JPH03177027A - 半導体装置およびその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は半導体装置およびその製造方法に関し、特に
ＭＯ５型トランジスタおよびその製造方法に関するもの
である。

〔従来の技術〕

チタンシリサイド膜金属シリサイド中で最も低い比抵抗
を有し、半導体デバイスの高耐熱配線として有望な材料
である。この材料は特にサリサイドトランジスタへの応
用が注目されている。

第３図は従来のチタンサリサイドトランジスタの形成フ
ローを示す断面図である０図において、ｌは半導体基板
、２はゲート絶縁膜、３は多結晶シリコンゲート電極、
４はシリコン酸化膜で形成された枠、５は拡散層、６は
チタン膜、７はチタンシリサイド膜、８は眉間絶縁膜、
９はコンタクト孔、１０は金属配線である。

次に形成フローを図について説明する。

半導体基板１上にゲート絶縁膜２．多結晶シリコンゲー
ト電極３．シリコン酸化膜の枠４．拡散層５を通常のＭ
ＯＳ型トランジスタと同様の手順で形成する（第３図（
ａ））。ここで、４は多結晶シリコンゲート電極３を挟
む領域に形成されたシリコン酸化膜であり、ゲート電極
３の形成後に堆積されたシリコン酸化膜を異方性エツチ
ングすることによって作られる。次にスパッタリング法
等を用いて全面に所定の膜厚のチタン（およそ５００人
）６を堆積する（第３図〜））。その後、６００〜７０
０°Ｃ程度の温度範囲で窒素雰囲気中（真空中やアルゴ
ン雰囲気が使われる場合もある）の熱処理を行う。この
時チタンがシリコンと接する領域ではチタンのモノシリ
サイドあるいはダイシリサイド７ａ及び未反応のチタン
７ｂ、チタンナイトライド７Ｃが形成されるのに対し、
シリコン酸化膜上のチタンは未反応のチタン７ｂのまま
かあるいはチタンナイトライド７ｃが形成される（第３
図（Ｃ））。この後、適当な溶液（例えばＨ２ＳＯ。

／　Ｈｚ　Ｏを系溶液）で未反応のチタン７ｂやチタン
ナイトライド７Ｃを選択的に取り除く　（第３図（ｄ）
）、８００″Ｃ以上の温度で窒素雰囲気中（真空中やア
ルゴン雰囲気が使われる場合もある）の熱処理を行い、
ゲートポリシリコン上及びソース／ドレイン領域上に形
成されたチタンのモノシリサイドを完全なグイシリサイ
ド７にする（第３図（ｅ））以上のようにすることによ
り、ゲートポリシリコン３とソース／ドレイン領域５が
ショートすることなく自己整合的にチタンシリサイド膜
７をゲートポリシリコン３上とソース／ドレイン領域５
上に形成することができる。

次に眉間絶縁膜８がＣＶＤ法等によって堆積され、続い
て８００〜１０００　”Ｃの温度で熱処理が行われる。

この熱処理は堆積された層間膜の膜質を改善するととも
に、眉間絶縁膜を構成しているＰＳＧ、ＢＰＳＧ膜等を
リフローし、良好な平坦性を得ることを目的としている
。

次に所定の位置にコンタクト孔９を開孔し、金属配線１
０を形成してチタンシリサイドトランジスタが完成する
（第３図（ｆ））。

このように従来のチタンサリサイドトランジスタは、以
上のようにトランジスタのゲート電極およびソース／ド
レイン領域がチタンシリサイド膜で覆われているため、
この部分の抵抗を１ケタ以上低減することができた。従
ってより性能の優れたＭＯＳ型トランジスタを得ること
ができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の半導体装置は以上のように製造していたので、チ
タンシリサイド膜形成後の熱処理においてチタンがポリ
シリコン中を拡散していき、ゲート絶縁膜に到達すると
絶縁膜を劣化させ、ゲート耐圧が悪くなるという問題点
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、チタンシリサイド膜等の金属シリサイド膜を
ＭＯＳトランジスタのゲート電極に用いてもゲート耐圧
の劣化を招くことのない半導体装置及びその製造方法を
得ることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

この発明に係る半導体装置及びその製造方法では、チタ
ンシリサイド膜形成後、ゲートポリシリコンまた、さら
にはシリコン基板中に窒素イオンまたは酸素イオンを注
入してＳ　ｉＮｘまたは５ｉｏｙ層を形成するようにし
たものである。

〔作用〕

この発明における半導体装置及びその製造方法では、チ
タンシリサイド膜形成後、ポリシリコン中に窒素イオン
または酸素イオンを注入してＳｉＮｘまたはＳｉＯｙＪ
ｉを形成するようにしたため、ポリシリコン中のＳｉＮ
ｘまたはＳ　ｉｏｙ層がチタンの拡散を抑制し、ゲート
絶縁膜を劣化させることがなくなりゲート耐圧が良好に
なる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例を図について説明する。

第１図において、１は半導体基板、２はゲート絶縁膜、
３は多結晶シリコンゲート電極、４はシリコン酸化膜で
形成された枠、５は拡散層、６はチタン膜、７はチタン
シリサイド膜、８は眉間絶縁膜、９はコンタクト孔、１
０は金属配線である。

次に形成フローについて説明する。

まず従来のサリサイドトランジスタ形成と同様の手順で
ゲートポリシリコン上、ソース／ドレイン領域上にのみ
チタンシリサイド膜を形成する（第１図（ａ）〜（ｅ）
）。次に、例えば窒素イオンを１００ｋｅＶでＩ　Ｘ　
１０”〜Ｉ　Ｘ　１０”／ｃ１ｉＩ程度注入した後（第
１図（ｆ））、眉間絶縁膜８を形成する。

この後、リフローのための熱処理を行うと同時に、さき
ほど注入した窒素とゲートポリシリコンもしくは基板シ
リコンとを反応させてＳ　ｉＮｘＮｘ上を形成する。こ
の後、コンタクト孔９を開孔した後、アルミ等の金属配
線１０を形成しサリサイドトランジスタが完成する（第
１図（粉）。

ゲートポリシリコン中に形成されたＳｉＮｘ膜はチタン
シリサイド中のチタンのポリシリコン中の拡散を抑制す
る。第２図はＱ、１ｍｍ”のゲート電極面積を有するキ
ャパシタのゲート耐圧分布である。

本発明のように、ゲートポリシリコン中にＳ　ｉＮｘ膜
を形成した場合（第２図（ａ））は分布がシャープでＩ
ＱＭＶ／ｃｍ付近に集中しているが、ゲートポリシリコ
ン中にＳｉＮｘ膜を形成しない従来法の場合（第２図（
ｂ））は分布がブロードになり、ゲート耐圧が劣化して
いることがわかる。

なお、上記実施例では窒素イオンを注入した場合につい
て述べたが、酸素イオンを注入した場合も同様の効果を
奏する。

また、上記実施例では第２の導ｉｓとしてチタンシリサ
イド膜を用いた場合について述べたが、これは他の金属
シリサイド膜であっても良い。

さらには上記実施例ではソース／ドレイン拡散層を形成
した後、シリサイド膜、ＳｉＮｘ層を形成したが、これ
らの順番はいずれが先でもよく、５ｉＮｘｉｉを形成し
た後、ソース／ドレイン拡散層、シリサイド膜を形成す
る等いずれのプロセス順でも良い。

〔発明の効果〕

以上のように、この発明によればゲートポリシリコンに
ＳｉＮｘまたはＳｉＯｙｌｉを形成するようにしたため
、ポリシリコン中のＳ　ｉＮｘまたはＳｉＯｙ層がチタ
ンの拡散を抑制し、ゲート絶縁膜を劣化させることがな
くなりゲート耐圧が良好になる効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例による半導体装置の製造方
法を示す工程断面図、第２図はこの発明の一実施例およ
び従来例により形成したキャパシタの絶縁破壊強度を示
すヒストグラム図、第３図は従来の半導体装置の製造方
法を示す工程断面図である。 図において、１は半導体基板、２はゲート絶縁膜、３は
多結晶シリコンゲート電極、４はシリコン酸化膜で形成
された枠、５は拡散層、６はチタン膜、７はチタンシリ
サイド膜、８は眉間絶縁膜、９はコンタクト孔、１０は
金属配線、１１はＳｉＮｘ膜である。 なお図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）自己整合的にゲートポリシリコン電極およびソー
   ス／ドレイン上にシリサイド膜を形成したＭＯＳ型トラ
   ンジスタにおいて、 ゲートポリシリコン中にＳｉＮｘまたはＳｉＯｙ層を形
   成したことを特徴とする半導体装置。
2. （２）シリコン基板上にゲート絶縁膜、ポリシリコン膜
   を順次形成した後、選択的にエッチングする工程と、 ゲートポリシリコンを挟む領域に絶縁膜の枠を形成する
   工程と、 自己整合的に金属シリサイド膜をゲートポリシリコン上
   およびシリコン基板上に形成する工程と、窒素イオンま
   たは酸素イオンを注入法により上記ゲートポリシリコン
   中に導入する工程と、熱処理を行って上記ゲートポリシ
   リコン中にＳｉＮｘまたはＳｉＯｙ層を形成する工程と
   を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。