JP3887257B2 - サリサイド構造の改良された形成方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に半導体の加工に関し、特に自己整合（サリサイド）技術に用いられるコバルトシリサイド層を形成するための改良された技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製作においては、サリサイド（すなわち自己整合されたシリサイド）材料をゲート導体および拡散領域上に形成して、ＣＭＯＳデバイスの線抵抗を低減しその速度特性を改善する。サリサイド技術では、チタンなどの高融点金属または準貴金属をシリコン基板上に付着し、次いで付着したチタンをアニ−ルして、基板の露出した領域だけにシリサイド層を形成する。次いで誘電体上に残った未反応のチタン領域を、マスキングの段階なしに選択的にエッチングによって除去することができる。したがって、このプロセスは「自己整合された」ものである。
【０００３】
しかし、回路デバイスのサイズが引き続き縮小するにつれて、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ2）は不満足なシリサイド材料になることがわかった。デバイスの線幅が０．２０μｍ未満に減少すると、そのシート抵抗は急激に増大しはじめるのである。最近では、線幅に左右されるシート抵抗の問題がないので、チタンの代替としてコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）がシリサイド構造で使用されている。一方、コバルトシリサイド構造の使用もそれ自体の欠点がないわけではない。例えば、コバルトがアニーリング工程中の汚染物に敏感であるため、チタンとは異なり、コバルト層は窒化チタン（ＴｉＮ）などのキャップ層を必要とする。さらに、コバルトを付着させる前に、シリコン基板からどんな自然酸化膜層も除かなければならないことがわかった。さもないと、シリコンとコバルトの拡散が阻害されて、ＣｏＳｉの形成が不完全になり、結果としてシリサイド形成が不良になる。したがって、前記の欠点を最小限にするかまたは排除して、あるいはその両方によって、効果的なＣｏＳｉ2層の生成を可能にするプロセスが必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半導体構造の製造において良好なシリサイド層の形成方法を提供することである。また、本発明の目的は、良好なシリサイド層の形成のための半導体材料の調整方法を提供することである。また、本発明のさらにもう１つの目的は、シート抵抗が低い、窒化物スペーサを有するサリサイド構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記およびその他の従来技術の欠点および欠陥は、選択領域にシリサイド層を形成するための半導体材料の一調製方法によって克服または軽減される。本発明の代表的な実施形態では、この方法は、選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、選択領域から有機物を除去するステップ、および選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む。
【０００６】
好ましい実施形態では、選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップは、選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理することをさらに含む。フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度は、エチレングリコール約９６％：ＨＦ４％（４９容積％）である。さらに、選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル、および有機物を除去するステップは、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含む。これは、選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む。選択領域から有機物を除去するステップはまた、オゾン・プラズマ洗浄を含む。これによって、選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層が生成する。最後に、選択領域から酸化膜層を除去するステップは、選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理することを含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
初めに図１から図４について、狭ゲート導体（およびＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域）への既存の前洗浄プロセスを用いた金属サリサイドの形成を図示する。特に、図１は、ゲート酸化膜１４の上、かつドープト・シリコン拡散領域１６の間に形成されたドープト・ポリシリコン・ゲート構造１２を有するＭＯＳトランジスタ１０を図示する。基板１８内のドープト・シリコン拡散領域１６は、トランジスタのソースおよびドレイン領域であり、近くのシリコン拡散領域（図示せず）から浅いトレンチ酸化膜（ＳＴＩ）２０によっておのおの分離されている。窒化物のスペーサ２２が、ポリシリコン・ゲート構造１２をドープト・シリコン拡散領域１６から分離している。
【０００８】
ポリシリコン・ゲート構造およびシリコン拡散領域にＣｏＳｉ層を形成する前に、均一なサリサイド構造を形成するために、まず、その上に存在するどんな自然酸化膜層をも含めて前の工程の残留物を、ウエーハの表面から前洗浄する。既存の前洗浄シーケンスでは、下記のように、以下の洗浄ステップが用いられる。
（１）Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ 洗浄
（２）オゾン・プラズマ洗浄、および
（３）希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング
【０００９】
（１）第１に、「Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ」洗浄を用いて、ＣｏＳｉ形成プロセスを妨げる恐れのあるどんなささいな有機物、金属物、またはその他表面パーティクルも除去する。Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄は、硫酸／過酸化水素洗浄サイクルで始まり、次いで「ＲＣＡ洗浄」プロセスが続く当技術分野で周知の３段階湿式化学プロセスである。
【００１０】
ＦＳＩスプレイ・プロセッサ、Ｍｅｒｃｕｒｙ ＭＰモードなどの湿式洗浄用スプレイ装置を用いて、ウエーハ表面を、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合溶液中で、流速比約８００ｃｃ／分（Ｈ2ＳＯ4）：２００ｃｃ／分（Ｈ2Ｏ2）、温度約９０℃で約９０秒間洗浄する。次いでＲＣＡ洗浄の前に、ウエーハを、雰囲気温度の純水で約３３５秒間リンスする。ＲＣＡ洗浄は、標準洗浄１（ＳＣ１）および標準洗浄２（ＳＣ２）と通常呼ばれる２つの追加ステップを含む。この場合、ＳＣ１では、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）を純水に容積比約１２：２：１で溶解した洗浄剤溶液を用いる。ＳＣ１を温度約６０℃で約１８０秒間作用させ、その後ＳＣ１溶液を、雰囲気温度で約３００秒間純水でリンスする。次いでＳＣ２では、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）を純水に容積比約１２：２：１で溶解したもう一つの溶液を用いる。ＳＣ２を温度約６０℃で約１８０秒間作用させ、その後ＳＣ２溶液を、雰囲気温度で約６００秒間純水でリンスする。次いでウエーハをスピン・ドライして、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢプロセスが完了する。
【００１１】
（２）次いでオゾン・プラズマ洗浄を用いて、後続の湿式洗浄ステップの効果を妨害する恐れのあるどんな有機物もウエーハ表面から除去する。さらに、オゾン・プラズマ洗浄はシリコン表面を酸化するものであるが、これは実質上、シリコン表面の上または内部にあるどんな汚染物質に対しても強力な洗浄作用がある。このプロセスでは、少量のシリコンを酸化することになるが、この酸化膜はその後ＤＨＦエッチングで除去される。オゾン・プラズマ洗浄は、Applied Materials, Inc.のＡＭＥ５０００などの酸化膜付着装置で実施することができる。オゾンの流速は約３９００標準立法センチメートル毎分で、気圧約８．５トールで、約６０秒間にわたって行う。
【００１２】
有機残留物を効果的に洗浄し露出したシリコン基板上に少量のＳｉＯ2（約５〜６０オングストローム）を生成させる限り、他のＯ2プラズマ・プロセスをこのステップの代替とすることができることを留意されたい。
【００１３】
（３）この後、既存の前洗浄プロセスは、ＤＨＦエッチングで完了する。付着したコバルトが下層のシリコンと完全に反応することができるように、ＤＨＦエッチングを用いて、ポリシリコン・ゲートおよびシリコン拡散領域の自然酸化膜を除去する。これを乾燥するプロセスでは、前に形成したどんなケイ酸塩または他の残留物もウエーハ上に残らないよう注意する。ＤＨＦエッチング溶液の濃度は、純水：ＨＦ（４９重量％）が約２００：１である。エッチングは、約２２℃で、約１５０オングストローム相当の熱酸化膜が除去されるまで行う。次いでウエーハは、純水で約６００秒間リンスし、マランゴニ・ドライヤ（Marangoni dryer）などに入れて表面張力傾斜乾燥によって乾燥する。
【００１４】
目標とする熱酸化膜約３０〜２００オングストロームの除去が制御され、高品質の乾燥プロセスが用いられる限り、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）または異なるＤＨＦ濃度など、他のＨＦ溶液を上記の代替とすることができることに留意されたい。
【００１５】
次に図２では、上記の前洗浄シーケンスに引き続き、厚さ約６０〜１００オングストローム（好ましくは８０オングストローム）のコバルト層２４を含むシリサイド材料を、ポリシリコン・ゲート構造１２およびシリコン拡散領域１６を含めてトランジスタ１０に付着させる。次いで、図３に示すように、コバルト層２４の上にＴｉＮキャップ層２６を付着させる。ＴｉＮキャップ層２６は、厚さが約５０〜４００オングストローム（好ましくは約２００オングストローム）である。コバルト層２４がアニーリング工程での汚染に敏感なので、これを保護するためにキャップ層２６を用いるものである。
【００１６】
サリサイド形成プロセスにおける次のステップは、図４に示すように、初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層２８を形成するための第１の急速熱アニ−ル（ＲＴＡ）である。第１ＲＴＡは、窒素またはアルゴンの存在下、約４８０〜５７５℃の温度範囲で、約３０秒〜２分間行う。第１ＲＴＡの間、シリコンの上方への拡散（ゲート構造１２および領域１６から）およびコバルト原子の下方への拡散（層２４から）が初期ＣｏＳｉ層２８を形成する。第１ＲＴＡに引き続き、ＴｉＮキャップ層２６を（層２４からの任意の未反応コバルトとともに）標準Ｓ／Ｐ ＨｕｎａｇＡＢ洗浄で除去する。その結果、初期ＣｏＳｉ層２８は、ポリシリコン・ゲート構造１２およびドープト・シリコン拡散領域１６上に残る。最後に、第２ＲＴＡの結果、サリサイド構造が完成する。第２ＲＴＡは、約７００〜８００℃で、約３０秒〜２分間行う。この結果、図５に示すように、最終のコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層２９が、ポリシリコン・ゲート構造１２およびシリコン拡散領域１６上に形成される。
【００１７】
しかし、ドープト・シリコン上に窒化膜またはオキシ窒化膜が存在すると、上記の前洗浄プロセス後でも、第１ＲＴＡの後に不完全なＣｏＳｉ形成を引き起こす恐れのあることが最近わかった。具体的には、窒化膜またはオキシ窒化膜層の存在が、ＣｏおよびＳｉ原子の拡散プロセスを遅くする（または完全に妨害する）おそれもある。さらに、遅い拡散プロセスのために、ＴｉＮキャップ層からの窒素原子が下方に移動し、さらに完全な反応を阻害する。シリコンオキシ窒化膜はシリコンの上方への拡散を妨害するので、コバルトの金属リッチな層が残る。ある場合には、窒素の下方拡散が多すぎて、第１ＲＴＡ後でも、純金属層が残る結果となる。したがって、ＴｉＮキャップ層を除去すると、いかなる未反応コバルトも除去されてしまう。結局、第２ＲＴＡ後に残存ＣｏＳｉがあっても、薄すぎて効果的なＣｏＳｉ2層を形成することができない。薄いＣｏＳｉ2層では、ポリライン（polyline）抵抗または拡散抵抗の増大を引き起こすからである。特に、ドープト・シリコンおよびポリシリコン領域のコーナーの領域（図５に矢印で示す）は、ＣｏＳｉ形成が不良になりやすい。
【００１８】
したがって、本発明の一実施形態によれば、その上にシリサイド層を形成するための基板材料の改良された調製方法が開示される。具体的には、第１ＲＴＡの前に、どんな薄い窒化膜またはオキシ窒化膜も除去することを目標とした、改良された前洗浄プロセスが開示される。
【００１９】
図６には、方法１００の実施形態による前洗浄シーケンスを説明するブロック図を示す。方法１００は、まずウエーハ表面（図１に示す）をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）エッチングで処理するブロック１０２から始まる。ＨＦ／ＥＧエッチングは、高沸点の有機溶媒であり、有機溶媒の存在が窒化ケイ素のエッチング速度と比べて二酸化ケイ素のエッチング速度をかなり低下させるので、窒化膜またはオキシ窒化膜層の除去に特に適している。好ましい実施形態では、ＨＦ／ＥＧ溶液濃度は、溶液温度約８０℃で、エチレングリコール約９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である。所望のＬＰＣＶＤ相当の窒化物の除去は約６０オングストロームである。したがって、約３０〜６０オングストロームの窒化物除去に対して、エッチング時間は約４５〜９０秒である。ＨＦ／ＥＧエッチングの後に、表面張力傾斜乾燥によってウエーハを乾燥する。
【００２０】
ブロック１０２において、ＨＦ／ＥＧ溶液をＨＦ／グリセリン溶液で代替することができる。さらに、約１０〜１００オングストローム（好ましくは約３０〜６０オングストローム）の目標窒化ケイ素／酸化ケイ素エッチングが保たれる限り、プロセスの時間、温度、および溶液濃度を変えることができる。
【００２１】
次いで前洗浄シーケンスは、ブロック１０４、１０６、および１０８で完了する。ここでは、上記したように、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄ステップ、オゾン・プラズマ洗浄ステップ、および希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング・ステップを実施する。ただし、今回は、シリサイド構造の形成は改良されている。一つには、ＤＨＦエッチングによる計画されたウエーハ表面の洗浄を妨げたかもしれない窒化膜およびオキシ窒化膜層の除去によるものである。
【００２２】
図７および図８は、図６に示す前洗浄ステップをすべて実施した場合、およびすべては実施しなかった場合に形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したグラフである。どちらの図でも、一つのロットを、既存の前洗浄プロセスと前洗浄方法１００とに分けて示した。ポリシリコンの線幅は所与のロット内で固定し、約６０〜１００ナノメートルの範囲であった。図７では、コバルトシリサイド構造を有するウエーハの第１の実験ロット２００を、前記の従来の前洗浄プロセスおよび図６の前洗浄方法１００を用いて形成した。第１の実験ロット２００のウエーハ１０個の中で、一つのグループ２０２のウエーハ３個は、前記の従来の前洗浄プロセスを用いて形成したサリサイド構造を有し、英数字のウエーハ名称に続く接尾辞「０」で示す。他のグループ２０４のその他７個のウエーハは、方法１００によって形成され、英数字のウエーハ名称に続く接尾辞「１」で示す。
【００２３】
ＣｏＳｉ2の相互接続を有するドープト・ポリシリコン・ゲート構造のシート抵抗（オーム毎平方）を、数個の任意の点について測定した。抵抗値が低ければ、ＣｏＳｉおよびＣｏＳｉ2の形成がより均一であることを示唆している。図７のグラフからわかるように、試験したウエーハ各々には抵抗値の範囲がある。抵抗の範囲は、すべての測定値の第１０百分位数から第９０百分位数である。抵抗値のより狭い範囲、すなわち第２５百分位数から第７５百分位数を太いバー２０６で示す。太いバー２０６の上方の垂直線２０８は、第７５百分位数と第９０百分位数の間の抵抗値を表し、太いバー２０６の下方の垂直線２１０は、第１０百分位数と第２５百分位数の間の抵抗値を表す。破線２１２は、各ウエーハの中央値（ひし形で示す）をつないでいる。
【００２４】
図７からわかることは、著しく大きな抵抗値の範囲を有すると同時に、従来の前洗浄シーケンスで形成したデバイスのシート抵抗の全中央値は、方法１００の前洗浄シーケンスで形成したデバイスの値より高い。サリサイド層を有する狭ゲート構造については、そのシート抵抗が２４オーム／平方未満であることが望ましい。図７に示すデバイスの中では、グループ２０２の３個のウエーハすべてが４８オーム／平方より大きなシート抵抗中央値を示したが、グループ２０４のウエーハでは、２４オーム／平方より大きなシート抵抗中央値を示したのは１個だけであった。
【００２５】
最後に、図８は、前記の従来の前洗浄プロセスおよび図６の前洗浄方法１００を用いて形成したコバルトシリサイド構造を有するウエーハの第２の実験ロット３００の抵抗値を示す。第２の実験ロット３００のウエーハすべてについての全体的な結果は、シート抵抗に関しては、第１の実験ロット２００から改良されているが、やはり、グループ３０２（従来の前洗浄）のウエーハの抵抗値は、グループ３０４（方法１００による前洗浄）のウエーハより高くかつ広い範囲を有することがわかる。
【００２６】
窒化膜およびオキシ窒化膜を除去する前洗浄ステップを追加することによって、付着およびアニーリング後のＣｏＳｉおよびＣｏＳｉ2の成膜がより均一になり、その結果従来の前洗浄方法より低いシート抵抗が得られることが実証された。さらに、説明した代表的実施形態ではサリサイド構造の準貴金属としてコバルトを使ったが、方法１００は、それだけに限らないが、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその任意の合金型の組合せを含めたその他の材料にも利用できることがわかるであろう。さらに、方法１００の前洗浄ステップのシーケンスは、ＤＨＦエッチングを最後に実施する限り、変えることができる。例えば、方法１００の別の実施形態として、以下のシーケンスの前洗浄ステップを含むことができる：（１）オゾン・プラズマ洗浄、（２）ＨＦ／ＥＧエッチング、（３）Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄、および（４）ＤＨＦエッチング。
【００２７】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００２８】
（１）半導体材料の調製方法であって、選択領域にシリサイドを形成する前に前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から有機物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む方法。
（２）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（３）前記フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度が、エチレングリコール９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である上記（２）に記載の方法。
（４）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（５）前記窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップで除去される厚さの範囲が、約３０〜６０オングストロームである上記（１）に記載の方法。
（６）前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、前記表面パーティクルを除去するステップ、および前記有機物を除去するステップが、Ｓ／ＰＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄は、
前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（７）前記選択領域から有機物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む上記（１）に記載の方法。
（８）前記オゾン・プラズマ洗浄が、前記選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層を形成する上記（７）に記載の方法。
（９）前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（１０）前記希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液の濃度が、純水：ＨＦ（４９重量％）＝２００：１である上記（９）に記載の方法。
（１１）半導体構造の製造方法において
半導体基板の選択領域にシリサイド構造を形成する方法であって、
半導体基板の選択領域を前洗浄するステップ、
シリサイド材料を、前記選択領域を含む前記半導体基板上に付着させるステップ、
前記シリサイド材料をアニーリングし、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、シリサイド層を形成するステップ、および
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップを含み、
前記前洗浄ステップは、
前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から有機物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む方法。
（１２）前記シリサイド材料上にキャップ層を付着させるステップ、
前記シリサイド材料に第１の急速熱アニ−ルを行い、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、初期シリサイド層を形成するステップ、
前記キャップ層を除去するステップ、
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップ、および
前記初期シリサイド層に第２の急速熱アニ−ルを行い、それにより最終シリサイド層を形成するステップをさらに含む上記（１１）に記載の方法。
（１３）前記シリサイド材料が、コバルトを含み、
前記初期シリサイド層が、コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）を含み、
前記最終シリサイド層が、コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）を含む上記（１２）に記載の方法。
（１４）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理することを含む上記（１３）に記載の方法。
（１５）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理することを含む上記（１３）に記載の方法。
（１６）前記フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度が、エチレングリコール約９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である上記（１４）に記載の方法。
（１７）前記窒化膜またはオキシ窒化膜、あるいはその両方の除去範囲が、約３０〜６０オングストロームである上記（１３）に記載の方法。
（１８）前記選択領域から金属性パーティクルまたは表面パーティクル、あるいはその両方を除去するステップが、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄が、
前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む上記（１３）に記載の方法。
（１９）前記選択領域から有機物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む上記（１３）に記載の方法。
（２０）前記オゾン・プラズマ洗浄が、前記選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層を形成する上記（１９）に記載の方法。
（２１）前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１３）に記載の方法。
（２２）前記希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液の濃度が、純水：ＨＦ（４９重量％）＝２００：１であり、
前記酸化膜層の除去範囲が約１５０オングストロームである上記（２１）に記載の方法。
（２３）ゲート酸化膜上に形成されたポリシリコン・ゲート構造と、
基板内に形成されたドープト・シリコン拡散領域と、
前記ポリシリコン・ゲート構造および前記シリコン拡散領域上に形成されたコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層とを含み、
前記コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層が、１５オーム毎平方未満の接触抵抗を有するサリサイド構造。
（２４）前記コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層が、
前記ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域が前洗浄された後、前記ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域上に付着したコバルト層の第１の急速熱アニ−ルによって形成された初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層と、
前記初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層の第２の急速熱アニ−ルによって形成された最終コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層とをさらに含む上記（２３）に記載のサリサイド構造。
（２５）ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域が、
窒化膜またはオキシ窒化膜、あるいはその両方をそこから除去すること、
金属性パーティクルまたは表面パーティクル、あるいはその両方をそこから除去すること、
有機物をそこから除去すること、および
酸化膜層をそこから除去することによって前洗浄される、上記（２４）に記載のサリサイド構造。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドープト・シリコン拡散領域の間に形成されたドープト・ポリシリコン・ゲート構造を有する、前洗浄前のＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図２】図１のＭＯＳトランジスタについて、既存の前洗浄プロセス後にコバルト層を付着した、ドープト・ポリシリコン・ゲート構造およびドープト・シリコン拡散領域を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図３】図２のＭＯＳトランジスタについて、窒化チタンキャップ層付着後の、ドープト・ポリシリコン・ゲート構造およびドープト・シリコン拡散領域を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図４】図３のＭＯＳトランジスタについて、初期ＣｏＳｉ層の形成を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図５】図４のＭＯＳトランジスタについて、ＣｏＳｉ2サリサイド構造の最終的な形成を図示する、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による前洗浄ステップのシーケンスを示すブロック図である。
【図７】既存の前洗浄ステップおよび図６に示す前洗浄ステップをすべて実施して形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したグラフである。
【図８】既存の前洗浄ステップおよび図６に示す前洗浄ステップをすべて実施して形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したまた別のグラフである。
【符号の説明】
１０ ＭＯＳトランジスタ
１２ ドープト・ポリシリコン・ゲート構造
１４ ゲート酸化膜
１６ ドープト・シリコン拡散領域
１８ 基板
２０ 浅いトレンチ酸化膜（ＳＴＩ）
２２ 窒化物スペーサ
２４ コバルト層
２６ ＴｉＮキャップ層
２８ 初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層
２９ 最終コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層
【発明の属する技術分野】
本発明は、一般に半導体の加工に関し、特に自己整合（サリサイド）技術に用いられるコバルトシリサイド層を形成するための改良された技術に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体デバイスの製作においては、サリサイド（すなわち自己整合されたシリサイド）材料をゲート導体および拡散領域上に形成して、ＣＭＯＳデバイスの線抵抗を低減しその速度特性を改善する。サリサイド技術では、チタンなどの高融点金属または準貴金属をシリコン基板上に付着し、次いで付着したチタンをアニ−ルして、基板の露出した領域だけにシリサイド層を形成する。次いで誘電体上に残った未反応のチタン領域を、マスキングの段階なしに選択的にエッチングによって除去することができる。したがって、このプロセスは「自己整合された」ものである。
【０００３】
しかし、回路デバイスのサイズが引き続き縮小するにつれて、チタンシリサイド（ＴｉＳｉ2）は不満足なシリサイド材料になることがわかった。デバイスの線幅が０．２０μｍ未満に減少すると、そのシート抵抗は急激に増大しはじめるのである。最近では、線幅に左右されるシート抵抗の問題がないので、チタンの代替としてコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）がシリサイド構造で使用されている。一方、コバルトシリサイド構造の使用もそれ自体の欠点がないわけではない。例えば、コバルトがアニーリング工程中の汚染物に敏感であるため、チタンとは異なり、コバルト層は窒化チタン（ＴｉＮ）などのキャップ層を必要とする。さらに、コバルトを付着させる前に、シリコン基板からどんな自然酸化膜層も除かなければならないことがわかった。さもないと、シリコンとコバルトの拡散が阻害されて、ＣｏＳｉの形成が不完全になり、結果としてシリサイド形成が不良になる。したがって、前記の欠点を最小限にするかまたは排除して、あるいはその両方によって、効果的なＣｏＳｉ2層の生成を可能にするプロセスが必要とされている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、半導体構造の製造において良好なシリサイド層の形成方法を提供することである。また、本発明の目的は、良好なシリサイド層の形成のための半導体材料の調整方法を提供することである。また、本発明のさらにもう１つの目的は、シート抵抗が低い、窒化物スペーサを有するサリサイド構造を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
前記およびその他の従来技術の欠点および欠陥は、選択領域にシリサイド層を形成するための半導体材料の一調製方法によって克服または軽減される。本発明の代表的な実施形態では、この方法は、選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、選択領域から有機物を除去するステップ、および選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む。
【０００６】
好ましい実施形態では、選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップは、選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理することをさらに含む。フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度は、エチレングリコール約９６％：ＨＦ４％（４９容積％）である。さらに、選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル、および有機物を除去するステップは、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含む。これは、選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む。選択領域から有機物を除去するステップはまた、オゾン・プラズマ洗浄を含む。これによって、選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層が生成する。最後に、選択領域から酸化膜層を除去するステップは、選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理することを含む。
【０００７】
【発明の実施の形態】
初めに図１から図４について、狭ゲート導体（およびＭＯＳトランジスタのソース／ドレイン領域）への既存の前洗浄プロセスを用いた金属サリサイドの形成を図示する。特に、図１は、ゲート酸化膜１４の上、かつドープト・シリコン拡散領域１６の間に形成されたドープト・ポリシリコン・ゲート構造１２を有するＭＯＳトランジスタ１０を図示する。基板１８内のドープト・シリコン拡散領域１６は、トランジスタのソースおよびドレイン領域であり、近くのシリコン拡散領域（図示せず）から浅いトレンチ酸化膜（ＳＴＩ）２０によっておのおの分離されている。窒化物のスペーサ２２が、ポリシリコン・ゲート構造１２をドープト・シリコン拡散領域１６から分離している。
【０００８】
ポリシリコン・ゲート構造およびシリコン拡散領域にＣｏＳｉ層を形成する前に、均一なサリサイド構造を形成するために、まず、その上に存在するどんな自然酸化膜層をも含めて前の工程の残留物を、ウエーハの表面から前洗浄する。既存の前洗浄シーケンスでは、下記のように、以下の洗浄ステップが用いられる。
（１）Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ 洗浄
（２）オゾン・プラズマ洗浄、および
（３）希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング
【０００９】
（１）第１に、「Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ」洗浄を用いて、ＣｏＳｉ形成プロセスを妨げる恐れのあるどんなささいな有機物、金属物、またはその他表面パーティクルも除去する。Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄は、硫酸／過酸化水素洗浄サイクルで始まり、次いで「ＲＣＡ洗浄」プロセスが続く当技術分野で周知の３段階湿式化学プロセスである。
【００１０】
ＦＳＩスプレイ・プロセッサ、Ｍｅｒｃｕｒｙ ＭＰモードなどの湿式洗浄用スプレイ装置を用いて、ウエーハ表面を、硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の混合溶液中で、流速比約８００ｃｃ／分（Ｈ2ＳＯ4）：２００ｃｃ／分（Ｈ2Ｏ2）、温度約９０℃で約９０秒間洗浄する。次いでＲＣＡ洗浄の前に、ウエーハを、雰囲気温度の純水で約３３５秒間リンスする。ＲＣＡ洗浄は、標準洗浄１（ＳＣ１）および標準洗浄２（ＳＣ２）と通常呼ばれる２つの追加ステップを含む。この場合、ＳＣ１では、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）を純水に容積比約１２：２：１で溶解した洗浄剤溶液を用いる。ＳＣ１を温度約６０℃で約１８０秒間作用させ、その後ＳＣ１溶液を、雰囲気温度で約３００秒間純水でリンスする。次いでＳＣ２では、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）を純水に容積比約１２：２：１で溶解したもう一つの溶液を用いる。ＳＣ２を温度約６０℃で約１８０秒間作用させ、その後ＳＣ２溶液を、雰囲気温度で約６００秒間純水でリンスする。次いでウエーハをスピン・ドライして、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢプロセスが完了する。
【００１１】
（２）次いでオゾン・プラズマ洗浄を用いて、後続の湿式洗浄ステップの効果を妨害する恐れのあるどんな有機物もウエーハ表面から除去する。さらに、オゾン・プラズマ洗浄はシリコン表面を酸化するものであるが、これは実質上、シリコン表面の上または内部にあるどんな汚染物質に対しても強力な洗浄作用がある。このプロセスでは、少量のシリコンを酸化することになるが、この酸化膜はその後ＤＨＦエッチングで除去される。オゾン・プラズマ洗浄は、Applied Materials, Inc.のＡＭＥ５０００などの酸化膜付着装置で実施することができる。オゾンの流速は約３９００標準立法センチメートル毎分で、気圧約８．５トールで、約６０秒間にわたって行う。
【００１２】
有機残留物を効果的に洗浄し露出したシリコン基板上に少量のＳｉＯ2（約５〜６０オングストローム）を生成させる限り、他のＯ2プラズマ・プロセスをこのステップの代替とすることができることを留意されたい。
【００１３】
（３）この後、既存の前洗浄プロセスは、ＤＨＦエッチングで完了する。付着したコバルトが下層のシリコンと完全に反応することができるように、ＤＨＦエッチングを用いて、ポリシリコン・ゲートおよびシリコン拡散領域の自然酸化膜を除去する。これを乾燥するプロセスでは、前に形成したどんなケイ酸塩または他の残留物もウエーハ上に残らないよう注意する。ＤＨＦエッチング溶液の濃度は、純水：ＨＦ（４９重量％）が約２００：１である。エッチングは、約２２℃で、約１５０オングストローム相当の熱酸化膜が除去されるまで行う。次いでウエーハは、純水で約６００秒間リンスし、マランゴニ・ドライヤ（Marangoni dryer）などに入れて表面張力傾斜乾燥によって乾燥する。
【００１４】
目標とする熱酸化膜約３０〜２００オングストロームの除去が制御され、高品質の乾燥プロセスが用いられる限り、バッファード・フッ酸（ＢＨＦ）または異なるＤＨＦ濃度など、他のＨＦ溶液を上記の代替とすることができることに留意されたい。
【００１５】
次に図２では、上記の前洗浄シーケンスに引き続き、厚さ約６０〜１００オングストローム（好ましくは８０オングストローム）のコバルト層２４を含むシリサイド材料を、ポリシリコン・ゲート構造１２およびシリコン拡散領域１６を含めてトランジスタ１０に付着させる。次いで、図３に示すように、コバルト層２４の上にＴｉＮキャップ層２６を付着させる。ＴｉＮキャップ層２６は、厚さが約５０〜４００オングストローム（好ましくは約２００オングストローム）である。コバルト層２４がアニーリング工程での汚染に敏感なので、これを保護するためにキャップ層２６を用いるものである。
【００１６】
サリサイド形成プロセスにおける次のステップは、図４に示すように、初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層２８を形成するための第１の急速熱アニ−ル（ＲＴＡ）である。第１ＲＴＡは、窒素またはアルゴンの存在下、約４８０〜５７５℃の温度範囲で、約３０秒〜２分間行う。第１ＲＴＡの間、シリコンの上方への拡散（ゲート構造１２および領域１６から）およびコバルト原子の下方への拡散（層２４から）が初期ＣｏＳｉ層２８を形成する。第１ＲＴＡに引き続き、ＴｉＮキャップ層２６を（層２４からの任意の未反応コバルトとともに）標準Ｓ／Ｐ ＨｕｎａｇＡＢ洗浄で除去する。その結果、初期ＣｏＳｉ層２８は、ポリシリコン・ゲート構造１２およびドープト・シリコン拡散領域１６上に残る。最後に、第２ＲＴＡの結果、サリサイド構造が完成する。第２ＲＴＡは、約７００〜８００℃で、約３０秒〜２分間行う。この結果、図５に示すように、最終のコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層２９が、ポリシリコン・ゲート構造１２およびシリコン拡散領域１６上に形成される。
【００１７】
しかし、ドープト・シリコン上に窒化膜またはオキシ窒化膜が存在すると、上記の前洗浄プロセス後でも、第１ＲＴＡの後に不完全なＣｏＳｉ形成を引き起こす恐れのあることが最近わかった。具体的には、窒化膜またはオキシ窒化膜層の存在が、ＣｏおよびＳｉ原子の拡散プロセスを遅くする（または完全に妨害する）おそれもある。さらに、遅い拡散プロセスのために、ＴｉＮキャップ層からの窒素原子が下方に移動し、さらに完全な反応を阻害する。シリコンオキシ窒化膜はシリコンの上方への拡散を妨害するので、コバルトの金属リッチな層が残る。ある場合には、窒素の下方拡散が多すぎて、第１ＲＴＡ後でも、純金属層が残る結果となる。したがって、ＴｉＮキャップ層を除去すると、いかなる未反応コバルトも除去されてしまう。結局、第２ＲＴＡ後に残存ＣｏＳｉがあっても、薄すぎて効果的なＣｏＳｉ2層を形成することができない。薄いＣｏＳｉ2層では、ポリライン（polyline）抵抗または拡散抵抗の増大を引き起こすからである。特に、ドープト・シリコンおよびポリシリコン領域のコーナーの領域（図５に矢印で示す）は、ＣｏＳｉ形成が不良になりやすい。
【００１８】
したがって、本発明の一実施形態によれば、その上にシリサイド層を形成するための基板材料の改良された調製方法が開示される。具体的には、第１ＲＴＡの前に、どんな薄い窒化膜またはオキシ窒化膜も除去することを目標とした、改良された前洗浄プロセスが開示される。
【００１９】
図６には、方法１００の実施形態による前洗浄シーケンスを説明するブロック図を示す。方法１００は、まずウエーハ表面（図１に示す）をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）エッチングで処理するブロック１０２から始まる。ＨＦ／ＥＧエッチングは、高沸点の有機溶媒であり、有機溶媒の存在が窒化ケイ素のエッチング速度と比べて二酸化ケイ素のエッチング速度をかなり低下させるので、窒化膜またはオキシ窒化膜層の除去に特に適している。好ましい実施形態では、ＨＦ／ＥＧ溶液濃度は、溶液温度約８０℃で、エチレングリコール約９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である。所望のＬＰＣＶＤ相当の窒化物の除去は約６０オングストロームである。したがって、約３０〜６０オングストロームの窒化物除去に対して、エッチング時間は約４５〜９０秒である。ＨＦ／ＥＧエッチングの後に、表面張力傾斜乾燥によってウエーハを乾燥する。
【００２０】
ブロック１０２において、ＨＦ／ＥＧ溶液をＨＦ／グリセリン溶液で代替することができる。さらに、約１０〜１００オングストローム（好ましくは約３０〜６０オングストローム）の目標窒化ケイ素／酸化ケイ素エッチングが保たれる限り、プロセスの時間、温度、および溶液濃度を変えることができる。
【００２１】
次いで前洗浄シーケンスは、ブロック１０４、１０６、および１０８で完了する。ここでは、上記したように、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄ステップ、オゾン・プラズマ洗浄ステップ、および希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング・ステップを実施する。ただし、今回は、シリサイド構造の形成は改良されている。一つには、ＤＨＦエッチングによる計画されたウエーハ表面の洗浄を妨げたかもしれない窒化膜およびオキシ窒化膜層の除去によるものである。
【００２２】
図７および図８は、図６に示す前洗浄ステップをすべて実施した場合、およびすべては実施しなかった場合に形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したグラフである。どちらの図でも、一つのロットを、既存の前洗浄プロセスと前洗浄方法１００とに分けて示した。ポリシリコンの線幅は所与のロット内で固定し、約６０〜１００ナノメートルの範囲であった。図７では、コバルトシリサイド構造を有するウエーハの第１の実験ロット２００を、前記の従来の前洗浄プロセスおよび図６の前洗浄方法１００を用いて形成した。第１の実験ロット２００のウエーハ１０個の中で、一つのグループ２０２のウエーハ３個は、前記の従来の前洗浄プロセスを用いて形成したサリサイド構造を有し、英数字のウエーハ名称に続く接尾辞「０」で示す。他のグループ２０４のその他７個のウエーハは、方法１００によって形成され、英数字のウエーハ名称に続く接尾辞「１」で示す。
【００２３】
ＣｏＳｉ2の相互接続を有するドープト・ポリシリコン・ゲート構造のシート抵抗（オーム毎平方）を、数個の任意の点について測定した。抵抗値が低ければ、ＣｏＳｉおよびＣｏＳｉ2の形成がより均一であることを示唆している。図７のグラフからわかるように、試験したウエーハ各々には抵抗値の範囲がある。抵抗の範囲は、すべての測定値の第１０百分位数から第９０百分位数である。抵抗値のより狭い範囲、すなわち第２５百分位数から第７５百分位数を太いバー２０６で示す。太いバー２０６の上方の垂直線２０８は、第７５百分位数と第９０百分位数の間の抵抗値を表し、太いバー２０６の下方の垂直線２１０は、第１０百分位数と第２５百分位数の間の抵抗値を表す。破線２１２は、各ウエーハの中央値（ひし形で示す）をつないでいる。
【００２４】
図７からわかることは、著しく大きな抵抗値の範囲を有すると同時に、従来の前洗浄シーケンスで形成したデバイスのシート抵抗の全中央値は、方法１００の前洗浄シーケンスで形成したデバイスの値より高い。サリサイド層を有する狭ゲート構造については、そのシート抵抗が２４オーム／平方未満であることが望ましい。図７に示すデバイスの中では、グループ２０２の３個のウエーハすべてが４８オーム／平方より大きなシート抵抗中央値を示したが、グループ２０４のウエーハでは、２４オーム／平方より大きなシート抵抗中央値を示したのは１個だけであった。
【００２５】
最後に、図８は、前記の従来の前洗浄プロセスおよび図６の前洗浄方法１００を用いて形成したコバルトシリサイド構造を有するウエーハの第２の実験ロット３００の抵抗値を示す。第２の実験ロット３００のウエーハすべてについての全体的な結果は、シート抵抗に関しては、第１の実験ロット２００から改良されているが、やはり、グループ３０２（従来の前洗浄）のウエーハの抵抗値は、グループ３０４（方法１００による前洗浄）のウエーハより高くかつ広い範囲を有することがわかる。
【００２６】
窒化膜およびオキシ窒化膜を除去する前洗浄ステップを追加することによって、付着およびアニーリング後のＣｏＳｉおよびＣｏＳｉ2の成膜がより均一になり、その結果従来の前洗浄方法より低いシート抵抗が得られることが実証された。さらに、説明した代表的実施形態ではサリサイド構造の準貴金属としてコバルトを使ったが、方法１００は、それだけに限らないが、チタン（Ｔｉ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニッケル（Ｎｉ）、またはその任意の合金型の組合せを含めたその他の材料にも利用できることがわかるであろう。さらに、方法１００の前洗浄ステップのシーケンスは、ＤＨＦエッチングを最後に実施する限り、変えることができる。例えば、方法１００の別の実施形態として、以下のシーケンスの前洗浄ステップを含むことができる：（１）オゾン・プラズマ洗浄、（２）ＨＦ／ＥＧエッチング、（３）Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄、および（４）ＤＨＦエッチング。
【００２７】
まとめとして、本発明の構成に関して以下の事項を開示する。
【００２８】
（１）半導体材料の調製方法であって、選択領域にシリサイドを形成する前に前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から有機物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む方法。
（２）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理するステップを含む、上記（１）に記載の方法。
（３）前記フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度が、エチレングリコール９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である上記（２）に記載の方法。
（４）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（５）前記窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップで除去される厚さの範囲が、約３０〜６０オングストロームである上記（１）に記載の方法。
（６）前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、前記表面パーティクルを除去するステップ、および前記有機物を除去するステップが、Ｓ／ＰＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄は、
前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（７）前記選択領域から有機物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む上記（１）に記載の方法。
（８）前記オゾン・プラズマ洗浄が、前記選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層を形成する上記（７）に記載の方法。
（９）前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１）に記載の方法。
（１０）前記希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液の濃度が、純水：ＨＦ（４９重量％）＝２００：１である上記（９）に記載の方法。
（１１）半導体構造の製造方法において
半導体基板の選択領域にシリサイド構造を形成する方法であって、
半導体基板の選択領域を前洗浄するステップ、
シリサイド材料を、前記選択領域を含む前記半導体基板上に付着させるステップ、
前記シリサイド材料をアニーリングし、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、シリサイド層を形成するステップ、および
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップを含み、
前記前洗浄ステップは、
前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から表面パーティクルを除去するステップ、
前記選択領域から有機物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む方法。
（１２）前記シリサイド材料上にキャップ層を付着させるステップ、
前記シリサイド材料に第１の急速熱アニ−ルを行い、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、初期シリサイド層を形成するステップ、
前記キャップ層を除去するステップ、
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップ、および
前記初期シリサイド層に第２の急速熱アニ−ルを行い、それにより最終シリサイド層を形成するステップをさらに含む上記（１１）に記載の方法。
（１３）前記シリサイド材料が、コバルトを含み、
前記初期シリサイド層が、コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）を含み、
前記最終シリサイド層が、コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）を含む上記（１２）に記載の方法。
（１４）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理することを含む上記（１３）に記載の方法。
（１５）前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理することを含む上記（１３）に記載の方法。
（１６）前記フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度が、エチレングリコール約９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である上記（１４）に記載の方法。
（１７）前記窒化膜またはオキシ窒化膜、あるいはその両方の除去範囲が、約３０〜６０オングストロームである上記（１３）に記載の方法。
（１８）前記選択領域から金属性パーティクルまたは表面パーティクル、あるいはその両方を除去するステップが、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄が、
前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および
前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む上記（１３）に記載の方法。
（１９）前記選択領域から有機物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む上記（１３）に記載の方法。
（２０）前記オゾン・プラズマ洗浄が、前記選択領域に約５〜６０オングストロームの酸化膜層を形成する上記（１９）に記載の方法。
（２１）前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む上記（１３）に記載の方法。
（２２）前記希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液の濃度が、純水：ＨＦ（４９重量％）＝２００：１であり、
前記酸化膜層の除去範囲が約１５０オングストロームである上記（２１）に記載の方法。
（２３）ゲート酸化膜上に形成されたポリシリコン・ゲート構造と、
基板内に形成されたドープト・シリコン拡散領域と、
前記ポリシリコン・ゲート構造および前記シリコン拡散領域上に形成されたコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層とを含み、
前記コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層が、１５オーム毎平方未満の接触抵抗を有するサリサイド構造。
（２４）前記コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層が、
前記ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域が前洗浄された後、前記ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域上に付着したコバルト層の第１の急速熱アニ−ルによって形成された初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層と、
前記初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層の第２の急速熱アニ−ルによって形成された最終コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層とをさらに含む上記（２３）に記載のサリサイド構造。
（２５）ポリシリコン・ゲート構造および前記ドープト・シリコン拡散領域が、
窒化膜またはオキシ窒化膜、あるいはその両方をそこから除去すること、
金属性パーティクルまたは表面パーティクル、あるいはその両方をそこから除去すること、
有機物をそこから除去すること、および
酸化膜層をそこから除去することによって前洗浄される、上記（２４）に記載のサリサイド構造。
【図面の簡単な説明】
【図１】ドープト・シリコン拡散領域の間に形成されたドープト・ポリシリコン・ゲート構造を有する、前洗浄前のＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図２】図１のＭＯＳトランジスタについて、既存の前洗浄プロセス後にコバルト層を付着した、ドープト・ポリシリコン・ゲート構造およびドープト・シリコン拡散領域を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図３】図２のＭＯＳトランジスタについて、窒化チタンキャップ層付着後の、ドープト・ポリシリコン・ゲート構造およびドープト・シリコン拡散領域を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図４】図３のＭＯＳトランジスタについて、初期ＣｏＳｉ層の形成を示す、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図５】図４のＭＯＳトランジスタについて、ＣｏＳｉ2サリサイド構造の最終的な形成を図示する、ＭＯＳトランジスタの横断面図である。
【図６】本発明の一実施形態による前洗浄ステップのシーケンスを示すブロック図である。
【図７】既存の前洗浄ステップおよび図６に示す前洗浄ステップをすべて実施して形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したグラフである。
【図８】既存の前洗浄ステップおよび図６に示す前洗浄ステップをすべて実施して形成されたサリサイド構造のシート抵抗を比較したまた別のグラフである。
【符号の説明】
１０ ＭＯＳトランジスタ
１２ ドープト・ポリシリコン・ゲート構造
１４ ゲート酸化膜
１６ ドープト・シリコン拡散領域
１８ 基板
２０ 浅いトレンチ酸化膜（ＳＴＩ）
２２ 窒化物スペーサ
２４ コバルト層
２６ ＴｉＮキャップ層
２８ 初期コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層
２９ 最終コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層
Claims (18)
- 半導体材料の調製方法であって、選択領域にシリサイド層を形成する前に、
前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル又は有機物を除去する湿式洗浄ステップ、
前記選択領域から有機残留物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む
方法。 - 前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理するステップを含む、請求項１に記載の方法。
- 前記フッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液の濃度が、エチレングリコール９６％：ＨＦ（４９容積％）４％である請求項２に記載の方法。
- 前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理するステップを含む請求項１に記載の方法。
- 前記窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップで除去される厚さの範囲が、３０〜６０オングストロームである請求項１に記載の方法。
- 前記選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル又は有機物を除去する湿式洗浄ステップが、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄は、前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む請求項１に記載の方法。
- 前記選択領域から有機残留物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む請求項１に記載の方法。
- 前記オゾン・プラズマ洗浄が、前記選択領域に５〜６０オングストロームの酸化膜層を形成する請求項７に記載の方法。
- 前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む請求項１に記載の方法。
- 前記希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液の濃度が、純水：ＨＦ（４９重量％）＝２００：１である請求項９に記載の方法。
- 半導体構造の製造方法において
半導体基板の選択領域にシリサイド構造を形成する方法であって、
半導体基板の選択領域を前洗浄するステップ、
シリサイド材料を、前記選択領域を含む前記半導体基板上に付着させるステップ、
前記シリサイド材料をアニーリングし、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、シリサイド層を形成するステップ、および
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップを含み、
前記前洗浄ステップは、
前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップ、
前記選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル又は有機物を除去する湿式洗浄ステップ、
前記選択領域から有機残留物を除去するステップ、および
前記選択領域から酸化膜層を除去するステップを含む
方法。 - 前記シリサイド材料をアニーリングし、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、シリサイド層を形成するステップ、および前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップの２ステップに替えて、
前記シリサイド材料上にキャップ層を付着させるステップ、
前記シリサイド材料に第１の急速熱アニ−ルを行い、それにより前記シリサイド材料を前記選択領域と反応させ、コバルトモノシリサイド（ＣｏＳｉ）層を形成するステップ、
前記キャップ層を除去するステップ、
前記シリサイド材料の未反応部分を前記半導体基板から除去するステップ、および
前記初期シリサイド層に第２の急速熱アニ−ルを行い、それによりコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ 2 ）層を形成するステップを含む請求項１１に記載の方法。 - 前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／エチレングリコール（ＥＧ）・エッチング溶液で処理することを含む請求項１２に記載の方法。
- 前記選択領域から窒化膜およびオキシ窒化膜の少なくとも一つを除去するステップが、前記選択領域をフッ酸（ＨＦ）／グリセリン・エッチング溶液で処理することを含む請求項１２に記載の方法。
- 前記選択領域から金属性パーティクル、表面パーティクル又は有機物を除去する湿式洗浄ステップが、Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄を含み、前記Ｓ／Ｐ ＨｕａｎｇＡＢ洗浄が、前記選択領域を硫酸（Ｈ2ＳＯ4）と過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）の溶液で処理するステップ、前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と水酸化アンモニウム（ＮＨ4ＯＨ）の溶液で処理するステップ、および前記選択領域を過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）と塩酸（ＨＣｌ）の溶液で処理するステップを含む請求項１２に記載の方法。
- 前記選択領域から有機残留物を除去するステップが、オゾン・プラズマ洗浄を含む請求項１２に記載の方法。
- 前記選択領域から酸化膜層を除去するステップが、前記選択領域を希フッ酸（ＤＨＦ）エッチング溶液で処理するステップを含む請求項１２に記載の方法。
- ゲート酸化膜上に形成されたポリシリコン・ゲート構造と、
基板内に形成されたドープト（ｄｏｐｅｄ）・シリコン拡散領域と、
前記ポリシリコン・ゲート構造と前記ドープト（ｄｏｐｅｄ）・シリコン拡散領域とを分離する窒化物のスペーサと、
前記ポリシリコン・ゲート構造および前記シリコン拡散領域上に形成されたコバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層とを含み、
前記ドープト（ｄｏｐｅｄ）・シリコン拡散領域が請求項１〜１０いずれか１つに記載の方法により調製されたものであり、
前記コバルトダイシリサイド（ＣｏＳｉ2）層が、２４オーム毎平方未満の接触抵抗を有する
サリサイド構造。
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