JPS63202039A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

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】 し産業上の利用分野］ この発明は、半導体装置の製造方法に関し、特に高融点
金属シリサイド膜の形成方法に関するものである。

［従来の技術］ 第２図は、従来の半導体装置の製造方法において、特に
半導体基板上に形成された、段差部を含む層表面上に高
融点金属シリサイド膜を形成する工程を示した断面図で
ある。

まず、第２図の＜ａ　＞を参照して、半導体基板上に配
線等によって形成された段差部１を含む層表面上にＣＶ
Ｄ法によってポリシリコンｌｌ１Ｉ２を形成する。この
後、ポリシリコン膜２の表面上にスパッタ法により高融
点金属シリサイド膜としてのモリブデンシリサイド［１
３を形成してポリサイド電極を形成する。このとき、段
差部１ではモリブデンシリサイド膜３の内部に不整合面
４が発生している。モリブデンシリサイド膜３はポリシ
リコンＩＩ２の上に堆積したままの状態ではシート抵抗
が轟いので、半導体装置の動作速度や消費電流に愚影響
を及ぼす。そのため、モリブデンシリサイド膜３の堆積
模、あるいは、その後バターニングされてゲート電極を
形成した後、温度７００℃以上でモリブデンシリサイド
１ｌＩ３の熱処理を行なう。

この熱処理によりモリブデンシリサイドの結晶構造が六
方晶系（ｈｅｘａｏｏｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ）から正方
晶系（ｔｅｔｒａｇＯｎａｌ　ｓｙｓｔｅｍ　＞へと変
化し、シート抵抗が低減する。

［発明が解決しようとする問題点コ しかしながら、上記熱処理によってモリブデンシリサイ
ド膜３の体積収縮が起こるため、内部応力が発生し、特
に段差部１にその内部応力が集中する。また、上述のよ
うにモリブデンシリサイド１１３の形成時に段差部１に
おいて不整合面４が発生している。その結果、第２図の
（ｂ）で示すようにモリブデンシリサイド膜３が、不整
合面４を境に左右に分裂移動し、段差部１においてモリ
ブデンシリサイド膜の欠落部７が形成される。このよう
な熱処理に伴なう段差部での欠落は、タングステンシリ
サイド等の他の高融点金属シリサイドにおいても発生す
る。この高融点金属シリサイドの欠落により、ポリサイ
ド電極の配線抵抗が非常に高くなるので、半導体装置の
動作速度が遅くなり、消費電流が増加するという問題点
があった。

この発明は、上記のような問題点を解消するためになさ
れたもので、熱処理を施しても′ＩＸ！１点金属シリサ
イドが段差部で欠落しない半導体装置の製造方法を得る
ことを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ この発明に従った半導体装置の製造方法は、半導体基板
上に形成された１段差部を含む層表面上にポリシリコン
膜を形成し、このポリシリコン躾表面上に高融点金属シ
リサイド膜を形成する方法において、以下の工程を備え
る。

（ａ　）　　上記高融点金属シリサイド膜表面上にＳＯ
Ｇ　（Ｓｐｌｎ　Ｏｎ　　Ｇｌａｓｓ）　１９を塗布形
成’する工程。

（ｂ）　上記ＳＯＧｇ１表面に対してレーザ光を照射す
ることにより、上記段差部に形成された上記高融点金属
シリサイド膜のみに熱処理をする工程。

［作用〕 この発明においては、高融点金属シリサイド膜表面上に
ＳＯＧ膜を塗布形成した後に、レーザ光を照射している
。塗布によるＳＯＧ膜は平坦部では薄く、段差部では厚
く形成される。このｗＡ厚差を利用して、５ＯＧＩＩ表
面に対してレーザ光を照射すると、段差部に形成された
高融点金属シリサイド膜のみに熱処理が施される。その
ため、熱処理された段差部の高融点金属シリサイドのみ
が改質される。その結果、高融点金属シリサイド膜の形
成時に段差部に発生している不整合面が除かれる。

したがって、その後工程の熱処理において平坦部の高融
点金属シリサイドの結晶構造が変化し、それに伴なう収
縮により発生する内部応力が段差部に集中しても、段差
部の高融点金属シリサイドは欠落を起こすことなく、そ
のまま保たれる。

［実施例コ Ｍ１図は、この発明の実施例における半導体装置の製造
方法を工程順に示した断面図である。

まず、第１図の（ａ　）を参照して、半導体基板上に配
線等によって形成された段差部１を含む層表面上にＣＶ
Ｄ法によってポリシリコン１１２を形成する。この後、
ポリシリコンＩＩ２の表面上にスパッタ法により高融点
金属シリサイド膜としてのモリブデンシリサイド膜３を
形成してポリサイド電極を形成する。このとき、段差部
１ではモリブデンシリサイド膜３の内部に不整合面４が
発生している。

次に、第１図の（ｂ）を参照して、モリブデンシリサイ
ド膜３の表面上にＳＯＧＯｓＯ４布形成する。このとき
、ＳＯＧ膜は平坦部では薄く、段差部では厚く形成され
ている。

その模、レーザ光を平坦部上にあるＳＯＧＯｓＯ４面に
対して垂直に入射することにより、段差部に形成された
モリブデンシリサイド［１３のみに熱処理を施す。その
結果、第１図の（Ｃ）の改質部６で示すように、段差部
のモリブデンシリサイド膜３のみが改質されている。

この実施例においては、レーザ光を平坦部上にあるＳＯ
Ｇ膜の表面に対して垂直に入射している。

このとき、以下に示す条件を満足するとき、段差部のモ
リブデンシリサイド膜のみに熱処理をすることができる
。

いま、ＳＯＧ膜表面、みよび５ＯＧＩＩとモリブデンシ
リサイド膜との界面における反射光の干渉を考慮して、
ＳＯＧ膜表面での反射光に対する、５ＯＧＩＷ／モリブ
デンシリサイド膜界面での反射光の位相のずれをδとす
ると、レーザ光の反射率を最大とする条件は次式で表わ
される。

ｄ−（λ／２ｎ）（（２ｍ−１）π＋さ）ここで、 ｄ　：ＳＯＧ膜厚 λ；レーザ光の発振波長 たとえば、Ａｒレーザ光のときはλ−４８８０゜５０４
５Ａである。

ｎ；波長λに対するＳＯＧ膜の屈折率 Ｉｌ：！Ｉ数 である。

したがって、平坦部において上式を満足する膜厚ｄ　”
Ｃ”ＳＯＧ膜を形成すれば、平坦部でレーザ光の反射率
が最大となり、平坦部でのレーザ光の吸収は最小となる
。一方、段差部におけるＳＯＧ膜厚は平坦部の膜厚ｄよ
りも大きいので、段差部でのレーザ光の吸収が平坦部に
比べて大きくなる。

その結果、平坦部の温度を低く保ちながら、段差部の濃
度のみを高くすることができ、すなわち段差部の高融点
金属シリサイド膜のみに熱処理が施され得る。

上記条件は、レーザ光を平坦部上にあるＳＯＧ膜の表面
に対して垂直に入射することによって、段差部のみを加
熱処理するときの最適の条件を示している。つまり平坦
部でのレーザ光の反射率が最大になる条件を示している
が、平坦部での反射率が段差部に比べて大きくなる条件
を満足すれば十分である。

その条件は以下の式で表わされる。

（λ／２ｎ　）　　｛（２Ｉｌｌ−１）π＋δ−π／２
１≦ｄ　≦　（λ／２ｎ　　）　　（（２ｎ−１）　　
π＋δ＋πしたがって、平坦部においてこの条件を満足
する膜厚ｄで５ＯＧＩＩを形成すれば、平坦部でのレー
ザ光の吸収は、段差部に比べて小さくなる。一方、段差
部におけるＳＯＧ膜厚は平坦部の膜厚ｄよりも大きいの
で、段差部でのレーザ光の吸収が平坦部に比べて大きく
なる。したがって、このことを利用して平坦部の温度を
低く保ちながら、段差部の温度のみが平坦部の温度に対
して高くなるように、垂直に入射するレーザ光の強さを
調整すればよい。

上述のように、段差部のみが加熱処理される。

そのため、段差部のモリブデンシリサイドのみが改質さ
れ、その結晶構造が六方晶系から正方晶系へと変化する
。その結果、段差部に発生している不整合面が除かれる
。また、この熱処理時には高温となるため、モリブデン
シリサイドとその下層のポリシリコンとが反応して密着
性が向上する。

したがって、その後工程で炉加熱やランプアニール等に
よる通常の熱処理を施すことによって平坦部のモリブデ
ンシリサイドの結晶構造が変化し、それに伴なう体積収
縮により発生する内部応力が段差部に集中しても、モリ
ブデンシリサイド膜の欠落は発生しない。

なお、上記実施例ではスパッタ法によって形成されるモ
リブデンシリサイド膜の場合について示したが、同様に
段差部での欠落は、スパッタ法、またはＣＶＤ法によっ
て形成されるタングステンシリサイド膜、チタンシリサ
イド膜などの他の高融点金属シリサイド膜においても発
生している。

これらの場合にも全く同様の方法で段差部での欠落を防
止することができる。

また、上記実施例ではレーザ光による加熱は平坦部にあ
るＳＯＧ膜に対して垂直に入射する場合のみを説明した
。しかし、平坦部にあるＳＯＧ膜表面に対して斜めに入
射する場合でも、ＳＯＧ膜厚をその入射条件に合わせて
調整すれば同様の効果が得られる。レーザ光としてはア
ルゴンレーザ光、炭酸ガスレーザ光などが用いられる。

［発明の効果］ 以上のように、この発明によれば、段差部の高融点金属
シリサイドのみがレーザ光を用いて熱処理され、結晶構
造が変化するので、段差部での欠落を防止し得る。この
ため、高融点金属シリサイド／ポリシリコン構造の配線
抵抗の上昇が抑えられる。したがって、この半導体装置
の動作速度の低下や消費電流の増加を防ぐことができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例である半導体装置の製造
方法を工程順に示す断面図である。 第２図は、従来の半導体装置の製造方法を工程順に示す
断面図である。 図において、１は段差部、２はポリシリコン膜、３はモ
リブデンシリサイド膜、４は不整合面、５はＳＯＧ膜、
６は改質部、７はモリブデンシリサイド膜の欠落部であ
る。 なお、各図中同一符号は同一または相当部分を示す。 第１図 ２：　ホ“リソ１フ＝Ｑ　　　　　　４：　　う５整４
ン６ｂ５：、ＳＯＣ，膿 ６；改貿卸 第２図

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体基板上に形成された、平坦部および段差部
   を含む層表面上にポリシリコン膜を形成し、前記ポリシ
   リコン膜表面上に高融点金属シリサイド膜を形成する、
   半導体装置の製造方法において、 前記高融点金属シリサイド膜表面上にＳＯＧ膜を塗布形
   成する工程と、 前記ＳＯＧ膜表面に対してレーザ光を照射することによ
   り、前記段差部に形成された前記高融点金属シリサイド
   膜のみに熱処理をする工程とを備えたことを特徴とする
   半導体装置の製造方法。
2. （２）前記高融点金属シリサイドが、モリブデンシリサ
   イド、タングステンシリサイド、チタンシリサイドを含
   む群から選ばれたいずれかである、特許請求の範囲第１
   項記載の半導体装置の製造方法。
3. （３）前記レーザ光が、アルゴンレーザ光および炭酸ガ
   スレーザ光のうちのいずれかである、特許請求の範囲第
   １項または第２項記載の半導体装置の製造方法。
4. （４）前記レーザ光は、前記平坦部上にある前記ＳＯＧ
   膜表面に対して垂直に入射され、かつその平坦部におけ
   る前記ＳＯＧ膜厚ｄが以下の式を満足するように選ばれ
   る、特許請求の範囲第１項ないし第３項のいずれかに記
   載の半導体装置の製造方法。 （λ／２ｎ）｛（２ｍ−１）π＋δ−π／２｝≦ｄ≦（
   λ／２ｎ）｛（２ｍ−１）π＋δ＋π／２｝ ただし、 λ：レーザ光の発振波長 ｎ：波長λに対するＳＯＧ膜の屈折率 δ：ＳＯＧ膜表面での反射光に対する、ＳＯＧ膜と高融
   点金属シリサイド膜との界面での反射光の位相変化量 ｍ：整数