JPH0232537A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 以下の順序に従って本発明を説明する。

Ａ、産業上の利用分野 Ｂ１発明の概要 Ｃ６従来技術 り１発明が解決しようとする間刈点 Ｅ８間運点を解決するための手段 Ｆ０作用 Ｇ、実施例［第１図］ （Ａ、産業上の利用分野） 本発明は半導体装置の製造方法、特に半導体上に高融点
金属を堆積し、熱処理により高融点金属のシリサイドを
形成する半導体装置の製造方法に関する。

（Ｂ、発明の概要） 本発明は、上記の半導体装置の製造方法において、 高融点金属シリサイドとそわに接続される配線層との間
のコンタクト抵抗が酸化膜によって大きくなることを防
止するため、 熱処理を水素を含んだ雰囲気中で行うようにするもので
ある。

（Ｃ，従来技術） ＶＳＬＩの高集積化、高速性の向上の要求に応じて高融
点金属シリサイドにより半導体基板のソース、トレイン
あるいはゲートと配線層との間のコンタクトバリア層を
形成する技術が現れ、その技術開発が盛んである。

ところで、高融点金属シリサイドの形成は、シリコン半
導体基板表面に高融点金属を堆積させた後、高融点金属
シリサイド膜表面にできるだけ酸化膜が出来ないように
するために不活性ガス（Ｎ２あるいはＡｒ）中にて酸素
の巻き込みの少ないＲＴ　Ｐ　（Ｒａｐｉｄ　Ｔｈｅｒ
ｍａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓ　）装置を用いて熱処理すると
いう方法で行わわた。

（Ｄ、発明が解決しようとする問題点）しかし、高融点
金属が堆積した段階で既に酸化膜が存在しているし、ま
た不活性ガス雰囲気で熱処理するチャンバー内にも若干
の酸素ガスが残留しており、その酸素によって高融点金
属シリサイド層の表面が酸化されるので、高融点金属シ
リサイド層表面に酸化膜が形成されてしまうことは従来
においては完全に防止することができなかった。

また、高融点金属シリサイド層の形成撞に層間絶縁膜を
形成し、該層間絶縁膜にコンタクトホールを形成する工
程においてコンタクトホールの底部のシリサイド表面に
酸素が吸着され、この酸素により酸化膜が形成される場
合もあった。

このようにし・て生じてしまう高融点金属酸化膜は膜厚
が薄く高融点金属シリサイドのシート抵抗にはさほど大
きな影響をへえないが、高融点金属シリサイド層とそれ
に接続される配線層とのコンタクト抵抗を増大させる要
因となり、大きな問題となってきた。

本発明はこのような問題点を解決すべく為されたもので
ありＳ高融点金属シリサイドとそれに接続される配線層
との間のコンタクト抵抗が酸化膜によって大きくなるこ
とを防止することを目的とする。

（Ｅ、間が点を解決するための手段） 本発明半導体装置の製造方法は上記問題点を解決するた
め、半導体上の高融点金属の表面の酸素膜を水素を含ん
だ雰囲気中で熱処理することにより除去することを特徴
とする。

（Ｆ、作用） 本発明半導体装置の製造方法によれば、酸化膜゛が形成
されてもそれか直りに雰囲気中の水素によって還元され
るので、高融点金属を含んだ層の表面に酸化膜が生じる
虞れがなくなり、延いては高融点金属膜とそれに接続さ
れる配線層等とのコンタクト抵抗が小さくなる。

（Ｇ、実施例）［第１図］ 以下７本発明半導体装置の製造方法を図示実施例に従っ
て詳細に説明する。

第１図（Ａ）乃至（Ｈ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図である。

（Ａ）半導体基板１の表面部を選択的に酸化してフィー
ルド絶縁膜２を形成し、半導体基板１の素子形成領域に
ゲート酸化膜３を形成し、多結晶シリコンからなるゲー
ト電極４を形成し、該ゲート電極４の側面にＳｉＯ□か
らなるサイドウオール５を形成し、半導体基板１にそれ
と逆導電型の不純物をドープすることによりソース６及
びドレイン７を形成し、そして、ソース６、ドレイン７
の表面の酸化膜をエツチングしてソース６、トレイン７
の表面を露出させる。同図（Ａ）はソース６、ドレイン
７の表面を露出させた後の状態を示す。

（Ｂ）次に、同図（Ｂ）に示すように半導体基板１表面
に高融点金属であるチタン膜８を形成する。

（Ｃ）次に、チタン膜８のシリサイド化のための熱処理
を行う。この熱処理は水素雰囲気中で例えば６００℃の
温度で短時間（数十秒間）行う。すると、同図（Ｃ）に
示すようにチタン膜８のシリコンと接する部分が選択的
にチタンシリサイド（ＴｉＳｉｘ）膜９となる。即ち、
サリサイド技術によってチタンシリサイド膜９を形成す
るのである。

ところで、サリサイドは従来においては窒素Ｎ　４囲気
あるいはアルゴンＡｒ雰囲気で行われたか、本半導体装
置の製造方法においては水素雰［ｔｌ気で行うので、チ
タンシリサイド膜９の表面には酸化膜（チタンオキサイ
ドＴｉ０ｘ）が全く形成されない。というのは、酸化膜
ＴｉＯｘが仮に出来たとしても水素Ｈの還元作用により
その酸化膜ＴｉＯｘがチタンＴｉに戻ってしまうからで
ある。

（Ｄ）次に、第１図（Ｄ）に示すように未反応のチタン
膜８をエツチングにより除去する。エツチング液として
チタンシリサイド９に対して選択比の大きな例えばアン
モニア通水を用いる。ところで、上述したように熱処理
が水素雰囲気中で行われチタン膜８及びチタンシリサイ
ド膜９の表面には酸化膜がほとんど生じていないので、
チタンシリサイド膜ＴｉＯｘの存在によるエツチングの
不均一性がなく、チタンシリサイド膜９の均一性は従来
よりも顕著に向上する。

（Ｅ）次に、同図（Ｅ）に示すように水素Ｈ２雰囲気中
で８００℃の温度で熱処理してチタンシリサイドＩＱ　
９をＴｉＳｉ２に変化させ、チタンオキサイド膜９の低
抵抗化、安定化を行う。

（Ｆ）次に、半導体基板１上に例えばＳｉｎ、からなる
層間絶縁膜１０を例えばＣＶＤにより形成し、そして、
該層間絶縁膜１０にコンタクトホール１１を形成する。

第１図（Ｆ）はコンタクトホール１１の形成後の状態を
示す。１２は層間絶縁１１ＱＩＯ及びコンタクトホール
１１の形成の際に生じた酸化膜（チタンオキサイド膜）
である。

（Ｇ）その後、同図（Ｇ）に示すように水素Ｈ２雰囲気
中で８００℃の温度の熱処理を行う。この熱処理は、ソ
ース６、ドレイ７及びゲート電極４の表面に層間絶縁膜
ｌＯ、コンタクトホール１１の形成の際に生じた酸化膜
を除去したり、またコンタクトホール１１を形成するた
めのドライエツチングにより生じた表面のダメージを修
復するために行う。

（Ｈ）その後、同図（Ｈ）に示すように例えばアルミニ
ウムからなる配線層１３を形成する。すると、配線層１
３と、ソース６、ドレインン７そしてゲート電極４（但
し、配線層１３とゲート電極４との接続箇所は図面には
現れていない。）表面のチタンシリサイド膜９とはチタ
ンの酸化膜１２を介することなくコンタクトされ、コン
タクト抵抗をきわめて小さくすることができる。

そして、コンタクト抵抗を小さくすることができること
は、ヤ導体素子の高速化を可能にするし、また、コンタ
クトホールの小径化を可能にし延いてはＬＳＩの高集積
化を可能にする。

（Ｈ，発明の効果） 以ｌ−に述べたように、本発明半導体装置の製造方法は
、半導体上に形成した高融点金属を含んだ層の表面に形
成された高融点金属の酸化膜を、水素を含んだ雰囲気中
で熱処理して除去することを特徴とするものである。

従って、本発明半導体装置の製造方法によれば、酸化膜
が形成されてもそれが直ちに雰囲気中の水素によって還
元されるので、高融点金属シリサイドの表面に酸化膜が
生じる虞れがなくなり、延いては高融点金属膜とそれに
接続される配線層等とのコンタクト抵抗が小さくなる。

【図面の簡単な説明】 第１自（Ａ）乃至（Ｈ）は本発明半導体装置の製造方法
の一つの実施例を工程順に示す断面図である。 符号の説明 １（６，７）、４・・・半導体、 ９・・・高融点金属を含んだ層、 １２・・・酸化膜。 出　願　人　　ソニー株式会社 −コ　・ −Ｃす Ｖ　　　〜 ＝ｃｎ　　Ｐ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）半導体上に形成した高融点金属を含んだ層の表面
   に形成された高融点金属の酸化膜を、水素を含んだ雰囲
   気中で熱処理して除去することを特徴とする半導体装置
   の製造方法