JPS59200417A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS59200417A JPS59200417A JP58072923A JP7292383A JPS59200417A JP S59200417 A JPS59200417 A JP S59200417A JP 58072923 A JP58072923 A JP 58072923A JP 7292383 A JP7292383 A JP 7292383A JP S59200417 A JPS59200417 A JP S59200417A
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- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/01—Manufacture or treatment
- H10D64/011—Manufacture or treatment of electrodes ohmically coupled to a semiconductor
Landscapes
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は、半導体装置、特に高融点釡属を電極として用
いる半導体装置の製造方法に関するものである。
いる半導体装置の製造方法に関するものである。
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「ＡｔＪという）等の低融点金
属、モリブデン（以下ｒ’Ｍ、、ｊという）、タングス
テン（以下「Ｗ」という）等の高融点金属、または多結
晶シリコン（以下ｉ ｐｏｌｙ ８ｉ、Ｊ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、ａは比抵抗が約３×１０
−’Ω−鏝と低い利点はあるものの、その融点がｔｔｏ
”ｃと低いため通常／ ０００’Ｃ程度の熱処理行程が
必要とされる半導体製造プロセスにＡ７を導入するには
種々の制約があった。
てはアルミニウム（以下「ＡｔＪという）等の低融点金
属、モリブデン（以下ｒ’Ｍ、、ｊという）、タングス
テン（以下「Ｗ」という）等の高融点金属、または多結
晶シリコン（以下ｉ ｐｏｌｙ ８ｉ、Ｊ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、ａは比抵抗が約３×１０
−’Ω−鏝と低い利点はあるものの、その融点がｔｔｏ
”ｃと低いため通常／ ０００’Ｃ程度の熱処理行程が
必要とされる半導体製造プロセスにＡ７を導入するには
種々の制約があった。
一方ｐｏｌｙ Ｓｉは１ｏｏｏ℃程匿の熱処理にも耐え
うろ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っている。更にｐｏｌｙ ８ｉ
を酸化雰囲気で単に熱処理するのみでｐｏｌｙ８＋表面
に絶縁性のよいシリコン酸化膜（以下「８ｉ０１映」と
いう）を簡単に形成することができ、ｐｏｌｙ！（＋及
び５ＩＯｔ膜が共にＨ！Ｓｏ、 ＋ ＨＯｔ＋ ＨＮＯ
，ｒＨｚＯｌ等の各浴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累子表
面の清浄化が容易に行えるので、電極・配線等にｐｏｌ
ｙｓｉを用いた場合には半導体装置の製造歩留りがよい
という利点があった。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ｐｏｌｙ Ｓｉ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、尚集積化、高速化を実現すること
は困難であった。
うろ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っている。更にｐｏｌｙ ８ｉ
を酸化雰囲気で単に熱処理するのみでｐｏｌｙ８＋表面
に絶縁性のよいシリコン酸化膜（以下「８ｉ０１映」と
いう）を簡単に形成することができ、ｐｏｌｙ！（＋及
び５ＩＯｔ膜が共にＨ！Ｓｏ、 ＋ ＨＯｔ＋ ＨＮＯ
，ｒＨｚＯｌ等の各浴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累子表
面の清浄化が容易に行えるので、電極・配線等にｐｏｌ
ｙｓｉを用いた場合には半導体装置の製造歩留りがよい
という利点があった。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ｐｏｌｙ Ｓｉ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、尚集積化、高速化を実現すること
は困難であった。
これらに対して、高融点霊属、例えばＭｏは融点が約２
６００”Ｃと高く、１ｏｏｏ”ｃｉａ度の熱処理に耐え
うろことから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ぎくでき、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。このことがら尚融点金属を備えた半導体装置は脚光
を浴びてさた。しかし％ｐｏｌｙｓｉに比べ高融点並属
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ったため、尚融
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った。
６００”Ｃと高く、１ｏｏｏ”ｃｉａ度の熱処理に耐え
うろことから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ぎくでき、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。このことがら尚融点金属を備えた半導体装置は脚光
を浴びてさた。しかし％ｐｏｌｙｓｉに比べ高融点並属
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ったため、尚融
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った。
本出願人は上記問題を解決する方法として、萬融点金属
の表面に安定で良質な絶縁層を備えた構造の半導体装置
を製造する方法を既に出願した（％願昭１７−３−／３
１３号）。すなわち、基体上に設けられた高融点金属層
上に高融点金属酸化物Ｉ−、シリコン層−及びシリコン
酸化膜を順次積層し、この基体を水素を含む雰囲気中で
熱処理することで、高融点金属層とシリコン層との間に
内部シリコン酸化膜な形成するものである。
の表面に安定で良質な絶縁層を備えた構造の半導体装置
を製造する方法を既に出願した（％願昭１７−３−／３
１３号）。すなわち、基体上に設けられた高融点金属層
上に高融点金属酸化物Ｉ−、シリコン層−及びシリコン
酸化膜を順次積層し、この基体を水素を含む雰囲気中で
熱処理することで、高融点金属層とシリコン層との間に
内部シリコン酸化膜な形成するものである。
第１図に上記方法の工程を示す。第１−Ａ図は基板λ上
に絶縁層３が形成されてなる基体ｌに高融点金属層グを
形成する工程、第１−Ｂ図は高融点金属酸化物層２０の
形成工程、第１−０図はシリコン層乙の形成工程、第１
−Ｄ図はシ’）１７酸化腺ＳＯの形成工程、第１−Ｂ図
は水素雰囲気中の熱処理工程で高融点金属酸化物層２ｏ
が内部シリコン酸化膜ｊに変化したことを示すものであ
る。
に絶縁層３が形成されてなる基体ｌに高融点金属層グを
形成する工程、第１−Ｂ図は高融点金属酸化物層２０の
形成工程、第１−０図はシリコン層乙の形成工程、第１
−Ｄ図はシ’）１７酸化腺ＳＯの形成工程、第１−Ｂ図
は水素雰囲気中の熱処理工程で高融点金属酸化物層２ｏ
が内部シリコン酸化膜ｊに変化したことを示すものであ
る。
次に上述の内部シリコン酸化膜形成工程での構造の変化
を第２図に示すオージェ電子分光法の測定結果に基づい
て説明する。第２−に図は内部シリコン酸化膜形成前、
即ち第１−Ｄ図の構造について、第２−Ｂ図は水素雰囲
気中の熱処理工程後＜ｙｏｏ″ＣＩ／（１７分）、第Ｊ
−０図はさらに熱処理した後（りｏｏ″Ｃ，３０分）の
構造について、表面から基板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。ｐｏｌｙｓｉ層の厚さは
約／１００Ａである。横軸は試料をスパッタエツチング
した時間で、表面からの深さに対応している。（ａ４（
ｂλ（ｃｌはそれぞれ、シリコン、酸素＋ Ｍｏを示す
曲線である。第２−Ｂ図を第２−Ａ図と比較してみると
、熱処理前はｐｏｌｙｓｉとＭｏの界面にひとつのピー
クだったＯ信号が、ふたつのピークをもっている。
を第２図に示すオージェ電子分光法の測定結果に基づい
て説明する。第２−に図は内部シリコン酸化膜形成前、
即ち第１−Ｄ図の構造について、第２−Ｂ図は水素雰囲
気中の熱処理工程後＜ｙｏｏ″ＣＩ／（１７分）、第Ｊ
−０図はさらに熱処理した後（りｏｏ″Ｃ，３０分）の
構造について、表面から基板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。ｐｏｌｙｓｉ層の厚さは
約／１００Ａである。横軸は試料をスパッタエツチング
した時間で、表面からの深さに対応している。（ａ４（
ｂλ（ｃｌはそれぞれ、シリコン、酸素＋ Ｍｏを示す
曲線である。第２−Ｂ図を第２−Ａ図と比較してみると
、熱処理前はｐｏｌｙｓｉとＭｏの界面にひとつのピー
クだったＯ信号が、ふたつのピークをもっている。
ｐｏｌｙ Ｓｉ側のピークが内部シリコン酸化膜に対応
し、残りのピークがＭ００□層に対応している。第２−
０図ではＭ。０１層はなくなり、 ｐｏｌｙｓｉ層と鳩
の界面に内部シリコン酸化膜が形成される。ｐｏ ｌｙ
Ｓｉ層の厚みに注目すると熱処理するにつれてだんだ
ん薄くなっている。即ち、水素雰囲気中で熱処理するに
従いＭＯＯｌは徐々に還元されかつｐｏｌｙ ＳｉはＭ
Ｏ側から徐々に酸化される。
し、残りのピークがＭ００□層に対応している。第２−
０図ではＭ。０１層はなくなり、 ｐｏｌｙｓｉ層と鳩
の界面に内部シリコン酸化膜が形成される。ｐｏ ｌｙ
Ｓｉ層の厚みに注目すると熱処理するにつれてだんだ
ん薄くなっている。即ち、水素雰囲気中で熱処理するに
従いＭＯＯｌは徐々に還元されかつｐｏｌｙ ＳｉはＭ
Ｏ側から徐々に酸化される。
第３図は内部酸化法の酸化特性を、バーニング酸化法（
ｋｈ ニーＯｘ ”” ／ ： ／ ） 及び通常の熱
酸化法（以後「ドライ酸化法」という）の酸化特性と比
較したものである。・は内部酸化法を、○はバーニング
酸化法を、Ｘ印はドライ酸化法を示してぃる。酸化温度
はすべてり００℃であり、ｐｏｌｙ Ｓｉ層の膜厚は約
１ｙｏｏＬである。内部酸化法の酸化速度はドライ酸化
法の酸化速度より大きく、バーニング酸化法の酸化速度
とほぼ一致している。内部酸化法において酸化速度のプ
ロセスパラメータとしては熱処理温度、熱処理時の水素
分圧、 ｐｏｌｙｓ＋の膜厚等がある。ｐｏｌｙ８１層
の膜厚が厚くなる程、酸化速度は小さくなる傾向をもつ
が、いずれにしろｐｏｌｙｓｉ層の膜厚がｔｏｏｏ−３
２ｏｏ）ｔ の範囲ではドライ酸化法よりはかなり速か
った。
ｋｈ ニーＯｘ ”” ／ ： ／ ） 及び通常の熱
酸化法（以後「ドライ酸化法」という）の酸化特性と比
較したものである。・は内部酸化法を、○はバーニング
酸化法を、Ｘ印はドライ酸化法を示してぃる。酸化温度
はすべてり００℃であり、ｐｏｌｙ Ｓｉ層の膜厚は約
１ｙｏｏＬである。内部酸化法の酸化速度はドライ酸化
法の酸化速度より大きく、バーニング酸化法の酸化速度
とほぼ一致している。内部酸化法において酸化速度のプ
ロセスパラメータとしては熱処理温度、熱処理時の水素
分圧、 ｐｏｌｙｓ＋の膜厚等がある。ｐｏｌｙ８１層
の膜厚が厚くなる程、酸化速度は小さくなる傾向をもつ
が、いずれにしろｐｏｌｙｓｉ層の膜厚がｔｏｏｏ−３
２ｏｏ）ｔ の範囲ではドライ酸化法よりはかなり速か
った。
Ｂ−Ｂ、Ｄｅａｌ等の８１の酸化の理論によれば、酸化
速度を決める要因は酸化剤の酸化膜中の拡散速度、酸イ
Ｌ腺表面の酸化剤の濃度、酸化膜と８＋界面での反応係
数等いくつかあるが、ドライ酸化法とバーニング酸化法
の酸化速度の違いは主に酸化剤の酸化膜中の拡散速度の
差による。従って第３図は内部酸化法における酸化剤が
Ｈ，Ｏであることを示しているものと思われる。つまり
Ｍｏｏ、の還元反応 ｂＡｏＯ＠ ＋ ２Ｈｔ →ＭＯ＋−２Ｈ１１０いると
考えることができる。ここでシリコン層の表向に形成さ
れた８ｉ０２層でなるキャップ層（以下「キャップ層」
という）はシリコン層のピンホールや結晶性の悪い部分
を通して酸化剤であるＨ！０が抜けていくのを防ぐ役目
を果していると思われる。
速度を決める要因は酸化剤の酸化膜中の拡散速度、酸イ
Ｌ腺表面の酸化剤の濃度、酸化膜と８＋界面での反応係
数等いくつかあるが、ドライ酸化法とバーニング酸化法
の酸化速度の違いは主に酸化剤の酸化膜中の拡散速度の
差による。従って第３図は内部酸化法における酸化剤が
Ｈ，Ｏであることを示しているものと思われる。つまり
Ｍｏｏ、の還元反応 ｂＡｏＯ＠ ＋ ２Ｈｔ →ＭＯ＋−２Ｈ１１０いると
考えることができる。ここでシリコン層の表向に形成さ
れた８ｉ０２層でなるキャップ層（以下「キャップ層」
という）はシリコン層のピンホールや結晶性の悪い部分
を通して酸化剤であるＨ！０が抜けていくのを防ぐ役目
を果していると思われる。
上記方法を用いると高融点金属層の浅凹上のみに通常の
シリコンの熱酸化族と同号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。
シリコンの熱酸化族と同号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。
（１） 内部シリコン酸化膜は絶縁性が丁ぐれており
、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。
、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。
（２２内部シリコン酸化膜はむらな（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
い半導体装置を旨歩留りで製造できる。
ーバーハング状にはならないので、短絡及び断線の少な
い半導体装置を旨歩留りで製造できる。
（３） 内部シリコン酸化膜を層間絶縁映として利用
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。
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。
（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。
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。
（５） 内部シリコン酸化膜又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。
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。
しかしながら、上記方法の検討を進めた結果下記の点が
明らかになった。
明らかになった。
第１−Ｄ図の工程においてＳム０！膜を形成する方法と
してシリコン層の表面を酸化する方法を用いるとクレー
タ状の欠陥が発生する。その大きさは直径コθ〜数１０
０１１ｒｎであり、その密度はおよそ７０−１００個／
鋤２である。第参図に欠陥の光学顕微鏡写真を示す。ク
レータ状の欠陥が発生するのはシリコン族のピンホール
おるいは結晶性の悪い部分を通して酸素が侵入し鳩Ｏ３
を生成し、これが昇華したためと考えられる。
してシリコン層の表面を酸化する方法を用いるとクレー
タ状の欠陥が発生する。その大きさは直径コθ〜数１０
０１１ｒｎであり、その密度はおよそ７０−１００個／
鋤２である。第参図に欠陥の光学顕微鏡写真を示す。ク
レータ状の欠陥が発生するのはシリコン族のピンホール
おるいは結晶性の悪い部分を通して酸素が侵入し鳩Ｏ３
を生成し、これが昇華したためと考えられる。
このようなりレータ状の欠陥が発生すると、第１−Ｄ図
の工程に続いて水素雰囲気中で熱処理を行い内部シリコ
ン酸化膜を形成した場合、クレータ状の欠陥が内部シリ
コン酸化膜のリークの原因となり、半導体装置の歩留り
を下げる原因Ｅなる欠点があった。
の工程に続いて水素雰囲気中で熱処理を行い内部シリコ
ン酸化膜を形成した場合、クレータ状の欠陥が内部シリ
コン酸化膜のリークの原因となり、半導体装置の歩留り
を下げる原因Ｅなる欠点があった。
本発明は、高融点金属層の表１にだけ選択的にシリコン
酸化鉄な形成する半導体装置の製造方法において、シリ
コン層の表面にクレータ状の欠陥を誘起させずに内部シ
リコン酸化族を形成することを特徴とし、その目的は内
部シリコン酸化膜の膜質を向上させることにある。
酸化鉄な形成する半導体装置の製造方法において、シリ
コン層の表面にクレータ状の欠陥を誘起させずに内部シ
リコン酸化族を形成することを特徴とし、その目的は内
部シリコン酸化膜の膜質を向上させることにある。
すなわち、本出願人は上記クレータ状の欠陥の原因とな
る鳩０．が生成しない条件でキャップ層を形成するため
には、低温で酸化膜を形成するか、酸素を含まない非金
属化合物層で形成することであるとの知験に基づき、以
下に示す改善をなしたものである。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
、前記肯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、前記シリコン層上にシリコン酸化膜層を
低温で堆積させる工程と、前記高融点金属、前記高融ｉ
ｍｔＩｌｔ化物層、前記シリコン層及び前記シリコン酸
化膜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
いてシリコン層上にシリコン酸化展層を低温で形成する
代りに酸素を含まない非金属化合物層を形成した後に内
部シリコン酸化膜形成工程を行うことを％緻とする。
る鳩０．が生成しない条件でキャップ層を形成するため
には、低温で酸化膜を形成するか、酸素を含まない非金
属化合物層で形成することであるとの知験に基づき、以
下に示す改善をなしたものである。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
、前記肯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、前記シリコン層上にシリコン酸化膜層を
低温で堆積させる工程と、前記高融点金属、前記高融ｉ
ｍｔＩｌｔ化物層、前記シリコン層及び前記シリコン酸
化膜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
いてシリコン層上にシリコン酸化展層を低温で形成する
代りに酸素を含まない非金属化合物層を形成した後に内
部シリコン酸化膜形成工程を行うことを％緻とする。
以下本発明に係る半導体装置の製造方法を実施例に基づ
いて詳細に説明する。
いて詳細に説明する。
第５図は本発明の一実施例である。単結晶シリコン基板
１２とこの上に絶縁層１３として例えば厚さ５ｏｏＸの
シリコン酸化膜を備えた構造から成る基体ｌｌ上に高融
点金属層／ｌＩ−を形成し第５−人口の構造を得る。こ
こでは高融点金属層／４４として用いる材料としては、
低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Ｎ１３ ＋ Ｗ ＋ Ｔ
ａ ＋ Ｔ＋等がある。本実施例では以下域を例に挙げ
て詳細に説明する。第よ一人図の高融点金属層／４４は
スパッタ法で形成した厚さ約３ｏｏｏ１ｔのＭｏである
。
１２とこの上に絶縁層１３として例えば厚さ５ｏｏＸの
シリコン酸化膜を備えた構造から成る基体ｌｌ上に高融
点金属層／ｌＩ−を形成し第５−人口の構造を得る。こ
こでは高融点金属層／４４として用いる材料としては、
低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Ｎ１３ ＋ Ｗ ＋ Ｔ
ａ ＋ Ｔ＋等がある。本実施例では以下域を例に挙げ
て詳細に説明する。第よ一人図の高融点金属層／４４は
スパッタ法で形成した厚さ約３ｏｏｏ１ｔのＭｏである
。
次に高融点金属層ｌ≠の表面を酸化して高融点金属酸化
物層２１を形成し第ｊ−Ｂ図の構造を得る。高融点金属
層ｌ≠とじてＭｏを用いた場合に一般に安定に得られる
鳩の酸化物としては二酸化モリブデン（以下ｒＭｏｏｔ
Ｊという）と三酸化モリブデン（以下［Ｍｅ Ｏｓ Ｊ
という）とがある。Ｍ、Ｏ＠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ＭＩ、Ｏ，
は約♂ＯＯ℃以上の高温になると弁傘し始める。このた
め高融点金属酸化物層２１としてＭ２Ｏ３を用いた場合
には後の工程での熱処理によりＭｏ５ｓの剥離等がおこ
ってしまい不都合である。従って高融点酸化物層２１と
しては融点が約ｌり００℃と高く高温で安定なＭｏａｔ
を用いる必要がある。本実施例ではＭｏを備えた基体を
酸素雰囲気中で３２Ｏ″Ｃの温度でｉｓ分間熱処理しＭ
ｏｏ、を層上に形成した後、窒素雰囲気中で７００″Ｃ
の温度で３０分間熱処理し鳩の表−に約７ｏｏＬの厚さ
のＭｏｏｎを形成した。この方法で得られた鳩の酸化物
がＭＯｏ、であることはＸ線回折と電子線回折により確
認した。
物層２１を形成し第ｊ−Ｂ図の構造を得る。高融点金属
層ｌ≠とじてＭｏを用いた場合に一般に安定に得られる
鳩の酸化物としては二酸化モリブデン（以下ｒＭｏｏｔ
Ｊという）と三酸化モリブデン（以下［Ｍｅ Ｏｓ Ｊ
という）とがある。Ｍ、Ｏ＠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ＭＩ、Ｏ，
は約♂ＯＯ℃以上の高温になると弁傘し始める。このた
め高融点金属酸化物層２１としてＭ２Ｏ３を用いた場合
には後の工程での熱処理によりＭｏ５ｓの剥離等がおこ
ってしまい不都合である。従って高融点酸化物層２１と
しては融点が約ｌり００℃と高く高温で安定なＭｏａｔ
を用いる必要がある。本実施例ではＭｏを備えた基体を
酸素雰囲気中で３２Ｏ″Ｃの温度でｉｓ分間熱処理しＭ
ｏｏ、を層上に形成した後、窒素雰囲気中で７００″Ｃ
の温度で３０分間熱処理し鳩の表−に約７ｏｏＬの厚さ
のＭｏｏｎを形成した。この方法で得られた鳩の酸化物
がＭＯｏ、であることはＸ線回折と電子線回折により確
認した。
次に高融点金属酸化物層の上にシリコン層１６を形成し
第ｊ−０図の構造を得る。本実施例では電子ビーム蒸着
法によりｐｏｌｙ ８１を３２ｏｏ７ｙ の厚さに形
成した。シリコン層として用いるｐｏｌｙ８ｉの形成に
は他の形成法、例えばＯＶＤ法等を用いてもよく形成時
に不純物を添加してもよい。
第ｊ−０図の構造を得る。本実施例では電子ビーム蒸着
法によりｐｏｌｙ ８１を３２ｏｏ７ｙ の厚さに形
成した。シリコン層として用いるｐｏｌｙ８ｉの形成に
は他の形成法、例えばＯＶＤ法等を用いてもよく形成時
に不純物を添加してもよい。
次にシリコン層１６の上にキャップ層、ＴＩを形成し第
ｊ−Ｄ図の構造を得る。本実施例ではＯＶＤ法で８ＩＯ
！を約２ｏｏｏＸの厚さに形成した。形成温度はｔｔｏ
ｏ℃、ガス流量比ＰＨ１／８１ Ｈ４は１１５０である
。８ｉ０１の形成には他の形成法、例えばスパッタ法を
用いてもよい。重要なことはＭｏＯ，が形成され昇華し
ないよ５な条件で形成することである。従って約ｇ ｏ
ｏ ’ｃ以下の低温で８１０．を形成する方法であれ
ば良い。
ｊ−Ｄ図の構造を得る。本実施例ではＯＶＤ法で８ＩＯ
！を約２ｏｏｏＸの厚さに形成した。形成温度はｔｔｏ
ｏ℃、ガス流量比ＰＨ１／８１ Ｈ４は１１５０である
。８ｉ０１の形成には他の形成法、例えばスパッタ法を
用いてもよい。重要なことはＭｏＯ，が形成され昇華し
ないよ５な条件で形成することである。従って約ｇ ｏ
ｏ ’ｃ以下の低温で８１０．を形成する方法であれ
ば良い。
次に第ｊ−Ｄ図の構造のものを水素雰囲気または水素を
含む不活性ガス（例えばアルゴンガス）雰囲気中で熱処
理することにより高融点酸化物層を還元し同時にシリコ
ン層１６を内部、即ち高融点金属層ｌ≠側から酸化し高
融点金属層とシリコン層１６との間に内部シリコン酸化
Ｈｉｓを形成し纂ｊ−ｇ図の構造を得る。このとき内部
シリコン酸化膜ｉｓは高融点金属層ｌダの全表面に形成
される。本実施例においては、水素雰囲気中でり００℃
の温度で３０分間の熱処理を行いＭ、Ｏ□を還元しＭＯ
とし、同時に内部シリコン酸イビＢＨｉｓを形成した。
含む不活性ガス（例えばアルゴンガス）雰囲気中で熱処
理することにより高融点酸化物層を還元し同時にシリコ
ン層１６を内部、即ち高融点金属層ｌ≠側から酸化し高
融点金属層とシリコン層１６との間に内部シリコン酸化
Ｈｉｓを形成し纂ｊ−ｇ図の構造を得る。このとき内部
シリコン酸化膜ｉｓは高融点金属層ｌダの全表面に形成
される。本実施例においては、水素雰囲気中でり００℃
の温度で３０分間の熱処理を行いＭ、Ｏ□を還元しＭＯ
とし、同時に内部シリコン酸イビＢＨｉｓを形成した。
上記の例ではりθＯ″Ｃ・３０分の熱処理を行っている
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１６が内部から酸化される条件であればよ
く、１００″Ｃ程度の熱処理温度であってもかまわない
。
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１６が内部から酸化される条件であればよ
く、１００″Ｃ程度の熱処理温度であってもかまわない
。
上記した方法で製造した半導体装置と、本出願人が既に
出願した技術である熱酸化法でキャップ層を形成した半
導体装置とを比較すると、本発明の方法を用いた場合に
はＳＯＯμｍ角の面積当りに全く欠陥が見当らなかった
のに対して、熱酸化法でキャップ層を形成した場合には
１ｏ−ｓｏ個の欠陥が発生していた。
出願した技術である熱酸化法でキャップ層を形成した半
導体装置とを比較すると、本発明の方法を用いた場合に
はＳＯＯμｍ角の面積当りに全く欠陥が見当らなかった
のに対して、熱酸化法でキャップ層を形成した場合には
１ｏ−ｓｏ個の欠陥が発生していた。
第、６図はキャップ層として０ＶＤ−８１０，を用いた
試料の水素雰囲気熱処理後の構造をオージェ電子分光法
で測定したものである。ｐｏｌｙｓｉとＭｏの界面付近
の様子だけを観察するため、試料のＯＶＤ −８＋０１
のキャップ層及びｐｏｌｙ ８ｉの一部は表面側からエ
ツチングして除去した。第２図と比較してわかるように
酸素のピークがふたつになりｐｏｌｙｓｉ側に内部シリ
コン酸化族が形成されているのがわかる。第２図の場合
と比べて内部シリコン酸化膜の膜厚が薄いのはキャｙプ
ｌ＠ （Ｄ ＣＶＤ −８ｉ ０＠及びｐｏｌｙｓｉ層
の膜厚が第２図の試料に比べ厚いためである。
試料の水素雰囲気熱処理後の構造をオージェ電子分光法
で測定したものである。ｐｏｌｙｓｉとＭｏの界面付近
の様子だけを観察するため、試料のＯＶＤ −８＋０１
のキャップ層及びｐｏｌｙ ８ｉの一部は表面側からエ
ツチングして除去した。第２図と比較してわかるように
酸素のピークがふたつになりｐｏｌｙｓｉ側に内部シリ
コン酸化族が形成されているのがわかる。第２図の場合
と比べて内部シリコン酸化膜の膜厚が薄いのはキャｙプ
ｌ＠ （Ｄ ＣＶＤ −８ｉ ０＠及びｐｏｌｙｓｉ層
の膜厚が第２図の試料に比べ厚いためである。
第６図からキャップ層として０ＶＤ−８ｉ０！を用いる
と試料表面に欠陥を発生させることなく、内部シリコン
酸化膜を形成できることがわかる。
と試料表面に欠陥を発生させることなく、内部シリコン
酸化膜を形成できることがわかる。
次に本発明の他の実施例について説明する。本実施例で
はキャップ層としてプラズマ窒化膜を用イタ。第ｊ −
０図Ｏ工１ｍ テＧ ／ ０００１ Ｃ１ｐｏｌｙｓｉ
層を形成した後、プラズマ窒化膜を基板温度： ３ｊ
Ｏ°Ｃ，ガス圧： ／−２１Ｔｏｒｒで５％のに希釈の
８ｉＨ。
はキャップ層としてプラズマ窒化膜を用イタ。第ｊ −
０図Ｏ工１ｍ テＧ ／ ０００１ Ｃ１ｐｏｌｙｓｉ
層を形成した後、プラズマ窒化膜を基板温度： ３ｊ
Ｏ°Ｃ，ガス圧： ／−２１Ｔｏｒｒで５％のに希釈の
８ｉＨ。
ガスを６００ ＣＣ／＃ 、アンモニアガス’ｌ ｊ
Ｏｃｃ／９流した雰囲気中で約３３ｏＸ、の厚さに形成
した。
Ｏｃｃ／９流した雰囲気中で約３３ｏＸ、の厚さに形成
した。
次に密着性を向上させるためにさらにｐｏｌｙｓｉ層を
約２ｏｏｏＬの厚さに形成した後、水素雰囲気中でりＯ
Ｏ″Ｃの温度で３０分間熱処理した。第７図はプラズマ
窒化膜のキャップ層をもつ試料を水素雰囲気熱処理した
後の構造をオージェ電子分光法で測定したものである。
約２ｏｏｏＬの厚さに形成した後、水素雰囲気中でりＯ
Ｏ″Ｃの温度で３０分間熱処理した。第７図はプラズマ
窒化膜のキャップ層をもつ試料を水素雰囲気熱処理した
後の構造をオージェ電子分光法で測定したものである。
ｐｏ１７８ｊと鳩の界面に内部シリコン酸化膜が形成さ
れているのがわかる。従ってキャップ層としてプラズマ
窒化膜を用いても０ＶＤ−８ｉ０．と同様、試料表面に
欠陥を発生させることなく内部シリコン酸化膜を形成で
きる。尚本実施例では窒化膜の形成法としてプラズマ法
を用いたが、＃Ｒ素が存在しない非金属化合物層でキャ
ップ層を形成すれば良いので、他の方法１例えばＣＶＤ
法でも直接熱輩化してもよいことは言うまでもない。さ
らに窒化膜以外にも酸素を含まない非金属化合物膜な用
いても膜形時の温度条件を限定することなく、良質の内
部酸化膜が得られることは勿論である。なお、キャップ
層形成時の雰囲気について述べるならば１本出願人はＭ
Ｉ）ｏｓを形成せず鵬０．だけを形成する条件としては
酸素濃度が７％以下であれば良いことを既に提案してい
る（特願昭５７−≠０／Ｑり）。これより、本発明の実
施例においても、略々上記した条件の酸素濃度の条件が
必要となる。
れているのがわかる。従ってキャップ層としてプラズマ
窒化膜を用いても０ＶＤ−８ｉ０．と同様、試料表面に
欠陥を発生させることなく内部シリコン酸化膜を形成で
きる。尚本実施例では窒化膜の形成法としてプラズマ法
を用いたが、＃Ｒ素が存在しない非金属化合物層でキャ
ップ層を形成すれば良いので、他の方法１例えばＣＶＤ
法でも直接熱輩化してもよいことは言うまでもない。さ
らに窒化膜以外にも酸素を含まない非金属化合物膜な用
いても膜形時の温度条件を限定することなく、良質の内
部酸化膜が得られることは勿論である。なお、キャップ
層形成時の雰囲気について述べるならば１本出願人はＭ
Ｉ）ｏｓを形成せず鵬０．だけを形成する条件としては
酸素濃度が７％以下であれば良いことを既に提案してい
る（特願昭５７−≠０／Ｑり）。これより、本発明の実
施例においても、略々上記した条件の酸素濃度の条件が
必要となる。
さらＫｐｏｌｙ ８ｉ層に発生する応力について注目す
ると、表向にキャップ層としてｐｏｌｙｓｉよりも熱膨
張係数の小さなもの（ｓｈｏ、 １ ｓｔ、Ｎ４等）を
形成するとｐｏｌｙ ａｉ層の応力は緩和する方向にな
る。
ると、表向にキャップ層としてｐｏｌｙｓｉよりも熱膨
張係数の小さなもの（ｓｈｏ、 １ ｓｔ、Ｎ４等）を
形成するとｐｏｌｙ ａｉ層の応力は緩和する方向にな
る。
これは熱膨張係数がＭｏ ＞ ｐｏｌｙ ８ ｉ ＞キ
ャップ層 と小さくなっているためである。従って、キ
ャップ層の応力緩和の効果がｐｏｌｙｓｉ鳩にクラック
の発生を防止する働きを生じさせ、その結果として酸化
剤であるＨａ Ｏが抜けて行くのを防いでいる点も欠陥
が発生しないことに寄与しているものと考えられる。
ャップ層 と小さくなっているためである。従って、キ
ャップ層の応力緩和の効果がｐｏｌｙｓｉ鳩にクラック
の発生を防止する働きを生じさせ、その結果として酸化
剤であるＨａ Ｏが抜けて行くのを防いでいる点も欠陥
が発生しないことに寄与しているものと考えられる。
以上説明したように、本発明を用いると高融点金属層の
表面上のみに内部シリコン酸化膜な選択的に形成する際
、キャップ層の形成に伴なう欠陥の発生を解決できる。
表面上のみに内部シリコン酸化膜な選択的に形成する際
、キャップ層の形成に伴なう欠陥の発生を解決できる。
従って次のような効果を得ることができる。
（１） キャップ層の形成に伴なう欠陥がなくなれば
。
。
内部シリコン酸化膜のリーク電流の減少、絶縁耐圧の増
大を招くので膜質を向上できる。
大を招くので膜質を向上できる。
（２） キャップ層の形成に伴なう欠陥がなくなる分
、半導体装置を高歩留りで製造できる。
、半導体装置を高歩留りで製造できる。
第１−Ａ図〜第１−８図は本出願人が提案した内部酸化
法に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図、第２図
は本出願人が提案した製造方法で製造された半導体装置
をオージェ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３図は「内部酸化法」における酸化特性
、第参図は本出願人が提案した製造方法による製造方法
で製造された半導体装置の表面の元学顕ａｌ鋭写真、第
ｊ−Ａ図〜第、ｔ−ｇ図は本発明に係る製造方法の各工
程を示す断面図、第６図及び第７図は本発明に係る製造
方法で製造された半導体装置をオージェ電子分光測定し
求めた構成元素の深さ方向分布を示す図である。 ｉ、ｔｉ・・・基体、２．１２・・・基板、３，１３・
・・絶縁層、≠、ｌ≠・・・高融点金属層、ｉ ｉｓ
・・・内部シリコン酸化膜、６，１６・・・シリコン層
、２０・２１・・・＾融点金属酸化物層、ＳＯ・・・シ
リコン酸化膜、ｓｉ・・・キャップ層。 ７７図 スハＯ・ツク時ｒｇｉ（分） 麹屋２０４ 酸 イこ Ｕ子 問 （イチノ ）ｒ′３ しｊ ０−一 第４聞 ｘ ｔｙ−ｙ ７ Ｆ＊ＩＩＪｆ （分ツヤ６Ｚ
法に係る半導体装置の製造方法の工程を示す図、第２図
は本出願人が提案した製造方法で製造された半導体装置
をオージェ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３図は「内部酸化法」における酸化特性
、第参図は本出願人が提案した製造方法による製造方法
で製造された半導体装置の表面の元学顕ａｌ鋭写真、第
ｊ−Ａ図〜第、ｔ−ｇ図は本発明に係る製造方法の各工
程を示す断面図、第６図及び第７図は本発明に係る製造
方法で製造された半導体装置をオージェ電子分光測定し
求めた構成元素の深さ方向分布を示す図である。 ｉ、ｔｉ・・・基体、２．１２・・・基板、３，１３・
・・絶縁層、≠、ｌ≠・・・高融点金属層、ｉ ｉｓ
・・・内部シリコン酸化膜、６，１６・・・シリコン層
、２０・２１・・・＾融点金属酸化物層、ＳＯ・・・シ
リコン酸化膜、ｓｉ・・・キャップ層。 ７７図 スハＯ・ツク時ｒｇｉ（分） 麹屋２０４ 酸 イこ Ｕ子 問 （イチノ ）ｒ′３ しｊ ０−一 第４聞 ｘ ｔｙ−ｙ ７ Ｆ＊ＩＩＪｆ （分ツヤ６Ｚ
Claims (2)
- （１）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゛酸化線を低温で堆積させる工程と、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Ｆ−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な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造方法。 - （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
表面に酸素を含まない非金属化合物層を堆積させる工程
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非金属化合物層を有する基体を
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ｊ−との間に内部シリコン酸化膜な形成する工
程とを含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072923A JPS59200417A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58072923A JPS59200417A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59200417A true JPS59200417A (ja) | 1984-11-13 |
| JPH0460335B2 JPH0460335B2 (ja) | 1992-09-25 |
Family
ID=13503354
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58072923A Granted JPS59200417A (ja) | 1983-04-27 | 1983-04-27 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59200417A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62183114A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製法 |
| JP2011501404A (ja) * | 2007-10-12 | 2011-01-06 | サン−ゴバン グラス フランス | 酸化モリブデンで作られた電極を製造する方法 |
| JP2024508787A (ja) * | 2021-02-24 | 2024-02-28 | アイメック・ヴェーゼットウェー | モリブデンをエッチングする方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0216576A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Brother Ind Ltd | 画像形成装置 |
-
1983
- 1983-04-27 JP JP58072923A patent/JPS59200417A/ja active Granted
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0216576A (ja) * | 1988-07-05 | 1990-01-19 | Brother Ind Ltd | 画像形成装置 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62183114A (ja) * | 1986-02-06 | 1987-08-11 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置の製法 |
| JP2011501404A (ja) * | 2007-10-12 | 2011-01-06 | サン−ゴバン グラス フランス | 酸化モリブデンで作られた電極を製造する方法 |
| JP2024508787A (ja) * | 2021-02-24 | 2024-02-28 | アイメック・ヴェーゼットウェー | モリブデンをエッチングする方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0460335B2 (ja) | 1992-09-25 |
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