜として用い、段差のある高融点金属
層、CVDSiO2及び他の導電性層の三層構造を備
えた半導体を実現しようとすると、短絡又は断線
が多いという欠点があつた。そしてこのように欠
点があるため多層配線構造を実現することが難し
く、半導体装置の製造歩留りの向上にも限界があ
つた。またCVD法により高融点金属の表面に
CVDSiO2を形成するには、高融点金属の酸化を
防ぐために一旦CVD装置内の温度を下げてから
高融点金属を備えた試料をCVD装置内に装着し、
装置内を不活性雰囲気にし温度を上げてから反応
ガスを装置内に供給しCVDSiO2を形成しなけれ
ばならなかつた。このため操作が複雑で時間も長
時間要するという欠点があつた。また従来の方法
ではCVDSiO2の耐圧、ピンホールの存在等の問
題を除去するためCVDSiO2を例えば5000Åと厚
くする必要があり半導体装置の高密度化が困難で
あつた。 On the other hand, high-melting point metals such as Mo have a high melting point of about 2600℃ and can withstand heat treatment of about 1000℃, so using Mo for electrodes, wiring, etc. can increase the degree of freedom in the manufacturing process of semiconductor devices. Since high melting point metals have low specific resistance, they are also suitable for increasing the speed of semiconductor devices. For this reason, semiconductor devices including high-melting point metals have been in the spotlight. However, in the case of metals with a higher melting point than polySi, a semiconductor device with a structure that has a stable and high-quality insulating layer like a silicon thermal oxide film on its surface, and a method for easily manufacturing it, have not yet been realized. Therefore, semiconductor devices using high-melting point metals for electrodes, wiring, etc. have not been able to become mainstream in semiconductor technology until now. Structures in which an insulating layer such as a silicon oxide film is provided on a high-melting point metal layer have existed in the past. However, since this silicon oxide film is formed by a chemical vapor deposition (hereinafter referred to as "CVD") method (hereinafter a silicon oxide film formed by the CVD method is referred to as "CVDSiO 2 "), the film quality is poor. The problem was that, for example, the dielectric strength was lower than that of thermally oxidized silicon films. Furthermore, the CVD method deposits CVDSiO 2 on the entire surface, and cannot selectively form a silicon oxide film only on the high melting point metal surface. Furthermore this CVDSiO 2
It is difficult to form CVDSiO 2 with a uniform thickness over stepped areas, and CVDSiO 2 often forms an overhang at stepped areas. For this reason this CVDSiO 2
When trying to realize a semiconductor with a three-layer structure consisting of a refractory metal layer with steps, CVDSiO 2 , and other conductive layers by using it as an interlayer insulating film, there was a drawback that there were many short circuits or disconnections. Due to these drawbacks, it is difficult to realize a multilayer wiring structure, and there is a limit to the improvement in manufacturing yield of semiconductor devices. In addition, by CVD method, it can be applied to the surface of high melting point metal.
To form CVDSiO 2 , the temperature inside the CVD device is lowered to prevent oxidation of the high-melting point metal, and then the sample containing the high-melting point metal is placed inside the CVD device.
It was necessary to create an inert atmosphere in the device, raise the temperature, and then feed the reaction gas into the device to form CVDSiO 2 . Therefore, the operation is complicated and takes a long time. Furthermore, in the conventional method, in order to eliminate problems such as the breakdown voltage of CVDSiO 2 and the presence of pinholes, it was necessary to thicken CVDSiO 2 to, for example, 5000 Å, making it difficult to increase the density of semiconductor devices.
本発明の目的は、高融点金属層の表面に絶縁性
のすぐれたシリコン酸化膜を備えた半導体装置の
製法を提供することである。
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a silicon oxide film with excellent insulation properties on the surface of a high melting point metal layer.
本発明の他の目的は、短絡及び断線の少ない半
導体の製法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor with fewer short circuits and disconnections.
本発明の他の目的は、多層配線に好適な構造の
半導体装置の製法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device having a structure suitable for multilayer wiring.
本発明の他の目的は、高融点金属層の表面のみ
に選択的に絶縁性のすぐれたシリコン酸化膜を形
成する半導体装置の製法を提供することにある。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device in which a silicon oxide film with excellent insulating properties is selectively formed only on the surface of a high melting point metal layer.
本発明の他の目的は、高融点金属層を備えた半
導体装置を高歩留りで製造する方法を提供するこ
とにある。 Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device including a high melting point metal layer with high yield.
上記目的を達成するために、本発明に係る半導
体装置の製造方法の代表的な第1の態様は、絶縁
層を備えた基板から成る基体上に高融点金属層を
形成する工程と、前記高融点金属層の表面に高融
点金属酸化物層を形成する工程と、前記高融点金
属酸化物層上にシリコン層を形成する工程と、前
記高融点金属、前記高融点金属酸化物層及びシリ
コン層を有する基体を水素を含む雰囲気中で熱処
理し前記高融点金属層と前記シリコン層との間に
内部シリコン酸化膜を形成する工程とを含むこと
を特徴とする。更に製造方法の第2の態様によれ
ば、上記第1の態様において高融点金属酸化物層
上にシリコン層を形成した後にこのシリコン層の
表面を酸化してから内部シリコン酸化膜形成工程
を行うことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a typical first aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a high melting point metal layer on a base body consisting of a substrate provided with an insulating layer; a step of forming a high melting point metal oxide layer on the surface of the melting point metal layer, a step of forming a silicon layer on the high melting point metal oxide layer, the high melting point metal, the high melting point metal oxide layer, and the silicon layer. The method is characterized in that it includes a step of heat-treating a substrate having a hydrogen-containing structure in an atmosphere containing hydrogen to form an internal silicon oxide film between the high melting point metal layer and the silicon layer. Furthermore, according to a second aspect of the manufacturing method, after forming a silicon layer on the high melting point metal oxide layer in the first aspect, the surface of this silicon layer is oxidized, and then the internal silicon oxide film forming step is performed. It is characterized by
以下、本発明を実施例に基づいて詳細に説明す
る。
Hereinafter, the present invention will be explained in detail based on examples.
単結晶シリコン基板2とこの上に絶縁層3とし
て例えば厚さ400Åのシリコン酸化膜を備えた構
成から成る基板1上に高融点金属層4を形成し第
7−A図の構造を得る。ここで高融点金属層4と
して用いる材料としては、低比抵抗で耐熱性が高
くその材料の酸化物が水素を含む雰囲気中で熱処
理することにより容易に還元されるものであるこ
とが必要であり、例えばMo、W、Ta等がある。
本実施例では以下Moを例に挙げて詳細に説明す
る。第7−A図の高融点金属層4は電子ビーム蒸
着法で形成した厚さ約3000ÅのMoである。 A high melting point metal layer 4 is formed on a substrate 1 consisting of a single crystal silicon substrate 2 and a silicon oxide film having a thickness of, for example, 400 .ANG. as an insulating layer 3 thereon to obtain the structure shown in FIG. 7-A. The material used for the high melting point metal layer 4 here must have low resistivity and high heat resistance, and the oxide of the material must be easily reduced by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen. , for example, Mo, W, Ta, etc.
This embodiment will be described in detail below using Mo as an example. The high melting point metal layer 4 in FIG. 7-A is Mo with a thickness of about 3000 Å formed by electron beam evaporation.
次に高融点金属層4の表面を酸化して高融点金
属酸化物層20を形成し、第7−B図の構造を得
る。高融点金属層4としてMoを用いた場合に一
般に安定に得られるMoの酸化物としては二酸化
モリブデン(以下「MoO2」という)と三酸化モ
リブデン(以下「MoO3」という)とがある。
MoO3はMoを酸素を含む雰囲気中で低温熱処理
して容易に得られるが、このMoO3は約800℃以
上の高温になると昇華し始める。このため高融点
金属酸化物層20としてMoO3を用いた場合には
後の工程での熱処理によりMoO3の剥離等がおこ
つてしまい不都合である。従つて高融点金属酸化
物層20としては融点が約1900℃と高く高温で安
定なMoO2を用いる必要がある。しかし、従来
Mo表面にMoO2を形成することは容易ではなか
つた。我々は種々の検討の結果MoO2をMo表面
に安定につくるMoの酸化方法を二つ見い出し
た。第1の方法はMoを酸素雰囲気中で300℃程
度で酸化しMoの表面に一旦MoO3を形成し、続
いて不活性ガス(例えば窒素ガス)中でMoO3の
昇華点に近い温度又はそれ以上の温度で熱処理し
MoO3をMoO2に変えMoの表面にMoO2を形成す
る方法である。第2の方法は、酸素を微量(1.0
%以下)を含む不活性ガス(例えば窒素ガス)雰
囲気中でMoをMoO3の昇華点に近い温度又はそ
れ以上の温度で熱処理しMo表面にMoO2を形成
する方法である。この二つの方法でえられたMo
表面のMo酸化物がMoO2であることはX線回折
と電子線回折により確認した。本実施例において
は第1の方法を用いて高融点金属酸化物層20と
なるMoO2を形成した。その一例としては、Mo
を備えた基体を酸素雰囲気中で300℃の温度で60
分間熱処理しMoO3をMo上に形成した後、窒素
雰囲気中で800℃の温度で30分間熱処理しMoの
表面に約400Åの厚さのMoO2を形成した。 Next, the surface of the high melting point metal layer 4 is oxidized to form a high melting point metal oxide layer 20 to obtain the structure shown in FIG. 7-B. Molybdenum dioxide (hereinafter referred to as " MoO2 ") and molybdenum trioxide (hereinafter referred to as " MoO3 ") are Mo oxides that are generally stably obtained when Mo is used as the high melting point metal layer 4.
MoO 3 can be easily obtained by heat-treating Mo at a low temperature in an oxygen-containing atmosphere, but this MoO 3 begins to sublimate at high temperatures of about 800°C or higher. For this reason, when MoO 3 is used as the high melting point metal oxide layer 20, peeling of MoO 3 may occur due to heat treatment in a later step, which is inconvenient. Therefore, as the high melting point metal oxide layer 20, it is necessary to use MoO 2 , which has a high melting point of about 1900° C. and is stable at high temperatures. However, conventionally
It was not easy to form MoO 2 on the Mo surface. As a result of various studies, we have discovered two methods of oxidizing Mo that can stably produce MoO 2 on the Mo surface. The first method is to oxidize Mo at about 300℃ in an oxygen atmosphere to temporarily form MoO 3 on the surface of Mo, and then oxidize it in an inert gas (e.g. nitrogen gas) at a temperature close to the sublimation point of MoO 3 or below. Heat treated at a temperature higher than
This is a method of changing MoO 3 to MoO 2 and forming MoO 2 on the surface of Mo. The second method uses trace amounts of oxygen (1.0
In this method, Mo is heat-treated at a temperature close to or higher than the sublimation point of MoO 3 in an inert gas (e.g., nitrogen gas) atmosphere containing 20% or less) to form MoO 2 on the Mo surface. Mo obtained by these two methods
It was confirmed by X-ray diffraction and electron beam diffraction that the Mo oxide on the surface was MoO 2 . In this example, MoO 2 that will become the high melting point metal oxide layer 20 was formed using the first method. An example is Mo
60 at a temperature of 300 °C in an oxygen atmosphere.
After heat treatment was performed for a minute to form MoO 3 on Mo, heat treatment was performed at a temperature of 800° C. for 30 minutes in a nitrogen atmosphere to form MoO 2 with a thickness of about 400 Å on the surface of Mo.
第8図はMo上に形成するMoO3の膜厚と形成
時間との関係を示したものである曲線a,b,c
は形成温度がそれぞれ300℃、320℃、350℃の場
合についてのMoO3膜厚の形成時間依存性であ
る。後に述べるように形成される内部シリコン酸
化膜5の厚さはMoO3を変換してできるMoO2の
膜厚に依存するので、内部シリコン酸化膜5の厚
さの制御上このMoO3の膜厚を精度よく制御して
おくことが大切である。第8図は、300℃前後の
形成温度でMoO3を形成すれば精度よくMoO3の
膜厚の制御ができることを示している。 Figure 8 shows curves a, b, and c showing the relationship between the film thickness of MoO 3 formed on Mo and the formation time.
are the dependence of the MoO 3 film thickness on the formation time when the formation temperatures are 300°C, 320°C, and 350°C, respectively. As will be described later, the thickness of the internal silicon oxide film 5 to be formed depends on the thickness of MoO 2 formed by converting MoO 3. Therefore, in order to control the thickness of the internal silicon oxide film 5, the thickness of this MoO 3 can be adjusted. It is important to control accurately. FIG. 8 shows that if MoO 3 is formed at a formation temperature of around 300° C., the film thickness of MoO 3 can be precisely controlled.
なお、上述した二つのMoO2の形成方法を比較
した場合には、第1の方法の方がMoO2の膜厚の
制御及びMo中への酸素の拡散防止の点ですぐれ
ている。Moへの酸素の拡散があつた場合には、
後の内部シリコン酸化膜形成工程でMoが大きく
なり体積収縮を伴うことになりあまり望ましくな
い。 Note that when comparing the two methods for forming MoO 2 described above, the first method is superior in terms of controlling the film thickness of MoO 2 and preventing oxygen from diffusing into Mo. When oxygen diffuses into Mo,
In the later step of forming an internal silicon oxide film, Mo increases in size and causes volume contraction, which is not very desirable.
次に、高融点金属酸化物層20の上にシリコン
層6を形成し第7−C図の構造を得る。シリコン
層6はpolySiでもアモルフアスシリコンでもよ
い。本実施例では電子ビーム蒸着法によりpolySi
を3500Åの厚さに形成した。その後このpolySiを
低抵抗化するために不純物、例えばAsをpolySi
へイオン注入法により添加した。シリコン層6と
して用いるpolySiの形成には他の形成法、例えば
CVD法等を用いてもよく、形成時に不純物を添
加してもよい。またpolySiの不純物濃度は、
polySiの用途に応じ適宜設定すればよいことはも
ちろんである。 Next, a silicon layer 6 is formed on the high melting point metal oxide layer 20 to obtain the structure shown in FIG. 7-C. The silicon layer 6 may be made of polySi or amorphous silicon. In this example, polySi was deposited using electron beam evaporation.
was formed to a thickness of 3500 Å. Then, in order to lower the resistance of this polySi, impurities such as As are added to the polySi.
It was added by ion implantation method. Other formation methods can be used to form the polySi used as the silicon layer 6, e.g.
A CVD method or the like may be used, and impurities may be added during formation. In addition, the impurity concentration of polySi is
Of course, it may be set as appropriate depending on the use of polySi.
次に第7−C図の構造のものを水素雰囲気又は
水素を含む不活性ガス(例えば窒素ガス)雰囲気
中で熱処理することにより高融点金属酸化物層2
0を還元し同時にシリコン層6を内部、即ち高融
点金属層4側から酸化し高融点金属層4とシリコ
ン層6との間に内部シリコン酸化膜5を形成し第
7−D図の構造を得る。このとき内部シリコン酸
化膜5は高融点金属層4の全表面に形成される。
本実施例においては、水素雰囲気中で1000℃の温
度で60分間の熱処理を行いMoO2を還元しMoと
し、同時に内部シリコン酸化膜5を約700Åの厚
さ形成した。上記の例では1000℃60分の熱処理を
行つているが、この熱処理条件は高融点金属酸化
物層の還元と同時にシリコン層6が内部から酸化
される条件であればよく、800℃程度の熱処理温
度であつてもかまわない。また熱処理雰囲気中に
ホスヒン(PH3)を加えることにより内部シリコ
ン酸化膜16をリンガラス化させることも可能で
ある。 Next, the high melting point metal oxide layer 2 is heat-treated in a hydrogen atmosphere or an inert gas (e.g. nitrogen gas) atmosphere containing hydrogen.
0 is reduced, and at the same time, the silicon layer 6 is oxidized from inside, that is, from the high melting point metal layer 4 side, to form an internal silicon oxide film 5 between the high melting point metal layer 4 and the silicon layer 6, resulting in the structure shown in FIG. 7-D. obtain. At this time, the internal silicon oxide film 5 is formed on the entire surface of the high melting point metal layer 4.
In this example, a heat treatment was performed at a temperature of 1000° C. for 60 minutes in a hydrogen atmosphere to reduce MoO 2 to Mo, and at the same time, an internal silicon oxide film 5 was formed to a thickness of about 700 Å. In the above example, heat treatment is performed at 1000°C for 60 minutes, but the heat treatment conditions may be such that the silicon layer 6 is oxidized from the inside at the same time as the high melting point metal oxide layer is reduced, and the heat treatment at approximately 800°C is sufficient. It doesn't matter if it's temperature. It is also possible to turn the internal silicon oxide film 16 into phosphorus glass by adding phosphine (PH 3 ) to the heat treatment atmosphere.
上述の内部シリコン酸化膜形成工程前後の構造
の変化を第9図に示すオージエ電子分光法の測定
結果に基づいて説明する。第9図Aは内部シリコ
ン酸化膜形成前、即ち第7−C図の構造について
第9図Bは内部シリコン酸化膜形成工程後、即ち
第7−D図の構造について、シリコン層6表面か
ら基板2方向への構成元素の深さ方向分布をそれ
ぞれ示している。横軸は試料をスパツタエツチン
グした時間で、シリコン層6表面からの深さに対
応している。a,b,cはそれぞれシリコン、酸
素、Moを示す曲線である。第9図AはMo上に
MoO2が形成されており更にMoO2上にpolySiが
形成されていることを明瞭に示している。第9図
Bを第9図Aと比較してみるとMoO2であつた部
分がMoに還元されpolySiとMoO2の界面であつ
た付近からpolySi表面方向に約700Å程度の内部
シリコン酸化膜が形成されている様子がわかる。
第9図Bによれば、Mo中には酸素は入つておら
ず上述した内部シリコン酸化膜形成工程ではMo
が酸化されないことを示しており、またMoとシ
リコンとの反応によるシリサイドなども形成され
ていないことを示している。更に第9図Bから
は、polySiと内部シリコン酸化膜との界面及び内
部シリコン酸化膜とMoとの界面は共に非常に急
峻なオージエ電子分布を示しているので、両界面
は非常に均質かつ一様に形成されているものと判
断される。このように第7−C図の構造のものを
水素を含む雰囲気中で熱処理することにより第7
−D図に示す内部シリコン酸化膜5が形成される
理由は次のように考えられる。即ち、MoO2が次
の反応により還元され、
MoO2+2H2→Mo+2H2O
このとき生成されるH2Oによりシリコン層6
であるpolySiが酸化され内部シリコン酸化膜5が
形成されるものと考えられる。このようにMoO2
がH2O供給源としての役割を果たすのでMoの全
表面に内部シリコン酸化膜5が形成されることに
なる。また熱処理雰囲気として用いる水素の量は
上記の還元反応に用いられるのに充分な量があれ
ばよい。そして上記の還元反応に伴つて発生する
H2Oの量はたかだかMoO2を構成する酸素量で限
定されてしまうので、形成しうる内部シリコン酸
化膜5の最大の厚さはMoO2の厚さによつて決定
されることに注意しておく必要がある。 Changes in the structure before and after the above-mentioned internal silicon oxide film forming step will be explained based on the measurement results of Auger electron spectroscopy shown in FIG. 9A shows the structure before forming the internal silicon oxide film, that is, the structure shown in FIG. 7-C, and FIG. 9B shows the structure after forming the internal silicon oxide film, that is, the structure shown in FIG. The depth distribution of constituent elements in two directions is shown. The horizontal axis represents the time during which the sample was sputter etched, which corresponds to the depth from the surface of the silicon layer 6. a, b, and c are curves representing silicon, oxygen, and Mo, respectively. Figure 9A is on Mo
It clearly shows that MoO 2 is formed and polySi is formed on MoO 2 . Comparing Figure 9B with Figure 9A, the portion that was MoO 2 was reduced to Mo, and an internal silicon oxide film of about 700 Å was formed from the vicinity of the interface between polySi and MoO 2 toward the polySi surface. You can see how it is formed.
According to FIG. 9B, there is no oxygen in Mo, and in the above-mentioned internal silicon oxide film formation process, Mo does not contain oxygen.
This shows that Mo is not oxidized, and that no silicide is formed due to the reaction between Mo and silicon. Furthermore, from FIG. 9B, the interface between polySi and the internal silicon oxide film and the interface between the internal silicon oxide film and Mo both show very steep Auger electron distributions, so both interfaces are very homogeneous and uniform. It is assumed that it is formed in a similar manner. In this way, by heat-treating the structure shown in Figure 7-C in an atmosphere containing hydrogen,
The reason why the internal silicon oxide film 5 shown in FIG. -D is formed is considered to be as follows. That is, MoO 2 is reduced by the following reaction, MoO 2 +2H 2 →Mo+2H 2 O The H 2 O generated at this time reduces the silicon layer 6.
It is considered that polySi is oxidized and an internal silicon oxide film 5 is formed. Like this MoO 2
Since Mo serves as a H 2 O supply source, an internal silicon oxide film 5 is formed on the entire surface of Mo. Further, the amount of hydrogen used as the heat treatment atmosphere may be sufficient as long as it is used in the above-mentioned reduction reaction. and occurs along with the above reduction reaction.
Note that the maximum thickness of the internal silicon oxide film 5 that can be formed is determined by the thickness of MoO 2 , since the amount of H 2 O is limited by the amount of oxygen constituting MoO 2 . It is necessary to keep it.
次に、上述の内部シリコン酸化膜形成工程で形
成した内部シリコン酸化膜5の膜質を、種々の方
法で評価したのでその結果を説明する。先ず
XPS(X−ray photoelectron spectroscopy)測
定により内部シリコン酸化膜5の組成を検討した
ところ、この膜のシリコンの2P電子の結合エネ
ルギーは103.3eVであり通常のシリコンの熱酸化
膜のシリコンの2P電子の結合エネルギー値
103.4eVにほぼ一致したことから、内部シリコン
酸化膜5の組成は通常のシリコンの熱酸化膜と同
様の組成であると判断した。次に内部シリコン酸
化膜5の希フツ酸(フツ酸:水=3:100)に対
するエツチング速度は120Å/分であり通常のシ
リコンの熱酸化膜の同様の液でのエツチング速度
109Å/分とほぼ同等であつた。次に内部シリコ
ン酸化膜5上に500μ角のpolySi−Al2層電極を形
成し、内部シリコン酸化膜5の耐圧及びリーク電
流を測定したところ、耐圧は106V/cm以上で、
リーク電流は10-12A以下であり、通常のシリコ
ンの熱酸化膜と同等の値を得た。以上の評価の結
果から、内部シリコン酸化膜の膜質は通常のシリ
コンの熱酸化膜と同等であると結論した。 Next, the quality of the internal silicon oxide film 5 formed in the internal silicon oxide film forming step described above was evaluated using various methods, and the results will be explained. First of all
When the composition of the internal silicon oxide film 5 was examined by XPS (X-ray photoelectron spectroscopy) measurement, the binding energy of the 2P electrons of silicon in this film was 103.3 eV, which was found to be higher than that of the 2P electrons of silicon in a normal silicon thermal oxide film. binding energy value
Since the values almost coincided with 103.4 eV, it was determined that the composition of the internal silicon oxide film 5 was similar to that of a normal silicon thermal oxide film. Next, the etching rate of the internal silicon oxide film 5 with dilute hydrofluoric acid (hydrofluoric acid:water = 3:100) is 120 Å/min, which is the etching rate of a normal silicon thermal oxide film with a similar solution.
It was almost equivalent to 109 Å/min. Next, a 500 μ square polySi-Al2 layer electrode was formed on the internal silicon oxide film 5, and the withstand voltage and leakage current of the internal silicon oxide film 5 were measured, and the withstand voltage was 10 6 V/cm or more.
The leakage current was less than 10 -12 A, which is equivalent to that of a normal silicon thermal oxide film. From the above evaluation results, it was concluded that the film quality of the internal silicon oxide film is equivalent to that of a normal silicon thermal oxide film.
以上の内部シリコン酸化膜5の評価結果からも
明らかな様に、本発明を用いると高融点金属層4
の表面に絶縁性のよい内部シリコン酸化膜5を簡
単に形成することができる利点がある。しかも内
部シリコン酸化膜5は高融点金属層4の表面にむ
らなく形成された高融点金属酸化物層20を還元
する際に生ずるH2Oを利用して形成されるので、
高融点金属層の表面にのみ選択的にかつむらなく
一様に形成される。このためスルーホールを内部
シリコン酸化膜5に穿孔する以外シリコン層6と
高融点金属層4は短絡することなく極めてよく絶
縁分離される。また高融点金属層4が段差を有し
ていても、その段差部で内部シリコン酸化膜5が
オーバーハング状になることがないので内部シリ
コン酸化膜5上のシリコン層6が断線することも
なく、段差部の側壁を覆う内部シリコン酸化膜5
の厚さは約700Åと従来のCVDSiO2に比べ約1/7
で済むので半導体装置をより高密度化できる。更
に、内部シリコン酸化膜形成工程では、従来の
Mo上へのCVDSiO2形成時の如くMoO3の形成が
おこらないように複雑な手順及び時間をかけるこ
となく、簡単に高融点金属層4上に内部シリコン
酸化膜6を形成できる。 As is clear from the above evaluation results of the internal silicon oxide film 5, when the present invention is used, the high melting point metal layer 4
There is an advantage that an internal silicon oxide film 5 having good insulation properties can be easily formed on the surface of the substrate. Moreover, since the internal silicon oxide film 5 is formed using H 2 O generated when reducing the high melting point metal oxide layer 20 evenly formed on the surface of the high melting point metal layer 4,
It is formed selectively and uniformly only on the surface of the high melting point metal layer. Therefore, unless a through hole is formed in the internal silicon oxide film 5, the silicon layer 6 and the high melting point metal layer 4 are extremely well insulated without being short-circuited. Furthermore, even if the high melting point metal layer 4 has a step, the internal silicon oxide film 5 does not overhang at the step, so the silicon layer 6 on the internal silicon oxide film 5 does not become disconnected. , an internal silicon oxide film 5 covering the side walls of the stepped portion
The thickness is approximately 700 Å, approximately 1/7 that of conventional CVDSiO 2 .
Since only a few steps are required, it is possible to increase the density of the semiconductor device. Furthermore, in the internal silicon oxide film formation process, the conventional
The internal silicon oxide film 6 can be easily formed on the high melting point metal layer 4 without requiring complicated procedures and time to avoid the formation of MoO 3 as in the case of forming CVDSiO 2 on Mo.
上に述べた半導体装置の製造方法においては、
各種の変形例が考えられる。例えば第1の変形例
としては、基板として第10図に示すようにシリ
コン基板2上にコンタクトホール30の穿孔され
た第1絶縁層3を有する基体1を用いて第7図と
同様の製造方法で各層を形成すれば第2図の構造
のものを得ることができる。第2の変形例として
は、第7−B図の構造のものを得た後に公知のリ
ソグラフイ技術及びエツチング技術を用いて高融
点金属酸化物層20の一部にスルーホール8を穿
孔した後第7−C図及び第7−D図の構造を得る
工程を経れば第3図の構造のものを実現できる。
第3の変形例としては、基体1として第11図に
示す構造のものを用い上記第2の変形例と同様の
工程を行えば第4図の構造を実現できる。第4の
変形例としては、第7−A図の構造を得た後に高
融点金属層4を所定の形状、例えば第12−A図
のように矩形の断面形状に加工し、その後第7−
B図の構造を得ると同様の工程により第12−B
図の構造を得、第7−C図の構造を得るのと同様
の工程により第12−C図の構造を得、次いで第
7−D図の構造を得るのと同様の工程により第1
2−D図(第5図に同じ)の構造を得る。第5の
変形例としては、上記第4の変形例において、第
12−D図の構造を得た後シリコン層を所定形状
に加工して第6図の構造を得る。第6の変形例と
しては、上記第4の変形例において第12−C図
の後にシリコン層6を所定形状に加工した後、第
12−D図の構造を得るのと同様の工程を行う
と、シリコン層6に覆われた高融点金属層4との
界面には内部シリコン酸化膜6が覆われない部分
では高融点金属酸化物層20が還元され高融点金
属層が露出した構造を得る。上述の第4及び第5
の変形例においては、高融点金属層4の表面にの
み選択的に内部シリコン酸化膜5が形成されるこ
とになる。また第6の例においては高融点金属層
4の表面のうちシリコン層6の覆われた部分のみ
に選択的に内部シリコン酸化膜5が形成されるこ
とになる。 In the method for manufacturing a semiconductor device described above,
Various modifications are possible. For example, as a first modification example, as shown in FIG. 10, a manufacturing method similar to that shown in FIG. By forming each layer in the following manner, the structure shown in FIG. 2 can be obtained. As a second modification, after obtaining the structure shown in FIG. 7-B, a through hole 8 is formed in a part of the high melting point metal oxide layer 20 using known lithography technology and etching technology. The structure shown in FIG. 3 can be realized by going through the steps of obtaining the structures shown in FIGS. 7-C and 7-D.
As a third modification, the structure shown in FIG. 4 can be realized by using the base body 1 having the structure shown in FIG. 11 and performing the same steps as in the second modification. As a fourth modification, after obtaining the structure shown in FIG. 7-A, the high melting point metal layer 4 is processed into a predetermined shape, for example, a rectangular cross-sectional shape as shown in FIG.
After obtaining the structure shown in Figure B, the 12th-B
12-C by the same steps as in FIG. 7-C, and then the first
The structure shown in Figure 2-D (same as in Figure 5) is obtained. As a fifth modification, after obtaining the structure shown in FIG. 12-D in the fourth modification, the silicon layer is processed into a predetermined shape to obtain the structure shown in FIG. 6. As a sixth modification, after processing the silicon layer 6 into a predetermined shape after FIG. 12-C in the fourth modification, the same steps as those for obtaining the structure shown in FIG. 12-D are performed. At the interface with the high melting point metal layer 4 covered with the silicon layer 6, the high melting point metal oxide layer 20 is reduced at the portion where the internal silicon oxide film 6 is not covered, resulting in a structure in which the high melting point metal layer is exposed. 4th and 5th above
In this modification, the internal silicon oxide film 5 is selectively formed only on the surface of the high melting point metal layer 4. In the sixth example, the internal silicon oxide film 5 is selectively formed only on the portion of the surface of the high melting point metal layer 4 that is covered with the silicon layer 6.
また上述した例ではpolySiはそのまま配線・電
極等として用いることを考えているが、目的に応
じてpolySiに各種の工程を施してもよいことはも
ちろんである。例えば第13図に示すように
polySiを全部酸化して絶縁層40としてもよい
し、第14図に示すようにpolySiの一部を酸化し
て絶縁物41によりpolySi同士を絶縁分離しても
よいし、第15図に示すようにpolySiの表面を酸
化して絶縁物42を形成し更にこの上に他の層を
形成してもよい。 Further, in the above-mentioned example, polySi is considered to be used as is as wiring, electrodes, etc., but it goes without saying that polySi may be subjected to various processes depending on the purpose. For example, as shown in Figure 13
The insulating layer 40 may be formed by oxidizing all of the polySi, or a part of the polySi may be oxidized and the insulator 41 is used to isolate the polySi from each other, as shown in FIG. 15. The surface of the polySi may be oxidized to form an insulator 42, and then other layers may be formed on this insulator 42.
また上述の例においては内部シリコン酸化膜形
成の際MoO2をすべて還元しているが、MoO2の
一部を還元し同時にシリコン層6を酸化して内部
シリコン酸化膜5を形成するようにしてもよい。 Furthermore, in the above example, all MoO 2 is reduced when forming the internal silicon oxide film, but a portion of MoO 2 is reduced and at the same time, the silicon layer 6 is oxidized to form the internal silicon oxide film 5. Good too.
第1図、第2図、第4図のスルーホールがない
場合、第5図及び第6図については、高融点金属
層4とシリコン層6の絶縁分離を行う内部シリコ
ン酸化膜5が先に述べたようにシリコンの熱酸化
膜と同様の特性、例えば絶縁耐圧を有しているの
で、本発明は良好な絶縁特性を実現できるし多層
配線にも好適である。また第5図や第6図の如く
下地が段差を有していても、後にも述べるように
この内部シリコン酸化膜5は高融点金属層4表面
にのみ選択的にかつ一様に形成されオーバーハン
グ状にもならないことから、かかる構造では高融
点金属層4とシリコン層6との短絡及びシリコン
層6の断線はおこらない。また第5図や第6図の
ように高融点金属層4が所定形状を有する場合に
は、その側壁の内部シリコン酸化膜5が薄くてす
む分半導体装置の高密度化に有利である。 In the case where there is no through hole in FIGS. 1, 2, and 4, in FIGS. As described above, since it has properties similar to those of a silicon thermal oxide film, such as dielectric strength, the present invention can realize good insulation properties and is suitable for multilayer wiring. Furthermore, even if the underlying layer has a step as shown in FIGS. 5 and 6, the internal silicon oxide film 5 is selectively and uniformly formed only on the surface of the high-melting point metal layer 4, as will be described later. Since a hang-like structure does not occur, short circuit between the high melting point metal layer 4 and silicon layer 6 and disconnection of the silicon layer 6 do not occur in such a structure. Further, when the high melting point metal layer 4 has a predetermined shape as shown in FIGS. 5 and 6, the inner silicon oxide film 5 on the side wall thereof can be made thinner, which is advantageous for increasing the density of the semiconductor device.
また、第6図のような構造のものは表面に露出
するのは絶縁層3、内部シリコン酸化膜5の一部
及びシリコン層6だけでありこれらの各層は酸洗
浄に耐えうることから、表面の清浄化を容易に行
える利点がある。 In addition, in the case of the structure shown in FIG. 6, only the insulating layer 3, a part of the internal silicon oxide film 5, and the silicon layer 6 are exposed to the surface, and each of these layers can withstand acid cleaning. It has the advantage of being easy to clean.
ところで、第7−A図〜第7−D図に示した実
施例において、シリコン層6として用いるpolySi
が薄い場合(例えば1500Å程度)にはMoと
polySi界面にやや厚に内部シリコン酸化膜を形成
することが困難になる。この理由はシリコン層6
があまり薄いと内部シリコン酸化膜形成時に
H2Oがシリコン層6のピンホールや結晶粒界を
通じて外部へ散逸してしまうためと考えられる。
この問題を解決するためには第7−C図の構造を
得た後にシリコン層の表面にシリコン酸化膜50
を形成した第16−A図の構造を得てから第7−
D図の構造を得るための工程を行い第16−B図
の構造を得ればよい。その後このシリコン酸化膜
50は必要に応じて残して使用するか又は除去す
ればよい。 By the way, in the embodiment shown in FIGS. 7-A to 7-D, polySi used as the silicon layer 6 is
If it is thin (for example, about 1500Å), Mo and
It becomes difficult to form a somewhat thick internal silicon oxide film on the polySi interface. The reason for this is that the silicon layer 6
If it is too thin, it will be difficult to form an internal silicon oxide film.
This is thought to be because H 2 O is dissipated to the outside through pinholes and grain boundaries in the silicon layer 6.
In order to solve this problem, after obtaining the structure shown in Figure 7-C, a silicon oxide film 50 is placed on the surface of the silicon layer.
After obtaining the structure shown in Fig. 16-A, which forms
The structure shown in FIG. 16-B can be obtained by performing the process for obtaining the structure shown in FIG. 16-B. Thereafter, this silicon oxide film 50 may be left for use or removed as required.
第16−A図の構造を用いて内部シリコン酸化
膜5の形成を行つた場合のオージエ電子分光測定
結果をシリコン酸化膜50を設けない場合と比較
して第17図に示すシリコン層6として電子ビー
ム蒸着法により形成した厚さ1100ÅのpolySiを用
い、シリコン酸化膜50はシリコン層6を熱酸化
して400Åの厚さとした。第17図Aはシリコン
酸化膜50を設けないで内部シリコン酸化膜形成
を行つた場合の、第17図Bシリコン酸化膜50
を設けて内部シリコン酸化膜形成を行つた場合
の、シリコン層6表面から基板2方向への構成元
素の深さ方向分布を示している。シリコン酸化膜
50がある場合には第17図Bから、polySiと
Moとの間に比較的厚い内部シリコン酸化膜が形
成されpolySiと内部シリコン酸化膜との界面及び
内部シリコン酸化膜とMoとの界面とが共に均質
かつ一様に形成されていることがわかる。また
polySiを熱酸化してシリコン酸化膜50を形成し
てもMoが酸化されていないことも確認済であ
る。 The results of Auger electron spectroscopy when the internal silicon oxide film 5 is formed using the structure shown in FIG. 16-A are compared with the case where the silicon oxide film 50 is not provided. PolySi having a thickness of 1100 Å was formed by beam evaporation, and the silicon oxide film 50 was formed by thermally oxidizing the silicon layer 6 to a thickness of 400 Å. FIG. 17A shows a case where the internal silicon oxide film is formed without providing the silicon oxide film 50, and FIG. 17B shows the silicon oxide film 50.
3 shows the depth distribution of constituent elements from the surface of the silicon layer 6 toward the substrate 2 when an internal silicon oxide film is formed by providing the following. If there is a silicon oxide film 50, from FIG. 17B, polySi and
It can be seen that a relatively thick internal silicon oxide film is formed between the polySi and the internal silicon oxide film, and that both the interface between the polySi and the internal silicon oxide film and the interface between the internal silicon oxide film and Mo are formed homogeneously and uniformly. Also
It has also been confirmed that even if the silicon oxide film 50 is formed by thermally oxidizing polySi, Mo is not oxidized.
一方、シリコン層6が薄い場合の対策として
は、シリコン層6の表面を非晶質化したり、シリ
コン層6の表面に緻密な膜で被覆することが効果
があるので、CVDSiO2や窒化膜をシリコン層6
の表面に堆積させたり、シリコン層6の表面を直
接窒化してもよい。 On the other hand, as a countermeasure when the silicon layer 6 is thin, it is effective to make the surface of the silicon layer 6 amorphous or to cover the surface of the silicon layer 6 with a dense film. silicon layer 6
Alternatively, the surface of the silicon layer 6 may be directly nitrided.
本発明は以上説明した実施例に限定されること
なく種々の応用例が考えられることはいうまでも
ない。例えば第12−B図の構造から第12−C
図の構造を得る途中に、第18−A図に示すよう
に高融点金属層4上の一部にコンタクトホール形
成用開口部60を有するレジストパターン61を
用いて、第18−B図に示すような絶縁層3にコ
ンタクトホール62をあけた構造を製造する工程
を導入して第18−C図の構造を得ることもでき
る。基板2内には必要に応じて拡散層63を設け
ておいてもよい。またコンタクトホールを高融点
金属層の両側に設けた構造とすることもできる。
この場合には高融点金属層4とコンタクトホール
62とが薄い内部シリコン酸化膜5を介して自己
整合時に設けられる利点がある。その他、実施例
ではMoを用いて説明したが、本発明は高融点金
属酸化物が水素を含む雰囲気中の熱処理で還元で
きればよく、大部分の高融点金属が本発明の対象
となることは明らかである。また製造プロセスが
高温工程を含まないものである場合には、高融点
金属層の代わりに高融点金属より低い融点の金属
で上述の性質を有するものを用いてもよい。 It goes without saying that the present invention is not limited to the embodiments described above, but can be applied in various ways. For example, from the structure in Figure 12-B to Figure 12-C
While obtaining the structure shown in the figure, a resist pattern 61 having an opening 60 for forming a contact hole is used in a part of the high melting point metal layer 4 as shown in Fig. 18-A, and as shown in Fig. 18-B. It is also possible to obtain the structure shown in FIG. 18-C by introducing a step of manufacturing a structure in which a contact hole 62 is formed in the insulating layer 3. A diffusion layer 63 may be provided in the substrate 2 if necessary. Further, a structure in which contact holes are provided on both sides of the high melting point metal layer can also be used.
In this case, there is an advantage that the high melting point metal layer 4 and the contact hole 62 are provided through the thin internal silicon oxide film 5 during self-alignment. In addition, although Mo was explained in the examples, it is sufficient for the present invention that the high melting point metal oxide can be reduced by heat treatment in an atmosphere containing hydrogen, and it is clear that most high melting point metals are applicable to the present invention. It is. Further, if the manufacturing process does not include a high-temperature step, a metal having the above-mentioned properties and having a lower melting point than the high-melting point metal may be used instead of the high-melting point metal layer.
以上説明したように、本発明を用いると高融点
金属層の表面上のみに通常のシリコンの熱酸化膜
と同等の膜質の内部シリコン酸化膜を選択的に簡
単に形成できる。これに関連して他に次のように
種々の効果を得ることができる。
As explained above, by using the present invention, it is possible to selectively and easily form an internal silicon oxide film of the same quality as a normal silicon thermal oxide film only on the surface of a high melting point metal layer. In connection with this, various other effects can be obtained as follows.
(1) 内部シリコン酸化膜は絶縁性がすぐれてお
り、高融点金属層とシリコン層との間の絶縁特
性がよい半導体装置を簡単に製造できる。(1) The internal silicon oxide film has excellent insulating properties, making it easy to manufacture semiconductor devices with good insulating properties between the high-melting point metal layer and the silicon layer.
(2) 内部シリコン酸化膜はむらなく一様に形成さ
れオーバーハング状にはならないので、短絡及
び断線の少ない半導体装置を高歩留りで製造で
きる。(2) Since the internal silicon oxide film is formed evenly and uniformly without overhanging, semiconductor devices with fewer short circuits and disconnections can be manufactured with high yield.
(3) 内部シリコン酸化膜を層間絶縁膜として利用
しシリコン層と高融点金属層を配線として利用
することにより、多層配線構造を簡単に実現で
きる。(3) A multilayer wiring structure can be easily realized by using the internal silicon oxide film as an interlayer insulating film and using the silicon layer and high melting point metal layer as wiring.
(4) 内部シリコン酸化膜は薄くても良好な絶縁特
性を有するため段差部の側面を覆う絶縁層の厚
さが少なくてすみ、半導体装置の高密度化を図
ることができる。(4) Since the internal silicon oxide film has good insulating properties even if it is thin, the thickness of the insulating layer covering the side surfaces of the step portion can be reduced, and the density of the semiconductor device can be increased.
(5) 内部シリコン酸化膜叉は高融点金属酸化物層
を一旦外部にさらす工程を製造プロセスの途中
で採用する場合には、素子の酸洗浄が可能とな
り素子の清浄化が容易になり製造歩留りを向上
できると共に、製造装置の汚染軽減が図れる。(5) When adopting a process in which the internal silicon oxide film or refractory metal oxide layer is exposed to the outside once during the manufacturing process, acid cleaning of the device becomes possible, which facilitates device cleaning and improves manufacturing yield. In addition, it is possible to reduce contamination of manufacturing equipment.
第1図〜第6図は本発明に係る半導体装置の製
造方法により実施可能な装置の断面図、第7−A
図〜第7−D図は本発明に係る半導体装置の製造
方法の各工程で得られる半導体装置の断面図、第
8図はMoO3膜厚の形成時間依存性を示す図、第
9図及び第17図は本発明に係る方法で製造され
た半導体装置をオージエ電子分光測定し求めた構
成元素の深さ方向分布を示す図、第10図〜第1
6図は本発明に係る半導体装置の製造方法の各種
変形例を説明するための図である。第18図は本
発明に係る他の応用例の半導体装置の製造方法を
説明するための図である。
1……基体、2……基板、3……絶縁層、4…
…高融点金属層、5……内部シリコン酸化膜、6
……シリコン層、7……コンタクトホール、8…
…スルーホール、9……絶縁層、10……導電性
層、11……スルーホール、20……高融点金属
酸化物層、40〜42……絶縁物、50……シリ
コン酸化膜、60……コンタクトホール形成用開
口部、61……レジストパターン、62……コン
タクトホール。
1 to 6 are cross-sectional views of a device that can be implemented by the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, and FIG. 7-A
7-D are cross-sectional views of a semiconductor device obtained in each step of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, FIG. 8 is a diagram showing the dependence of MoO 3 film thickness on formation time, and FIGS. FIG. 17 is a diagram showing the depth distribution of constituent elements determined by Auger electron spectroscopy of a semiconductor device manufactured by the method according to the present invention, and FIGS.
FIG. 6 is a diagram for explaining various modifications of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention. FIG. 18 is a diagram for explaining a method of manufacturing a semiconductor device according to another application example of the present invention. 1...Base body, 2...Substrate, 3...Insulating layer, 4...
... High melting point metal layer, 5 ... Internal silicon oxide film, 6
...Silicon layer, 7...Contact hole, 8...
...Through hole, 9...Insulating layer, 10...Conductive layer, 11...Through hole, 20...High melting point metal oxide layer, 40-42...Insulator, 50...Silicon oxide film, 60... ...Aperture for contact hole formation, 61...Resist pattern, 62...Contact hole.
Claims (1)
融点金属酸化物層を形成する工程と、前記高融点
金属酸化物層上にシリコン層を形成する工程と、
前記高融点金属層、前記高融点金属酸化物層及び
前記シリコン層を有する基体を水素を含む雰囲気
中で熱処理し前記高融点金属層と前記シリコン層
との間に内部シリコン酸化膜を形成する工程とを
含むことを特徴とする半導体装置の製法。 2 基体上に設けられた高融点金属層の表面に高
融点金属酸化物層を形成する工程と、前記高融点
金属酸化物層上にシリコン層を形成する工程と、
前記シリコン層の表面にシリコン酸化膜を形成す
る工程と、前記高融点金属層、前記高融点金属酸
化物層、前記シリコン層及び前記シリコン酸化膜
を有する基体を水素を含む雰囲気中で熱処理し前
記高融点金属層と前記シリコン層との間に内部シ
リコン酸化膜を形成する工程とを含むことを特徴
とする半導体装置の製法。[Claims] 1. A step of forming a high melting point metal oxide layer on the surface of a high melting point metal layer provided on a substrate, and a step of forming a silicon layer on the high melting point metal oxide layer,
a step of heat-treating the substrate having the high melting point metal layer, the high melting point metal oxide layer, and the silicon layer in an atmosphere containing hydrogen to form an internal silicon oxide film between the high melting point metal layer and the silicon layer; A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: 2. A step of forming a high melting point metal oxide layer on the surface of the high melting point metal layer provided on the substrate, and a step of forming a silicon layer on the high melting point metal oxide layer,
forming a silicon oxide film on the surface of the silicon layer; and heat-treating the substrate having the high melting point metal layer, the high melting point metal oxide layer, the silicon layer, and the silicon oxide film in an atmosphere containing hydrogen. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising the step of forming an internal silicon oxide film between a high melting point metal layer and the silicon layer.
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-
1982
- 1982-03-31 JP JP57051383A patent/JPS5941869A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5941869A (en) | 1984-03-08 |
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