CN100401489C - 硅化物存在比率的测量方法、热处理温度的测量方法、半导体装置的制造方法以及x射线受光元件 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及硅化物存在比率的测量方法，热处理温度的测量方法，半导体装置的制造方法以及X射线受光元件。准备在硅基板(101)上，按以下顺序设置硅氧化膜(102)、聚脂硅层(103)及钛硅化物层(104)的测量用基板(100)。用X射线照射该测量用基板(100)，根据由硅氧化膜(102)的氧放射的硬X射线的强度，和由钛硅化物层(104)的钛放射的硬X射线的强度，测量钛硅化物层(104)中的化合比互不相同的3种硅化物的存在比率。提供能简单而且精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率的测量方法。

Description

硅化物存在比率的测量方法、热处理温度的测量方法、半导体装置的制造方法以及X射线受光元件
技术领域
本发明涉及硅化物存在比率的测量方法，热处理温度的测量方法，半导体装置的制造方法，以及X射线受光元件。
背景技术
近年来，半导体装置日趋微小，因此，LSI的图案也越来越微细。另外，使图案如此微细的LSI高速动作的技术，已成当务之急。在这里，LSI的延时，主要由电阻成分和电容成分之积来确定。就是说，电阻越小，或电容越小，LSI的动作就越快。因此，所述栅电极的低电阻化和源·漏区的低电阻化，成为LSI高速化必不可少的技术。
为了降低电阻，近年来，电阻值低于现有技术的聚脂硅电极的硅化物(金属和硅的化合物，例如钨硅化物)，被用来制作栅电极。进而，正在对被称作低阻硅化物SALICIDE(Salicide；Self-align Silicide)的利用自整合的硅化物中，使用钛、钴、镍等金属的情况展开着积极的研究。其中，使用钛及钴的低阻硅化物，由于能降低栅电极及源·漏区的电阻，所以已被实用化。
所述硅化物，虽然是通过硅和金属的反应形成的，但即使是一种金属与硅反应，也会产生硅与金属的化合比互不相同的多种硅化物。钴、钛及镍的硅化物反应，如果用X表示金属，则会出现如下反应，
2X+Si→X2Si
X+Si或X2Si+Si→XSi
X+2Si或X2Si+3Si或XSi+Si→XSi2
通过这些反应，主要形成3种硅化物。这里所示的最初的2个反应，是在相对而言低温区域中进行的。在钴及钛的硅化物中，通过这些反应生成的2种硅化物的电阻率，大于通过最后的反应生成的第3种硅化物的电阻率，所以，使它们进行第3种反应后最终就形成低电阻的硅化物。另一方面，在镍的硅化物中，通过最初的2个反应后生成的硅化物的电阻率，基本相同，而通过最后的反应生成的第3种硅化物的电阻率，却大于它们的电阻率，所以，在最初的2个反应完成后，就不再让它继续反应。此外，铂也是在最初的2个反应结束后就不再进行反应。
作为形成这种硅化物的一个示例，我们对在MOS晶体管的生产过程中，在栅极、源极、漏极的表层形成钴硅化物的工序做一阐述。
首先，如图10(a)所示，在硅基板401中被沟道氧化膜402分离开的区域的表面，通过热氧化的方法形成了3nm左右的栅极氧化膜(图中未示出)。接着采用CVD法，在其上形成膜厚约150nm的聚脂硅层403。
然后，如图10(b)所示，将硼、铟、磷、砷及锑中1种以上的物质，作为杂质，向聚脂硅层403内注入离子，形成掺杂层。再在该掺杂层上布图，形成栅电极405。接着，将杂质向栅电极405和沟道氧化膜402之间的区域进行离子注入，形成较浅的杂质注入层——LDD层406。
然后，采用CVD法，形成厚度约100nm左右的硅氧化膜，并对该硅氧化膜进行各向异性蚀刻，直到栅电极405露出为止。这时如图10(c)所示，要将一部分硅氧化膜作为侧面壁407留下来。再将杂质向侧面壁407和沟道氧化膜402之间的区域进行离子注入，形成较深的杂质注入层后，进行加热处理，将其激活。这样，在与栅电极405邻接的区域的硅基板401上，就形成LDD结构的源极层409和漏极层410。
接着，用缓冲氟酸去掉栅电极405、源极层409及漏极层410各自表面的硅氧化膜(自然氧化膜、图中未示出)后，在它们的上面形成10nm左右的钴膜。再如图10(d)所示，在其上形成旨在抑制钴氧化的20nm左右的氮化钛膜412，进行550℃、30秒的一次RTA(rapid thermalannealing)处理，使钴和硅反应，形成钴硅化物层413。这时形成的钴硅化物，主要是Co2Si、CoSi。
接着，如图10(e)所示，去掉氮化钛膜412和未反应的钴。然后进行850℃、30秒的二次RTA处理，从而使栅电极405、源极层409及漏极层410的表面形成的钴硅化物413的电阻进一步降低，成为所需的硅化物。就是说，促进反应后，使它成为以CoSi2为主的钴硅化物。
在上述示例中，叙述了钴硅化物413的形成方法。但使用钛时，虽然RTA的处理温度区域不同，但按照基本相同的步骤，也能形成硅化物。
另外，要形成镍硅化物时，由于Ni2Si和NiSi的电阻率的值基本相同，以及采用600℃以上的热处理后形成的NiSi2，电阻率反而变大，所以通常在400～500℃左右的温度范围内进行RTA。
在上述钴的示例中，550℃、30秒一次RTA，是为了产生以Co2Si和CoSi为主的工序；850℃、30秒二次RTA，则是为了产生最终所需的CoSi2的低电阻相的工序。
此外，作为有关硅化物测量的技术，还有后文将要叙及的Journal ofVacuum Society，Technology B，vol、17p2284(1999)所记载的技术。
通过这种工序，可以形成各种金属硅化物。迄今为止，伴随着LSI的图案宽度的不断变窄，需要使电阻进一步减小，所以，将硅化物的金属种类由钨变更成钛、钴。可是图案宽度在0.1μm以下后，出现了硅化物的移动(migration)等造成断线的问题，以及无法获得需要的低电阻的问题。作为对策，正在研究变更金属种类，或者添加别的物质。但尚未达到实用化的地步。
作为其它应付的方法，有通过调整一次RTA和二次RTA的条件，使最终产生的硅化物成为电阻低且移动承受性高的最佳状态的方法。为了获得这种最佳状态的硅化物，需要知道一次RTA结束后化合比互不相同的多种硅化物的存在比，和设定适合该存在比的二次RTA的条件。而且，如果一次RTA结束后的化合比互不相同的多种硅化物的存在比不在适当的范围内，那么二次RTA的条件设定就非常困难。所以控制一次RTA的条件，使该存在比处于适当的范围内，这也非常重要。即使在一次RTA的条件中，如果不能将热处理温度，即在一次RTA中，硅基板达到的温度，控制在±5℃的离差范围内，就很难在最终获得具有所需电阻值的硅化物。所以，该温度的严格管理至关重要。
如果将上述的两个要点，用别的话表述，那就是：要测量一次RTA结束后的X2Si、XSi、XSi2等三者的存在比，和要控制一次RTA的温度。关于前者，迄今为止，是采用扩散层电阻测量等方法，推断存在比。作为新的测量方法，人们正在研究使用一种光学性的手法——光谱偏振光分析测定法(例如、Journal of Vacuum Society，Technology B，Vol.17，p2884(1999))。关于后者，正在研究开发硅氧化膜厚的变化测量，离子注入后的扩散层电阻的变化测量，以及利用热电偶的直接测量等。
在前者的测量手法——扩散层电阻测量中，利用X2Si、XSi、XSi2分别独立具有比电阻值，可以推断各硅化物的存在比。另外，还可以利用荧光X射线测量钴等金属的荧光X射线峰值强度的方法，对金属的总量进行测量。
在后者的测量方法之一的硅氧化膜厚的变化测量中，利用硅氧化膜的厚度在热处理之后增加的性质，可以知道热处理的温度。另外，在离子注入后的扩散层电阻的变化测量中，将注入离子的硅基板进行热处理后，离子就被激活，使扩散层电阻发生变化，利用这种性质，可以知道热处理的温度。
不过，测量扩散层电阻时，不能直接测量存在比，此外，由于电阻率的值，是随硅化物的结晶性等而变动的值，所以要精确计算出各硅化物的存在比，非常困难。另外，扩散层电阻的测量，使用4探针探测器，所以测量硅基板等比较容易，但要在工序过程中进行联机测量，和在作好图案的装置上进行测量却十分困难。另外，光谱偏振光分析测定法，从理论上讲，可以测量各硅化物的存在比，但尚未达到实用的地步。
另外，一次RTA的温度，是500℃左右比较低的温度，所以即使进行一次RTA后，硅氧化膜厚的变化及离子注入后的扩散层电阻的变化，都非常小。因此，根据硅氧化膜厚的变化及扩散层电阻的变化，准确测量一次RTA的温度，是非常困难的。另外，热电偶测量的是热处理装置内特定部位的温度，所以不能准确测量硅基板的温度。在重新开始使用热处理装置等时，虽然可将热电偶贴住硅基板后测量热处理温度，但在正常的生产时，不能采用这种手法。所以，在生产的时候，准确测量一次RTA的热处理温度的方法至今尚未问世。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是要提供能简单而且精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率的测量方法。另外的目的是要提供能简单而且精确地测量一次RTA的热处理温度的测量方法，使用这些测量方法的半导体装置的制造方法，以及适用这些方法的X射线受光元件。
本发明的第1硅化物存在比率的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、在该硅氧化膜或硅氮化膜上所形成的聚脂硅层或非晶硅层、以及形成在该聚脂硅层或该非晶硅层上并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度，和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及根据2个所述硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的步骤。
本发明的第2种硅化物存在比率的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面注入掺杂剂后形成的掺杂层、和形成在该掺杂层上并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度，和经过所述X射线的照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及根据2个所述硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的步骤。
本发明的第3种硅化物存在比率的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、向形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜上的聚脂硅层或非晶硅层中注入掺杂剂后所形成的掺杂层、以及形成在该掺杂层的表面并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射的硬X射线的强度、经过X射线的照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、以及经过X射线照射后而由所述硅化层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物存在比的步骤。
本发明的第1种热处理温度的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、在该硅氧化膜或该硅氮化膜上所形成的聚脂硅层或非晶硅层、以及在该聚脂硅层或该非晶硅层上所形成的金属层，的测量用基板的步骤；用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述聚脂硅层或所述非晶硅层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度，和经过X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及由2个所述硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
本发明的第2种热处理温度的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面注入掺杂剂后所形成的掺杂层、和在该掺杂层上所形成的金属层的测量用基板的步骤；用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述掺杂层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属和硅化比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线的强度或超软X射线的强度，和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及根据2个所述硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
本发明的第3种热处理温度的测量方法，包括：准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、向形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜之上的聚脂硅层或非晶硅层注入掺杂剂后所形成的掺杂层、以及在该掺杂层上所形成的金属层，的测量用基板的步骤；用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述掺杂层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、以及经过X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
本发明的第1种半导体装置的制造方法，包括：在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面形成硅氧化膜或硅氮化膜的工序；在所述硅氧化膜或所述硅氮化膜上形成聚脂硅层或非晶硅层的工序；在所述聚脂硅层或所述非晶硅层上形成金属层的工序；用所定的第1温度对所述聚脂硅层或所述非晶硅层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的的工序；分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度，根据2个硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
本发明的第2种半导体装置的制造方法，包括：在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面注入掺杂剂而形成掺杂层的工序；在所述掺杂层上形成金属层的工序；用所定的第1温度对所述掺杂层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的工序；分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度，根据2个硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
本发明的第3种半导体装置的制造方法，包括：在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面形成硅氧化膜或硅氮化膜的工序；在所述硅氧化膜或所述硅氮化膜上形成聚脂硅层或非晶硅层的工序；向所述聚脂硅层或所述非晶硅层中注入掺杂剂而形成掺杂层的工序；在所述掺杂层上形成金属层的工序；用所定的第1温度对所述掺杂层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的的工序；别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或所述超软X射线的强度、以及经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的工序；根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
本发明的第1种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，包括：在未形成所述半导体集成电路的所述基板的区域形成的硅氧化膜或硅氮化膜，和形成在该硅氧化膜或硅氮化膜上并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
本发明的第2种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，包括：在未形成所述半导体集成电路的硅晶片的区域中注入掺杂剂而形成的掺杂层、和形成在该掺杂层的表面并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
本发明的第3种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，包括：形成在未形成所述半导体集成电路的硅晶片的区域的硅氧化膜或硅氮化膜、在形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜上的聚脂硅层或非晶硅层中注入掺杂剂而形成的掺杂层、以及形成在该掺杂层的表面并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
所述金属最好包含高熔点金属元素。
高熔点金属元素，其熔点最好在1400℃以上。例如，可以举出：钨(熔点3382℃)、铂(熔点1774℃)、钛(熔点1725℃)、钴(熔点1492℃)、镍(熔点1455℃)等。此外，形成有用的硅化物的金属的熔点的上限温度，是约4000℃。
另外所述金属最好是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
还有，所述掺杂剂最好是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上。
附图说明
图1是表示本发明的第1实施方式的测量用基板的剖面模式图。
图2是表示本发明的硅化物存在比率的测量方法及热处理温度的测量方法的流程图。
图3是表示在厚度为10nm的钛及TiSi2中的X射线的穿透率对能量依赖性的计算结果的图形。
图4是变形例1-1的半导体装置的剖面模式图。
图5是表示本发明的第2实施方式的测量用基板的剖面模式图。
图6是表示在厚度为10nm的钴及CoSi2中X射线的穿透率对能量依赖性的计算结果的图形。
图7是变形例2-1的半导体装置的剖面模式图。
图8是表示本发明的第3实施方式的测量用基板的剖面模式图。
图9是变形例3-1的半导体装置的剖面模式图。
图10是表示在MOS晶体管中形成钴硅化物的各工序的断面模式图。
图中：100、200、300-测量用基板；101、201、301、401-硅基板(基板)；102、302-硅氧化膜；103、403-聚脂硅层；104-钛硅化物层；203、304、413-钴硅化物层；202、303-掺杂层；500、600、700-半导体装置；503、603、703-X射线受光元件；S101-准备测量用基板的步骤；S201-用一次X射线照射测量用基板的步骤；S301-测量荧光X射线强度的步骤；S401-换算硅化物的存在比率的步骤；S501-换算热处理温度的步骤。
具体实施方式
下面参阅附图，对本发明实施方式做一阐述。此外，在本发明中，为了方便起见，所说的基板，除了硅基板那样只有1层构成的基板外，还包括在硅层之上形成硅氧化膜的由2层以上构成的基板。
(第1实施方式)
如图1所示，本实施方式的测量用基板100，是在硅基板(基板)101上，从下层开始，依次设置硅氧化膜102、聚脂硅层103以及钛硅化物层104。钛硅化物层104中的化合比互不相同的多种钛硅化物，通过一次RTA形成，再通过二次RTA后，其存在比率发生变化。
在本实施方式中，为了测量钛硅化物层104中的钛硅化物的存在比率，进行荧光X射线分析。如图2所示，该测量包括：准备测量用基板100的步骤S101、用一次X射线照射测量用基板100的步骤S201、测量被放射的荧光X射线的强度的步骤S301、以及根据该荧光X射线的强度换算硅化物的存在比率的步骤S401。进一步，测量一次RTA的温度的方法，是在上述4个步骤S101、S201、S301、S401的基础上，再包括根据硅化物的存在比率换算热处理温度的步骤S501。
所述荧光X射线分析，利用由硅氧化膜102中的氧放射的硬X射线及由钛硅化物层104中的钛放射的硬X射线。由该硅氧化膜102中的氧放射的硬X射线，一部分被上层的聚脂硅层103及钛硅化物层104(包括Ti2Si、TiSi及TiSi2)吸收。
在这里，在钛硅化物层104的上方，实际观测到的氧的硬X射线的强度I0，等于从在上部没有聚脂硅层103及钛硅化物层104时的氧的硬X射线的强度I0ini，减去被聚脂硅层103吸收的氧的硬X射线的吸收量Apoly和被各硅化物吸收的氧的硬X射线的吸收量ATi2Si、ATiSi、ATiSi2。所以，
I0＝I0ini-Apoly-ATi2Si-ATiSi-ATiSi2
根据X射的吸收系数的关系，上式可变成：
I0＝I0iniexp(-μpoly·tpoly-μTi2Si·tTi2Si-μTiSi·tTiSi-μTiSi2·tTiSi2)
式中：μY是物质Y对氧的硬X射线的吸收系数，tY是物质Y的膜厚(假设各物质分别单独汇集在一起，具有各自的层结构时的物质Y的层厚)。
如果上式中的各吸收系统数μY、I0ini以及tpoly确定后，就可以得到观测的氧的硬X射线的强度I0和各化合比的硅化物的膜厚(可根据存在比率换算)的关系式。其中，I0ini和μpoly可通过测量标准试样而获得，tpoly可通过光学系的测量后获得。另外，如图3所示，厚度为10nm的TiSi2膜的X射线吸收率(μTiSi2)是通过计算获得的，在氧的硬X射线可观测的550eV时，是8％。μTi2Si及μTiSi的值也能同样获得。另外，X射线吸收率，也可通过另行制作标准试样，更精确地求出。此外，厚度为10nm的钛膜在550eV时的X射线吸收率如图3所示，是6％。这样，各吸收系数μY、I0ini以及tpoly就全部确定了，所以可以得到可观测的氧的硬X射线的强度I0与各化合比的硅化物的膜厚tTi2Si、tTiSi及tTiSi2的关系式。
另外，还可以根据观测的钛的硬X射线的强度，得到该强度与3种硅化物的膜厚的关系式。对这两个关系式来说，由于作为未知数的各化合比的硅化物的膜厚有三个，所以测量多个测量用基板100的荧光X射线后，根据这些测量值，制作一个用3种钛硅化物的膜厚表示的假设的关系式。根据以上三个关系式，计算出3种钛硅化物的膜厚。因为已知各钛硅化物的密度，所以根据它们的膜厚，可以换算出3种钛硅化物的存在比率。
如果能换算所述存在比率，那么一次RTA中的热处理温度就可以确定。即：因为在一次RTA中，测量用基板100在一个加热过程中，3种钛硅化物的存在比率只能产生一种。所以，根据其存在比率，就可以反过来求出热处理温度。一次RTA的热处理温度，即使稍有变化，3种钛硅化物的存在比率就会出现较大的变化，所以采用本实施方式的方法，可以精确换算出热处理温度。
进而需要通过二次RTA使其继续反应，直至最终成为低电阻的TlSi2。二次RTA的最佳热处理温度，取决于一次RTA结束后的3种钛硅化物的存在比率，所以根据这个存在比率，换算二次RTA的热处理温度，然后用该温度进行二次RTA。这一换算，例如可以预先通过试验求出硅化物存在比和二次RTA热处理温度的关系，绘出曲线图，再利用该曲线图进行计算。
在本实施方式中，通过测量氧和钛的荧光X射线(硬X射线)双方后进行换算，从而能简单而精确地求出化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，能够精确计算出一次RTA的热处理温度。所以，可以很容易地设定二次RTA的温度，以便形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还可以设定一次RTA的热处理温度，以便扩大能形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的成品率，形成最适宜的硅化物。
下面，叙述本实施方式的测量用基板100的制造方法。
首先，在硅基板100的表面，通过热氧化方式形成硅氧化膜102。然后，通过CVD等方法，在其上形成聚脂硅层103。接着，通过溅射等方法，在聚脂硅层103上堆积钛，形成钛金属层。为了防止该钛金属层的氧化，在钛金属层之上再堆积氮化钛，形成氮化钛层。
然后，将在硅基板101上形成所述膜及所述各层的测量用基板100在所定的温度(第1温度)——600℃中热处理30秒钟，进行一次RTA热处理。经过该处理后，聚脂硅层103的一部分和钛金属层的一部分反应，形成钛硅化物层104。然后，使用药液，去掉氮化钛层和未反应的钛金属层。这时的钛硅化物，是由Ti2Si、TiSi及TiSi2构成的混晶状态。此外，到此为止，是准备测量用基板100的步骤S101。
然后，为了进行荧光X射线分析，用一次X射线照射一次RTA处理后的测量用基板100，即硅基板101上的硅氧化膜102、聚脂硅层103及钛硅化物层104(步骤S201)，分别测量从这些膜及层向钛硅化物层104的上方放射的荧光X射线中，由钛硅化物层104中的钛元素放射的硬X射线强度和由硅氧化膜102中的氧放射的硬X射线的强度(步骤S301)。
再然后，如前所述，根据2个所述硬X射线的强度，换算3种钛硅化物的存在比率(步骤S401)，根据该存在比率，换算一次RTA的热处理温度(步骤S501)。
最后，根据所述存在比率，换算二次RTA应该进行的热处理温度(第2温度)，用该温度进行二次RTA，推动反应，以便使整个钛硅化物层几乎都成为低电阻的TiSi2。这样，本实施方式的测量用基板101就做出来了。
在本实施方式中，聚脂硅是以未图形化的形式加以叙述的。但在本实施方式的变形例1-1的半导体装置500，如图4所示，进行布图，形成半导体集成电路(例如栅电极501等)后，再设置X射线受光元件503。利用该X射线受光元件503，测量荧光X射线，和测量钛硅化物的存在比率及热处理温度。
为了进行荧光X射线分析的一次X射线，照射到X射线受光面——X射线受光元件503的图4中的上面。该X射线受光面的面积，大于入射的荧光X射线分析用的X射线源的照射光斑的面积。所以，一次X射线全部照射在X射线受光元件503上，被放射的荧光X射线全部来自X射线受光元件503内的物质。换言之，被放射的荧光X射线，只含有旨在测量钛硅化物存在比率的信号，没有混入杂波。该X射线受光面的面积，最好比边长为1mm的正方形的面积小，比边长为500μm的正方形的面积小更好。
该X射线受光元件503，可用制造普通晶体管的工序，在譬如划线区之类硅晶片的边端最终要丢弃的部分制作，所以可以不降低材料利用率，也不需要另外追加工序。
变形例1-1的X射线受光元件503，是用和上述的基板100的制造方法完全相同的方法，在硅晶片上制造的。就是说，在制造半导体装置500的工序中，在至少表面具有硅层的基板的表面，形成硅氧化膜，在其上形成聚脂硅层、钛金属层及氮化钛层，进行一次RTA(热处理)。用X射线照射这样制成的X射线受光元件503，用荧光X射线分析，测量硅化物的存在比率，并根据其结果进行二次RTA(热处理)。各形成工序及热处理工序，都在硅晶片上形成晶体管的工序的相应工序中同时进行。
在本变形例中，还可以在X射线受光元件503的周围设置侧面壁，或者设置分离氧化膜。另外，如果将这种X射线受光元件503设置在硅晶片上，将荧光X射线分析装置预先装入制造装置，就能采用联机方式(即在生产线中)，直接测量制造过程中半导体装置形成的多种硅化物的存在比率，所以能使工序管理等更加容易。
下面，对本实施方式的变形例1-2和变形例1-3做一叙述。变形例1-2，使用非晶硅取代聚脂硅，并设置着X射线受光元件的半导体装置。另外，变形例1-3，使用硅氮化膜取代硅氧化膜102，并设置着X射线受光元件的半导体装置。荧光X射线的测量方法、硅化物的存在比率及热处理温度的换算方法，都与上述第1实施方式的方法相同。制造方法，在变形例1-2中，将聚脂硅层的形成工序变更成众所周知的非晶硅层的形成工序，在变形例1-3中，则将硅氧化膜的形成工序，变更成众所周知的硅氮化膜形成工序。其它工序与上述的工序相同。此外，在变形例1-3中，取代氧放射的硬X射线，测量时使用氮放射的硬X射线。
在本实施方式的变形例中，测量氧或氮和钛的荧光X射线(硬X射线)两者，可以采用联机方式简单而精确地求出化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以精确换算出一次RTA的热处理温度。所以，能够容易设定二次RTA的热处理温度，从而形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还能设定一次RTA的热处理温度，以便扩大形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的合格率形成最适宜的硅化物。另外，如果将荧光X射线分析装置装入制造工序中，通过计算机控制等自动进行测量及计算，就能使工序管理变得非常容易，还能降低制造成本。
(第2实施方式)
如图5所示，本实施方式的测量用基板200，是从下层开始，依次在硅基板(基板)201上，设置注入砷后形成掺杂层202及钴硅化物层203后制造而成的。钴硅化物层203中的化合比互不相同的多种钴化合物，在一次RTA中形成，在二次RTA中改变其存在比率。
在本实施方式中，为了测量钴硅化物层203中的钴硅化物的存在比率，进行荧光X射线分析。如图2所示，该测量包括：准备测量用基板100的步骤S101、用X射线照射测量用基板100的工序S201、测量被放射的荧光X射线的强度的步骤S301、根据该荧光X射线的强度换算硅化物的存在比率的步骤S401。另外，测量一次RTA的温度的方法，是在上述4个步骤S101、S201、S301、S401的基础上，再加上根据硅化物的存在比率换算热处理温度的步骤S501。
该荧光X射线分析，利用了由掺杂层202中的砷放射的硬X射线及由钴硅化物层203中的钴放射的硬X射线。由该掺杂层202中的砷放射的硬X射线，一部分被上层的钴硅化物层203(包括Co2Si、CoSi及CoSi2)吸收。
在这里，在钴硅化物层203的上方，实际观测到的砷的硬X射线的强度IAS’等于从在上部没有钴硅化物层203时的砷的硬X射线的强度IAsini中，分别减去被硅化物吸收的砷的硬X射线的吸收量AAsCo2Si、AAsCoSi、AAsCoSi2。所以，
IAs＝IAsini-AAsCo2Si-AAsCoSi-AAsCoSi2
根据X射的吸收系数的关系，上式可变成：
IAs＝IAsini exp(-μAsCo2Si·tCo2Si-μAsCoSi·  tCoSi-μAsCoSi2·tCoSi2)
式中：μAsY是物质Y对砷的硬X射线的吸收系数，tY是物质Y的膜厚(假设各物质分别单独汇集在一起，具有各自的层结构时的物质Y的层厚)。
如果上式中的各吸收系统数μAsY及IAsini确定后，就可以得到观测的砷的硬X射线的强度IAs和各化合比的硅化物的膜厚(可根据存在比率换算)的关系式。其中，IAsini是测量标准试样获得的。另一方面，如图6所示，厚度为10nm的CoSi2膜的X射线吸收率(μCoSi2)可通过计算获得，在砷的硬X射线可观测的1300eV时，是2％。μCo2Si及μCoSi的值也能同样获得。此外，如图6所示，厚度为10nm的钴膜的X射线吸收率是5％。这样，各吸收系数μAsY及IAsini就全部确定了，所以可以得到观测的氧的硬X射线的强度IAs和各化合比的硅化物的膜厚tCo2Si、tCoSi及tCoSi2的关系式。
另外，还可以根据观测的钴的硬X射线的强度，得到该强度与3种钴硅化物的膜厚的关系式。对这两个关系式来说，由于作为未知数的各化合比的硅化物的膜厚有三个，所以测量多个测量用基板200的荧光X射线后，根据这些测量值，制作一个用3种钴硅化物的膜厚表示的假设的关系式。根据以上三个关系式，计算出3种硅化物的膜厚。因为已知各硅钴化物的密度，所以根据它们的膜厚，可以换算出3种钴硅化物的存在比率。
如果能换算所述存在比率，那么一次RTA中的热处理温度就可以确定。即：因为在一次RTA中，测量用基板100在一个加热过程中，3种钴硅化物的存在比率只能产生一种。所以，根据其存在比率，就可以反过来求出热处理温度。一次RTA的热处理温度，即使稍有变化，3种钴硅化物的存在比率就会出现较大的变化，所以采用本实施方式的方法，可以精确换算出热处理温度。
进而需要通过二次RTA使其继续反应，直至最终成为低电阻的CoSi2。二次RTA的最佳热处理温度，取决于一次RTA结束后的3种钴硅化物的存在比率，所以根据这个存在比率，换算二次RTA的热处理温度，然后用该温度进行二次RTA。这一换算，例如可以预先通过试验求出硅化物存在比和二次RTA热处理温度的关系，绘出曲线图，再利用该曲线图进行计算。
在本实施方式中，通过测量钴和砷的荧光X射线(硬X射线)双方后进行换算，从而能简单而精确地求出化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，能够精确计算出一次RTA的热处理温度。所以，可以很容易地设定二次RTA的温度，以便形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还可以设定一次RTA的热处理温度，以便扩大能形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的成品率，形成最适宜的硅化物。
下面，叙述本实施方式的测量用基板200的制造方法。
首先，在硅基板201的表面，通过众所周知的离子注入法，作为N型的掺杂剂，注入3×1015cm-2左右的砷，形成掺杂层202。然后，通过溅射等方法，在掺杂层202上堆积钴，形成钴金属层。为了防止该钴金属层的氧化，在钴金属层之上再堆积氮化钴，形成氮化钴层。
然后，将在硅基板201上形成所述各层的测量用基板200在所定的温度(第1温度)——500℃中热处理30秒钟，进行一次RTA热处理。经过该处理后，掺杂层202的一部分和钴金属层的一部分反应，形成钴硅化物层203。然后，使用药液，去掉氮化钴层和未反应的钴金属层。这时的钴硅化物，是由Co2Si、CoSi及CoSi2构成的混晶状态。此外，到此为止，是准备测量用基板200的步骤S101。
然后，为了进行荧光X射线分析，用一次X射线照射一次RTA处理后的测量用基板200，即硅基板201上的掺杂层202及钴硅化物层203(步骤S201)，分别测量从这些层向钴硅化物层203的上方放射的荧光X射线中，由钴硅化物层203中的钴元素放射的硬X射线强度和由掺杂层202中的砷放射的硬X射线的强度(步骤S301)。
再然后，如前所述，根据2个所述硬X射线的强度，换算3种钴硅化物的存在比率(步骤S401)，根据该存在比率，换算一次RTA的热处理温度(步骤S501)。
最后，根据所述存在比率，换算二次RTA应该进行的热处理温度(第2温度)，用该温度进行二次RTA，推动反应，以便使整个钴硅化物层几乎都成为低电阻的CoSi2。这样，本实施方式的测量用基板200就做出来了。
在本实施方式中，掺杂层202是以并未进行布图的形式加以叙述的。但在本实施方式的变形例2-1的半导体装置600，如图7所示，进行布图，形成半导体集成电路(例如栅电极601等)后，再设置X射线受光元件603。利用该X射线受光元件603，测量荧光X射线，和测量钴硅化物的存在比率及热处理温度。
为了进行荧光X射线分析的一次X射线，照射到X射线受光面——X射线受光元件603的图7中的上面。该X射线受光面的面积，大于入射的荧光X射线分析用的X射线源的照射光斑的面积。所以，一次X射线全部照射在X射线受光元件603上，被放射的荧光X射线全部来自X射线受光元件603内的物质。换言之，被放射的荧光X射线，只含有旨在测量钴硅化物存在比率的信号，没有混入杂波。该X射线受光面的面积，最好比边长为1mm的正方形的面积小，比边长为500μm的正方形的面积小更好。
该X射线受光元件603，可用制造普通晶体管的工序，在譬如划线区之类硅晶片的边端最终要丢弃的部分制作，所以可以不降低材料利用率，也不需要另外追加工序。
变形例2-1的X射线受光元件603，是用和上述的基板200的制造方法完全相同的方法，在硅晶片上制造的。就是说，在制造半导体装置600的工序中，在至少表面具有硅层的基板的表面，注入砷，形成掺杂层，再在其上形成钴金属层及氮化钴层，进行一次RTA(热处理)。用X射线照射这样制成的X射线受光元件603，用荧光X射线分析的方法，测量硅化物的存在比率，根据其结果，进行二RTA(热处理)。各形成工序及热处理工序，都在硅晶片上形成晶体管的工序的相应工序中同时进行。
在变形例2-1中，还可以在X射线受光元件603的周围设置侧面壁，或者设置分离氧化膜。另外，如果将这种X射线受光元件603设置在硅晶片上，将荧光X射线分析装置预先装入制造装置，就能采用联机方式，直接测量制造过程中半导体装置形成的多种硅化物的存在比率，所以能使工序管理等更加容易。
下面，对本实施方式的变形例2-2做一叙述。变形例2-2，是在荧光X射线分析中，取代砷的硬X射线，使用砷的超软X射线，还设置着X射线受光元件的半导体装置。砷的原子量远比氧及氮大得多，所以除硬X射线外，还能使用超软X射线进行荧光X射线分析。
在本实施方式的变形例中，通过测量钴和砷的荧光X射线(硬X射线及超软X射线)两者，可以采用联机方式简单而精确地求出化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以精确换算出一次RTA的热处理温度。所以，能够容易设定二次RTA的热处理温度，从而形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还能设定一次RTA的热处理温度，以便扩大形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的合格率形成最适宜的硅化物。另外，如果将荧光X射线分析装置装入制造工序中，通过计算机控制等自动进行测量及计算，就能使工序管理变得非常容易，还能降低制造成本。
(第3实施方式)
如图8所示，本实施方式的测量用基板300，是从下层开始，依次在硅基板(基板)301上，设置硅氧化膜302、注入砷后形成的掺杂层303及钴硅化物层304后制造而成的。钴硅化物层304中的化合比互不相同的多种钴化合物，在一次RTA中形成，在二次RTA中改变其存在比率。
在本实施方式中，为了测量钴硅化物层304中的钴硅化物的存在比率，进行荧光X射线分析。该测量如图2所示，由准备测量用基板100的步骤S101、用X射线照射测量用基板100的工序S201、测量被放射的荧光X射线的强度的步骤S301、根据该荧光X射线的强度换算硅化物的存在比率的步骤S401组成。另外，测量一次RTA的温度的方法，是在上述4个步骤S101、S201、S301、S401基础上，再加上根据硅化物的存在比率换算热处理温度的步骤S501。
该荧光X射线分析，利用由硅氧化膜302中的氧放射的硬X射线、由掺杂层303中的砷放射的硬X射线及由钴硅化物层304中的钴放射的硬X射线。这些测量过的三个硬X射线的强度，如第1实施方式及第2实施方式所示，可以分别使用未知数的3种钴硅化物的膜厚表示。所以，对于3个未知数，可以建立3个关系式，将3种钴硅化物的膜厚，即各自的存在比率，换算出来。换算方法，可以采用FE(Fundamental Element)法等。
如果能换算所述存在比率，那么一次RTA中的热处理温度就可以确定。即：因为在一次RTA中，测量用基板300在一个加热过程中，3种钴硅化物的存在比率只能产生一种。所以，根据其存在比率，就可以反过来求出热处理温度。一次RTA的热处理温度，即使稍有变化，3种钴硅化物的存在比率就会出现较大的变化，所以采用本实施方式的方法，可以精确换算出热处理温度。
另外，虽然需要通过二次RTA使其继续反应，直至最终成为低电阻的CoSi2。但由于二次RTA的最佳热处理温度，取决于一次RTA结束后的3种钴硅化物的存在比率，所以根据这个存在比率，换算二次RTA的热处理温度，然后用该温度进行二次RTA。这一换算，例如可以预先通过试验求出硅化物存在比和二次RTA热处理温度的关系，绘出曲线图，再利用该曲线图进行计算。
在本实施方式中，通过测量氧、钴和砷的荧光X射线(硬X射线)，从而能简单而精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，能够精确计算出一次RTA的热处理温度。所以，可以很容易地设定二次RTA的温度，以便形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还可以设定一次RTA的热处理温度，以便扩大能形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的成品率，形成最适宜的硅化物。
下面，叙述本实施方式的测量用基板300的制造方法。
首先，在硅基板301的表面，通过热氧化方式形成硅氧化膜302。然后，通过CVD等方法，在其上形成聚脂硅层。在该聚脂硅层的表面，通过众所周知的离子注入法，作为N型的掺杂剂，注入3×1015cm-2左右的砷，形成掺杂层303。然后，通过溅射等方法，在掺杂层303上堆积钴，形成钴金属层。为了防止该钴金属层的氧化，在钴金属层之上再堆积氮化钴，形成氮化钴为了防止该钴金属层的氧化，在钴金属层之上再堆积氮化钛，形成氮化钛层。
然后，将在硅基板301上形成所述膜及所述各层的测量用基板300在所定的温度(第1温度)——500℃中热处理30秒钟，进行一次RTA热处理。经过该处理后，掺杂层303的一部分和钴金属层的一部分反应，形成钴硅化物层304。然后，使用药液，去掉氮化钛层和未反应的钴金属层。这时的钴硅化物，是由Co2Si、CoSi及CoSi2构成的混晶状态。此外，到此为止，是准备测量用基板300的步骤S101。
然后，为了进行荧光X射线分析，用一次X射线照射一次RTA处理后的测量用基板300，即硅基板301上的硅氧化膜302、掺杂层303及钴硅化物层304(步骤S201)，分别测量从这些膜及层向钴硅化物层304的上方放射的荧光X射线中，由硅氧化膜302中的氧放射的硬X射线强度、由钴硅化物层304中的钴元素放射的硬X射线强度和由掺杂层303中的掺杂剂——砷放射的硬X射线的强度(步骤S301)。
再然后，如前所述，根据3个所述硬X射线的强度，换算3种钴硅化物的存在比率(步骤S401)，根据该存在比率，换算一次RTA的热处理温度(步骤S501)。
最后，根据所述存在比率，换算二次RTA应该进行的热处理温度(第2温度)，用该温度进行二次RTA，推动反应，以便使整个钴硅化物层几乎都成为低电阻的CoSi2。这样，本实施方式的测量用基板300就做出来了。
在本实施方式中，掺杂层303是以未进行专门布图的形式加以叙述的。但在本实施方式的变形例3-1的半导体装置700，如图9所示，进行布图，形成半导体集成电路(例如栅电极701等)后，再设置X射线受受光元件703。利用该X射线受光元件703，测量荧光X射线，和测量钴硅化物的存在比率及热处理温度。
为了进行荧光X射线分析的一次X射线，照射到X射线受光面——X射线受光元件703的图9中的上面。该X射线受光面的面积，大于入射的荧光X射线分析用的X射线源的照射光斑的面积。所以，一次X射线全部照射在X射线受光元件703上，被放射的荧光X射线全部来自X射线受光元件703内的物质。换言之，被放射的荧光X射线，只含有旨在测量钴硅化物存在比率的信号，没有混入杂波。该X射线受光面的面积，最好比边长为1mm的正方形的面积小，比边长为500μm的正方形的面积小更好。
该X射线受光元件703，可用制造普通晶体管的工序，在譬如划线区之类硅晶片的边端最终要丢弃的部分制作，所以可以不降低材料利用率，也不需要另外追加工序。
变形例3-1的X射线受光元件703，是用和上述的基板300的制造方法完全相同的方法，在硅晶片上制造的。就是说，在制造半导体装置700的工序中，在至少表面具有硅层的基板的表面，注入砷，形成掺杂层，再在其上形成钴金属层及氮化钴层，进行一次RTA(热处理)。用X射线照射这样制成的X射线受光元件703，用荧光X射线分析的方法，测量硅化物的存在比率，根据其结果，进行二RTA(热处理)。各形成工序及热处理工序，都在硅晶片上形成晶体管的工序的相应工序中同时进行。
在变形例3-1中，还可以在X射线受光元件703的周围设置侧面壁，或者设置分离氧化膜。另外，如果将这种X射线受光元件703设置在硅晶片上，将荧光X射线分析装置预先装入制造装置，就能采用联机方式，直接测量制造过程中半导体装置形成的多种硅化物的存在比率，所以能使工序管理等更加容易。
下面，对本实施方式的变形例3-2、变形例3-3及变形例3-4做一叙述。变形例3-2是用非品硅取代聚脂硅，而且还设置着X射线受光元件的半导体装置。此外，变形例3-3是用硅氮化膜取代硅氧化膜302，而且还设置着X射线受光元件的半导体装置。荧光X射线的测量方法、硅化物的存在比率及热处理温度的换算方法，都与上述的方法相同。制造方法，在变形例3-2中，将聚脂硅层的形成工序，变更成众所周知的非品硅层的形成工序；在变形例3-3中，则将硅氧化膜的形成工序，变更成众所周知的硅氮化膜形成工序。其它工序都与上述的工序相同。此外，在变形例3-2中，取代氧放射的硬X射线，测量中使用氮放射的硬X射线。
还有，变形例3-4，是在变形例3-1中，取代砷的硬X射线，使用砷的超软X射线，进行荧光X射线分析，并设置着X射线受光元件的半导体装置。砷的原子量远比氧及氮大得多，所以除硬X射线外，还能使用超软X射线进行荧光X射线分析。
在本实施方式的变形例中，测量氧或氮、钴和砷的荧光X射线(硬X射线及超软X射线)，可以采用联机方式简单而精确地求出化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以精确换算出一次RTA的热处理温度。所以，能够容易设定二次RTA的热处理温度，从而形成电阻低、可靠性高的最适宜的硅化物。另外，反之，还能设定一次RTA的热处理温度，以便扩大形成最适宜的硅化物的二次RTA的热处理温度的范围。这样，就能以很高的合格率形成最适宜的硅化物。另外，如果将荧光X射线分析装置装入制造工序中，通过计算机控制等自动进行测量及计算，就能使工序管理变得非常容易，还能降低制造成本。
以上叙述的实施方式及变形例，都是良好的适用例。但本发明并不限于这些示例。形成硅化物的金属种类，既可以使用除钛及钴之外的镍、铂及钨等，又可以使用2种以上的金属元素。掺杂剂也是既可以使用除砷之外的硼、磷、锗、锑及铟，又可以同时使用它们之中的多种。
另外，在上述实施方式及变形例中，只形成硅氧化膜或硅氮化膜中的一个。但既可以将硅氧化膜和硅氮化膜二者都设置，还可以设置硅氧化膜。这时，即可以利用氧的硬X射线和氮的硬X射线二者中的一个，还可以将二者都予以利用。而且，硅氧化膜，也可以含有氟及/或氮。另外，基板，至少在最上部的表面具有硅层就行。除了硅基板之外，即使在绝缘基板或绝缘膜上设置硅层的SOI基板也行。此外，使用SOI基板时，需要去掉由绝缘基板或绝缘膜放射的氧的X射线的强度后再换算。硅晶片也只要至少在表面上设置硅层就行，不需要整体都是硅。
在上述的实施方式及变形例中，例如在第1实施方式中，是从下层起，依次形成基板101、硅氧化膜102、聚脂硅膜103及钛硅化物层104。但在这些层之间，设置不影响测量的其它层也行。
还有，硅氧化膜、硅氮化膜、聚脂硅层、非晶硅层、金属层的形成方法，并不限于上述方法，可以使用众所周知的各种方法。
采用以上所述的方式实施本发明后，可以获得如下效果：
由于利用构成硅化物的金属和氧或氮二者的硬X射线，所以能简单而且精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以简单而精确地换算一次RTA的热处理温度，易于制造出具有电阻低、而且不容易移动的硅化物的半导体装置。
由于利用构成硅化物的金属和掺杂剂二者的硬X射线或超软X射线，所以能简单而且精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以简单而精确地换算一次RTA的热处理温度，易于制造出具有电阻低、而且不容易移动的硅化物的半导体装置。
由于利用构成硅化物的金属、氧或氮、掺杂剂三者的硬X射线或超软X射线，所以能简单而且精确地测量化合比互不相同的多种硅化物的存在比率。另外，根据该存在比率，可以简单而精确地换算一次RTA的热处理温度，易于制造出具有电阻低、而且不容易移动的硅化物的半导体装置。

Claims (44)

1.一种硅化物存在比率的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、在该硅氧化膜或硅氮化膜上所形成的聚脂硅层或非晶硅层、以及形成在该聚脂硅层或该非晶硅层上并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；
用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度，和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
根据2个所述硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的步骤。
2.一种硅化物存在比率的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面注入掺杂剂后形成的掺杂层、和形成在该掺杂层上并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；
用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度，和经过所述X射线的照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
根据2个所述硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的步骤。
3.一种硅化物存在比率的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、向形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜上的聚脂硅层或非晶硅层中注入掺杂剂后所形成的掺杂层、以及形成在该掺杂层的表面并由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层，的测量用基板的步骤；
用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射的硬X射线的强度、经过X射线的照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、以及经过X射线照射后而由所述硅化层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物存在比的步骤。
4.如权利要求1所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
5.如权利要求2所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
6.如权利要求3所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
7.如权利要求1所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
8.如权利要求2所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
9.如权利要求3所述的硅化物存在比率的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
10.如权利要求2所述的硅化物存在比率的测定量方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
11.如权利要求3所述的硅化物存在比率的测量方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
12.一种热处理温度的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、在该硅氧化膜或该硅氮化膜上所形成的聚脂硅层或非晶硅层、以及在该聚脂硅层或该非晶硅层上所形成的金属层，的测量用基板的步骤；
用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述聚脂硅层或所述非晶硅层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；
在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度，和经过X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
由2个所述硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
13.一种热处理温度的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面注入掺杂剂后所形成的掺杂层、和在该掺杂层上所形成的金属层的测量用基板的步骤；
用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述掺杂层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属和硅化比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；
在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线的强度或超软X射线的强度，和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
根据2个所述硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
14.一种热处理温度的测量方法，包括：
准备具有：在至少表面具有硅层的基板的该硅层的表面所形成的硅氧化膜或硅氮化膜、向形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜之上的聚脂硅层或非晶硅层注入掺杂剂后所形成的掺杂层、以及在该掺杂层上所形成的金属层，的测量用基板的步骤；
用所定的温度对所述测量用基板进行热处理，由所述掺杂层的至少一部分与所述金属层的至少一部分，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的步骤；
在形成所述硅化物层的步骤之后，用X射线照射所述测量用基板的步骤；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、以及经过X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的步骤；以及
根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述所定的温度的步骤。
15.如权利要求12所述的热处理温度的的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
16.如权利要求13所述的热处理温度的的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
17.如权利要求14所述的热处理温度的的测量方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
18.如权利要求12所述的热处理温度的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
19.如权利要求13所述的热处理温度的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
20.如权利要求14所述的热处理温度的测量方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
21.如权利要求13所述的热处理温度的测量方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
22.如权利要求14所述的热处理温度的测量方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
23.一种半导体装置的制造方法，包括：
在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面形成硅氧化膜或硅氮化膜的工序；
在所述硅氧化膜或所述硅氮化膜上形成聚脂硅层或非晶硅层的工序；
在所述聚脂硅层或所述非晶硅层上形成金属层的工序；
用所定的第1温度对所述聚脂硅层或所述非晶硅层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；
在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的的工序；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度，根据2个硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及
用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
24.一种半导体装置的制造方法，包括：
在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面注入掺杂剂而形成掺杂层的工序；
在所述掺杂层上形成金属层的工序；
用所定的第1温度对所述掺杂层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；
在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的工序；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或超软X射线的强度、和经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度，根据2个硬X射线的强度，或根据所述超软X射线的强度和由所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及
用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
25.一种半导体装置的制造方法，包括：
在至少在表面具有硅层的基板的该硅层表面形成硅氧化膜或硅氮化膜的工序；
在所述硅氧化膜或所述硅氮化膜上形成聚脂硅层或非晶硅层的工序；
向所述聚脂硅层或所述非晶硅层中注入掺杂剂而形成掺杂层的工序；
在所述掺杂层上形成金属层的工序；
用所定的第1温度对所述掺杂层与所述金属层进行热处理，形成由金属与硅的化合比互不相同的多种硅化物构成的硅化物层的工序；
在形成所述硅化物层的工序后，用X射线照射所述基板的的工序；
分别测量经过所述X射线照射后而由所述硅氧化膜中的氧或所述硅氮化膜中的氮放射出来的硬X射线的强度、经过所述X射线照射后而由所述掺杂层中的掺杂剂放射出来的硬X射线或所述超软X射线的强度、以及经过所述X射线照射后而由所述硅化物层中的所述金属放射出来的硬X射线的强度的工序；
根据3个所述硬X射线的强度，或根据由所述氧或所述氮放射出来的硬X射线的强度、所述超软X射线的强度及所述金属放射出来的硬X射线的强度，换算所述硅化物层中的所述多种硅化物的存在比的工序；以及
用根据所述多种硅化物的存在比换算出来的第2温度，对所述硅化物层进行热处理的工序。
26.如权利要求23所述的半导体装置的制造方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
27.如权利要求24所述的半导体装置的制造方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
28.如权利要求25所述的半导体装置的制造方法，所述金属，包含高熔点金属元素。
29.如权利要求23所述的半导体装置的制造方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
30.如权利要求24所述的半导体装置的制造方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
31.如权利要求25所述的半导体装置的制造方法，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
32.如权利要求24所述的半导体装置的制造方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
33.如权利要求25所述的半导体装置的制造方法，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
34.一种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，
包括：在未形成所述半导体集成电路的所述基板的区域形成的硅氧化膜或硅氮化膜，和形成在该硅氧化膜或硅氮化膜上并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，
所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
35.一种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，
包括：在未形成所述半导体集成电路的硅晶片的区域中注入掺杂剂而形成的掺杂层、和形成在该掺杂层的表面并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，
所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
36.一种X射线受光元件，是形成在至少表面具有硅层且形成有半导体集成电路的基板的该硅层上、并具有用于荧光X射线分析的X射线受光面的X射线受光元件，
包括：形成在未形成所述半导体集成电路的硅晶片的区域的硅氧化膜或硅氮化膜、在形成在该硅氧化膜或该硅氮化膜上的聚脂硅层或非晶硅层中注入掺杂剂而形成的掺杂层、以及形成在该掺杂层的表面并由金属与硅以不同的化合比化合的多种硅化物构成的硅化物层，
所述X射线受光面的面积，大于荧光X射线分析中所使用的一次X射线的照射光斑的面积。
37.如权利要求34所述的X射线受光元件，所述金属，包含高熔点金属元素。
38.如权利要求35所述的X射线受光元件，所述金属，包含高熔点金属元素。
39.如权利要求36所述的X射线受光元件，所述金属，包含高熔点金属元素。
40.如权利要求34所述的X射线受光元件，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
41.如权利要求35所述的X射线受光元件，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
42.如权利要求36所述的X射线受光元件，所述金属是从由钛、钴、镍、铂组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
43.如权利要求35所述的X射线受光元件，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
44.如权利要求36所述的X射线受光元件，所述掺杂剂，是从由硼、磷、砷、锗、锑及铟组成的元素群中选择1个或2个以上构成的。
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