JPS60737A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
- Publication number
- JPS60737A JPS60737A JP58108739A JP10873983A JPS60737A JP S60737 A JPS60737 A JP S60737A JP 58108739 A JP58108739 A JP 58108739A JP 10873983 A JP10873983 A JP 10873983A JP S60737 A JPS60737 A JP S60737A
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- JP
- Japan
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- film
- gate
- heat treatment
- layer
- double
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- Pending
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Classifications
-
- 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)
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】
産業上の利用分野
本発明は、特に金属2合金やそれらのシリサイド等の化
合物からなる膜を含む低抵抗の電極・配線を有する半導
体装置の製造方法に関するものである。
合物からなる膜を含む低抵抗の電極・配線を有する半導
体装置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
MO3O3型口製回路装置ける素子寸法の微細化、高集
積化に伴って、従来のpoly St によるゲート・
配線抵抗による動作速度の減少が無視できなくなる。こ
のため、低抵抗で電気的特性、製造プロセス上の取扱い
がpoly Siゲートとほとんど同じであるという特
長を持つ高融点金属シリサイド/ poly Si二層
ゲート・配線を使用することは、高速化の有効な手段で
ある。この様な二層ゲートヲ用いるMOS半導体装置の
プロセスにおいては、高融点金属シリサイド自体の抵抗
をデバイス特性に有効な値にまで下げるため、あるいは
ンース・ドレイン層形成のために、約1000”Cの熱
処理工程を必要とするが、この高温熱処理によって、ゲ
ート電極とシリコン基板間のゲート絶縁膜に著しいリー
クが生じ、絶縁耐圧がほとんど寿い状態になるという欠
点が存在する。
積化に伴って、従来のpoly St によるゲート・
配線抵抗による動作速度の減少が無視できなくなる。こ
のため、低抵抗で電気的特性、製造プロセス上の取扱い
がpoly Siゲートとほとんど同じであるという特
長を持つ高融点金属シリサイド/ poly Si二層
ゲート・配線を使用することは、高速化の有効な手段で
ある。この様な二層ゲートヲ用いるMOS半導体装置の
プロセスにおいては、高融点金属シリサイド自体の抵抗
をデバイス特性に有効な値にまで下げるため、あるいは
ンース・ドレイン層形成のために、約1000”Cの熱
処理工程を必要とするが、この高温熱処理によって、ゲ
ート電極とシリコン基板間のゲート絶縁膜に著しいリー
クが生じ、絶縁耐圧がほとんど寿い状態になるという欠
点が存在する。
絶縁耐圧の劣化を防止するだめには従来から、二層ゲー
トの下層を構成するpoly Si膜厚を厚くする方法
がとられて来た。例えば、高融点金属シリサイドが、M
oSi2.WSi2の場合、n+poly Stの膜厚
f 200 nm以上にすれば、1000℃30分の熱
処理を実施じても、二層ゲートとしての比抵抗を約10
−’(2−cmに下げることができると同時に、ゲート
絶縁膜の耐圧をほぼ劣化しないようにできるのである。
トの下層を構成するpoly Si膜厚を厚くする方法
がとられて来た。例えば、高融点金属シリサイドが、M
oSi2.WSi2の場合、n+poly Stの膜厚
f 200 nm以上にすれば、1000℃30分の熱
処理を実施じても、二層ゲートとしての比抵抗を約10
−’(2−cmに下げることができると同時に、ゲート
絶縁膜の耐圧をほぼ劣化しないようにできるのである。
Ta512やTlSi2等他の高融点金属シリサイドを
採用した場合にも、poly Stの膜厚を増加させる
ことによって耐圧劣化を、同様に防止することができる
。
採用した場合にも、poly Stの膜厚を増加させる
ことによって耐圧劣化を、同様に防止することができる
。
しかしながら、二層ゲート・配線を用いて高密度集積回
路の高速化を効果的に行うためには、二層ゲートのシー
ト抵抗’1510Ω/■以下に下げることが必要であり
、従ってシート抵抗を決定している高融点金属シリサイ
ド1摸の膜厚を約200nm以上にしなければならない
。この様にして、MOS i2 、 W S X 2
f用いた低抵抗でゲート耐圧劣化のない二層ゲートの膜
厚は400 nm以上になり、場合によっては従来のp
oly Siゲート膜厚より大きい値となるのである。
路の高速化を効果的に行うためには、二層ゲートのシー
ト抵抗’1510Ω/■以下に下げることが必要であり
、従ってシート抵抗を決定している高融点金属シリサイ
ド1摸の膜厚を約200nm以上にしなければならない
。この様にして、MOS i2 、 W S X 2
f用いた低抵抗でゲート耐圧劣化のない二層ゲートの膜
厚は400 nm以上になり、場合によっては従来のp
oly Siゲート膜厚より大きい値となるのである。
ゲートの膜厚が厚い場合、サイドエッチが起こり易く、
二層膜の精密な微細加工性が損なわれ、まだ、厚い膜厚
によるゲート電極の段差によってゲート電極より上層部
に形成するアルミニウム配線の断線や、その配線を形成
するだめの異方性ドライエソチング不良による配線間の
ショートが発生する確率が非常に高くなる。この様な欠
点は、集積回路の製造歩留りを大幅に下げるものである
。
二層膜の精密な微細加工性が損なわれ、まだ、厚い膜厚
によるゲート電極の段差によってゲート電極より上層部
に形成するアルミニウム配線の断線や、その配線を形成
するだめの異方性ドライエソチング不良による配線間の
ショートが発生する確率が非常に高くなる。この様な欠
点は、集積回路の製造歩留りを大幅に下げるものである
。
発明の目的
本発明は上記従来例の欠点を改善した半導体装置の製造
方法を提供するものであり、ゲート絶縁膜の絶縁耐圧歩
留り全改善し、断線、ショート等の欠点を除去すること
を目的とする。
方法を提供するものであり、ゲート絶縁膜の絶縁耐圧歩
留り全改善し、断線、ショート等の欠点を除去すること
を目的とする。
発明の構成
本発明による製造方法においては、二層ゲートのシート
抵抗を減少させたり、ソニス・ドレイン層を形成するだ
めの高温熱処理を行う前に、予め低温の熱処理を二層ゲ
ートに施すものである。
抵抗を減少させたり、ソニス・ドレイン層を形成するだ
めの高温熱処理を行う前に、予め低温の熱処理を二層ゲ
ートに施すものである。
実施例の説明
第1図は、MOSチャバシタを製造する場合の工程実施
−である。最初に、シリコン基板1上に厚さ35 nm
のゲート酸化膜2ケ成長させる(工程(a))。次にゲ
ート酸化膜2の上にpoly Si膜3を減圧CVD法
等によって1100n形成した後、Pαル。源から90
o℃でpoly St膜膜中中リンを拡散し、po1y
Si3の表面濃度が1×1020/cd〜3×1020
A−程度になるようにする。これに続いて、スパッタ法
、電子ビームニ源蒸着法等により、Mo5t24’i
200 nmに形成する(工程(b) ) 、上記3,
4からなる二iiv、CCu4又ハCF4+02混合ガ
スケ用いるドライエッチを行い、選択的に除去してゲー
ト電惨ヲ形成する。この後、N2又はN2+H2雰囲気
中600℃30分子備熱処理をし、続いてN2中で10
00℃゛30分の高温熱処理を施し、二層ゲートの抵抗
を下げる(工程(C))。熱処理後、CV D S i
○2膜5 f 400 nm形成し、再びN2中900
℃60分熱処理して、膜5に開口したコンタクト窓6に
測定用Afi電極7ケ設けて工程を終了する(工程(d
)〕。
−である。最初に、シリコン基板1上に厚さ35 nm
のゲート酸化膜2ケ成長させる(工程(a))。次にゲ
ート酸化膜2の上にpoly Si膜3を減圧CVD法
等によって1100n形成した後、Pαル。源から90
o℃でpoly St膜膜中中リンを拡散し、po1y
Si3の表面濃度が1×1020/cd〜3×1020
A−程度になるようにする。これに続いて、スパッタ法
、電子ビームニ源蒸着法等により、Mo5t24’i
200 nmに形成する(工程(b) ) 、上記3,
4からなる二iiv、CCu4又ハCF4+02混合ガ
スケ用いるドライエッチを行い、選択的に除去してゲー
ト電惨ヲ形成する。この後、N2又はN2+H2雰囲気
中600℃30分子備熱処理をし、続いてN2中で10
00℃゛30分の高温熱処理を施し、二層ゲートの抵抗
を下げる(工程(C))。熱処理後、CV D S i
○2膜5 f 400 nm形成し、再びN2中900
℃60分熱処理して、膜5に開口したコンタクト窓6に
測定用Afi電極7ケ設けて工程を終了する(工程(d
)〕。
第1図に従って製造された約400個のゲート寸法25
0μmX250μmのMOSキャパシタにつき、ゲート
e化膜2の耐圧を測定した結果、poly Si膜3の
膜厚が1100nであるにもかかわらすs MV/cm
以上の耐圧をもつ試料の歩留りは9 、o 4以上であ
り、しかも試料のほとんどが酸化膜に固有の耐圧である
9 MV/Cmという値を示し、耐圧劣化のないことが
明らかとなった。600℃の予備熱処理を行なわない従
来の製造方法によるMOSキャパシタについて、同一の
実験を行なって得た耐圧の歩留りは約60%であるから
、本発明による製造方法は、ゲート酸化膜の耐圧歩留り
向上に大きい効果があることがわかる。
0μmX250μmのMOSキャパシタにつき、ゲート
e化膜2の耐圧を測定した結果、poly Si膜3の
膜厚が1100nであるにもかかわらすs MV/cm
以上の耐圧をもつ試料の歩留りは9 、o 4以上であ
り、しかも試料のほとんどが酸化膜に固有の耐圧である
9 MV/Cmという値を示し、耐圧劣化のないことが
明らかとなった。600℃の予備熱処理を行なわない従
来の製造方法によるMOSキャパシタについて、同一の
実験を行なって得た耐圧の歩留りは約60%であるから
、本発明による製造方法は、ゲート酸化膜の耐圧歩留り
向上に大きい効果があることがわかる。
捷だ、このMoSi2/poly Si二層ゲートのシ
ート抵抗は8〜10Ω/口であり、従来のn+−pol
ysiゲートのシート抵抗より約1/6低い値となった
。
ート抵抗は8〜10Ω/口であり、従来のn+−pol
ysiゲートのシート抵抗より約1/6低い値となった
。
実施例工程(C)において、予備熱処理温度(i760
0℃としたが、6o○℃〜900℃程度の温度を用いて
も耐圧歩留りの同上に効果がある。さらに実施例では工
程(C)で行なった。2回の熱処理を工程(d)におい
てCV D S 102膜5の形成後行なってもよく、
また低温予備熱処理を工程(c)におけるゲート電極形
成後に、シート抵抗を下げることを目的とする高諦熱処
理f CV、 D S 102膜5の形成後に行なって
もよいことはいう丑でもない。
0℃としたが、6o○℃〜900℃程度の温度を用いて
も耐圧歩留りの同上に効果がある。さらに実施例では工
程(C)で行なった。2回の熱処理を工程(d)におい
てCV D S 102膜5の形成後行なってもよく、
また低温予備熱処理を工程(c)におけるゲート電極形
成後に、シート抵抗を下げることを目的とする高諦熱処
理f CV、 D S 102膜5の形成後に行なって
もよいことはいう丑でもない。
第2図は、本発明による製造法’izMoS型集積回路
全集積回路工程に適用した実施例である。1は半導体基
板、2は厚さ35 nmのゲート酸化膜、8は厚いS
102膜である(工程(a))。この半導体表面全面に
、poly Si3をLPCVD法等で1100n形成
し、Pαn3源から900 ℃テpoly Si膜中に
リンを拡散し、poly Si3の表面濃度が1×1o
20/cr/l〜3 X 1 o20/cni程度にな
るようにする。続いてpoly St上にマグネトロン
スパッタ等によりMo S 12膜4 f 200 n
m蒸着する(工程(b)ン。形成した二層膜3および4
を、CCl4+02等のガスを用いたドライエッチ法で
選択的に除去し、ゲート電極及びS 102膜8上の配
線とする。
全集積回路工程に適用した実施例である。1は半導体基
板、2は厚さ35 nmのゲート酸化膜、8は厚いS
102膜である(工程(a))。この半導体表面全面に
、poly Si3をLPCVD法等で1100n形成
し、Pαn3源から900 ℃テpoly Si膜中に
リンを拡散し、poly Si3の表面濃度が1×1o
20/cr/l〜3 X 1 o20/cni程度にな
るようにする。続いてpoly St上にマグネトロン
スパッタ等によりMo S 12膜4 f 200 n
m蒸着する(工程(b)ン。形成した二層膜3および4
を、CCl4+02等のガスを用いたドライエッチ法で
選択的に除去し、ゲート電極及びS 102膜8上の配
線とする。
次に、N2又はN2+H2中で600℃30分の予備熱
処理ケした後、N2中1000℃、30分高温熱処理し
、二層膜の配線抵抗會下げる(工程(C))。
処理ケした後、N2中1000℃、30分高温熱処理し
、二層膜の配線抵抗會下げる(工程(C))。
この後、二層膜からなるゲート電極ヲマスクとし、基板
1と反対導電型を形成する不純物全1×1015〜1×
1016/cλ注入し、ソース・ドレイン領域9を形成
し、CV D S 102膜10fc堆積して、さらに
N2中900℃6Q分の熱処理をする(工程(d))。
1と反対導電型を形成する不純物全1×1015〜1×
1016/cλ注入し、ソース・ドレイン領域9を形成
し、CV D S 102膜10fc堆積して、さらに
N2中900℃6Q分の熱処理をする(工程(d))。
CV D S 102 ’膜10の−@全開口し、八Q
/Si 電極7(i7設けて工程を終了する(工程(e
))。
/Si 電極7(i7設けて工程を終了する(工程(e
))。
この工程においても前記の実施例の様に、予備熱処理温
度を600℃〜900℃程度としてよく、壕だ、予備熱
処理、高温熱処理の両方、又は高温熱処理のみf CV
D S 102形成後に行うことができる。しかし、
ゲート長が短くソース・ドレイン接合深さIA’<保つ
だめには、第2図実施例の様に、工程(C)で高温熱処
理全終了し、ソース・ドレイン形成後は低温のみで熱処
理して不純物拡散をおさえる方が優れている。
度を600℃〜900℃程度としてよく、壕だ、予備熱
処理、高温熱処理の両方、又は高温熱処理のみf CV
D S 102形成後に行うことができる。しかし、
ゲート長が短くソース・ドレイン接合深さIA’<保つ
だめには、第2図実施例の様に、工程(C)で高温熱処
理全終了し、ソース・ドレイン形成後は低温のみで熱処
理して不純物拡散をおさえる方が優れている。
なお実施例は、1種類の型(Nチャンネル又はPチャン
ネルンのトランジスタを含む回路装置について示したが
、0M03回路においても、全く同様の製造方法が適用
できる。前述した様に高融点金属シリサイド/ pol
y St 二層ゲート構造におけるゲート酸化膜耐圧劣
化現象は、シリサイドがMo S i 2の場合だけで
なく、WSi2.TiSi2.TaSi2等他のシリサ
イド、Mo、W、Ti 、Ta等の高融点金属を用いた
場合にも共通の現象であり、poly Siの膜厚を厚
くすれば、制圧劣化を防止できることが実験から明らか
にされている。これらシリサイドや高融点金属の融点、
Siとの共晶温度、polysiとの熱処理による反応
機構はすべて類似している等、熱的性質に根本的な差は
ない。従って、MoS 12以外のシリサイド、又は高
融点金属と膜厚の薄いpoly Siの二層構造ゲート
におけるゲート酸化膜耐圧劣化を防止するためにも、本
発明による低温。
ネルンのトランジスタを含む回路装置について示したが
、0M03回路においても、全く同様の製造方法が適用
できる。前述した様に高融点金属シリサイド/ pol
y St 二層ゲート構造におけるゲート酸化膜耐圧劣
化現象は、シリサイドがMo S i 2の場合だけで
なく、WSi2.TiSi2.TaSi2等他のシリサ
イド、Mo、W、Ti 、Ta等の高融点金属を用いた
場合にも共通の現象であり、poly Siの膜厚を厚
くすれば、制圧劣化を防止できることが実験から明らか
にされている。これらシリサイドや高融点金属の融点、
Siとの共晶温度、polysiとの熱処理による反応
機構はすべて類似している等、熱的性質に根本的な差は
ない。従って、MoS 12以外のシリサイド、又は高
融点金属と膜厚の薄いpoly Siの二層構造ゲート
におけるゲート酸化膜耐圧劣化を防止するためにも、本
発明による低温。
高温二段熱処理は有効である。
発明の効果
以上実施例に示した様に、本発明は二層ゲート構造にお
いて、低温、高温の二段熱処理することによって、po
ly Si膜厚が従来より薄い場合でもゲート酸化膜の
絶縁耐圧歩留りを著しく改善することができる。従って
本発明によれば、poly Siの膜厚を薄くして、二
層ゲートの総膜厚を薄くできるから、二層ゲート自体の
サイドエッチが軽減でき、微細加工が容易になると共に
、二層ゲート膜段差による上部アルミニウム配線の断線
、ショート等の欠点を除去でき、半導体装置の製造歩留
り向上にその効果を発揮するものである。
いて、低温、高温の二段熱処理することによって、po
ly Si膜厚が従来より薄い場合でもゲート酸化膜の
絶縁耐圧歩留りを著しく改善することができる。従って
本発明によれば、poly Siの膜厚を薄くして、二
層ゲートの総膜厚を薄くできるから、二層ゲート自体の
サイドエッチが軽減でき、微細加工が容易になると共に
、二層ゲート膜段差による上部アルミニウム配線の断線
、ショート等の欠点を除去でき、半導体装置の製造歩留
り向上にその効果を発揮するものである。
第1図(a)〜(d)は、本発明の方法に従ってMOS
キャパシタを製造する工程の断面図、第2図(、)〜(
、)は、本発明の方法に従ってMO3型集積回路を製造
する工程の断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・ゲート酸化膜
、3・・・・・・poly Si、 4 =・−・・M
oSi2.5,10−−−−・−CV DS 102膜
、6・・・・・コンタクト窓、7・・・・・アルミ電極
、8・・・・・・厚いS i02膜、9・・・・ソース
−ドレイン0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 2 第 2 図
キャパシタを製造する工程の断面図、第2図(、)〜(
、)は、本発明の方法に従ってMO3型集積回路を製造
する工程の断面図である。 1・・・・・・半導体基板、2・・・・・ゲート酸化膜
、3・・・・・・poly Si、 4 =・−・・M
oSi2.5,10−−−−・−CV DS 102膜
、6・・・・・コンタクト窓、7・・・・・アルミ電極
、8・・・・・・厚いS i02膜、9・・・・ソース
−ドレイン0 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 2 第 2 図
Claims (2)
- (1)半導体基板に形成された絶縁膜上に、半導体膜全
被着し、さらに、前記半導体膜上に少なくとも金属又は
前記金属と半導体との化合物の1種を被着して二層膜と
する工程と、前記二層膜を選択的に除去し、パターンを
形成する工程と、前記二層膜形成後における最高温度で
熱処理?行う前に、前記温度より低い温度で予め熱処理
する工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法
。 - (2)半導体膜が多結晶シリコンであり、金属及び金属
と半導体との化合物がそれぞれ高融点金属。 高融点金属シリサイド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の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108739A JPS60737A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58108739A JPS60737A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60737A true JPS60737A (ja) | 1985-01-05 |
Family
ID=14492294
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58108739A Pending JPS60737A (ja) | 1983-06-16 | 1983-06-16 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60737A (ja) |
-
1983
- 1983-06-16 JP JP58108739A patent/JPS60737A/ja active Pending
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