JP2002075905A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JP2002075905A JP2000259226A JP2000259226A JP2002075905A JP 2002075905 A JP2002075905 A JP 2002075905A JP 2000259226 A JP2000259226 A JP 2000259226A JP 2000259226 A JP2000259226 A JP 2000259226A JP 2002075905 A JP2002075905 A JP 2002075905A
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孝政 伊藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低抵抗なシリサイド層の形成に好適な新規な
半導体装置の製造方法を提供する。 【解決手段】 半導体基板1上に選択的に形成された絶
縁膜2から露出した部分に形成されたソース・ドレイン
領域3、4、ゲート電極5上に、自己整合的に金属シリ
サイド層11を形成する半導体装置の製造方法におい
て、前記半導体基板1上にコバルト6を堆積せしめ、熱
処理を施すことで、前記金属シリサイド層11を形成
し、その後、未反応のコバルトをエッチングして除去す
る際、塩酸、過酸化水素、水の混合水溶液からなるエッ
チング液のそれぞれの濃度比を1:1:5〜3:1:5
とし、液温を25〜45℃とし、エッチング時間を1〜
20分とした条件下でエッチングすることを特徴とす
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、半導体装置の製造
方法に係わり、特に、低抵抗なシリサイド層の形成に好
適な半導体装置の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】浅接合の高速ロジックデバイス及びDR
AM/ロジック混載デバイスの実現には、サリサイドプ
ロセスによるゲート及びソース、ドレイン電極の低抵抗
化が必須であり、細線効果、耐熱性の観点よりコバルト
サリサイド技術を採用している。半導体素子の拡散層電
極もしくはゲート電極、もしくは拡散層電極、ゲート電
極双方が形成されたシリコン基板にシリサイド反応を抑
制する不純物が注入されていると、局所的に低抵抗かつ
均一なコバルトシリサイド膜が形成されない領域が生じ
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】この局所的にコバルト
シリサイドが形成し難い状況(形成不良)を改善する
為、コバルトサリサイドプロセスのどの工程が形成不良
に大きく影響を与えているか調査した。その結果、第1
シンター後の未反応コバルト及び一部酸化されたコバル
ト膜を除去する工程において、エッチング液温度を高温
にし、又は、エッチング時間を長時間行うことによっ
て、シリサイド層の形成不良が発生することを見いだし
た。
【0004】本発明の目的は、上記した従来技術の欠点
を改良し、特に、低抵抗なシリサイド層の形成に好適な
新規な半導体装置の製造方法を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。
【0006】即ち、本発明に係わる半導体装置の製造方
法の第1態様は、半導体基板上に選択的に形成された絶
縁膜から露出した部分に形成されたソース・ドレイン領
域、ゲート電極上に、自己整合的に金属シリサイド層を
形成する半導体装置の製造方法において、前記半導体基
板上にコバルトを堆積せしめ、熱処理を施すことで、前
記金属シリサイド層を形成し、その後、未反応のコバル
トをエッチングして除去する際、塩酸、過酸化水素、水
の混合水溶液からなるエッチング液のそれぞれの濃度比
を1:1:5〜3:1:5とし、液温を25〜45℃と
し、エッチング時間を1〜20分とした条件下でエッチ
ングすることを特徴とするものである。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体装置の製造
方法は、半導体基板上に選択的に形成された絶縁膜から
露出した部分に形成されたソース・ドレイン領域、ゲー
ト電極上に、自己整合的に金属シリサイド層を形成する
半導体装置の製造方法において、前記半導体基板上にコ
バルトを堆積せしめ、熱処理を施すことで、前記金属シ
リサイド層を形成し、その後、未反応のコバルトをエッ
チングして除去する際、塩酸、過酸化水素、水の混合水
溶液からなるエッチング液のそれぞれの濃度比を1:
1:5〜3:1:5とし、液温を25〜45℃とし、エ
ッチング時間を1〜20分とした条件下でエッチングす
ることを特徴とするものである。
【0008】
【実施例】以下に、本発明に係わる半導体装置の製造方
法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
【0009】(第1の具体例)図1、図2は、第1の具
体例を説明するための工程図である。
【0010】本発明では、まず、図1(a)に示すよう
に、素子を形成した半導体基板1上の全面に、図1
(b)に示すように、コバルト6を成膜する。この時の
成膜温度は、200〜500℃、成膜方法はマグネトロ
ンスパッタ法で成膜する。次に、これを500℃以上の
不活性ガス雰囲気中、例えば、窒素雰囲気中で30秒間
熱処理し、ダイコバルトシリサイド膜(CoSi)、
コバルトモノシリサイド膜(CoSi)、コバルトダイ
シリサイド膜(CoSi)を形成する(第1シンタ
ー)。この時コバルトシリサイド層は、図1(c)に示
すように、ゲート電極5上及び拡散層3、4上のみに自
己整合的に形成される。そして、塩酸、過酸化水素、水
の混合水溶液(HPM)にシリコン基板1を液浸するこ
とにより、選択的にウェットエッチングし、フィールド
酸化膜2及びサイドウォール膜上の未反応もしくは一部
酸化されたコバルト膜のみをエッチングして除去する
(図1(d))。この余剰コバルトエッチングプロセス
の際、過剰なエッチングによるゲート電極5の表面およ
びソース・ドレイン領域3、4のシリサイド膜のエッチ
ングを避ける為、エッチング条件を最適化ずる必要があ
り、塩酸、過酸化水素、水の濃度比を1:1:5〜3:
1:5、HPM液の温度を25〜45℃、エッチング時
間を1〜20分とする。次いで、第1シンター時以上の
温度、例えば、800℃、10秒間熱処理を行う(図1
(e))。この結果、低抵抗かつ均一なコバルトダイシ
リサイド(CoSi)が形成される(第2シンタ
ー)。
【0011】次に、上記した余剰コバルトエッチングプ
ロセスに関して、図2を用いて更に説明する。
【0012】第1シンター後はその温度によってダイコ
バルトシリサイド膜、コバルトモノシリサイド膜、コバ
ルトダイシリサイド膜のどれか、もしくはそれらの混合
膜が形成されている。その状態でフィールド酸化膜上及
びサイドウォール上の未反応コバルトもしくはコバルト
の酸化物を除去する目的で、選択的ウェットエッチン
グ、即ち、余剰コバルトエッチングを行うが、その際、
過剰なエッチングを行うと、具体的には、長時間のエッ
チングによりエッチング液がコバルトシリサイド結晶の
結晶粒界から液が入り込んでいき、下地の影響、例えば
不純物注入等の影響を受けてできた不安定なコバルトシ
リサイド膜、コバルトシリサイド膜とシリコン基板の界
面に存在する不純物、基板中の不純物等をエッチングし
て局所的にシリサイド膜がエッチングされた状態ができ
る(図2(b))。この状態でその後、第2シンターを
行っても、低抵抗かつ均一なコバルトシリサイド膜をは
形成する事が出来ない。
【0013】このような不具合をなくす為、未反応コバ
ルトもしくはコバルトの酸化物を除去する工程におい
て、シリサイド膜には影響を与えず、未反応コバルトお
よび一部酸化されたコバルト膜のみをエッチング除去す
る為にエッチングレートを下げる、又は、過剰な時間エ
ッチング液に浸水させないようにする必要がある。本発
明者の実験によると、エッチング液は塩酸、過酸化水素
水、水の混合水溶液とし、その濃度比を1:1:5〜
3:1:5とし、液温度を25〜45℃とし、エッチン
グ時間を1〜20分としてエッチングするのが最適であ
った。例えば、エッチング液温度を35℃、エッチング
時間を3分とすると、未反応コバルト及びコバルトの酸
化物のみをエッチングして、シリサイド層は全くエッチ
ングされない(図2(c))。その後、第2シンターを
行うことにより、低抵抗で且つ均一なコバルトシリサイ
ド膜(CoSi)11が形成された。不良の発生は、
エッチング液の濃度、液温、エッチング時間に大きく依
存していた。
【0014】エッチング液の濃度、液温、エッチング時
間を上記範囲以下に設定した場合、未反応コバルト及び
コバルトの酸化物を完全に除去出来ず、また、エッチン
グ液の濃度、液温、エッチング時間を上記範囲以上に設
定した場合、シリサイド層をエッチングしてしまう。従
って、上記範囲が最適なエッチング条件であると結論づ
けた。
【0015】(第2の具体例)図3及び図4は、本発明
の第2の具体例を説明するための工程図である。
【0016】まず、図3(a)に示すように、素子を形
成した半導体基板1上の全面に、図3(b)に示すよう
に、コバルト6を成膜する。ここで、コバルト6を成膜
した後、コバルト6の酸化防止の為にチタン(Ti)又
は窒化チタン(TiN)7を成膜し、コバルト6を覆う
(図3(c))。成膜方法としては、マグネトロンスパ
ッタ法もしくは蒸着で成膜する。この状態で、500℃
以上の不活性ガス雰囲気中で10〜60秒間熱処理し、
ダイコバルトシリサイド膜、コバルトモノシリサイド
膜、コバルトダイシリサイド膜を形成する(第1シンタ
ー)。この時、コバルトシリサイド層10は、ゲート電
極5上及び拡散層3、4上のみに自己整合的に形成され
る(図4(a))。次に、コバルト6成膜時に、酸化防
止の為にキャップ膜として形成したチタンもしくは窒化
チタン膜7を除去する為に、アンモニア、過酸化水素
水、水の混合水溶液(APM)にシリコン基板1を液浸
する(図4(b))。その後、塩酸、過酸化水素、水の
混合水溶液(HPM)にシリコン基板1を液浸すること
により、選択的にウェットエッチングし、フィールド酸
化膜及びサイドウォール膜上の未反応もしくは一部酸化
されたコバルト膜のみを除去する(図4(c))。この
際、過剰なエッチングによるゲート電極5の表面および
ソース・ドレイン領域3、4のシリサイド膜のエッチン
グを避ける為、エッチング条件を最適化ずる必要があ
り、その条件として、塩酸、過酸化水素、水の濃度比を
1:1:5〜3:1:5に、HPM液の温度を25〜4
5℃に、エッチング時間を1〜20分の条件でエッチン
グした。次いで、第1シンター時以上の温度で10〜6
0秒間熱処理を行う(図4(d))。この結果、低抵抗
且つ均一なコバルトダイシリサイド11が形成された。
【0017】
【発明の効果】本発明に係わる半導体装置の製造方法
は、未反応もしくは一部酸化されたコバルト膜の除去工
程において、塩酸、過酸化水素水、水の混合水溶液から
なるエッチング液の濃度比を1:1:5〜3:1:5と
し、液温度を25〜45℃とし、エッチング時間を1〜
20分としてエッチングすることにより、ゲート電極上
もしくは拡散層電極上にアンバランスにダイコバルトシ
リサイド膜、コバルトモノシリサイド膜、コバルトダイ
シリサイド膜が存在した場合においても、シリサイドし
たコバルト膜はエッチングされず、未反応のコバルトも
しくは一部酸化されたコバルトのみをエッチング除去す
ることが出来た。従って、次工程の高温熱処理を行うこ
とで、均一で低抵抗なコバルトダイシリサイド膜を形成
でき、その結果、製品の歩留まり及び長期信頼性を向上
させることができるという優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係わる半導体装置の製造方法の第1の
具体例の工程を示す断面図である。
【図2】本発明と従来例との差異を説明する図である。
【図3】本発明に係わる半導体装置の製造方法の第2の
具体例の工程を示す断面図である。
【図4】図3の続きの工程を示す図である。
【符号の説明】
1 シリコン基板 2 LOCOS酸化膜 3 ドレイン領域 4 ソース領域 5 ゲート電極 6 コバルト(Co)膜 7 チタン(Ti)又は窒化チタン(TiN)膜 10 COSi、COSi、COSi 11 COSi
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/336 H01L 29/78 301P // C23F 1/28 Fターム(参考) 4K057 WA01 WA10 WB01 WB03 WE08 WE25 WG01 WG02 WG03 WN01 4M104 AA01 BB20 CC01 CC05 DD02 DD64 DD78 DD84 GG09 GG14 HH16 5F033 HH04 HH25 MM07 QQ08 QQ20 QQ70 QQ73 WW03 WW04 XX10 5F040 DA10 DC01 EC01 EC07 EC13 EH02 EK01 FA03 FC19 FC22 5F043 AA26 BB15 DD07 GG04 GG10

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体基板上に選択的に形成された絶縁
    膜から露出した部分に形成されたソース・ドレイン領
    域、ゲート電極上に、自己整合的に金属シリサイド層を
    形成する半導体装置の製造方法において、 前記半導体基板上にコバルトを堆積せしめ、熱処理を施
    すことで、前記金属シリサイド層を形成し、その後、未
    反応のコバルトをエッチングして除去する際、塩酸、過
    酸化水素、水の混合水溶液からなるエッチング液のそれ
    ぞれの濃度比を1:1:5〜3:1:5とし、液温を2
    5〜45℃とし、エッチング時間を1〜20分とした条
    件下でエッチングすることを特徴とする半導体装置の製
    造方法。
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