JPS5835976A - 絶縁ゲ−ト型電界効果半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

絶縁ゲ−ト型電界効果半導体装置及びその製造方法

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JPS5835976A
JPS5835976A JP56134088A JP13408881A JPS5835976A JP S5835976 A JPS5835976 A JP S5835976A JP 56134088 A JP56134088 A JP 56134088A JP 13408881 A JP13408881 A JP 13408881A JP S5835976 A JPS5835976 A JP S5835976A
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JP
Japan
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layer
gate electrode
melting point
gate
point metal
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Pending
Application number
JP56134088A
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English (en)
Inventor
Toshifumi Takeda
敏文 竹田
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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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]

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】
本発明は、M工8 IF E T (Metal In
sulBtOr8emicOnductor Fiel
d 1ffect Translstor)會代表とす
る絶縁ゲート型電界効果牛導体装置、例えばメタルゲー
トのダイナミックRAM等のMIB型メモII 、及び
その製造方法に関するものである。 高集積度の高速MIEi型メモ+1からなる半導体集積
回路装置(工C)においては、ゲート電極を多結晶シリ
コン(以下、ボI+ 81と記す)で形成している。と
ころが、史に高速化を図るために、ボII Q lより
も抵抗率の低いゲート電極材料か望まれるか、こうした
材料としてポリ81層(1層目)とill!ll11!
l1点金属層(2層目)との2層構造か考えられている
。この場合、ポリシリコン層は11ンのドーピングによ
って低抵抗化嘔れており、また上層の高融点金属は例え
ばMOからなっている。 しかしながら、この積層、構造のゲート電極について本
発明者か検討を加えた結果、次のような問題点があるこ
とか判明した。即ち、このゲート電極を作成する工程で
は、まずボI+ 817化学的気相成長技術(ovn)
で形成した後、その上に高融点金属tスパッタI)ング
又はCvDで仮着名ゼ、更に高融点金属層t−Wi低抵
抗化するために高温で熱処理(アニール)した場合、高
融点金属層の形成時に七の中に取シ込まれ友酸素かボ1
181層と高融点金属層との界面に析出してしまう。こ
のために1 ボII g 1層−高融点金属層間の接触
抵抗か増大するので望ましくない。他方、上層の高融点
金属に代えてそのシリサイド、例えばMg811
【用い
た場合には、上記の接触抵抗を減少嘔ぜるCとか期待ち
れたが、ゲート電極又は配線としての電気抵抗は思った
程には下からないことか分った。いずれにしても、高融
点金属又は七の71】サイドを上層、ポリ8111−下
層とする構造は1抵抗か充分には下がらず、アクセス時
間かそれ程短縮できないから、高速化の要求に応えるこ
とかできないものと言える。 従って、本発明の目的は、ゲート電極及びその配線の電
気抵抗r充分に低下せしめて高速化を達。 成し、またセルファライン方式か適用可能なゲート構造
のデバイスを提供し、かつそうしたデバイスを再現性良
、く作成できる製造方法を提供することにある。 以下、本梶明會例えばダイナミックRAM用のM18F
ICTに適用した実施例を図面について詳細に述べる。 填1図は、メモlセルr構成するV工EIIFKTt例
示するものである。P型シ・11コン基板1の一主面K
s択的に成長させたフィールドsto1g2によって各
素孕領むS分離嘔A、1素子領域には後述のセルファラ
イン方式でN+型ソース領域3及びドレイン領域4か形
成場れている。ここで注目すべきことは、ゲート酸化g
5土に設けるゲート電極(及び七のゲート配#j)か1
層目のモリブデン層6と2層目のポリ81層7との2層
構造からなっていることである。モリブデン層6はCv
Dで犀名zouoX根度に形成もれたものであって、後
述の7ニールによる結晶化で低抵抗化されたものである
。を友Cのアニール時に、0vDKよる成長中に取込ま
れたO、が表面に析出して酸化物か薄く生成場れるか、
この酸化物はエツチングで既に充分に除去ちれている。 ボ1381層7もCvDで厚さ2000λ程fjlK形
成されていてよく、下地のキリプデン層6を保−してソ
ース及びドレイン領域用のイオン打込み時のマスタ作用
!+−iしている。なお、図中、8はリンク11ケート
ガラス腺、9はアルミニウム配綱である。 このようにゲー)1[1jj及びその配線(ワード線)
tボ11S1−モIIプデンの2層構造で形成下れば、
下層のモ11ブデン層會アニールして低抵抗化せしめ、
かつこのアニール時に七の表面に析出する酸゛    
化物(Moon 、Mo5s等)を予め除去した状態で
上層のボII 81層を形成できるので、ボl+81−
モリブデン間の接触抵抗か充分に低いゲート構造、  
  とすぷことかできる。ポリS1層7の方もCvD後
に公知の11ン処理tIM丁ことによって低抵抗化でき
るから、全体としての配耐抵抗は渦足丁べきものト1に
シ、この種のメモII工OX%KVT、BX會高運化す
ることが可能となる。 しかも、上層のポリB1層7はイオン打込み時のマスク
作用を有していて、モリブデン層6と同一パターンに加
工してゲート電極形状となせば、このゲート電極自体t
マスクとしてイオン打込みt行ない、上記ソース及びド
レイン領域tセルファライン方式で形成できる。従って
、本実施例のゲート構造は、これまでのポリB1ゲート
における製造プーロセスtそのまま適用でき、既存のプ
ロセスと互換性かある点で好都合なものである。なお、
モ11プデン層6はOVDで形成されるから、  ゛下
地のゲート酸化膜5との接着性か良好となってbる。 次に、本実施例のメモリの製造方法を主として!1図o
mzsyxr部に関し説明する。 まず!2A図のように、P型シリコン基板1の゛−生主
面、窒化シリコン磯lotマスクとする公知の選択酸化
技術によってフィールドE110malif2を選択的
に成長名ぜる。 次すで112B図のように、マスク10及び下地のsi
o、膜111rエツチングで除去した後に酸化性雰囲気
中での熱処理によりゲート酸化膜5を成長場せ、更にO
VDで全面にモリブデン層6を被1する。そして、NI
中において1000℃で30分間、熱処gJ(了ニール
)を行なうことにより、モリブデン層6’kif晶化ゼ
しめかつ低抵抗化せしめる。この際、OvD#にモリブ
デン層6中に取込まれたO雪かその表面に析出し、厚名
50〜100ム程度と薄す表面酸化膜(MoO雪、11
go01等)が生成する。 次いで第20図のように、七の表面酸化膜12の犀も分
だけH1系エッチャントで軽くエツチングする。これに
よって、モリブデン層6の表面の酸化モリブデンを充分
く除去する。 次いでllZD図のように、OvDで全面にポリ81層
7を成長せしめる。このボ1)81層7は低抵抗化のた
めに公知のIIン処理を行表ってよく、或いは0VDK
よる成長時にリンを同時にト°−プして低抵抗ポリs1
として析出させたものでろつてもよい。ボII 81層
7は、既に表面酸化膜が除去されたモ1)プデン層6上
に低温(590〜600℃)で成長せしめられ、しかも
モ1)プデン層6のアニールか既に終了していることか
ら、両層6−7IvIの界面には酸素の析出(酸化膜の
生成)が何ら生じておらず、その接触抵抗は光分に低く
なっている。 次いで#!2E図のように、公知のフォトエツチングに
よってボ1181層7、モ11プデン層62は1!同一
パターンに順次エツチングして、2層構造のゲート電極
及びその配置1i1に形成する。 次すで1i2F図のように、全面に砒素のイオンビーム
13’l(照射せしめ、ポリ81層7及びフィールド8
1011js2@マスクとしてこれらの間のゲート酸化
1115?l−逸してイオン打込み1行ない、シ11コ
ン基板LKkl+型ンース領域3及びドレイン領域4を
夫々選択的に形成する。これらの内領域はポリ81層7
のマスク作用によってセルファライン方式で(自己整合
的K)形成される。従って、ポリ81層7の保護作用で
モリブデン層6中を砒素イオンか突き抜けることがなく
、既存のセルファライン方式のイオン打込みプロセスと
の互換性を保つことができる。 次いで算2G図のように、OVDで全面にリンク11ケ
ートガラス膜8を成長させ、更にこのガラス$8及びゲ
ート酸化−5の所定箇所を公知のフォトエツチングで除
去し、コンタクトホール14【形成する。 次いで、例えは公知の真空蒸5I技術で全面にアルミニ
ウムを付M4ゼ、これ【公知のフォトエツチングでパタ
ーニングしてtliL1図に示したアルミニウム配@9
等髪形成する。 上記し穴ように、本実施例の製造プロセスによって、R
存のプロセスを実質的に変更することなく#11図のデ
バイスを再現性良く作成することができる。しかも、プ
ロセス中にモリブデン層表面の酸化膜tライトエツチン
グ後にボII El 1層を設けている危め、それらの
接触抵抗七減らしてvb8IメモリのiII+運動作を
確実に実現することかできる。 第3図は、本発明の112の実施例によるメモ11の製
造方法を示すものである。 この例では、まず1113ム図のように、第2B図で形
成したゲート酸化1145に公知のフォトエツチングで
パターニングしてゲート位置のみに残し、更に上述した
と同様にモリブデン層6を形成する。 次いで第3B図のように、上述と同様にモリブデン層6
にアニールした後に表面に析出した酸化モリブデンをラ
イトエツチングで除去し、しかるi[0vDでボ11B
1層711−槓層ぜしめる0次いで#30図のように、
公知のフォトエツチングでポ1)S1層71モ1)ブデ
ン層6を順次同一形状にパターニングし、ゲート電極及
び七の配置を形成でる。 次いで113D図のように、公知のイオン打込みによっ
て上述したと同様にC型ンース頓域3及びドV47%域
&’tセルフ了ライン方式で夫々形成する。なお、上記
酸化膜1511−形成しない場合には、公知の熱拡散で
ンース及びドレイン領域を形成してよい。 次いで51131図のように、OvDで全面に11ンシ
lケートガラス[8に形成し、更に公知のフォトエツチ
ングでコンタクトホール14【形成する。 この後は、上述したと同様にアルミニウムを蒸酒し、各
アルミニウム配線にエツチングで加工する。 以上、本発明を例示したか、上述の実施例は本発明の技
術的思想に基いて更に変形か可能である。 例えば、ゲートの1層目のモリブデン酸に代えて他の高
融点金属、例えばタングステン、タンタル又はチタン層
を設けることかできる。また、上述のボlj 81−高
融点金属の積層構造は、ゲート電極と共に七の配線にも
採用ちれるのか望ましいか、ゲート電極のみに採用し、
配縁はアルミニウム等で形成することもできる。また、
上述のモ1)ブデン層はOVD以外にもスパッタリング
家形成してもよい。なお、本発明はダイナミックRAM
′にはじめ他のM工8型メモ11、l![ijm I 
8型1:IシックL8工等の絶縁ゲート型電界効果牛導
体装置に広く適用可能である。 上述した如く、本発明によれは、少なくともゲート電極
において高融点金属層t−1層目とし、その上に多結晶
シリコンを積層する構造としたので、高融点金属層のア
ニール後にその表面の酸化物を除去した後に多結晶シI
Iコン會積層でき、そのアニールによ松虫じる酸化物で
接触抵抗か増大するのt効果的に防止できるメタルゲー
ト會提供できる。従って、高速化の要求を光分[%足し
九絶縁ゲート型素子か得られる。しかも、1層目の高融
点金属層は耐イオン打込み性のある多結晶シリコン層で
保護されているから、この積層構造のゲートによってソ
ース及びドレイン領域tイオン打込みでセルファライン
方式で形成でき、既存の製造プロセスとの互換性?保持
できる。 また、上配槓層構造のゲートは、1層目の高融点金属層
の7二−ル後に表面の版化物tライトエツチングで除去
し、その上に多結晶シ11コンt−[ぜることによって
作成しているから、高速化の除害となる上記酸化物″4
を確実に除去することかでき、再現性良く^連デバイス
を作成できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明’((MIS型メモI+ [適用した実施
例を示すものであって、5IL1図はI!1の実施例に
よるメモ11セル部の断面図、第2A図〜#2G図は七
の製造方法を工糧順に示す各wr面図、第3A図〜第3
E図は第2の実施例によるメモ1ンセル部の製造方法を
工程順に示す各断面図である。 なお、図面に示した符号において、5はゲート酸化膜、
6はモリブデン酸、7はボ11 B i層、12はモリ
ブデン酸化物である。 第  1  図 第2A図 第25図 第2C図 第2E図 第2F図 第3A図 第3B図 第3D図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、 ソース及びドレイン領域間に絶縁Mk介してゲー
    ト電極が設けられている絶縁ゲート型電界効果牛導体装
    置において、少なくとも前記ゲート電極か、高融点金属
    からなる下層と多結晶シリコンからなる土層との積層構
    造によって形成もれていることに’S徴とする装置。 λ 半導体基体上に絶縁J1gt−形成する工程と、こ
    の絶縁膜上#ICaI&融点金属層倉形成する工程と、
    この高融点金属層上熱処理しt後にその表面全組くエツ
    チングする工程と、このエツチング後に前記高融点金属
    層上に多結晶シリコン層を積層する工程と、この多結晶
    シリコン層及び前記高融点金属層を少なくともゲート電
    極形状に夫々加工する工程と、この加工後に前記多M1
    1&シ11コン層葡マスクとして前記半導体基体に所定
    の不純物を選択的に導入すること(よってノース及びド
    レイン領域を夫々形成する工程とt具備する絶縁ゲート
    型電界効果半導体装置の製造方法。
JP56134088A 1981-08-28 1981-08-28 絶縁ゲ−ト型電界効果半導体装置及びその製造方法 Pending JPS5835976A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04216027A (ja) * 1990-12-14 1992-08-06 Sekisui Chem Co Ltd 射出成形金型
WO2006061369A1 (en) * 2004-12-06 2006-06-15 Infineon Technologies Ag Semiconductor device and method of manufacture thereof

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