JP2007194632A - 未シリサイド化金属の選択的除去方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】金属シリサイドの形成中にシリサイド化されなかった金属の残留物を除去する方法を提供すること。
【解決手段】本発明は、シリコンを含む領域３、５、６上に少なくとも１つの金属７を堆積することと、金属シリサイド７０を形成することと、金属シリサイド７０の形成中にシリサイド化されなかった該金属の残留物８を除去することを含むシリサイド化の方法に関する。金属の残留物８の除去は、ａ）金属の残留物８を、該金属のゲルマニウム化物を含む合金１０に転化することと、ｂ）化学溶液中で該合金を溶解することによって、該合金１０を除去することとを含む。
【選択図】図５
【解決手段】本発明は、シリコンを含む領域３、５、６上に少なくとも１つの金属７を堆積することと、金属シリサイド７０を形成することと、金属シリサイド７０の形成中にシリサイド化されなかった該金属の残留物８を除去することを含むシリサイド化の方法に関する。金属の残留物８の除去は、ａ）金属の残留物８を、該金属のゲルマニウム化物を含む合金１０に転化することと、ｂ）化学溶液中で該合金を溶解することによって、該合金１０を除去することとを含む。
【選択図】図５
Description
本発明は集積回路に関し、より具体的には、集積回路の構成部品上に金属シリサイドを形成することに関する。
マイクロエレクトロニクス（超小型）の構成部品の製作は、多くの場合、該構成部品の一部をシリサイド化するステップを含む。シリサイド化するステップは、シリコン領域上に金属シリサイドを形成することを含む。このステップは、より具体的には、マイクロエレクトロニクスの構成部品と接続トラックの間の接触面として用いられる表面上で行われる。シリサイド化は、こうして形成された、非常に低い接触抵抗を有するシリコン／金属の合金により、これらの表面に良好な導電性を実現することを可能にする。
シリサイド化の手法は、現在知られており、広く用いられている。ＭＯＳトランジスタについては、従来、自己整合型(self-aligned)のシリサイド化手法が、当業者によって用いられている。この手法によれば、シリサイド化されるべき金属が、トランジスタの表面全体を覆って、すなわちソース、ドレインおよびゲート領域、絶縁スペーサ、ならびにトランジスタを集積回路の他の構成部品から分離する素子分離領域（例えば、シャロートレンチアイソレーション（shallow trench isolation）上に堆積される。次いで、熱処理が実施され、その最中に、金属シリサイドが、シリコンと金属の間に、接触領域において（すなわちソース、ドレインおよびゲート領域において）形成される。しかし、一般に酸化珪素または窒化珪素から成るスペーサおよび素子分離領域の所では、シリサイド化は行われない。最後に、前に形成された金属シリサイドの上面、およびスペーサと素子分離領域の上面に残る余分な金属が、化学溶液を用いて除去される。この化学溶液は、その金属（金属シリサイドではない）を選択的に除去するように選ばれる。
現在、ＣＭＯＳ技術では、ニッケルシリサイド（ＮｉＳｉ）を用いている。ニッケルシリサイドでなく、ニッケルを選択的にエッチングするための化学溶液の一例は、ＳＰＭ（硫酸過水(sulphuric peroxide mixture)と呼ばれる、水で希釈した硫酸および過酸化水素の混合物である。
しかし、次世代用として、より低い接触抵抗と良好な安定性を有する白金シリサイド（ＰｔＳｉ）またはイリジウム・シリサイド（ＩｒＳｉ）など、他のシリサイドを使用することが意図されている。所定の構成用に、希土類（エルビウム（Ｅｒ）またはイッテルビウム（Ｙｂ）など）のシリサイドを用いることさえ想定されている。
白金の場合には、現在知られている溶解可能な化学溶液は、濃塩酸、濃硝酸、および水の混合物からできる王水(aqua regia)だけである。しかし、王水は、白金シリサイドをも腐食し、よって、白金のみに対して選択的であるわけではない。更に、王水は、腐食性が高く、経時的に不安定な化学溶液である。したがって、王水は、或る所定の産業環境で使用されるにすぎない溶液である。
イリジウムの場合では、イリジウムを溶解可能な既知の化学成分はない。
このように、化学溶液は、少なくとも２つの制約条件を満たさなくてはならない。第１に、シリサイド化されていない金属を溶解できなければならない。第２に、該金属のシリサイドを溶解しない、もしくは、溶解するとしても僅かでなければならない。これらの制約条件により、想定されている新しい金属用の化学溶液の選択は非常に限定され、よって、かろうじて或る産業環境で使用できる、一般に高度の腐食性を持つ溶液となってしまう。
本発明は、この欠点に対処することを目的とする。
本発明の一つ目的は、今までに普通に用いられている金属、例えばニッケルなどにも適用できると共に、想定される新しい金属のシリサイド化に容易に適用し得る新たな方法を提案することである。
本発明の一つの側面によれば、提案されるのは、シリコンを含む領域上に少なくとも１つの金属を堆積すること、金属シリサイドを形成すること、および、金属シリサイドの形成中にシリサイド化されなかった金属の残留物を除去すること、を含むシリサイド化手法である。該金属の残留物の除去は、
ａ）該金属の残留物を、該金属のゲルマニウム化物(germanide)を含む合金に転化(conversion)すること、および、
ｂ）該合金を化学溶液中で溶解することによって、該合金を除去すること、を含む。
ａ）該金属の残留物を、該金属のゲルマニウム化物(germanide)を含む合金に転化(conversion)すること、および、
ｂ）該合金を化学溶液中で溶解することによって、該合金を除去すること、を含む。
言い換えると、除去されるべき金属層が、金属のゲルマニウム化物を含む層で置換され、該金属のゲルマニウム化物の溶解は、一般的に、金属シリサイドに比較して容易で、かつ選択的であると共に、この溶解は、半導体およびマイクロエレクトロニクスの分野で通常使用されている従来の化学溶液によって実施されることができる。
好ましくは、上記金属は、白金、イリジウム、エルビウム、イッテルビウム、コバルト、およびニッケルの群から選択される少なくとも１つの金属を含む。
また、好ましくは、上記化学溶液は、硫酸、過酸化水素、塩酸、およびアンモニア水溶液の群から選択される少なくとも１つの化合物を含む。
これらの化合物は、マイクロエレクトロニクス業界では頻繁に使用される。したがって、これらは、ＳＰＭ（硫酸過水、すなわち水で希釈された硫酸と過酸化水素の混合物）またはＳＣ１（標準洗浄液１(Standard Cleaning 1)と呼ばれ、すなわち、アンモニア水溶液、過酸化水素および水の混合物）またはＳＣ２（標準洗浄液２(Standard Cleaning 2)と呼ばれ、すなわち、塩酸、過酸化水素および水の混合物）など、いくつかの従来の化学溶液に基づくものである。したがって、この方法により、シリサイド化されていない金属を、その金属シリサイドに対して選択的に除去することができると共に、マイクロエレクトロニクス分野で一般に使用されている従来からの化学溶液によって該除去を実現することが可能となる。
一実施形態によれば、金属の残留物の上記転化は、該残留金属上に、ゲルマニウムを含む材料の堆積を含むと共に、その後のアニール(annealing)動作を含む。
好ましくは、ゲルマニウムを含む上記材料は、２０％より多いゲルマニウム含有率を有する。
また、好ましくは、金属のゲルマニウム化物を形成するためのアニールは、１００℃から６００℃の間の温度で実施される。
一実施形態によれば、ゲルマニウムを含む上記材料は、前駆体（precursor）としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、好ましくは４００℃未満の温度で化学気相成長（ＣＶＤ）によって堆積されることができる。
別の実施形態によれば、ゲルマニウムを含む上記材料は、前駆体としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、好ましくは２００℃未満の温度でプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって堆積されることができる。
シリコンを含む領域は、トランジスタのソース、ドレインおよびゲート領域のうちの少なくとも１つである。
その他の利点および特徴は、制限されることなく、以下の実施形態についての詳細な説明と、本発明による方法の実施形態の主要なステップが図１から図６に概略的に示される図面とを検討することで明らかになるであろう。
図１は、基板２上に製作されたトランジスタを含む集積回路１の断面図を概略的に示す。トランジスタは、ゲート３と、ゲート３の両側に配置されたスペーサ４と、ソース領域５と、ドレイン領域６とを含む。
金属層７が、トランジスタの表面上であって、ソース５、ドレイン６およびゲート３領域の上面、ならびにスペーサ４の上面に堆積される。一例として、白金が、金属として用いられる。こうして、図２に示されたように集積回路１が得られる。
次いで、シリサイド化ステップが実施される。このステップの最中に、金属シリサイド７０、この例の場合には白金シリサイドが、ソース５、ドレイン６およびゲート３領域に形成される。しかしながら、白金は、窒化珪素を含むスペーサ４とは反応しない。未反応の白金は、トランジスタの表面上に、金属の残留物の層８を形成する（図３）。
次のステップは、ゲルマニウムを含む第２の層９を、トランジスタ上に堆積することである。この層は、前に堆積された未反応の白金層８を覆う（図４を参照）。この層９は、シリサイドを形成するために層７がトランジスタのシリコンと完全に反応した場所では、白金シリサイドの層７０の上にある。
好ましくは、層９は、４００℃未満の温度で、前駆体としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、化学気相成長（ＣＶＤ）によって堆積される。この堆積は、また、２００℃未満の温度で、前駆体としてゲルマンを用いるプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）により実施されてもよいし、蒸着またはスパッタリングなど他の任意の手法によって実施されてもよい。層９が、必ずしもゲルマニウム単一層でなくてもよい点に注意されたい。より具体的には、層９は、シリコンゲルマニウム（ＳｉＧｅ）から形成されることができる。しかしながら、後者の場合には、層９のゲルマニウムの割合が、２０％より大きいのが好ましい。
次いで、熱処理が、シリサイド化されていない白金層８と層９の間の接触領域に白金ゲルマニウム化物（platinum germanide）１０を形成するために実施される。この熱処理は、層８の白金すべてが白金ゲルマニウム化物１０に転化（変換）されるように実施される（図５）。白金シリサイドは、より安定した材料なので、この転化の最中、ゲルマニウムは、既に形成されている白金シリサイドとは反応せず、反応したとしても非常に僅かである点に注意されたい。こうして、層９に含まれるゲルマニウムは、層８の白金と反応することになる。白金を白金ゲルマニウム化物に転化するアニール処理は、好ましくは、２５０℃から４００℃の間の温度で実施される。このアニール処理の後、ゲルマニウム化物の残留物９０が残る。
最後に、層９０および１０は、標準の化学溶液を用いて選択的に除去される。ＳＰＭタイプの溶液、あるいは純粋な(pure)硫酸、あるいはＳＣ１溶液またはＳＣ２溶液を使用することができる。これらの溶液は、産業環境に適合していると共に、マイクロエレクトロニクス分野で広く用いられている。化学溶液は、ゲルマニウムおよび白金ゲルマニウム化物の溶解速度を増すために、たとえば７０℃に加熱されてもよい。得られた集積回路が、図６に示されている。トランジスタは、その接触表面上でシリサイド化されていると共に、余分な白金は選択的に除去されており、これにより、トランジスタを短絡させることはない。
白金の場合について上述した方法は、他の金属、例えばコバルト、ニッケル、エルビウム、イッテルビウム、またはイリジウムに対しても有利に適用されうる。特に、それを溶解可能な化学成分がないことが知られているイリジウムの場合では、上記提案したような方法は、当業者によって従来使用されている化学溶液によってイリジウムの除去を可能にするばかりでなく、イリジウムが、イリジウム・シリサイドに対して選択的に除去されることを可能にする。
これらの溶液は電子産業で広く用いられており、それらの取り扱いに、困難性が特にないことにも注目されたい。更に、これらの溶液は、例えば王水よりも腐食性が少なく、かつ費用もかからない。
前述した方法は、同じシリコン・ウェーハ上に２つのシリサイド、例えば白金シリサイド（ＰｔＳｉ）とエルビウム・シリサイド（ＥｒＳｉ２）を用いる「デュアル・シリサイド」法と併用されてもよい。
１ 集積回路
２ 基板
３ ゲート領域
４ スペーサ
５ ソース領域
６ ドレイン領域
１０ 白金ゲルマニウム化物
７０ 金属シリサイド
９０ ゲルマニウム化物
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７０ 金属シリサイド
９０ ゲルマニウム化物
Claims (9)
- シリコンを含む領域（３、５、６）上に少なくとも１つの金属（７）を堆積するステップと、
金属シリサイド（７０）を形成するステップと、
前記金属シリサイドを形成している間にシリサイド化されなかった金属残留物（８）を除去するステップと、を含み、該金属残留物（８）を除去するステップは、
ａ）前記金属残留物（８）を、前記金属のゲルマニウム化物を含む合金（１０）に転化するステップと、
ｂ）前記合金（１０）を化学溶液中で溶解することによって、前記合金（１０）を除去するステップと、を含む、シリサイド化のための方法。 - 前記金属（７）は、白金、イリジウム、エルビウム、イッテルビウム、コバルトおよびニッケルの群から選択される少なくとも１つの金属を含む、
請求項１に記載の方法。 - 前記化学溶液は、硫酸、過酸化水素、塩酸およびアンモニア水溶液の群から選択される化合物のうちの少なくとも１つを含む、
請求項１または２に記載の方法。 - 前記転化するステップは、ゲルマニウムを含む材料（９）を、前記金属残留物（８）上に堆積し、該体積の後にアニール処理を行うことを含む、
請求項１から３のいずれかに記載の方法。 - ゲルマニウムを含む前記材料（９）は、２０％より多いゲルマニウム含有率を有する、
請求項４に記載の方法。 - 前記アニール処理は、１００℃から６００℃の間の温度で実施される、
請求項４または５に記載の方法。 - ゲルマニウムを含む前記材料（９）は、前駆体としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、４００℃未満の温度で化学気相成長（ＣＶＤ）によって堆積される、
請求項４から６のいずれかに記載の方法。 - ゲルマニウムを含む前記材料（９）は、前駆体としてゲルマン（ＧｅＨ４）を用い、２００℃未満の温度でプラズマ化学気相成長（ＰＥＣＶＤ）によって堆積される、
請求項４から６のいずれかに記載の方法。 - 前記シリコンを含む領域（３、５、６）は、トランジスタのソース（５）、ドレイン（６）およびゲート（３）領域のうちの少なくとも１つである、
請求項１から８のいずれかに記載の方法。
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