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

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JPH1055981A
JPH1055981A JP9114514A JP11451497A JPH1055981A JP H1055981 A JPH1055981 A JP H1055981A JP 9114514 A JP9114514 A JP 9114514A JP 11451497 A JP11451497 A JP 11451497A JP H1055981 A JPH1055981 A JP H1055981A
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デーム クリスティーネ
Richard J Stengl
ヨット シュテングル リヒャルト
Hans-Joerg Timme
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明の課題は、WSi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。 【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WSi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 WSi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

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に、超大規模
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。
【0002】
【従来の技術】典型的な厚さ50〜100ナノメートル
(nm)の化学蒸着(CVD)されたケイ化タングステ
ン(WSi)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SiHCI/WF化学によって
析出されたWSi相は、より低いフッ素含量(10
18at/cm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(SiH/WF)処理方法によって析出された
WSi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
Si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、WSiの異常酸化として知られるSi
、WO、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。WSi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WSi
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。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、WS
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。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題は、化学量論的
に不均一なDSC WSi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。
【0005】
【発明の実施の形態】前記の対象及び他の対象、見解及
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。
【0006】ところで図面、詳細には図1に関連して云
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WSi/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、WSi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
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。WSi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。
【0007】DCS WSi膜は、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、WSi異常酸化として公知
であるSiO、WO、及び他の揮発性タングステン
酸化物等が形成される。WSi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WSi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WSiの領域上に形成され
る。
【0008】本発明方法によるゲートポリサイド(ポリ
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
SWSi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/WSi/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。
【0009】組成の不均一なWSi層13の表面の上
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
SWSiの結晶化も保証される。ドープされたポリシ
リコン/WSi/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、
WSi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。
【0010】図5に示されているように、ゲートの側壁
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
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WSiの異常酸化が生じる
可能性があった。
【0011】本発明は、好ましい実施態様により記載さ
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。
【図面の簡単な説明】
【図1】従来の典型的なWSi/ポリシリコンゲート
の相互結合された構造体を示す断面図である。
【図2】従来のLPCVD窒化物析出中のWSi異常
酸化の過程を示す断面図である。
【図3】従来のゲートの側壁の酸化中のWSi異常酸
化の過程を示す断面図である。
【図4】本発明方法による非晶質シリコン/ドープされ
たポリシリコン/DCS WSiゲートの相互結合さ
れた構造体を示す断面図である。
【図5】本発明方法によるCVD析出及びゲート積層パ
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。
【符号の説明】
10 シリコン基板、 11 ゲート酸化物、 12
ドープされたポリシリコン、 13 WSi、 14
低圧CVD窒化物、 15 SiO、WO、WS
形の異常酸化物、 16 WSi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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ハンス−イェルク ティメ ドイツ連邦共和国 タウフキルヒェン リ ンデンリング 48

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 DCS WSi/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、WSiの異常酸化を防止しかつ均質WSi
    形によりSiを供給する方法。
  2. 【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。
  3. 【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。
  4. 【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。
  5. 【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
    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 /WSi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。
  6. 【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。
JP9114514A 1996-05-03 1997-05-02 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 Pending JPH1055981A (ja)

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US08/642294 1996-05-03

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