JPH0620078B2 - トランジスタ装置の製法及び半導体装置の製法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は半導体装置、更に具体的に云えば、ＭＯＳ
ＶＬＳＩトランジスタの製造に関する。

従来の技術及び問題点 １メガビツト装置の様な高密度のＤＲＡＭアレーでは、
ポリシリコンに較べてモリブデンの抵抗値が一層小さい
為に、モリブデン・ゲートを持つＭＯＳアクセス・トラ
ンジスタ及びモリブデンのワード線が用いられている。
同じく、これらのアクセス・トランジスタに対するソー
ス・ドレイン（モート）領域の表面をシリサイド化し又
はクラツト層を被覆して、これらの領域の直列抵抗値を
下げるのが有利である。然し、同じ装置に対して金属ゲ
ート・プロセス及び直接反応被覆モート・プロセスの両
方を実施しようとすると、被覆モート・プロセスで未反
応の金属を剥す為に使われる薬品が、金属ゲート・カプ
セル封じ層の欠陥を介して、金属ゲート材料を侵食する
惧れがある為に、問題が起つた。理論的には、この問題
は、金属モリブデンを侵食しない様な、未反応金属チタ
ンを剥す酸を使うことによつて解決することが出来る。
その例としては希釈塩化水素酸又は希釈硫酸が考えられ
る。実際には、ゲート材料及び被覆材料を考慮に入れた
選択的な酸を用いる方法は、次に述べる理由で旨くゆか
ないことが判つた。モート被覆の為にデポジツトした金
属が反応して、露出シリコン領域の上に珪化物を形成す
るが、チタンが珪化作業に使われる炉のガス並びにプラ
ズマ酸化物カプセル封じ剤と反応する為に、希望する通
りに酸化物領域の上で純粋な金属のまゝでいない。希釈
塩化水素酸は炉で処理したチタンを有効に除去しない。
希釈硫酸は炉で処理された金属チタンを除去するが、プ
ラズマ酸化物カプセル封じの界面に形成された導電界面
層でとまる。

問題点を解決する為の手段及び作用 この発明の主な目的は、ＶＬＳＩ ＭＯＳ装置、特に金
属ゲート被覆モート装置を製造する改良された方法を提
供することである。別の目的は、カプセル封じされた高
融点金属ゲートの望ましくないエツチングをせずに、シ
リコン・スライスの表面から未反応の高融点金属をエツ
チングする方法を提供することである。

この発明の１実施例では、要点は、下側層のドープされ
ていない硝子と上側層の燐でドープした硝子とで構成さ
れた２層の硝子カプセル封じ（又はそれと同等である
が、ドーピング濃度を連続的に変えたドープ硝子）を使
うことにより、希釈硫酸だけを用いて、炉で処理された
チタンを除去することが可能になることである。燐をド
ープした硝子（燐珪酸塩硝子）の付加的な層をデポジツ
トして稠密化する時、導電界面層（これは前に述べた様
に硫酸によつて除去されない）の形成が起らない。この
２重層の特徴は、キヤツプ酸化物及び側壁酸化物の両方
の層にドープしていないプラズマ酸化物層だけを用いる
従来使われていたプロセスの流れと対照的である。セル
フアライン シリサイド プロセスの様に、キヤツプ酸
化物を使わないプロセスでは、この発明の方法は、普通
起るゲート・ドレイン間短絡（導電界面層による）を除
去するのに役立つ。

この発明に特有と考えられる新規な特徴は特許請求の範
囲に記載してあるが、この発明自体、並びにその他の特
徴及び利点は、以下図面について詳しく説明する所か
ら、最もよく理解されよう。

実施例 第１図乃至第５図について、シリサイド化されたソース
／ドレイン領域を持つモリブデン・ゲート・トランジス
タを製造する方法を説明する。第１図に示す様に、シリ
コン基板１０をゲート酸化物として作用する薄い熱酸化
物１１で被覆する。酸化物１１は例えば厚さが２００乃
至３００Åであつてよい。ゲート酸化物１１の上に大体
２，５００Åの厚さで、モリブデン層１２を被着する。
酸化シリコンのデポジツシヨンにより、モリブデンをキ
ヤツプ酸化物層１３で覆う。次に、第２図に示す様に、
普通の写真製版によるパターン形成により、ゲートを限
定し、大体１．５又は２ミクロンの寸法を持つトランジ
スタ・ゲート１４を残す。表面に別の酸化シリコン被覆
１６を被覆し、この被覆をＲＩＥエツチ（反応性イオン
エツチ）の様な異方性エツチにかけて、第３図に示す様
に、側壁酸化物１７だけを残す。

砒素をドープ剤として使つて、こゝでｎ^＋打込みを実施
し、第３図に見られる様に、ソース／ドレイン領域１８
を作る。領域１８はモート領域とも呼ぶが、後で説明す
る様に、この後シリサイド化又はクラツド被覆される。
最初に、モリブデン１２をこの後で使われるエツチヤン
トと反応しない様に保護する何等かの措置を講じなけれ
ばならない。

この発明では、モリブデンを保護する１つの方法が、別
々にデポジツトしたキヤツプ酸化物１３と側壁プラズマ
酸化物１７とを更に完全に結合する為に、プロセス内の
この時点で蒸気稠密化（steam densification）工程を
付け加えることである。これによつて接合１９が密封さ
れる。蒸気稠密化は、例えば９００℃で９分間蒸気内で
行なうことが出来る。

別の実施例として、プラズマ・デポジツト・キヤツプ酸
化物１３又は側壁酸化物１７の内の一方又は両方を、非
常に薄いが連続的なプラズマ酸化物層（これは前は裸で
あつたモリブデンを炉の中に導入することが出来る様に
する）と、高温低圧化学気相堆積よる酸化物の一層厚手
の層とで構成された層状構造に置き換えることにより、
更に品質の高い酸化物が得られる。その場合の構造は第
４図に示す様になる。第４図は第３図と同様であるが、
拡大してある。この図では、層１３及び１７が、２重層
１３ａ，１３ｂと、１７ａ，１７ｂとなつて現われる。

今述べた２重層形は、燐をドープした大気圧のＣＶＤに
よる酸化物１３及び１７（プラズマ・デポジツト酸化物
の代り）によつても達成することが出来る。このＣＶＤ
酸化物は、燐珪酸塩硝子又はＰＳＧとも呼ぶが、多重パ
ス・デポジツシヨン装置を用いてデポジツトできるが、
厚手のＭＬＯ、即ち、多重レベル酸化物に使われる普通
の多重パスの代りに、１つのパスを使う。この装置は、
こういう単一層に対して使われる単一層厚手ＭＬＯ装置
によつて得られる制御に較べて、更によい制御が得られ
るという利点がある。ターゲツトは、夫々１，０００Å
又は５００Åのプラズマ・デポジツト・デポジツト酸化
物層１３ａ又は１７ａの上の厚さ２，０００Å又は１，
５００ÅのＰＳＧ層１３ｂ又は１７ｂである。これによ
つて側壁酸化物１７の合計の厚さは３，０００Åにな
る。キヤツプ酸化物１３は２層で約２，０００Åであ
る。

２番目の層としてＰＳＧ硝子を使うと、(1)応力が一層
少なくなり、ひゞ割れを生ずる傾向が少なくなり、(2)
金属ゲートの処理に関係を持つことがあるナトリウム又
はその他の移動性イオンのゲツタ作用を補助することが
出来るという利点がある。

処理を続けて、第５図に見られる様に、チタンの薄い被
覆２０をデポジツトし、炉の中でこのスライスに熱を加
えて、このチタンをシリコンと反応させて、モート区域
の表面に珪化チタン２１を作る。希釈硫酸だけを用い
て、ゲート１５の頂部に残つているチタン２０を除去す
る。

この発明を実施例について説明したが、この説明はこの
発明を制約するものと解してはならない。以上の説明か
ら、当業者にはこの実施例の種々の変更並びにこの発明
のその他の実施例が容易に考えられよう。従つて、特許
請求の範囲は、この発明の範囲内に含まれるこれらの全
ての変更及び実施例を包括するものであることを承知さ
れたい。

【図面の簡単な説明】

第１図乃至第５図はこの発明の製造過程の種々の段階に
於ける半導体スライスのごく小さな一部分を著しく拡大
した側面断面図である。 符号の説明 １０：シリコン基板 １２：モリブデン層 １３：キヤツプ酸化物層 １４：ゲート １７：側壁酸化物 ２０：チタン被覆 ２１：珪化チタン

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】シリコン本体の面上にゲート電極を形成
   し、該ゲート電極の上に酸化物被覆を設ける工程、 酸化物をデポジットし、異方性エッチングをすることに
   より、前記ゲート電極の側壁の上に酸化物被覆を形成す
   る工程、 別々のデポジッションによって作られた前記ゲート電極
   の頂部及び側壁上の酸化物被覆を、該酸化物被覆の間の
   界面で非滲透性になる様に封着する工程、 前記本体の面の上に金属層を被着し、該金属を、前記ゲ
   ート電極並びに側壁酸化物によって覆われていない区域
   で、前記本体の面のシリコンと反応させる工程、 その後エッチングにより、ゲート電極を乱さずに、前記
   本体の面から未反応の金属を除去する工程 を含むトランジスタ装置の製法。
2. 【請求項２】特許請求の範囲第１項に記載したトランジ
   スタ装置の製法に於て、前記ゲート電極が高融点金属で
   あり、前記金属層が異なる高融点金属であるトランジス
   タ装置の製法。
3. 【請求項３】特許請求の範囲第１項に記載したトランジ
   スタ装置の製法に於て、各々の酸化物被覆がプラズマ・
   デポジット被覆及び燐をドープしたＣＶＤ酸化物被覆を
   含んでいるトランジスタ装置の製法。
4. 【請求項４】特許請求の範囲第１項に記載した方法に於
   て、前記金属層がチタンであるトランジスタ装置の製
   法。
5. 【請求項５】特許請求の範囲第４項に記載したトランジ
   スタ装置の製法に於て、前記エッチング工程が希釈硫酸
   を用いるトランジスタ装置の製法。
6. 【請求項６】特許請求の範囲第１項に記載したトランジ
   スタ装置の製法に於て、前記ゲート電極がモリブデンで
   あり、前記金属層がチタンであり、前記エッチング工程
   が硫酸を用いるトランジスタ装置の製法。
7. 【請求項７】特許請求の範囲第６項に記載した装置の製
   法に於て、前記酸化物被覆がプラズマ・デポジット層及
   び燐をドープしたＣＶＤ酸化物被覆の２層であるトラン
   ジスタ装置の製法。
8. 【請求項８】シリコン本体の面上に電極を形成し、該電
   極の頂部の上に酸化物被覆を設ける工程、 酸化物をデポジットすること並びに異方性エッチングに
   より、前記電極の側壁上に酸化物被覆を形成する工程、 別々のデポジッションによって作られた前記電極の頂部
   上及び側壁上の酸化物被覆を、酸化物被覆の間の界面で
   非滲透性となる様に封着する工程、 前記本体の面の上に導電材料の層を被着して、該材料
   を、前記電極並びに側壁酸化物によって覆われていない
   区域にある前記本体の面のシリコンと反応させる工程、 その後、導電材料の選択的なエッチングにより、前記電
   極をエッチせずに、前記面から未反応の導電材料を除去
   する工程 を含む半導体装置の製法。
9. 【請求項９】特許請求の範囲第８項に記載した半導体装
   置の製法に於て、前記電極が高融点金属であり、前記導
   電材料の層が異なる高融点金属である半導体装置の製
   法。
10. 【請求項１０】特許請求の範囲第８項に記載した半導体
    装置の製法に於て、各々の酸化物被覆がプラズマ・デポ
    ジット被覆及び燐をドープしたＣＶＤ酸化物被覆を含ん
    でいる半導体装置の製法。
11. 【請求項１１】特許請求の範囲第８項に記載した半導体
    装置の製法に於て、前記導電材料の層がチタンである半
    導体装置の製法。
12. 【請求項１２】特許請求の範囲第１１項に記載した半導
    体装置の製法に於て、前記エッチング工程が希釈硫酸を
    用いる半導体装置の製法。
13. 【請求項１３】特許請求の範囲第８項に記載した半導体
    装置の製法に於て、前記電極がモリブデンであり、前記
    導電材料の層がチタンであり、前記エッチング工程が硫
    酸を用いる半導体装置の製法。
14. 【請求項１４】特許請求の範囲第１３項に記載した半導
    体装置の製法に於て、前記酸化物被覆がプラズマ・デポ
    ジット層及び燐をドープしたＣＶＤ酸化物被覆の２層で
    ある半導体装置の製法。