JPH0626235B2 - 半導体集積回路装置 - Google Patents

半導体集積回路装置

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JPH0626235B2
JPH0626235B2 JP59125154A JP12515484A JPH0626235B2 JP H0626235 B2 JPH0626235 B2 JP H0626235B2 JP 59125154 A JP59125154 A JP 59125154A JP 12515484 A JP12515484 A JP 12515484A JP H0626235 B2 JPH0626235 B2 JP H0626235B2
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insulating film
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明弘 友沢
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Description

【発明の詳細な説明】 [技術分野] 本発明は、半導体集積回路装置に適用して有効な技術に
関するものであり、特に、多結晶シリコン膜上部に、高
融点金属膜又は高融点金属とシリコンとの化合物である
シリサイド膜を形成してなる導電膜を有する半導体集積
回路装置を適用して有効な技術に関するものである。
[背景技術] 半導体集積回路装置は、多結晶シリコン膜とその上部に
積層される高融点金属膜又はシリサイド膜とで形成され
る導電膜を配線として採用する傾向にある。
これは、半導体技術における電気的,機械的信頼性が高
い多結晶シリコン膜に比べて抵抗値が小さく、半導体集
積回路装置の動作速度の高速化ができるという特徴があ
る。
しかしながら、本発明者は、前記多結晶シリコン膜と高
融点金属膜又はシリサイド膜とで形成される導電膜上部
にフォスフォシリケートガラス(以下、PSGという)
膜を形成し、平坦化のためにグラスフローを施した場合
に、グラスフローによる不要な応力により、多結晶シリ
コン膜から高融点金属膜又はシリサイド膜がハガレてし
まい、半導体集積回路装置の電気的信頼性を低下させる
という問題点を発見した。
そこで、本発明者は、前記導電膜とPSG膜との間(以
下、介在部という)に、高融点金属膜又はシリサイド膜
のハガレを防止する絶縁膜を設ける技術手段を見い出し
た(特開昭58−216319号,同58−21632
0号)。
このハガレを防止する絶縁膜としては、多結晶シリコン
膜と高融点金属膜又はシリサイド膜とを強固に締付ける
ために、酸化シリコン膜,窒化シリコン膜又はグラスフ
ローを生じない程度のPSG膜を用いている。
しかしながら、かかる技術における実験ならびにその検
討の結果、本発明者は、以下に述べるような原因によっ
て、半導体集積回路装置の電気的信頼性を低下させると
いう新たなる問題点を見い出した。
(1)ハガレを防止する絶縁膜として酸化シリコン膜又
は窒化シリコン膜を用いた場合に、MISFET形成領
域でのゲッタリング効果が極めて小さいので、そのしき
い値電圧に変動を生じる。
(2)グラスフローを生じない程度のPSG膜を用いた
場合に、PSG膜からグラスフローのためのリンがpチ
ャンネル型MISFET形成領域に漏れるので、そのソ
ース,ドレイン領域の接合耐圧が劣化する。
[発明の目的] 本発明の目的は、多結晶シリコン膜と高融点金属膜又は
そのシリサイド膜とからなる導電膜を有し、その上部に
グラスフローを施したPSG膜を設けてなる半導体集積
回路装置において、その電気的信頼性を向上することが
可能な技術手段を提供することにある。
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。
[発明の概要] 本願において開示される発明のうち、代表的なものの概
要を簡単に説明すれば、下記のとおりである。
すなわち、多結晶シリコン膜と高融点金属膜又はシリサ
イド膜とで形成されるゲート電極を有するMISFET
と、その上部に設けられるPSG膜との介在部に、リン
漏れを抑制しかつゲッタリング効果を有する絶縁膜と、
その上部に高融点金属膜又はシリサイド膜のハガレを生
じる不要な応力を緩和する絶縁膜とを設けたので、半導
体集積回路装置の電気的信頼性を向上することができ
る。
以下、本発明の構成について、本発明を、CMISを備
えた半導体集積回路装置に適用した実施例とともに説明
する。
[実施例I] 第1図は、本発明の実施例Iを説明するためのCMIS
を備えた半導体集積回路装置の要部断面図、第2図は、
第1図のCMIS上部に設けられるそれぞれの絶縁膜の
膜厚とリン濃度とを示す図である。
なお、実施例の全図において、同一機能を有するものは
同一符号を付け、そのくり返しの説明は省略する。
第1図において、1は単結晶シリコンからなるn−型の
半導体基板、2は半導体基板1の所定主面部に設けられ
たp−型のウエル領域である。
3はMISFET等の半導体素子間となる半導体基板1
及びウエル領域2の主面上部に設けられた素子分離用絶
縁膜、4は素子分離用絶縁膜3の下部の半導体基板1又
はウエル領域2の主面部に設けられたn型又はp型のチ
ャネルストッパ領域である。
5は半導体基板1及びウエル領域2の主面上部に設けら
れたゲート絶縁膜、6はゲート絶縁膜の上部に設けられ
たゲート電極である。
このゲート電極6は、多結晶シリコン膜6Aと、その上
部に積層された高融点金属膜又はシリサイド膜6Bとに
より構成されており、多結晶シリコン膜からなるゲート
電極に比べてその抵抗値が小さいので、半導体集積回路
装置の動作速度の高速化を図ることができる。高融点金
属膜又はシリサイド膜6Bは、例えば、モリブデン,チ
タン,タンタル,タングステン又はそれらのシリサイド
により形成されている。
7はゲート電極6の両側部の半導体基板1の主面部に設
けられたp+型の半導体領域、8はゲート電極6の両側
部のウエル領域2の主面部に設けられたn+型の半導体
領域であり、これらはソース領域又はドレイン領域を構
成するためのものである。
pチャンネル型MISFETQpは、半導体基板1,ゲ
ート絶縁膜5,ゲート電極6,一対の半導体領域7とに
よって構成される。
nチャンネル型MISFETQnは、ウエル領域2,ゲ
ート絶縁膜5,ゲート電極6,一対の半導体領域8とに
よって構成される。
9はゲート電極6及び半導体領域7,8の上部すなわち
MISFETQp,Qnの上部に設けられた絶縁膜であ
る。
この絶縁膜9は、主として、外部からゲート絶縁膜5に
侵入する不要な不純物を捕獲するゲッタリング効果を有
し、MISFETQp,Qnのしきい値電圧の変動を防
止するためのものである。さらに、絶縁膜9は、後述す
るPSG膜からグラスフローを施すのに導入されるリン
が半導体領域7に漏れるのを抑制し、MISFETQp
のソース,ドレイン領域の接合耐圧の劣化を防止するた
めのものである。
絶縁膜9は、前記ゲッタリング効果とリン漏れを抑制す
るために、第2図に示すように、化学的気相析出(以
下、CVDという)技術によるPSG膜を用い、0.5〜
1.0[mol%]程度のリン濃度を有し、500〜3000[オン
グストローム(以下、[Å]という)]程度の膜厚で形
成する。
10は絶縁膜9を介してMISFETQp,Qn上部に
設けられた絶縁膜である。
この絶縁膜10は、主として、後述するPSG膜のグラ
スフローによる、多結晶シリコン膜6Aから高融点金属
膜又はシリサイド膜6Bのハガレを生じる不要な応力を
緩和し、MISFETQp,Qnの電気的信頼性を向上
するためのものである。なお、ゲート電極6と同一製造
工程で形成される導電膜においても同様に、ハガレを生
じる不要な応力を緩和することができる。
絶縁膜10は、ハガレを生じる不要な応力を緩和するた
めに、第2図に示すように、CVD技術によるPSG膜
を用い、0.0〜4.0[mol%]程度のリン濃度を有し、100
0〜2000[Å]程度の膜厚で形成する。
11は絶縁膜10の上部に設けられた絶縁膜であり、そ
の上面部を平坦化するためのもので、後述する導電膜の
電気的信頼性を向上するためのものである。
絶縁膜11は、グラスフローが可能なように、第2図に
示すように、CVD技術によるPSG膜を用い、6〜10
[mol%]程度のリン濃度を有し、6000〜10000[Å]程
度の膜厚で形成する。
MISFETQp,Qn等の半導体素子とその上部に設
けられる導電膜との層間絶縁膜は、絶縁膜9,10,1
1とにより構成されている。これらは、CVD技術によ
るPSG膜を用いることによって、そのリン濃度と膜厚
とを任意に設定するだけで、同一製造工程で形成するこ
とができる。
また、絶縁膜10は、PSG膜に替て、CVD技術によ
る窒化シリコン膜、プラズマ技術による酸化シリコン
膜,窒化シリコン膜等を用いてもよい。
12は所定の半導体領域7,8上部の絶縁膜9,10,
11を選択的に除去して設けられた接続孔である。
13は接続孔12を通して所定の半導体領域7,8に接
続され絶縁膜11の上部に設けられた導電膜であり、M
ISFETQp,Qn等の半導体素子間を電気的に接続
するためのものである。
この導電膜13は、例えば、スパッタ技術によるアルミ
ニウム膜を用いて形成する。
以上説明したように、本実施例Iによれば、多結晶シリ
コン膜と高融点金属膜又はシリサイド膜とで形成される
ゲート電極を有するMISFETと、グラスフローを施
したPSG膜との介在部に、ゲッタリング効果を有し、
リン漏れを抑制することができる絶縁膜と、高融点金属
膜又はシリサイド膜のハガレを生じる不要な応力を緩和
する絶縁膜とを設けたので、MISFETのしきい値電
圧の変動を防止し、pチャネル型MISFETのソー
ス,ドレイン領域の接合耐圧の劣化を防止することがで
きる。
これによって、半導体集積回路装置の電気的信頼性を向
上させることができる。
また、ゲッタリング効果とリン漏れを抑制することがで
きる絶縁膜と、高融点金属膜又はシリサイド膜のハガレ
を生じる不要な応力を緩和する絶縁膜とを、CVD技術
によるPSG膜で形成することによって、そのリン濃度
と膜厚とを任意に設定するだけで、グラスフローを施す
PSG膜と同一製造工程で形成することができるので、
製造工程を低減することができる。
[実施例II] 本実施例は、前記実施例Iにおける絶縁膜9にゲッタリ
ング効果をもたせ、リン漏れの抑制をその他の絶縁膜に
もたせた例を説明するためのものである。
第3図乃至第5図は、本発明の実施例IIを説明するため
のCMISを備えた半導体集積回路装置の要部断面図で
ある。
第3図乃至第5図において、5Aは半導体基板1の主面
上部,ウエル領域2の主面上部及びゲート電極6の上部
に設けられた絶縁膜、5B,5Cは半導体領域1の主面
上部及びウエル領域2の主面上部に設けられた絶縁膜で
ある。これらの絶縁膜5A,5B,5Cは、主として、
絶縁膜11からのリン漏れを抑制するためのものであ
る。
絶縁膜5Aは、ゲート電極6の形成工程と半導体領域
7,8の形成工程との間で形成されるものであり、熱酸
化技術による酸化シリコン膜で、500 [Å]程度以上の
膜厚で形成される。
絶縁膜5Bは、ゲート絶縁膜5の形成工程と同一の形成
工程で形成されるものであり、熱酸化技術による酸化シ
リコン膜で、500 [Å]程度以上の膜厚で形成される。
絶縁膜5Cは、ゲート電極6の形成工程中、すなわち、
高融点金属膜又はシリサイド膜6Aの活性化工程で選択
的に形成されるものであり、微量な酸素を混在させた水
素ガス雰囲気を用いる熱処理技術による酸化シリコン膜
で、500 [Å]程度以上の膜厚で形成する。
これらの絶縁膜5A,5B,5Cを形成する工程は、種
々の用途に応じて通常の製造工程に組込まれるものであ
り、製造工程の増加を生じることはない。
9Aは絶縁膜5Aの上部又は絶縁膜5B,5Cとゲート
電極6との上部に設けられた絶縁膜であり、主として、
外部からゲート絶縁膜5に侵入する不要な不純物を捕獲
するゲッタリング効果を有し、MISFETQp,Qn
のしきい値電圧の変動を防止するためのものである。
この絶縁膜9Aは、ゲッタリング効果を有するように、
CVD技術によるPSG膜を用い、0.5 〜10.0[mol
%]程度のリン濃度を有し、500〜3000[Å]程度で形
成する。
以上説明したように、本実施例IIによれば、前記実施例
Iと略同様な効果を得ることができる。
さらに、通常の製造工程で形成される絶縁膜でリン漏れ
を抑制させることにより、そのリン濃度の範囲が広くな
るので、ゲッタリング効果を有する絶縁膜の形成を簡単
にすることができる。
[効果] 以上説明したように、本願において開示された新規な技
術手段によれば、以下に述べるような効果を得ることが
できる。
(1)多結晶シリコン膜と高融点金属膜又はシリサイド
膜とで形成されるゲート電極を有するMISFETと、
グラスフローを施したPSG膜との介在部に、ゲッタリ
ング効果を有し、リン漏れを抑制することができる絶縁
膜と、高融点金属膜又はシリサイド膜のハガレを生じる
不要な応力を緩和する絶縁膜とを設けたので、MISF
ETのしきい値電圧の変動を防止し、pチャネル型MI
SFETのソース,ドレイン領域の接合耐圧の劣化を防
止することができる。
(2)前記(1)により、MISFETのしきい値電圧
の変動を防止し、pチャネル型MISFETのソース領
域,ドレイン領域の接合耐圧の劣化を防止することがで
きるので、半導体集積回路装置の電気的信頼性を向上す
ることができる。
(3)ゲッタリング効果とリン漏れを抑制することがで
きる絶縁膜と、高融点金属膜又はシリサイド膜のハガレ
を生じる不要な応力を緩和する絶縁膜とを、CVD技術
によるPSG膜で形成することによって、そのリン濃度
と膜厚とを任意に設定するだけで、グラスフローを施す
PSG膜と同一製造工程で形成することができるので、
製造工程を低減することができる。
(4)通常の製造工程で形成される絶縁膜でリン漏れを
抑制させることにより、そのリン濃度の範囲が広くなる
ので、ゲッタリング効果を有する絶縁膜の形成を簡単に
することができる。
以上、本発明者によってなされた発明を実施例に基づき
具体的に説明したが、本発明は、前記実施例に限定され
るものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、
種々変形し得ることは勿論である。
例えば、前記実施例は、本発明を、PSG膜にグラスフ
ローを施した例について説明したが、nチャネルMIS
FET側の接続孔12のみを先に設け、この接続孔か
ら、半導体基板にn型不純物としてのリンを高濃度に導
入する(以下、リン処理という)際にも有効である。リ
ン処理による多結晶シリコン膜と高融点金属膜又はその
シリサイド膜との剥離が防止できる。なお、pチャネル
型のMISFET側の接続孔12は、このリン処理の後
に形成される。
また、前記実施例は、本発明を、CMISを備えた半導
体集積回路装置に適用した例について説明したが、単チ
ャネルすなわちpチャネル型のMISFETを備えた半
導体集積回路装置に適用してもよい。
また、その周辺回路でCMISを使用するダイナミック
型ランダムアクセスメモリを備えた半導体集積回路装
置、CMISとバイポーラトランジスタとを備えた半導
体集積回路装置に、本発明を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の実施例Iを説明するためのCMIS
を備えた半導体集積回路装置の要部断面図、 第2図は、第1図のCMIS上部に設けられるそれぞれ
の絶縁膜の膜厚とリン濃度とを示す図、 第3図乃至第5図は、本発明の実施例IIを説明するため
のCMISを備えた半導体集積回路装置の要部断面図で
ある。 図中、1……半導体基板、2……ウエル領域、3……素
子分離用絶縁膜、4……チャネルストッパ領域、5……
ゲート絶縁膜、6……ゲート電極、6A……多結晶シリ
コン膜、6B……高融点金属膜又はシリサイド膜、5
A,5B,5C,9,9A,10,11……絶縁膜、
7,8……半導体領域、12……接続孔、13……導電
膜、Qp,Qn……MISFETである。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】n型の第1の半導体領域主面上部に、ゲー
    ト絶縁膜を介して、多結晶シリコン膜とその上部に積層
    される高融点金属とシリコンとの化合物であるシリサイ
    ド膜とで形成されるゲート電極を設け、該ゲート電極の
    両側部の第1の半導体領域主面部にソース及びドレイン
    となる一対のp型の第2の半導体領域を設けてなるpチ
    ャンネル型MISFETを有し、該MISFETのゲー
    ト電極を覆うように、そのゲート電極上部にグラスフロ
    ーを施したフォスフォシリケートガラス膜からなる第1
    の絶縁膜を設けてなる半導体集積回路装置において、第
    1の絶縁膜を6〜10[mol%]程度のリン濃度を有す
    るフォスフォシリケートガラス膜で構成し、前記MIS
    FETと第1の絶縁膜との間であって、第1の絶縁膜か
    らのリン漏れを抑制しかつゲッタリング効果を有する
    0.5〜1.0[mol%]程度のリン濃度を有するフォ
    スフォシリケートガラス膜からからなる第2の絶縁膜を
    ゲート電極上部に設け、ゲート電極を覆う該第2の絶縁
    膜の上部に、第1の絶縁膜のグラスフローによる前記ゲ
    ート電極への応力を緩和する0〜4[mol%]程度のリ
    ン濃度を有するフォスフォシリケートガラス膜からなる
    第3の絶縁膜を設けてなることを特徴とする半導体集積
    回路装置。
JP59125154A 1984-06-20 1984-06-20 半導体集積回路装置 Expired - Lifetime JPH0626235B2 (ja)

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