JPH0547979B2 - - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
この発明はシリコンゲート技術による集積
MOS電界効果トランジスタ回路の製造方法に関
する。この方法では拡散領域が高融点金属ケイ化
物層によつて低抵抗にされて導体路として使用さ
れるようになり、この金属ケイ化物層はポリシリ
コン層が作られ又ソース・ドレン領域となる区域
が形成された後にMOS構造が作られている半導
体基板表面に直接析出させる。
MOS電界効果トランジスタ回路の製造方法に関
する。この方法では拡散領域が高融点金属ケイ化
物層によつて低抵抗にされて導体路として使用さ
れるようになり、この金属ケイ化物層はポリシリ
コン層が作られ又ソース・ドレン領域となる区域
が形成された後にMOS構造が作られている半導
体基板表面に直接析出させる。
集積回路の構造寸法を縮小するには拡散領域の
深さの低減も必要となる。これによつて層抵抗が
著しく増大し、n+型シリコン導体の場合遅延時
間が長くなり又ソース・ドレン直列抵抗が過大と
なり短チヤネルトランジスタの機能を阻害する。
深さの低減も必要となる。これによつて層抵抗が
著しく増大し、n+型シリコン導体の場合遅延時
間が長くなり又ソース・ドレン直列抵抗が過大と
なり短チヤネルトランジスタの機能を阻害する。
これらの難点は拡散領域の自己整合形ケイ化物
化によつて避けることができる。この工程段階に
おいて同時にポリシリコン・ゲートにもケイ化物
が作られポリジツド・ゲートとなる。これに対し
てケイ化白金を使用することは文献(Proceedi
−ngs of IEMD 81,paper No.28.2,p.647−
650)に記載されている。このケイ化白金は蒸着
した白金とシリコン基板の間に反応によつて作ら
れる。この方法の欠点は次の4点である: (a) ケイ化物化する際シリコンが消費され、扁平
な拡散領域では基板への短絡が生ずる。
化によつて避けることができる。この工程段階に
おいて同時にポリシリコン・ゲートにもケイ化物
が作られポリジツド・ゲートとなる。これに対し
てケイ化白金を使用することは文献(Proceedi
−ngs of IEMD 81,paper No.28.2,p.647−
650)に記載されている。このケイ化白金は蒸着
した白金とシリコン基板の間に反応によつて作ら
れる。この方法の欠点は次の4点である: (a) ケイ化物化する際シリコンが消費され、扁平
な拡散領域では基板への短絡が生ずる。
(b) 耐熱性が800℃以下の温度に限定される。
(c) 拡散障壁を持つ高価な金属化装置が必要とな
り、又多重層に対するエツチングの問題が起
る。
り、又多重層に対するエツチングの問題が起
る。
(d) フツ化水素酸を含む化学薬品を使用する過程
とコンパチブルでない。
とコンパチブルでない。
短絡の危険は白金とシリコンの混合物又は白金
とタングステンの混合物の析出によつて避けるこ
とができる。これによつて基板シリコンの消費を
少くすることができる(ただし白金・タングステ
ンの場合は低温においてだけ)。しかしこの場合
は自己整合性が失われ、フオトリソグラフイ過程
が必要となる。
とタングステンの混合物の析出によつて避けるこ
とができる。これによつて基板シリコンの消費を
少くすることができる(ただし白金・タングステ
ンの場合は低温においてだけ)。しかしこの場合
は自己整合性が失われ、フオトリソグラフイ過程
が必要となる。
自己整合性の別法として選択的のタングステン
析出法が提案されているがこの場合続く過程が
500℃以下の温度に限定され、これを越すとケイ
化タングステンがシリコン消費を伴つて形成され
る。これによつて扁平な拡散領域では基板短絡が
起る。
析出法が提案されているがこの場合続く過程が
500℃以下の温度に限定され、これを越すとケイ
化タングステンがシリコン消費を伴つて形成され
る。これによつて扁平な拡散領域では基板短絡が
起る。
この発明の目的は基板内に極めて扁平な拡散領
域を持つ超大規模集積回路において拡散領域の層
抵抗の低減に金属ケイ化物を使用する問題を解決
しようとするものであつて外部接触導体路面とケ
イ化金属面の間の絶縁分離酸化膜の形成前に、熱
分解に際してハロゲン化水素を分離する反応ガス
を使用してガス相からの選択析出によつてケイ化
金属層構造を作ることを提案する。ケイ化金属と
してタンタル、タングステン、チタンおよびモリ
ブデンのケイ化物を使用することもこの発明の枠
内にある。
域を持つ超大規模集積回路において拡散領域の層
抵抗の低減に金属ケイ化物を使用する問題を解決
しようとするものであつて外部接触導体路面とケ
イ化金属面の間の絶縁分離酸化膜の形成前に、熱
分解に際してハロゲン化水素を分離する反応ガス
を使用してガス相からの選択析出によつてケイ化
金属層構造を作ることを提案する。ケイ化金属と
してタンタル、タングステン、チタンおよびモリ
ブデンのケイ化物を使用することもこの発明の枠
内にある。
この発明の方法では基板内の拡散領域とポリシ
リコンゲート区域が高融点ケイ化物例えばケイ化
タングステンの選択析出によつて自己整合式にケ
イ化物で覆われ、それによつて抵抵抗(3Ω/□)
となるためソース・ドレン直列抵抗の低いMOS
電界効果トランジスタの製作が可能となる。
リコンゲート区域が高融点ケイ化物例えばケイ化
タングステンの選択析出によつて自己整合式にケ
イ化物で覆われ、それによつて抵抵抗(3Ω/□)
となるためソース・ドレン直列抵抗の低いMOS
電界効果トランジスタの製作が可能となる。
更にケイ化物の選択析出によりフオトリソグラ
フ過程が不必要となる。ケイ化タンタルを使用す
ると接着性が良くなりケイ化タンタル・シリコン
系は1000℃の温度においても安定である。これに
よつてこの発明の方法はシリコンゲート技術にお
ける通常の金属化処理過程とコンパチブルとな
る。
フ過程が不必要となる。ケイ化タンタルを使用す
ると接着性が良くなりケイ化タンタル・シリコン
系は1000℃の温度においても安定である。これに
よつてこの発明の方法はシリコンゲート技術にお
ける通常の金属化処理過程とコンパチブルとな
る。
次に第1図乃至第6図についてこの発明の特に
有利な二つの実施例を説明する。これらの図面は
この発明の特に重要な工程段階においての処理物
の断面構造を示すもので対応部分には同じ番号が
つけてある。
有利な二つの実施例を説明する。これらの図面は
この発明の特に重要な工程段階においての処理物
の断面構造を示すもので対応部分には同じ番号が
つけてある。
第1図乃至第4図はポリシリコン表面の酸化防
止に窒化物層が使用されているMOS電界効果ト
ランジスタの製作工程を示し、第5図と第6図は
ポリシリコンゲート電極の形成後CVD酸化膜析
出と異方性エツチングが行なわれる場合に第1図
と第2図の構造が変化する情況を示す。
止に窒化物層が使用されているMOS電界効果ト
ランジスタの製作工程を示し、第5図と第6図は
ポリシリコンゲート電極の形成後CVD酸化膜析
出と異方性エツチングが行なわれる場合に第1図
と第2図の構造が変化する情況を示す。
第1図:100表面を持つ比抵抗2乃至50Ωcm
のpドープシリコン単結晶基板1の表面に
LOCOS法によつてフイールド酸化膜区域2
(厚さdpx=700nm)と能動領域が区画される。
窒化物マスクを除去した後能動領域を酸化して
厚さ40nmのゲート酸化膜3を作る。その上に
CVD法により厚さ500nmのポリシリコン層4
を全面的に析出させリンをドープしてn+型と
する。ポリシリコン層4の表面に窒化シリコン
層5を例えば100nmの厚さに全面的に析出させ
る。
のpドープシリコン単結晶基板1の表面に
LOCOS法によつてフイールド酸化膜区域2
(厚さdpx=700nm)と能動領域が区画される。
窒化物マスクを除去した後能動領域を酸化して
厚さ40nmのゲート酸化膜3を作る。その上に
CVD法により厚さ500nmのポリシリコン層4
を全面的に析出させリンをドープしてn+型と
する。ポリシリコン層4の表面に窒化シリコン
層5を例えば100nmの厚さに全面的に析出させ
る。
第2図:窒化シリコン層5とその下のポリシリ
コン層4にポリシリコンゲート電極6に対応す
る構造を作り、続いて構造形成に際して露出し
た単結晶基板表面とポリシリコン層側面に熱酸
化によつて新に酸化膜を形成させ、高濃度ドー
プのポリシリコン領域6の側面では厚さが
200nmでありその他の単結晶領域8では60nm
であるように調節する。続いてヒ素イオンを注
入してn+ドープのソース・ドレン領域9を作
る。
コン層4にポリシリコンゲート電極6に対応す
る構造を作り、続いて構造形成に際して露出し
た単結晶基板表面とポリシリコン層側面に熱酸
化によつて新に酸化膜を形成させ、高濃度ドー
プのポリシリコン領域6の側面では厚さが
200nmでありその他の単結晶領域8では60nm
であるように調節する。続いてヒ素イオンを注
入してn+ドープのソース・ドレン領域9を作
る。
第3図:マスクとして使用された窒化物層5を
除去し、全面的の酸化物エツチングを行つて酸
化膜8を全部除去する。続いてこの発明の重要
な段階である選択析出によりシリコンから成る
表面区域6と9の上にケイ化タンタル層10を
析出させる。その際ケイ化タンタルは塩化水素
を分離する反応混合ガスから気相析出により析
出する。その時の圧力、析出温度および反応ガ
スの組成は、熱分解に際してハロゲン化水素が
存在することにより基板のシリコンから成る表
面区域6,9を除いてその他の区域2、7では
結晶核が形成されないように選ぶ。塩化タンタ
ルと水素とハロゲン化シラン例えばジクロルシ
ラン(SiH2C2)の混合比率は1:10:2
に、圧力は133Paに、基板温度は850℃に調整
する。ケイ化タンタル層10の成長速度は
100nm/mm、層の厚さは300nm、比面積抵抗は
1.5乃至3Ω/□である。
除去し、全面的の酸化物エツチングを行つて酸
化膜8を全部除去する。続いてこの発明の重要
な段階である選択析出によりシリコンから成る
表面区域6と9の上にケイ化タンタル層10を
析出させる。その際ケイ化タンタルは塩化水素
を分離する反応混合ガスから気相析出により析
出する。その時の圧力、析出温度および反応ガ
スの組成は、熱分解に際してハロゲン化水素が
存在することにより基板のシリコンから成る表
面区域6,9を除いてその他の区域2、7では
結晶核が形成されないように選ぶ。塩化タンタ
ルと水素とハロゲン化シラン例えばジクロルシ
ラン(SiH2C2)の混合比率は1:10:2
に、圧力は133Paに、基板温度は850℃に調整
する。ケイ化タンタル層10の成長速度は
100nm/mm、層の厚さは300nm、比面積抵抗は
1.5乃至3Ω/□である。
第4図:ケイ化物の選択析出に続いてケイ化タ
ンタル面10と金属化面12の間の絶縁分離酸
化膜として作用する中間酸化膜11を析出させ
る。これは例えばCVD法により層ん厚さは
1000nmとする。ケイ化タンタル10で覆われ
たn+型領域9bに対する接触孔を食刻しA
/Si構成の導体路12を公知の方法で作る。
ンタル面10と金属化面12の間の絶縁分離酸
化膜として作用する中間酸化膜11を析出させ
る。これは例えばCVD法により層ん厚さは
1000nmとする。ケイ化タンタル10で覆われ
たn+型領域9bに対する接触孔を食刻しA
/Si構成の導体路12を公知の方法で作る。
第5図:この発明の方法の一つの変形として第
1図のLOCOS過程(フイールド酸化膜区域2
の形成と能動領域の区画)とゲート酸化膜3の
形成が終つた後CVD過程により厚さ500nmの
ポリシリコン層を析出させ、リンをドープして
ポリシリコンゲート電極としての構造を作る。
ゲート電極6で覆われていない基板表面部分の
ゲート酸化膜を除去した後CVD法により酸化
膜を全面的に析出させSiO2層13を作る。
1図のLOCOS過程(フイールド酸化膜区域2
の形成と能動領域の区画)とゲート酸化膜3の
形成が終つた後CVD過程により厚さ500nmの
ポリシリコン層を析出させ、リンをドープして
ポリシリコンゲート電極としての構造を作る。
ゲート電極6で覆われていない基板表面部分の
ゲート酸化膜を除去した後CVD法により酸化
膜を全面的に析出させSiO2層13を作る。
第6図:続いてSiO2層13に異方性エツチン
グを施し、その際高濃度にドープされたポリシ
リコンゲート電極6の側面は酸化膜7で覆われ
たままにしておく。この処理は例えば反応性の
イオンエツチングによる。続いて行なわれる
n+ドープ単結晶ソース・ドレン領域9を作る
ためのヒ素イオン注入は第2図の場合と同じで
ある。ケイ化タンタル層10の選択析出から金
属化処理に至るまでの工程段階は第3図と第4
図について説明した通りに実施される。
グを施し、その際高濃度にドープされたポリシ
リコンゲート電極6の側面は酸化膜7で覆われ
たままにしておく。この処理は例えば反応性の
イオンエツチングによる。続いて行なわれる
n+ドープ単結晶ソース・ドレン領域9を作る
ためのヒ素イオン注入は第2図の場合と同じで
ある。ケイ化タンタル層10の選択析出から金
属化処理に至るまでの工程段階は第3図と第4
図について説明した通りに実施される。
第1図乃至第4図はこの発明の一つの実施例の
種々の段階においての処理物の断面構造を示し、
第5図と第6図は別の実施例において第1図と第
2図に対応する断面構造を示す。 1……基板、2……フイールド酸化膜区域、3
……ゲート酸化膜、4……ポリシリコン層、5…
…窒化シリコン層、6……ポリシリコンゲート電
極、9……ソース・ドレン領域。
種々の段階においての処理物の断面構造を示し、
第5図と第6図は別の実施例において第1図と第
2図に対応する断面構造を示す。 1……基板、2……フイールド酸化膜区域、3
……ゲート酸化膜、4……ポリシリコン層、5…
…窒化シリコン層、6……ポリシリコンゲート電
極、9……ソース・ドレン領域。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 半導体基板中にシリコンゲート技術により集
積MOS電界効果トランジスタ回路を製造する方
法であつて、 拡散領域が高融点金属ケイ化物から成る層を有
し、拡散領域を低抵抗にしたがつて導体路として
使用可能なようにし、 ポリシリコン平面を作成し回路のソース/ドレ
イン領域として用いられる領域を生成した後、
MOS構造を備えた半導体基板の上に直接析出す
ることにより金属ケイ化物を生成するようになつ
た方法において、 金属ケイ化物層構造はハロゲン化水素の熱分解
の際分裂する反応ガスを使用してシリコンから成
る半導体基板の表面領域の上にガス相からの選択
的析出により生成され、 金属ケイ化物構造の析出は外部接触導体路面と
金属ケイ化物面の間の絶縁酸化物の形成前に行わ
れる、 ことを特徴とする集積MOS電界効果トランジス
タ回路の製造方法。 2 金属ケイ化物としてタンタル、タングステ
ン、チタンおよびモリブデンのケイ化物が使用さ
れることを特徴とする特許請求の範囲第1項の方
法。 3 ケイ化物層の厚さが200乃至500nmであり、
その層抵抗がケイ化タンタルの場合1cm2当たり
1.5乃至3Ωに調製されることを特徴とする特許請
求の範囲第1項又は第2項記載の方法。 4 次の工程: (a) 能動トランジスタ領域を絶縁分離のための
SiO2構造層2をLOCOS法又はイソプレーナ法
と呼ばれる方法によつてpドープされた半導体
基板表面に作る、 (b) 露出した基板表面を酸化してゲート酸化膜3
を作る、 (c) 全面的にポリシリコン層4を析出させ、この
層にn型ドーパントをドープしてn+型とし、
これにポリシリコンゲート電極6としての構造
を作る、 (d) ゲート電極で覆われない基板表面8のゲート
酸化膜3を除去する、 (e) ガス相からSiO2層13を析出させる(CVD
法)、 (f) この酸化物層に異方性エツチングを施し、そ
の際シリコンゲート電極の側面7が酸化物で覆
われたままにしておく、 (g) トランジスタ領域にヒ素イオンを注入しpド
ープ基板内にn+型にドープされた単結晶ソー
ス・ドレン領域9を作る、 (h) 反応に際して塩化水素を分離する反応ガスを
使用してガス相からケイ化タンタルを析出さ
せ、その際基板のシリコンから成る表面区域
6,9だけにケイ化タンタルが沈積するように
する、 (i) 中間酸化膜として作用する絶縁層を析出させ
る、 (j) 基板のケイ化物化された部分に対する外部接
触導体路のための接触孔区域を腐食する、 (k) 金属層を形成させ外部接触導体路構造を作
る、 によることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃
至第3項のいずれかに記載の集積MOS電界効果
トランジスタ回路の製造方法。 5 次の工程: (a) pドープ半導体基板表面に能動トランジスタ
領域を分離するためのSiO2構造層をLOCOS法
又はイソプレーナ法と呼ばれる方法で作る、 (b) p基板の露出表面を酸化してゲート酸化膜と
する、 (c) 全面的にポリシリコン層を析出させ、この層
にnドーパントをドープしてn+型とする、 (d) 窒化シリコン層5を析出させ、この窒化シリ
コン層とポリシリコン層から成る二重層に構造
を作る、 (e) 熱酸化を行い、露出したシリコン表面に酸化
膜を形成させ、高濃度ドープのポリシリコン層
の側面に基板の単結晶部分8の酸化膜よりも厚
い酸化膜を形成させる、 (f) トランジスタ領域にヒ素イオン注入を実施し
たpドープ基板内にn+型にドープされたソー
ス・ドレン領域9を作る、 (g) 窒化物層5を除去する、 (h) 基板上の酸化膜を全面的に腐食除去して基板
の単結晶区域表面を露出させる、 (i) 反応に際して塩化水素を分離する反応ガスを
使用してガス相からケイ化タンタル層を析出さ
せ、その際基板のシリコンから成る表面部分だ
けにケイ化タンタルが沈積するようにする、 (j) 中間酸化膜として作用する絶縁分離層を析出
させる、 (k) 基板ケイ化物化されたシリコン区域に接触導
体路のための接触孔区域を腐食する、 (l) 外部接触導体路としての金属化面を設けこれ
に構造を作る、 によることを特徴とする特許請求の範囲第1項乃
至第3項のいずれかに記載の集積MOS電界効果
トランジスタ回路の製造方法。 6 基板として100表面を持ち比抵抗2乃至
50Ωcmにpドープされたシリコン単結晶板を使用
することを特徴とする特許請求の範囲第4項記載
の方法。 7 工程段階(e)においてCVD法による酸化膜の
厚さが100乃至1000nmに調整されることを特徴と
する特許請求の範囲第4項記載の方法。 8 工程段階(e)において酸化膜の厚さが200nmに
調整されることを特徴とする特許請求の範囲第5
項記載の方法。 9 工程段階(h)において酸化膜の腐食が60nmの
厚さとなるまで行われることを特徴とする特許請
求の範囲第5項記載の方法。
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