JPS60234364A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
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- JPS60234364A JPS60234364A JP59089497A JP8949784A JPS60234364A JP S60234364 A JPS60234364 A JP S60234364A JP 59089497 A JP59089497 A JP 59089497A JP 8949784 A JP8949784 A JP 8949784A JP S60234364 A JPS60234364 A JP S60234364A
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- conductive
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
- H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
- H10D64/60—Electrodes characterised by their materials
- H10D64/66—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes
- H10D64/667—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of alloy material, compound material or organic material contacting the insulator, e.g. TiN workfunction layers
-
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- H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
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- H10D64/667—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of alloy material, compound material or organic material contacting the insulator, e.g. TiN workfunction layers
- H10D64/668—Electrodes having a conductor capacitively coupled to a semiconductor by an insulator, e.g. MIS electrodes the conductor comprising a layer of alloy material, compound material or organic material contacting the insulator, e.g. TiN workfunction layers the layer being a silicide, e.g. TiSi2
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- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (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に関するもので、！侍に導電材料を
改良した半導体装置に関する。
改良した半導体装置に関する。
従来、半導体装置の導電材料、例えば配線材料やゲート
材料にはアルミニウム、燐等の不純物がドープされた多
結晶シリコン又はＭＯＳ ｉ ２． Ｔ ｉ Ｓ ｉ
２に代表される■、Ｖ、Ｖｉ属系メタルンリサイドが使
われていた。
材料にはアルミニウム、燐等の不純物がドープされた多
結晶シリコン又はＭＯＳ ｉ ２． Ｔ ｉ Ｓ ｉ
２に代表される■、Ｖ、Ｖｉ属系メタルンリサイドが使
われていた。
ところで半導体装置の高集積化、高速化に伴い、ここで
使われる配線材料やゲート材料のような導電材料の選択
は寸すまず重要となってきて因る。これは、半導体装１
蕾のデバイスサイズ減少させる場合、半導体チップ上の
ライン＠を狭くする必要があり、ラインに使用の導電材
料の持つ抵抗が大きくなり１半導体装置の動作速度に及
ぼす影響が増加するためである。また半導体装置の製造
工程では高温プロセスが頻繁にあるため、導電材料は熱
的、化学的にも安定でなければならない。
使われる配線材料やゲート材料のような導電材料の選択
は寸すまず重要となってきて因る。これは、半導体装１
蕾のデバイスサイズ減少させる場合、半導体チップ上の
ライン＠を狭くする必要があり、ラインに使用の導電材
料の持つ抵抗が大きくなり１半導体装置の動作速度に及
ぼす影響が増加するためである。また半導体装置の製造
工程では高温プロセスが頻繁にあるため、導電材料は熱
的、化学的にも安定でなければならない。
以上の事情をふまえて、前述した３つの導電材料につじ
でＪゾ下検討を加える。
でＪゾ下検討を加える。
■アルミニウム
導電材料として最も一般的なものはアルミニウムである
っこのアルミニウムは融点が比較的低いつこの為、熱拡
散やイオン注入後のアニール等で用いられる１０００［
℃］以上の高温プロセスには耐えられない、従って、導
電材料としてのアルミニウムは、リードとポンディング
パッドとの配線等、それ以降に高温プロセスのない場合
にしか使えないという欠点を有する。
っこのアルミニウムは融点が比較的低いつこの為、熱拡
散やイオン注入後のアニール等で用いられる１０００［
℃］以上の高温プロセスには耐えられない、従って、導
電材料としてのアルミニウムは、リードとポンディング
パッドとの配線等、それ以降に高温プロセスのない場合
にしか使えないという欠点を有する。
■不純物のドープされ念多結晶シリコン多結晶７リコン
は、現在最も一般的な配線材料である。この多結晶シリ
コンはそのままでは絶縁物と同様抵抗率が高い為に、実
用的には燐等の不純物全導入して抵抗率を下げている。
は、現在最も一般的な配線材料である。この多結晶シリ
コンはそのままでは絶縁物と同様抵抗率が高い為に、実
用的には燐等の不純物全導入して抵抗率を下げている。
ところで、導電材料は、例えばＭＯ８型トランジスタの
ゲート電極がゲート絶縁膜に隣接して設けられる様に、
絶縁物と隣接して使用されることが多い。この様な場合
、多結晶シリコンに燐等の不純物を導入すると、この不
純物が隣接する絶縁物に拡散してしまい、絶縁物の耐圧
全低下させてしまう。
ゲート電極がゲート絶縁膜に隣接して設けられる様に、
絶縁物と隣接して使用されることが多い。この様な場合
、多結晶シリコンに燐等の不純物を導入すると、この不
純物が隣接する絶縁物に拡散してしまい、絶縁物の耐圧
全低下させてしまう。
この欠点は半導体チップ上のライン幅の減少にともなう
導電材料の抵抗化、すなわち多結晶シリコンに対する高
濃度不純物導入によって、より顕著になってきている。
導電材料の抵抗化、すなわち多結晶シリコンに対する高
濃度不純物導入によって、より顕著になってきている。
又、多結晶シリコンを導電拐料として用いる場合、上記
のような拡散等の不純物導入工程が必要となり、この点
からも改善が望まれている。
のような拡散等の不純物導入工程が必要となり、この点
からも改善が望まれている。
■！・−ｖ −−−橢±−／−！−冬シリ茗イ ド■、
Ｖ、Ｖ＋属系メタルシリサイドを使用する際、シリサイ
ドを直接絶縁物上に堆積した場合、後の１ 熱部ｌによって絶縁物内にシリコンが拡散したり、また
絶縁物とシリサイドの反応により界面が平坦でなくなる
ため半導体装置の耐圧特性が低下するという問題があっ
た。このような問題を解決するためには、シリサイドと
絶縁物の境界に多結晶シリコン層を設けなければならず
、プロセスが複雑化するという欠点がちった。
Ｖ、Ｖ＋属系メタルシリサイドを使用する際、シリサイ
ドを直接絶縁物上に堆積した場合、後の１ 熱部ｌによって絶縁物内にシリコンが拡散したり、また
絶縁物とシリサイドの反応により界面が平坦でなくなる
ため半導体装置の耐圧特性が低下するという問題があっ
た。このような問題を解決するためには、シリサイドと
絶縁物の境界に多結晶シリコン層を設けなければならず
、プロセスが複雑化するという欠点がちった。
本発明は、上記問題点を考暉し、高集積化するのに適し
た導電材料から浸る導電部を含む、半導体装置を提供す
ることを目的とする。
た導電材料から浸る導電部を含む、半導体装置を提供す
ることを目的とする。
本発明は、元素の周期律表におけるＪＶ、Ｖｌ属系金属
元素、シリコン及び鉄を少なくとも含有する多元合金か
らなる導電部を含む半導体装置であって、これにより高
集積化に好適な４電材料を含む半導体装置全提供するも
のである。
元素、シリコン及び鉄を少なくとも含有する多元合金か
らなる導電部を含む半導体装置であって、これにより高
集積化に好適な４電材料を含む半導体装置全提供するも
のである。
以下、本発明を実施例により図面を篠照し々がら説明す
る。
る。
第１図は本発明の代表的一実施例を示す半導体装置の断
面図である。との半導体装置は、ＭＯ８型トランジスタ
であって、導電部には高集積化に適する４電材料が使用
されている。同図から明らかなように、このＭＯ８型ト
ランジスタはＰ型シリコン基板圓の表面に設けられたＮ
型領域のソース０２に″ 及びｙレインｕ国と、基板αυのチャネル領域上に設け
られたシリコン酸化物のゲート絶縁膜Ｉと、とのゲート
絶縁膜ｕ４）の上に設けられた導電部すなわちゲート電
極０９とを有している。
面図である。との半導体装置は、ＭＯ８型トランジスタ
であって、導電部には高集積化に適する４電材料が使用
されている。同図から明らかなように、このＭＯ８型ト
ランジスタはＰ型シリコン基板圓の表面に設けられたＮ
型領域のソース０２に″ 及びｙレインｕ国と、基板αυのチャネル領域上に設け
られたシリコン酸化物のゲート絶縁膜Ｉと、とのゲート
絶縁膜ｕ４）の上に設けられた導電部すなわちゲート電
極０９とを有している。
このゲート電極θ喝はモリブデン、シリコン、鉄の多元
合金からなる導電材料で構成され、；窮２図に示すター
ゲットを用いてスパッタリング法により設けられる。こ
のターゲットは半径５〔口〕の円形で扇形のシリコン部
分（２１） 、モリブデン部分０功及び鉄部分（２３）
から成り、それぞれの中心角の総和はシリコン部分（１
２υが２４０１！、モリブデン部分０功が８４凡鉄部分
Ｑ濠が３６度ある。尚、スパッタリングは真空度１０
’［Ｔｏｒｒ］において２Ｘ１０−２［Ｔｏｒｒ〕のア
ルゴンイオンを用いて、パワー密度７〔Ｗ７乙肩２〕で
行なった。
合金からなる導電材料で構成され、；窮２図に示すター
ゲットを用いてスパッタリング法により設けられる。こ
のターゲットは半径５〔口〕の円形で扇形のシリコン部
分（２１） 、モリブデン部分０功及び鉄部分（２３）
から成り、それぞれの中心角の総和はシリコン部分（１
２υが２４０１！、モリブデン部分０功が８４凡鉄部分
Ｑ濠が３６度ある。尚、スパッタリングは真空度１０
’［Ｔｏｒｒ］において２Ｘ１０−２［Ｔｏｒｒ〕のア
ルゴンイオンを用いて、パワー密度７〔Ｗ７乙肩２〕で
行なった。
このようにして設けられたｋｉｓｓ型トランジスタは化
学的にも熱的にも安定でｘｏｏｏｔ７ｃ）の高温プロセ
スにも充分耐えることができると共に、従来と比較して
製造プロセスも簡略化することができる７例えば、ゲー
ト電極ｕ９として不純物のドープされた多結晶シリコン
を使用した場合と比較すると、不純物導入工程が必要な
りナリ、一方、ＩＶ、Ｖ、Ｖｌ、ｍ系メタルシリサイド
と比較すると、ゲート絶縁膜θ（１）との境界部に多結
晶シリコン層等を設ける必要がなくなった。
学的にも熱的にも安定でｘｏｏｏｔ７ｃ）の高温プロセ
スにも充分耐えることができると共に、従来と比較して
製造プロセスも簡略化することができる７例えば、ゲー
ト電極ｕ９として不純物のドープされた多結晶シリコン
を使用した場合と比較すると、不純物導入工程が必要な
りナリ、一方、ＩＶ、Ｖ、Ｖｌ、ｍ系メタルシリサイド
と比較すると、ゲート絶縁膜θ（１）との境界部に多結
晶シリコン層等を設ける必要がなくなった。
さらに本′Ｘ施例のＭＯ８型トランジスタは鉄の原子濃
度が０．０８程度になるように円形ターゲットを構成す
る扇形の中心角を設定したので、ゲート電極ＱＳの抵抗
率が小さくなり、又、ゲート絶縁膜のｔ 、、 ７幼釆
ｔ ち−た 絶縁耐圧が高くなるっ △ 第３図にゲート電極（［■に、知ける秩の原子ａＩＷと
ゲート電１ｉｊｉ１５）の抵抗率との関係を示し、第４
図に同じくゲート電極（１５１における鉄の原子濃度と
ゲート絶縁膜Ｉの絶縁耐圧との関係を示す。
度が０．０８程度になるように円形ターゲットを構成す
る扇形の中心角を設定したので、ゲート電極ＱＳの抵抗
率が小さくなり、又、ゲート絶縁膜のｔ 、、 ７幼釆
ｔ ち−た 絶縁耐圧が高くなるっ △ 第３図にゲート電極（［■に、知ける秩の原子ａＩＷと
ゲート電１ｉｊｉ１５）の抵抗率との関係を示し、第４
図に同じくゲート電極（１５１における鉄の原子濃度と
ゲート絶縁膜Ｉの絶縁耐圧との関係を示す。
尚、ゲート電極（１９における鉄の漿子濃度は、スパッ
タリングに用いるターゲットの扇形をした鉄部分（２３
の中上・角を変えることによって、自由に変えることが
できる。
タリングに用いるターゲットの扇形をした鉄部分（２３
の中上・角を変えることによって、自由に変えることが
できる。
第３図から明らかなように５本発明は鉄の原子濃度を０
．１５以下にすることにより、単なるモリブデンとシリ
コン合金すなわち、 ＭＯ８ｉ□よりも抵抗率が小さい
というさらに顕著な効果があることがわかった。寸た第
４図から明らかなように、ゲート電極（１つにおける鉄
の原子濃度全０１フ以下にすればゲート絶縁膜０４）も
、絶縁耐圧が［：ＭＶ／ｃｍ〕以上（絶縁耐圧としては
非常に望ましい値）である割合が８０９６以上になり、
単なるモリブデンとシリコへ合金をゲート電極Ｑつに使
用した場合よりも高いという顕著な効果もあることがわ
かった。この顕著な効果は、ゲート電極０９を設けた後
に加えられる様々な熱処理プロセスによって、鉄がゲー
ト絶縁膜ＩＪ４）に拡散し、この鉄がゲート絶縁膜（１
４）の絶縁耐圧を向上させているためと思われる。
．１５以下にすることにより、単なるモリブデンとシリ
コン合金すなわち、 ＭＯ８ｉ□よりも抵抗率が小さい
というさらに顕著な効果があることがわかった。寸た第
４図から明らかなように、ゲート電極（１つにおける鉄
の原子濃度全０１フ以下にすればゲート絶縁膜０４）も
、絶縁耐圧が［：ＭＶ／ｃｍ〕以上（絶縁耐圧としては
非常に望ましい値）である割合が８０９６以上になり、
単なるモリブデンとシリコへ合金をゲート電極Ｑつに使
用した場合よりも高いという顕著な効果もあることがわ
かった。この顕著な効果は、ゲート電極０９を設けた後
に加えられる様々な熱処理プロセスによって、鉄がゲー
ト絶縁膜ＩＪ４）に拡散し、この鉄がゲート絶縁膜（１
４）の絶縁耐圧を向上させているためと思われる。
尚、本発明は上述した実施例にとられれるＶと（ｉなく
、ゲート以外の導電部、例えば電極間の配線や抵抗等に
対しても、本発明は同様に実施できろうまた。 ■、ｖ
、ｖｉ属系金属元素としてはモリブデン以外であっても
よく、例えばチタン、タンタル、タングステン等であっ
ても本発明は効果がある。
、ゲート以外の導電部、例えば電極間の配線や抵抗等に
対しても、本発明は同様に実施できろうまた。 ■、ｖ
、ｖｉ属系金属元素としてはモリブデン以外であっても
よく、例えばチタン、タンタル、タングステン等であっ
ても本発明は効果がある。
本発明によれば、高集積化するのに適した導電利料から
々る導電部を含む、半導体装置を提供することができる
、
々る導電部を含む、半導体装置を提供することができる
、
第１図は本発明の１実施例によるＭＯ８型トランジスタ
の断面図、第２図は前記実施例においてゲート電極を設
けるために使われたスパッタリング用ターゲットの平面
図、第３図はモリブデン、シリコン、鉄、合金における
法の原子濃度と前記合金の抵抗率の関係を示すグラフ、
？、４図は前記合金における鉄の１′：（子櫂度と前記
合金下のゲート絶縁膜の絶縁耐圧の関係を示すグラフで
ある。 １１ ＝、Ｐパリシリコン基板。 １２ ・ソース、 １３ ドレイン、 １４・・ゲート絶縁膜、 １５ ・ ゲ − ト ｔ（れＡＪ畦、２１ シリコン
、 ２２ モリブデン、 ２３ 鉄。 代理人 沖理士 則近憲佑（（・１か１名）第１図 第２図 第３図 与ニド電５極にぢけろ４失の原１儂度 築４図 ヂト電才ｊ１；泊する夕丸の原子濃度
の断面図、第２図は前記実施例においてゲート電極を設
けるために使われたスパッタリング用ターゲットの平面
図、第３図はモリブデン、シリコン、鉄、合金における
法の原子濃度と前記合金の抵抗率の関係を示すグラフ、
？、４図は前記合金における鉄の１′：（子櫂度と前記
合金下のゲート絶縁膜の絶縁耐圧の関係を示すグラフで
ある。 １１ ＝、Ｐパリシリコン基板。 １２ ・ソース、 １３ ドレイン、 １４・・ゲート絶縁膜、 １５ ・ ゲ − ト ｔ（れＡＪ畦、２１ シリコン
、 ２２ モリブデン、 ２３ 鉄。 代理人 沖理士 則近憲佑（（・１か１名）第１図 第２図 第３図 与ニド電５極にぢけろ４失の原１儂度 築４図 ヂト電才ｊ１；泊する夕丸の原子濃度
Claims (3)
- （１）元素の周期律表におけるＩＶ、Ｖ、Ｖｌ属系金属
元素とシリコンと鉄とを少なくとも含有する多元合金か
らなる導電部金具えた半導体装置。 - （２）前記多元合金における前記鉄の原子濃度が０．１
７以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記
載の半導体装置。 - （３）前記多元合金における前記峡の原子濃度が０．１
５以下であることを特徴とする特許請求の範囲第１項及
び第２１１記載の半導体装置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089497A JPS60234364A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 半導体装置 |
| US06/730,852 US4721991A (en) | 1984-05-07 | 1985-05-06 | Refractory silicide conductor containing iron |
| DE19853516391 DE3516391A1 (de) | 1984-05-07 | 1985-05-07 | Halbleitervorrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59089497A JPS60234364A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 半導体装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60234364A true JPS60234364A (ja) | 1985-11-21 |
Family
ID=13972395
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59089497A Pending JPS60234364A (ja) | 1984-05-07 | 1984-05-07 | 半導体装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4721991A (ja) |
| JP (1) | JPS60234364A (ja) |
| DE (1) | DE3516391A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6793781B2 (en) | 1991-11-29 | 2004-09-21 | Ppg Industries Ohio, Inc. | Cathode targets of silicon and transition metal |
| US5709938A (en) * | 1991-11-29 | 1998-01-20 | Ppg Industries, Inc. | Cathode targets of silicon and transition metal |
| US5919321A (en) * | 1996-08-13 | 1999-07-06 | Hitachi Metals, Ltd. | Target material of metal silicide |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861666A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPS6066425A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｌｓｉ電極用の高純度モリブデンタ−ゲツトならびに高純度モリブデンシリサイドタ−ゲツトおよびその製造方法 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR1570259A (ja) * | 1967-07-01 | 1969-06-06 | ||
| US3854940A (en) * | 1970-06-08 | 1974-12-17 | Ppg Industries Inc | Electroconductive, corrosion resistant high silicon alloy |
| JPS596577A (ja) * | 1982-07-05 | 1984-01-13 | Toshiba Corp | 半導体装置とその製造方法 |
-
1984
- 1984-05-07 JP JP59089497A patent/JPS60234364A/ja active Pending
-
1985
- 1985-05-06 US US06/730,852 patent/US4721991A/en not_active Expired - Lifetime
- 1985-05-07 DE DE19853516391 patent/DE3516391A1/de active Granted
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5861666A (ja) * | 1981-10-09 | 1983-04-12 | Fujitsu Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
| JPS6066425A (ja) * | 1983-09-22 | 1985-04-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Ｌｓｉ電極用の高純度モリブデンタ−ゲツトならびに高純度モリブデンシリサイドタ−ゲツトおよびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US4721991A (en) | 1988-01-26 |
| DE3516391A1 (de) | 1985-11-07 |
| DE3516391C2 (ja) | 1988-02-25 |
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