JPH1055981A - 集積回路デバイスを製造する際にWSixの異常酸化を防止しかつ均質WSix形成によりSiを供給する方法 - Google Patents
集積回路デバイスを製造する際にWSixの異常酸化を防止しかつ均質WSix形成によりSiを供給する方法Info
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Abstract
するケイ化タングステン膜の析出方法を提供することで
ある。 【解決手段】 前記課題は、図5記載のゲート積層パタ
ーン化後、非晶質シリコンスペーサーの析出だけではな
く本来のケイ化タングステンの表面の非晶質シリコン薄
層析出によって解決される。 【効果】 ケイ化タングステンをSi薄層により保護
し、組成の不均一なWSiX層の表面上に過剰のSiを
供給することにより、表面酸化の防止及び、化学量論的
に均質な、Siに富むDCS WSiXの結晶化が保証
され、かつ非晶質スペーサーにより、ゲートの側壁の酸
化中の異常酸化が回避される。
Description
集積(VLSI)回路の場合の電子デバイスの製造及
び、殊にゲートレベルで相互結合に使用される典型的な
型のケイ化タングステン膜の析出に関する。
(nm)の化学蒸着(CVD)されたケイ化タングステ
ン(WSiX)膜は、例えば低い抵抗率、低い汚染レベ
ル、及び良好な過程の適用範囲のような性質のために、
ディープサブミクロンメモリデバイスにおけるゲートレ
ベルでの相互結合のためのドープされた多結晶質シリコ
ン(ポリシリコン)の上に使用される。ジクロロシラン
(DCS)、即ちSiH2CI2/WF6化学によって
析出されたWSiX相は、より低いフッ素含量(10
18at/cm3以下)、改善された過程の適用範囲、
より低い徐冷後の応力及びより良好な付着性のためにシ
ラン(SiH4/WF6)処理方法によって析出された
WSiX相の析出よりも卓越しているように思われる。
例えば、M.Y.Tsai他、J.Elecrochem.Soc.、第128号、10
(1981)及びS.G.Telford他、J.Elecrochem.Soc.、第140
号、12(1993)を参照のこと。しかしながら、DCS W
SiX膜は、S.G.Telford他によって報告されたよう
に、200mmウェーハ上での超大規模集積に対して重
大な深部での組成の不均一性を示しうる。殊に、ドープ
されたポリシリコン上での成長の際に、Wに富む核生成
層は、ポリシリコン/ケイ化物界面に形成されうる。W
に富む界面は、温度700℃以上でシリコンの過剰の相
互拡散、局在化された応力及び付着性の問題を惹起しう
る。前記S.G.Telford他を再び参照のこと。温度900
℃以下でWに富むケイ化物を酸化雰囲気に暴露すること
により、通常、WSiXの異常酸化として知られるSi
O2、WO3、及び他の揮発性タングステン酸化物等が
形成される。再び前記M.Y.Tsai他、及びM.P.Siegal及び
J.J.Santiago、J.Appl.Phys.、第65号、2(1989)を参照
のこと。WSiXには通常析出ゲート積層絶縁のための
絶縁体析出が続く。低圧CVD(LPCVD)法がS.M.
Sze、VLSI Technology、McGraw-Hill、1984の121ページ
に記載されたような通常、温度700〜800℃で実施
された窒化物の析出であるようなその後の処理方法の場
合には、異常酸化は、炉中の残留酸素によるランプアッ
プ(ramp up)中に起こりうる。望ましくないWSiX酸
化も、ゲート積層パターン化後、ゲート絶縁に使用され
る共通の方法であるゲート側壁の酸化中に起こるものと
思われる。
iXの異常酸化を防止するケイ化タングステン膜の析出
方法を提供することである。
に不均一なDSC WSiXの異常酸化をその後のLP
CVDによる絶縁体の析出及びゲート側壁の酸化の間に
回避するために、ケイ化タングステンの表面上の非晶質
シリコン薄層の原位置での析出ならびにゲート積層パタ
ーン化後の非晶質シリコンスペーサーの析出を使用する
ことによって解決される。
び利点は、図面に関連する本発明の1つの好ましい実施
態様の次の記載からよく理解されるであろう。
えば、シリコン基板10上に形成されたゲート酸化物1
1を有する典型的なWSiX/ポリシリコンのゲートの
相互結合された構造体が示されている。ドープされたポ
リシリコン層12は、ゲート酸化物11の上に亘って析
出され、WSiX膜13は、典型的に50nm〜100
nmの厚さにCVDにより析出させる。CVD WSi
Xは、例えば、低い抵抗率、低い汚染レベル、及び良好
な過程の適用範囲のような性質のために、ディープサブ
ミクロンメモリデバイスにおいてゲートレベルの相互結
合に、使用される。WSiX相13は、より低いフッ素
含量、改善された過程の適用範囲、より低い徐冷後の応
力及びより良好な付着性のために、シラン処理方法によ
り析出させる層よりも卓越しているものと思われるジク
ロロシランDCS化学により析出させる。
ハ上での超大規模集積に対して重大な深部での組成の不
均一性を示すことができる。殊に、ドープされたポリシ
リコン上での成長の際に、Wに富む核生成層は、ポリシ
リコン/ケイ化物の界面に形成されることができる。こ
の界面は、温度700℃以上でのシリコンの過剰の相互
拡散、局在化された応力及び付着の問題を惹起しうる。
温度900℃以下でWに富むケイ化物を酸化雰囲気に暴
露することにより、通常、WSiX異常酸化として公知
であるSiO2、WO3、及び他の揮発性タングステン
酸化物等が形成される。WSiX析出には通常、ゲート
積層絶縁のための絶縁体析出が続く。その後の処理方法
の場合には、温度700〜800℃で実施された窒化物
層14の形成のためのLPCVD法が、通常、窒化物の
析出であるような、異常酸化は、図2に示されるよう
に、炉中の残留酸素のためにランプアップ中に起こる可
能性があり一般に15で示される異常酸化を生じうる。
また、望ましくないWSiX酸化は、図3に示されてい
るように、ゲート積層パターン化後、ゲート絶縁に使用
される共通の方法であるゲート側壁の酸化中に起こるも
のと思われる。本明細書中、異常酸化物16は、ゲート
積層の側面で暴露されたWSiXの領域上に形成され
る。
シリコン/ケイ化物)構造体の略示断面は、図4に示さ
れている。温度700℃以上での後の過程の間に、DC
SWSiXの酸化を防止するために、ケイ化タングステ
ン表面13は、空隙のない工程処理を保証にするために
最小厚さ20nmをもつ非晶質Si薄層17の原位置で
のCVD析出法によって保護されている。この方法の順
序は、真空を解除せずに集積されドープされたポリシリ
コン/WSiX/非晶質シリコンゲート構造物を形成さ
せることができる基礎圧が10−7〜10−8torr
を有するCVDクラスタツールのために特に設計されて
いる。集積した相互接続されたゲート積層物の析出後、
大気圧での固有の酸化物の形成は、次の高温の段階の間
に、非晶質Si層の崩壊を回避するために望ましい。
に過剰のSiを供給することにより、表面酸化が防止さ
れるだけでなく、化学量論的に均質な、Siに富むDC
SWSiXの結晶化も保証される。ドープされたポリシ
リコン/WSiX/非晶質シリコンの原位置での析出
は、付加的な清浄化段階を回避することにより作業周期
時間が減少されるという利点を持つが、さもなければ、
WSiX及び非晶質シリコンのそれぞれの析出前に、固
有の酸化物の除去が必要である。
の酸化中に異常酸化は、ゲート積層パターン化に続いて
薄い(20nm以下)非晶質シリコンスペーサー18の
CVD析出により回避される。析出後、非晶質シリコン
スペーサー18は、シリコンがゲート積層物の表面上に
残留しないように、反応性イオンエッチング(RIE)
によりもとの状態へエッチングされる必要がある。この
非晶質シリコンスペーサーを使用することにより、WS
iXは、ゲート側壁の酸化中に酸素に暴露されないこと
が保証され、さもなければWSiXの異常酸化が生じる
可能性があった。
れたけれども、当業者であれば、本発明を係属している
請求項の精神及び範囲の内で変更をもって実施可能であ
ることが認識される。
の相互結合された構造体を示す断面図である。
酸化の過程を示す断面図である。
化の過程を示す断面図である。
たポリシリコン/DCS WSiXゲートの相互結合さ
れた構造体を示す断面図である。
ターン化に続く反応性イオンエッチング(RIE)によ
り形成された非晶質シリコンスペーサーを示す断面図で
ある。
ドープされたポリシリコン、 13 WSiX、 14
低圧CVD窒化物、 15 SiO2、WO3、WS
iXOY形の異常酸化物、 16 WSiX領域の異常
酸化物、 17非晶質シリコン、 18 非晶質シリコ
ンスペーサー
Claims (6)
- 【請求項1】 DCS WSiX/ドープされたポリシ
リコンの相互結合された構造体を集積デバイスに形成さ
せ;かつ非晶質シリコン層を相互結合された構成体上に
析出させることを特徴とする、集積回路デバイスを製造
する際に、WSiXの異常酸化を防止しかつ均質WSi
X形によりSiを供給する方法。 - 【請求項2】 さらに固有の酸化物を非晶質Si層の表
面上に形成させる、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 さらに絶縁材料を温度700〜900℃
で固有の酸化物/非晶質シリコン層上にを析出させる、
請求項2記載の方法。 - 【請求項4】 絶縁材料がLPCVD窒化物である、請
求項3記載の方法。 - 【請求項5】 相互結合された構造体を電子デバイスの
ためのゲートとして役立たせ、さらに、ゲート酸化物を
成長させ、このゲート酸化物上に亘ってDCS /WS
iXドープされたポリシリコンの相互結合された構造体
を析出させ;かつゲート積層パターン化後に、ゲート側
壁の酸化中にDCS /WSiXの異常酸化を回避する
ために非晶質シリコンスペーサーをゲート側壁上にCV
D析出法により析出させる、請求項3記載の方法。 - 【請求項6】 さらにLPCVD窒化物を非晶質シリコ
ン層上に亘って析出させる、請求項1記載の方法。
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