【手続補正書】
【提出日】平成15年10月28日(2003.10.28)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ゲイト電極と、
前記ゲイト電極よりも幅の広いゲイト絶縁膜と、
活性層中に形成されたN型もしくはP型の不純物領域と、
前記不純物領域上部に前記ゲイト絶縁膜に対して自己整合的に形成されたシリサイド層と、
前記シリサイド層に密着して設けられた金属層と、
前記ゲイト電極より上層に設けられた上層配線層と、
を有し、
前記シリサイド層は、前記金属層を構成する金属元素と珪素を主成分とし、
前記上層配線層は、前記金属層と少なくとも1つのコンタクトを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項２】
ゲイト電極と、
前記ゲイト電極よりも幅の広いゲイト絶縁膜と、
活性層中に形成されたN型もしくはP型の不純物領域と、
前記不純物領域に密着して設けられた金属層と、
前記ゲイト電極より上層に設けられた上層配線層と、
を有し、
前記不純物領域は前記ゲイト絶縁膜に対して自己整合的にシリサイド化され、前記金属層を構成する金属元素と珪素を主成分とし、
前記上層配線層は、前記金属層と少なくとも1つのコンタクトを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項３】
請求項1乃至２のいずれか一において、前記ゲイト電極と同じ層の配線が、前記金属層と少なくとも1つのコンタクトを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項４】
請求項1乃至２のいずれか一において、前記金属層に密着して、前記金属層と概略同一の形状で、前記金属層の材料よりも抵抗率の小さな材料の別の金属層を有することを特徴とする半導体装置。
【請求項５】
ゲイト電極と、
前記ゲイト電極よりも幅の広いゲイト絶縁膜と、
活性層中に形成されたN型もしくはP型の不純物領域と、
前記不純物領域上部に前記ゲイト絶縁膜に対して自己整合的に形成されたシリサイド層と、
前記シリサイド層に密着して設けられた第１の金属層と、
前記第１の金属層に密着して、前記第１の金属層と概略同一の形状で、前記第１の金属層の材料よりも抵抗率の小さな材料の第２の金属層と、
を有し、
前記シリサイド層は、前記第１の金属層を構成する金属元素と珪素を主成分とし、
前記ゲイト電極と同じ層の配線が、前記第２の金属層と少なくとも1つのコンタクトを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項６】
ゲイト電極と、
前記ゲイト電極よりも幅の広いゲイト絶縁膜と、
活性層中に形成されたN型もしくはP型の不純物領域と、
前記不純物領域に密着して設けられた第１の金属層と、
前記第１の金属層に密着して、前記第１の金属層と概略同一の形状で、前記第１の金属層の材料よりも抵抗率の小さな材料の第２の金属層と、
を有し、
前記不純物領域は、前記ゲイト絶縁膜に対して自己整合的にシリサイド化され、前記第１の金属層を構成する金属元素と珪素を主成分とし、
前記ゲイト電極と同じ層の配線が、前記第２の金属層と少なくとも1つのコンタクトを有することを特徴とする半導体装置。
【請求項７】
請求項1乃至６において、前記金属層は、チタン、モリブテン、タングステン、白金、クロム、コバルトから選ばれた元素を主成分とすることを特徴とする半導体装置。
【請求項８】
活性層上にゲイト絶縁層とゲイト電極を形成する第1の工程と、
前記ゲイト絶縁層をエッチングして、前記ゲイト電極より幅の広いゲイト絶縁膜を形成する第2の工程と、
前記活性層に密着した金属層を形成する第3の工程と、
前記活性層と前記金属層を反応させて前記ゲイト絶縁膜に対して自己整合的にシリサイド層を形成する第4の工程と、
前記金属層を選択的にエッチングし、前記金属層と前記ゲイト電極とを電気的に分離する第5の工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項９】
請求項８において、前記第4の工程と前記第5の工程の間に、前記金属層に密着して、前記金属層の材料よりも抵抗率の小さな材料の別の金属層を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１０】
請求項８において、前記第1の工程と前記第2の工程の間に、前記ゲイト電極を用いて活性層中に自己整合的にN型もしくはP型の不純物領域を形成する工程aを有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１１】
請求項１０において、前記第2の工程と前記第3の工程の間に、前記工程aで形成された前記不純物領域より大きな同一導電型の不純物濃度の不純物領域を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１２】
請求項８において、
前記第2の工程と前記第3の工程の間に、前記ゲイト電極または前記ゲイト電極およびゲイト絶縁膜を用いて活性層中に自己整合的にN型もしくはP型の不純物領域を形成する工程を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１３】
請求項８乃至１２において、
前記第５の工程におけるエッチングは、過酸化水素水とアンモニア水の混合液でエッチングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
【請求項１４】
請求項８乃至1３において、
前記第5の工程の後に層間絶縁物を形成する第6の工程と、
前記層間絶縁物をエッチングして前記金属層に達するコンタクトホールを形成する第7の工程と、
前記コンタクトホールを介して前記金属層とコンタクトする上層の配線を形成する第8の工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
前者の問題に関しては用いられる半導体被膜が極めて薄いことに関連する。一般に高い特性を得るためには半導体被膜は薄くすることが求められるが、数１０ｎｍ程度の薄い半導体被膜にコンタクトを形成することは並大抵でない。かなり高い確率で、コンタクトホール形成の段階でオーバーエッチングされて、半導体被膜に孔が開くことがある。これは、層間絶縁物として一般に用いられる酸化珪素、窒化珪素と半導体被膜として用いられる珪素のエッチングレート（特にドライエッチングの場合）があまり大きくないためである。


【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２３】
本実施例においては、基板１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。コーティングの方法としてはスパッタ法もしくはプラズマＣＶＤ法が用いられる。つぎに非晶質珪素膜をプラズマＣＶＤ法によって５０ｎｍの厚さに成膜する。この非晶質珪素膜の成膜方法や膜厚は実施形態によって決定されるものであり、特に限定されるものではない。また結晶性を有する珪素膜（例えば微結晶珪素膜や多結晶珪素膜）を利用することもできる。


【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
つぎにゲイト絶縁層となる酸化珪素膜３を１２０ｎｍの厚さに成膜する。酸化珪素膜３の成膜は、スパッタ法や有機シラン（例えばＴＥＯＳ）と酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法による方法が用いられる。つぎにゲイト電極となる多結晶の燐ドープ珪素膜を６００ｎｍ〜８００ｎｍ、本実施例では６００ｎｍの厚さに成膜する。ゲイト電極としては、珪素以外に、珪素と金属とのシリサイド、珪素と金属との積層体等を用いることもできる。


【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２８】
次に酸化珪素膜２０を６００ｎｍ〜２μｍ、ここでは９００ｎｍの厚さに成膜する。この酸化珪素膜の成膜方法としては、スパッタ法やＴＥＯＳと酸素とを用いたプラズマＣＶＤ法が用いられる。そして、公知のＲＩＥ（反応性イオンエッチング）法による異方性ドライエッチングを行うことによって、この酸化珪素膜のエッチングをおこなう。この際、その高さが９００ｎｍあるゲイト電極４の側面においては、その高さ方向の厚さが膜厚（酸化珪素膜の膜厚９００ｎｍのこと）の約２倍となるので、エッチングを進めていくと、概略三角形状の酸化珪素の側壁８を残すことができる。


【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２９】
本実施例においては、この三角形状の酸化珪素の側壁８の幅は、３００ｎｍ程度であるが、その値は酸化珪素膜の膜厚とエッチング条件、さらにはゲイト電極４の高さによって定めることができる。また、この際、ゲイト絶縁層をも続けてエッチングしてしまい、ソース６、ドレイン７を露呈させる。さらに、ゲイト電極４、ゲイト配線５の上面も露出させる。


【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３０】
一方、ゲイト電極４およびゲイト配線５とそれらの側壁の下には酸化珪素膜が残る。これは、先のゲイト絶縁層３とやや異なるという点を強調する意味でゲイト絶縁膜と呼ぶ。すなわち、ゲイト電極４とその側壁の下にはゲイト絶縁膜３ａ、ゲイト配線５とその側壁の下にはゲイト絶縁膜３ｂが得られる。（図１（Ｂ））次に、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では厚さ３００〜６００ｎｍのＴｉ膜９をスパッタリング法によって全面に形成する。（図１（Ｃ））


【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３８】
本実施例においては、基板４１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。基板上に島状の結晶性珪素膜（活性層）４２を形成し、それを覆ってゲイト絶縁層となる酸化珪素膜４３を１２０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、多結晶の燐ドープ珪素膜でゲイト電極４４とゲイト配線４５を形成する。次にＮ型の導電型を付与するための不純物Ｐ（燐）をイオン注入法により、活性層４２にドーピングする。この際、ゲイト電極４４がマスクとなり、自己整合的にソース／ドレイン領域４６、４７が形成される。（図３（Ａ））


【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４０】
次に、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では、実施例１より薄い厚さ５０〜１００ｎｍのＴｉ膜４９をスパッタリング法によって全面に形成する。（図３（Ｃ））
そして、熱アニールにより、Ｔｉと活性層（珪素） を反応させ、シリサイド層５０、５１をソース４６、ドレイン４７に形成する。（図３（Ｄ））
さらに、全面に厚さ６００〜１０００ｎｍのアルミニウム膜５２をスパッタ法で堆積する。（図３（Ｅ））


【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４３】
〔実施例３〕
図４に本実施例のＴＦＴの概略の作製工程を示す。本実施例においては、基板６１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。基板上に島状の結晶性珪素膜（活性層）６２を形成し、それを覆ってゲイト絶縁層となる酸化珪素膜６３を１２０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、多結晶の燐ドープ珪素膜でゲイト電極６４とゲイト配線６５を形成する。次にＮ型の導電型を付与するための不純物Ｐ（燐）をイオン注入法により、活性層６２にドーピングする。この際、ゲイト電極６４がマスクとなり、自己整合的に不純物領域６６、６７が形成される。ただし、この際の不純物濃度は１×１０17〜１×１０19原子／ｃｍ3 の低濃度のものとする。（図４（Ａ））


【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４５】
次に、再度、不純物Ｐをイオン注入法により、ドーピングする。この際には、不純物濃度が２×１０19〜５×１０21原子／ｃｍ3 の高濃度となるようにする。かくして、ソース６９、ドレイン７０を形成する。（図４（Ｂ））
さらに、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では、厚さ３００〜６００ｎｍのＴｉ膜７１をスパッタリング法によって全面に形成する。（図４（Ｃ））


【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００４８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００４８】
〔実施例４〕
図５に本実施例のＴＦＴの概略の作製工程を示す。本実施例においては、基板８１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。基板上に島状の結晶性珪素膜（活性層）８２を形成し、それを覆ってゲイト絶縁層となる酸化珪素膜８３を１２０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、アルミニウム膜でゲイト電極８４、８５を形成する。（図５（Ａ））


【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
次に、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では、厚さ３００〜６００ｎｍのＴｉ膜８９をスパッタリング法によって全面に形成する。そして、熱アニールにより、Ｔｉと活性層（珪素） を反応させ、シリサイド層９０、９１、９２を不純物領域８６〜８８に形成する。（図５（Ｄ））
この後、Ｔｉ膜を選択的にエッチングする。Ｔｉのエッチング条件は実施例１と同じとする。上記の工程の結果、配線９３、９４を得る。（図５（Ｅ））
さらに、実施例１と同様に、多層配線技術により、層間絶縁物９５を堆積し、これにコンタクトホールを形成し、配線９６、９７を設ける。（図５（Ｆ））


【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５１】
〔実施例５〕
図８に本実施例のＴＦＴの概略の作製工程を示す。本実施例においては、基板１０１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。基板上に実施例４に開示された技術を用いて、ソース１０６、ドレイン１０７を有する島状の結晶性珪素膜（活性層）１０２とゲイト絶縁膜１０３ａ、ゲイト電極１０４を形成する。また、同時にゲイト絶縁膜１０３ｂを有するゲイト配線１０５も形成する。（図８（Ａ））
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５２】
次に、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では、厚さ３００〜６００ｎｍのＴｉ膜１０９をスパッタリング法によって全面に形成する。そして、熱アニールにより、Ｔｉと活性層（珪素） を反応させ、シリサイド層１１０、１１１をソース１０６とドレイン１０７に形成する。（図８（Ｂ））


【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５４】
〔実施例６〕
図９に本実施例のＴＦＴの概略の作製工程を示す。本実施例においては、基板１０１として、厚さ２００ｎｍの酸化珪素膜（図示せず）でコーティングされたガラス基板を用いる。基板上に島状の結晶性珪素膜（活性層）１２２を形成し、それを覆ってゲイト絶縁層となる酸化珪素膜１２３を１２０ｎｍの厚さに成膜する。さらに、アルミニウム膜でゲイト電極１２４、１２５を形成する。次にＮ型の導電型を付与するための不純物Ｐ（燐）をイオン注入法により、活性層１２２にドーピングする。この際、ゲイト電極１２４、１２５がマスクとなり、自己整合的に不純物領域１２６、１２７、１２８が形成される。ただし、この際の不純物濃度は１×１０17〜１×１０19原子／ｃｍ3 の低濃度のものとする。（図９（Ａ））


【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５５】
次に、公知のフォトリソグラフィー法により、ゲイト絶縁層１２３をエッチングし、不純物領域１２６〜１２８の一部を図のように露呈させる。かくしてゲイト絶縁膜１２３ａ、１２３ｂが得られる。
さらに、Ｔｉ（チタン）の膜を成膜する。本実施例では、厚さ３００〜６００ｎｍのＴｉ膜１２９をスパッタリング法によって全面に形成する。（図９（Ｂ））