JPH06295881A - シリサイド膜の形成方法 - Google Patents
シリサイド膜の形成方法Info
- Publication number
- JPH06295881A JPH06295881A JP1774794A JP1774794A JPH06295881A JP H06295881 A JPH06295881 A JP H06295881A JP 1774794 A JP1774794 A JP 1774794A JP 1774794 A JP1774794 A JP 1774794A JP H06295881 A JPH06295881 A JP H06295881A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- film
- silicide
- cobalt
- refractory metal
- silicide film
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 71
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 71
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 title description 10
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 24
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 4
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 claims abstract description 3
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 49
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 49
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims description 39
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims description 39
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 25
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 14
- 238000009826 distribution Methods 0.000 abstract description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 abstract 1
- 229910019001 CoSi Inorganic materials 0.000 description 7
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 6
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 6
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical compound [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 3
- 229910008484 TiSi Inorganic materials 0.000 description 2
- QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N Zirconium Chemical compound [Zr] QCWXUUIWCKQGHC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000010354 integration Effects 0.000 description 2
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 2
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 4-methyl-n-(oxomethylidene)benzenesulfonamide Chemical compound CC1=CC=C(S(=O)(=O)N=C=O)C=C1 VLJQDHDVZJXNQL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 108010075750 P-Type Calcium Channels Proteins 0.000 description 1
- 229910006249 ZrSi Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 description 1
- VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N hafnium atom Chemical compound [Hf] VBJZVLUMGGDVMO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 229910021340 platinum monosilicide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5806—Thermal treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0682—Silicides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/58—After-treatment
- C23C14/5893—Mixing of deposited material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 シリコン消耗を最小にしドーパントの再分布
を抑制し薄い接合を有するようにすること。 【構成】 シリコン基板上に耐火性金属とコバルト膜を
真空状態のまま蒸着する工程と、熱処理して前記シリコ
ン基板と耐火性金属との境界にシリサイドを形成する工
程と、エッチング溶液で未反応の前記コバルト膜と耐火
性金属を除去する工程と、からなる。
を抑制し薄い接合を有するようにすること。 【構成】 シリコン基板上に耐火性金属とコバルト膜を
真空状態のまま蒸着する工程と、熱処理して前記シリコ
ン基板と耐火性金属との境界にシリサイドを形成する工
程と、エッチング溶液で未反応の前記コバルト膜と耐火
性金属を除去する工程と、からなる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置製造方法にお
けるシリサイド膜形成方法に関し、特に厚さが２００Å
以下の極めて薄いコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ2 ）の
膜形成方法に適切なシリサイド膜形成方法に関する。
けるシリサイド膜形成方法に関し、特に厚さが２００Å
以下の極めて薄いコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ2 ）の
膜形成方法に適切なシリサイド膜形成方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体集積技術が発達することにより、
数ミクロン以下の半導体素子が集積された。例えば、高
集積化によってＭＯＳトランジスタの大きさは小型化さ
れ、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレーン領域の接合
深さは次第に浅くなった。接合の面抵抗は接合深さに反
比例するので、ソース／ドレーン領域の接合深さが浅く
なるにしたがって面抵抗が増加する。かくして半導体製
品の寄生抵抗が増加する。
数ミクロン以下の半導体素子が集積された。例えば、高
集積化によってＭＯＳトランジスタの大きさは小型化さ
れ、ＭＯＳトランジスタのソース／ドレーン領域の接合
深さは次第に浅くなった。接合の面抵抗は接合深さに反
比例するので、ソース／ドレーン領域の接合深さが浅く
なるにしたがって面抵抗が増加する。かくして半導体製
品の寄生抵抗が増加する。
【０００３】近年、超高集積回路を製造するにあたっ
て、寄生抵抗を減少させて素子特性を向上させるため
に、ソース／ドレーン領域にシリサイド膜を形成した。
接合の面抵抗は比抵抗に比例し、接合深さに反比例す
る。シリコンの比抵抗は２００ΩÅcm程であり、シリサ
イド膜の比抵抗は物質によって異なるが、５０ΩÅcm程
である。したがって浅い接合のソース／ドレーン領域に
シリサイド膜を形成することにより寄生抵抗である面抵
抗を減少させることができた。
て、寄生抵抗を減少させて素子特性を向上させるため
に、ソース／ドレーン領域にシリサイド膜を形成した。
接合の面抵抗は比抵抗に比例し、接合深さに反比例す
る。シリコンの比抵抗は２００ΩÅcm程であり、シリサ
イド膜の比抵抗は物質によって異なるが、５０ΩÅcm程
である。したがって浅い接合のソース／ドレーン領域に
シリサイド膜を形成することにより寄生抵抗である面抵
抗を減少させることができた。
【０００４】ソース／ドレーン領域にシリサイド膜を形
成するということは、接合によるシリコン基板との反応
による結果であるから、シリサイド膜の形成はシリサイ
ド膜の厚さに対応する深さだけシリコンからなるソース
／ドレーン領域の消耗をもたらす。したがって、形成さ
れたシリサイド膜の厚さ、すなわちソース／ドレーン領
域の消耗された部分も接合深さに加算されるので、超高
集積素子を製造するためには、厚さが薄く安定したシリ
サイド膜の形成技術が要求される。また、電気的にみて
も浅い接合のソース／ドレーン領域に形成されるシリサ
イド膜はシリサイドとシリコンとの界面が均一しなけれ
ばならない。
成するということは、接合によるシリコン基板との反応
による結果であるから、シリサイド膜の形成はシリサイ
ド膜の厚さに対応する深さだけシリコンからなるソース
／ドレーン領域の消耗をもたらす。したがって、形成さ
れたシリサイド膜の厚さ、すなわちソース／ドレーン領
域の消耗された部分も接合深さに加算されるので、超高
集積素子を製造するためには、厚さが薄く安定したシリ
サイド膜の形成技術が要求される。また、電気的にみて
も浅い接合のソース／ドレーン領域に形成されるシリサ
イド膜はシリサイドとシリコンとの界面が均一しなけれ
ばならない。
【０００５】シリサイドは高融点金属とポリシリコンと
の反応により形成されるポリサイド（ｐｏｌｙｃｉｄ
ｅ）と、高融点金属とシリコンとの反応により形成され
るサリサイド（ＳＡＬＩＣＩＤＥ，ｓｅｌｆ−ａｌｉｇ
ｎｅｄ ｓｉｌｉｃｉｄｅ）とに分けられる。従来コバ
ルトシリサイド形成方法を図面に基づいて説明する。図
１は従来の浅い接合のソース／ドレーン領域にコバルト
シリサイド形成工程断面図であり、図２は一般のＰ／Ｎ
接合のドーパント（Ｄｏｐａｎｔ）の濃度分布図で、図
１（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１にソース／
ドレーン接合を形成するためにｐ型不純物イオンを注入
する。すなわちｐ型チャネルトランジスタを形成する場
合、図２に示すように、ｎ型シリコン基板にボロンＢを
イオン注入してソース／ドレーン接合を形成する。
の反応により形成されるポリサイド（ｐｏｌｙｃｉｄ
ｅ）と、高融点金属とシリコンとの反応により形成され
るサリサイド（ＳＡＬＩＣＩＤＥ，ｓｅｌｆ−ａｌｉｇ
ｎｅｄ ｓｉｌｉｃｉｄｅ）とに分けられる。従来コバ
ルトシリサイド形成方法を図面に基づいて説明する。図
１は従来の浅い接合のソース／ドレーン領域にコバルト
シリサイド形成工程断面図であり、図２は一般のＰ／Ｎ
接合のドーパント（Ｄｏｐａｎｔ）の濃度分布図で、図
１（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１にソース／
ドレーン接合を形成するためにｐ型不純物イオンを注入
する。すなわちｐ型チャネルトランジスタを形成する場
合、図２に示すように、ｎ型シリコン基板にボロンＢを
イオン注入してソース／ドレーン接合を形成する。
【０００６】Ｐ／Ｎ接合の形成されたシリコン基板１上
にコバルト（Ｃｏ）膜２を蒸着し、図１（ｂ）に示すよ
うに、ＲＴＰまたは炉を利用して７００℃以上の温度で
熱処理すると、シリコン基板１とコバルト膜２との境界
において時間経過によってシリコン（Ｓｉ）とコバルト
（Ｃｏ）とが ＣｏＳｉ＋Ｓｉ→ＣｏＳｉ2 ・・・・・（１） と反応してコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ2 ）膜３が生
成される。ここで、コバルト膜とシリコン（Ｓｉ）とが
全部反応させるのではなく、浅い接合を得るために熱処
理時間を制御することによりコバルト膜の一部を未反応
とする。
にコバルト（Ｃｏ）膜２を蒸着し、図１（ｂ）に示すよ
うに、ＲＴＰまたは炉を利用して７００℃以上の温度で
熱処理すると、シリコン基板１とコバルト膜２との境界
において時間経過によってシリコン（Ｓｉ）とコバルト
（Ｃｏ）とが ＣｏＳｉ＋Ｓｉ→ＣｏＳｉ2 ・・・・・（１） と反応してコバルトシリサイド（ＣｏＳｉ2 ）膜３が生
成される。ここで、コバルト膜とシリコン（Ｓｉ）とが
全部反応させるのではなく、浅い接合を得るために熱処
理時間を制御することによりコバルト膜の一部を未反応
とする。
【０００７】したがって、図１（ｂ）に示すように、未
反応のコバルト膜２とコバルトシリサイド膜３が生成さ
れる。ここで、コバルト膜２を３ＨＣｌ：１Ｈ2Ｏ2溶液
でエッチングすれば未反応のコバルト膜２と生成された
コバルトシリサイド膜３はエッチング選択比が異なるの
でコバルト膜２のみが選択的にエッチングされる。 参考文献 １．E.K.Broadvent,M.Delfino,A.E.Morgan,D.K.Sadana,
and P.Maillot,"Self-Aligned Silicided （PtSi and C
oSi2）Ultra-Shallow,P+／N Junctions",IEE Electron
Device Lett.,EDL-8,318（1987）. ２．E.K.Broadvent,A.E.Morgan,and P.Maillot,"Applic
ation of Self-Aligned CoSi2 Interconnection in Sub
micrometer CMOS Transistor",IEEE Trans.Electron De
vice,ED-36,2440（1989）. ３．L.Van den Hove,R.Wolters,K.Maex,R.F.dekeers ma
ecker,and G.J.Declerk,"A Self-Aligned CoSi2 Interc
onnection and contact Technology for VLSIApplicati
on",IEEE Trans.Electron Device,ED-34,554（1987）。
反応のコバルト膜２とコバルトシリサイド膜３が生成さ
れる。ここで、コバルト膜２を３ＨＣｌ：１Ｈ2Ｏ2溶液
でエッチングすれば未反応のコバルト膜２と生成された
コバルトシリサイド膜３はエッチング選択比が異なるの
でコバルト膜２のみが選択的にエッチングされる。 参考文献 １．E.K.Broadvent,M.Delfino,A.E.Morgan,D.K.Sadana,
and P.Maillot,"Self-Aligned Silicided （PtSi and C
oSi2）Ultra-Shallow,P+／N Junctions",IEE Electron
Device Lett.,EDL-8,318（1987）. ２．E.K.Broadvent,A.E.Morgan,and P.Maillot,"Applic
ation of Self-Aligned CoSi2 Interconnection in Sub
micrometer CMOS Transistor",IEEE Trans.Electron De
vice,ED-36,2440（1989）. ３．L.Van den Hove,R.Wolters,K.Maex,R.F.dekeers ma
ecker,and G.J.Declerk,"A Self-Aligned CoSi2 Interc
onnection and contact Technology for VLSIApplicati
on",IEEE Trans.Electron Device,ED-34,554（1987）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来のコバルトシリサイド膜形成技術においては、
シリサイド膜の厚さが約９００Å以上に形成されるの
で、接合深さが０．２μｍ以下である浅い接合の素子に
適用した場合、工程の再現性がなく、シリサイドを利用
した場合、むしろ特性が悪くなり、また次のような問題
点があった。
うな従来のコバルトシリサイド膜形成技術においては、
シリサイド膜の厚さが約９００Å以上に形成されるの
で、接合深さが０．２μｍ以下である浅い接合の素子に
適用した場合、工程の再現性がなく、シリサイドを利用
した場合、むしろ特性が悪くなり、また次のような問題
点があった。
【０００９】すなわち、シリコン部材のコバルトシリサ
イド膜下のドーパントの濃度が高ければ高いほど接触抵
抗は低くなり、シリサイド／シリコン境界と接合部との
距離が遠ければ遠いほど素子の安定性は増加する。参考
文献：S.M.Sze,in "physicsof Semiconductor Device",
2nd Ed.john Wiley&Sons,N.Y.,1981,p304.
イド膜下のドーパントの濃度が高ければ高いほど接触抵
抗は低くなり、シリサイド／シリコン境界と接合部との
距離が遠ければ遠いほど素子の安定性は増加する。参考
文献：S.M.Sze,in "physicsof Semiconductor Device",
2nd Ed.john Wiley&Sons,N.Y.,1981,p304.
【００１０】従来コバルトシリサイド形成方法では、従
来のシリサイド形成方法によるドーパント濃度再分布図
である図３に示すように、コバルトシリサイドの厚さが
厚く形成され（約９００Å）、そのコバルトシリサイド
膜形成の際、シリサイドの厚さだけシリコン（Ｊｕｎｃ
ｔｉｏｎ）が消耗される。参考文献：MA.Nicolet andS.
S.Lau,in "VLSI Electrocs:Microstracture Science",V
ol.6,N.G.Einspruchand G.B.Larrbe,Eds.,（Academic P
ress,N.Y.,1983）p329。
来のシリサイド形成方法によるドーパント濃度再分布図
である図３に示すように、コバルトシリサイドの厚さが
厚く形成され（約９００Å）、そのコバルトシリサイド
膜形成の際、シリサイドの厚さだけシリコン（Ｊｕｎｃ
ｔｉｏｎ）が消耗される。参考文献：MA.Nicolet andS.
S.Lau,in "VLSI Electrocs:Microstracture Science",V
ol.6,N.G.Einspruchand G.B.Larrbe,Eds.,（Academic P
ress,N.Y.,1983）p329。
【００１１】また、この時ドーパントが再分布（Ｒｅｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）して相当量損失し、シリサイ
ド／シリコン境界においてドーパント濃度が減少するの
で、相対的に接触抵抗が増加する。これは図２と図３と
を比較すれば、ボロンＢの再分布図が変化し、シリサイ
ド膜が肉厚に形成されるのでシリサイドとシリコンとの
境界におけるドーパント（ボロン）濃度がさらに減少す
ることが分かる。参考文献：C.Y.Liu,J.M.Sung,r.Liu,
N.S.Tsai,R.Shnh,S.J.Hillenius,and H.C.Kirch, "Pros
s Limitation and Device Design Tradeoffs of Self-A
ligned TiSi2 Junction Formation in Submicometer CM
OS Device",IEEE Trans.Electron Device,ED-38,246（1
991）。
ｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ）して相当量損失し、シリサイ
ド／シリコン境界においてドーパント濃度が減少するの
で、相対的に接触抵抗が増加する。これは図２と図３と
を比較すれば、ボロンＢの再分布図が変化し、シリサイ
ド膜が肉厚に形成されるのでシリサイドとシリコンとの
境界におけるドーパント（ボロン）濃度がさらに減少す
ることが分かる。参考文献：C.Y.Liu,J.M.Sung,r.Liu,
N.S.Tsai,R.Shnh,S.J.Hillenius,and H.C.Kirch, "Pros
s Limitation and Device Design Tradeoffs of Self-A
ligned TiSi2 Junction Formation in Submicometer CM
OS Device",IEEE Trans.Electron Device,ED-38,246（1
991）。
【００１２】又、接合部のシリコンの消耗は、安定的な
浅い接合の素子の製造を難しくし、シリコン（または接
合）の消耗が、接合深さの１／２以上になると接合のリ
ーク電流が急激に増加する。参考文献：D.C.Chen,T.R.C
ass,J.E.Turner,P.P.Merchant,and K.Y.chiu, "TiSi2 T
hickness Limitation for use with Shallow Junction
and SWAMI or LOCOS Isolation",IEEE Trans,Electron
Device, ED-33,1463（1986）。
浅い接合の素子の製造を難しくし、シリコン（または接
合）の消耗が、接合深さの１／２以上になると接合のリ
ーク電流が急激に増加する。参考文献：D.C.Chen,T.R.C
ass,J.E.Turner,P.P.Merchant,and K.Y.chiu, "TiSi2 T
hickness Limitation for use with Shallow Junction
and SWAMI or LOCOS Isolation",IEEE Trans,Electron
Device, ED-33,1463（1986）。
【００１３】また、シリサイド／シリコン界面の屈曲が
発生し、これにより接合とシリサイド膜との間が一定で
なくなり、電気的な特性が悪くなる。参考文献：R.Liu,
D.S.Williams,and W.T.Lynch, "A Study of the Leakag
e Mechanism of Silicided n+／P Junctions",J.Appl.P
hys.,63,1990（1988）。本発明はこのような問題点を解
決するためのもので、シリコン消耗を最小化し、ドーパ
ントの再分布を抑制し、薄い接合を有するようにするこ
とが目的である。
発生し、これにより接合とシリサイド膜との間が一定で
なくなり、電気的な特性が悪くなる。参考文献：R.Liu,
D.S.Williams,and W.T.Lynch, "A Study of the Leakag
e Mechanism of Silicided n+／P Junctions",J.Appl.P
hys.,63,1990（1988）。本発明はこのような問題点を解
決するためのもので、シリコン消耗を最小化し、ドーパ
ントの再分布を抑制し、薄い接合を有するようにするこ
とが目的である。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明は、シリコン基板上に耐火性金属とコバルト膜
を真空状態のまま蒸着する工程と、熱処理して前記シリ
コン基板と耐火性金属との境界にシリサイド膜を形成す
る工程と、エッチング溶液で未反応の前記コバルト膜と
耐火性金属とを除去する工程と、からなる。
の本発明は、シリコン基板上に耐火性金属とコバルト膜
を真空状態のまま蒸着する工程と、熱処理して前記シリ
コン基板と耐火性金属との境界にシリサイド膜を形成す
る工程と、エッチング溶液で未反応の前記コバルト膜と
耐火性金属とを除去する工程と、からなる。
【００１５】
【実施例】以下、本発明を図面を参照して詳述する。図
４は本発明のソース／ドレーン領域にコバルトシリサイ
ド膜を形成する形成工程断面図であり、図５は本発明に
よるＴａを用いたシリサイド膜のスペクトルであり、図
６は本発明によるＺｒを用いたシリサイド膜のスペクト
ルである。本発明のコバルトシリサイド膜形成方法は、
図４（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１にソース
／ドレーン接合のためのｐ型不純物（ボロンＢ）イオン
を注入する。すなわちｐチャネルのトランジスタを形成
する場合、ｎ型シリコン基板にボロンをイオン注入して
ソース／ドレーン接合を形成する。またソース／ドレー
ン接合の形成されたシリコン基板１上にタンタルＴａ、
ジリコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆなどの耐火性金属５
を蒸着し、真空がとぎれることのないようにコバルトＣ
ｏ膜２を蒸着する。この時シリコン基板１の表面に形成
された自然酸化膜４は還元されて除去される。ここに耐
火性金属５の厚さは７０Å以下、コバルト膜２の厚さは
２５０Å以下とする。
４は本発明のソース／ドレーン領域にコバルトシリサイ
ド膜を形成する形成工程断面図であり、図５は本発明に
よるＴａを用いたシリサイド膜のスペクトルであり、図
６は本発明によるＺｒを用いたシリサイド膜のスペクト
ルである。本発明のコバルトシリサイド膜形成方法は、
図４（ａ）に示すように、ｎ型シリコン基板１にソース
／ドレーン接合のためのｐ型不純物（ボロンＢ）イオン
を注入する。すなわちｐチャネルのトランジスタを形成
する場合、ｎ型シリコン基板にボロンをイオン注入して
ソース／ドレーン接合を形成する。またソース／ドレー
ン接合の形成されたシリコン基板１上にタンタルＴａ、
ジリコニウムＺｒ、ハフニウムＨｆなどの耐火性金属５
を蒸着し、真空がとぎれることのないようにコバルトＣ
ｏ膜２を蒸着する。この時シリコン基板１の表面に形成
された自然酸化膜４は還元されて除去される。ここに耐
火性金属５の厚さは７０Å以下、コバルト膜２の厚さは
２５０Å以下とする。
【００１６】７００℃程の温度で窒素またはアンモニア
雰囲気において約２０秒間熱処理（ＲＴＰ）すると、図
４（ｂ）に示すように、コバルト膜２のコバルト原子が
耐火性金属５を通過してシリコン基板１上において、シ
リサイド（ＣｏＳｉ2 ）６の組成を有するエピタキシャ
ル層が形成される。この時形成されるコバルトシリサイ
ド層の厚さは２００Å以下であり、同様にコバルト膜
２、耐火性金属５の層は未反応のまま残る。したがって
図４（ｃ）に示すように、３ＨＣｌ：１Ｈ2Ｏ2溶液で約
１５秒間浸漬してコバルトシリサイド６を残して耐火性
金属５と未反応のコバルト膜２を除去する。
雰囲気において約２０秒間熱処理（ＲＴＰ）すると、図
４（ｂ）に示すように、コバルト膜２のコバルト原子が
耐火性金属５を通過してシリコン基板１上において、シ
リサイド（ＣｏＳｉ2 ）６の組成を有するエピタキシャ
ル層が形成される。この時形成されるコバルトシリサイ
ド層の厚さは２００Å以下であり、同様にコバルト膜
２、耐火性金属５の層は未反応のまま残る。したがって
図４（ｃ）に示すように、３ＨＣｌ：１Ｈ2Ｏ2溶液で約
１５秒間浸漬してコバルトシリサイド６を残して耐火性
金属５と未反応のコバルト膜２を除去する。
【００１７】このような本発明のシリサイド形成方法に
おいて、耐火性金属５を蒸着する理由は、耐火性金属５
の酸化電位がシリコンの酸化電位より大きいため、熱処
理時のシリコン基板の表面に生成された自然酸化膜４を
還元させて除去でき、シリサイドの形成の際発生するシ
リコン基板消耗の代替とすることができるからである。
熱処理工程においての初期シリサイド生成物はＴａＳｉ
2 、ＺｒＳｉ2 、ＨｆＳｉ2 などであり、シリサイドの
初期生成物の生成温度は３００℃ある。コバルトシリサ
イドの格子常数はシリコンと類似してエピタキシャル層
へ成長しようとする性質が強い。
おいて、耐火性金属５を蒸着する理由は、耐火性金属５
の酸化電位がシリコンの酸化電位より大きいため、熱処
理時のシリコン基板の表面に生成された自然酸化膜４を
還元させて除去でき、シリサイドの形成の際発生するシ
リコン基板消耗の代替とすることができるからである。
熱処理工程においての初期シリサイド生成物はＴａＳｉ
2 、ＺｒＳｉ2 、ＨｆＳｉ2 などであり、シリサイドの
初期生成物の生成温度は３００℃ある。コバルトシリサ
イドの格子常数はシリコンと類似してエピタキシャル層
へ成長しようとする性質が強い。
【００１８】したがって、熱処理時のコバルト原子が、
耐火性金属５層を通過して自然酸化膜４が除去されたシ
リコン表面へ伝達されてコバルトシリサイドが形成され
る。ここに、耐火性金属としてタンタルＴａを使用し、
７５０℃温度で熱処理した後に生成されるコバルトスペ
クトルである図５と、耐火性金属としてジルコニウムＺ
ｒを使用し７５０℃温度で熱処理した後に生成されるコ
バルトスペクトルである図６とを比較して分かるよう
に、耐火性金属としてどの金属を選択するかによってシ
リコン表面から生成されるコバルトシリサイド膜の厚さ
を調整することができる。
耐火性金属５層を通過して自然酸化膜４が除去されたシ
リコン表面へ伝達されてコバルトシリサイドが形成され
る。ここに、耐火性金属としてタンタルＴａを使用し、
７５０℃温度で熱処理した後に生成されるコバルトスペ
クトルである図５と、耐火性金属としてジルコニウムＺ
ｒを使用し７５０℃温度で熱処理した後に生成されるコ
バルトスペクトルである図６とを比較して分かるよう
に、耐火性金属としてどの金属を選択するかによってシ
リコン表面から生成されるコバルトシリサイド膜の厚さ
を調整することができる。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のシリサイ
ド膜の形成方法によれば、次のような効果がある。 １．接合の形成されたシリコン基板上に耐火性金属を蒸
着し、その上にコバルトを蒸着して高温で熱処理してい
るので、耐火性金属を選択することにより約２００Å以
内のコバルトシリサイド膜を形成することができるの
で、薄い接合がより容易に得られる。 ２．図７は本発明によるドーパントの濃度分布図で、接
合が形成された基板上に耐火性金属を蒸着し、その上に
コバルトを蒸着して、熱処理工程によりコバルトシリサ
イド膜をシリコン基板の界面に薄く形成するので、接合
を構成するドーパントの再分布が抑制できる。 ３．生成されたコバルトシリサイド膜の厚さが薄いので
シリコン基板とコバルトシリサイドとの界面のドーパン
ト濃度は減少しない。のみならず、生成されたコバルト
シリサイド膜がエピタキシ（Ｅｐｉｔａｘｙ）の特性を
示すので、コバルトシリサイド／シリコン基板との界面
が均一となり、工程の安定性が維持されて半導体素子の
特性を向上させる。
ド膜の形成方法によれば、次のような効果がある。 １．接合の形成されたシリコン基板上に耐火性金属を蒸
着し、その上にコバルトを蒸着して高温で熱処理してい
るので、耐火性金属を選択することにより約２００Å以
内のコバルトシリサイド膜を形成することができるの
で、薄い接合がより容易に得られる。 ２．図７は本発明によるドーパントの濃度分布図で、接
合が形成された基板上に耐火性金属を蒸着し、その上に
コバルトを蒸着して、熱処理工程によりコバルトシリサ
イド膜をシリコン基板の界面に薄く形成するので、接合
を構成するドーパントの再分布が抑制できる。 ３．生成されたコバルトシリサイド膜の厚さが薄いので
シリコン基板とコバルトシリサイドとの界面のドーパン
ト濃度は減少しない。のみならず、生成されたコバルト
シリサイド膜がエピタキシ（Ｅｐｉｔａｘｙ）の特性を
示すので、コバルトシリサイド／シリコン基板との界面
が均一となり、工程の安定性が維持されて半導体素子の
特性を向上させる。
【図１】従来のシリサイド形成工程断面図である。
【図２】一般のＰ／Ｎ接合のドーパントの再分布図であ
る。
る。
【図３】従来のコバルトシリサイド形成方法によるドー
パントの再分布図である。
パントの再分布図である。
【図４】本発明のシリサイド形成工程断面図である。
【図５】本発明によるＴａを用いたシリサイド膜のスペ
クトルである。
クトルである。
【図６】本発明によるＺｒを用いたシリサイド膜のスペ
クトルである。
クトルである。
【図７】本発明によるドーパントの濃度分布図である。
１ シリコン基板 ２ コバルト膜 ４ 自然酸化膜 ５ 耐火性金属 ６ シリサイド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ヒョン・ズン・キム 大韓民国・ソウル−シ・ソチョ−グ・ザム オン−ドン・57・デリムアパートメント ８−803
Claims (5)
- 【請求項１】 シリコン基板上に耐火性金属とコバルト
膜を真空状態のまま蒸着する工程と、 熱処理して前記シリコン基板と耐火性金属との境界にシ
リサイド膜を形成する工程と、 エッチング溶液で未反応の前記コバルト膜と耐火性金属
を除去する工程と、 を有することを特徴とするシリサイド膜の形成方法。 - 【請求項２】 耐火性金属は、Ｔａ、Ｚｒ、Ｈｆのいず
れかで形成することを特徴とする前記請求項１記載のシ
リサイド膜の形成方法。 - 【請求項３】 耐火性金属の厚さは、７０Å以下に形成
することを特徴とする前記請求項１または請求項２記載
のシリサイド膜の形成方法。 - 【請求項４】 コバルト膜の厚さは、２５０Å以下で形
成することを特徴とする前記請求項１記載のシリサイド
膜の形成方法。 - 【請求項５】 前記熱処理は窒素またはアンモニア雰囲
気において５００〜９００℃温度で所定時間を施すこと
を特徴とする前記請求項１記載のシリサイド膜の形成方
法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR616/1993 | 1993-01-19 | ||
| KR1019930000616A KR960006698B1 (ko) | 1993-01-19 | 1993-01-19 | 실리사이드 형성방법 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06295881A true JPH06295881A (ja) | 1994-10-21 |
| JP2559669B2 JP2559669B2 (ja) | 1996-12-04 |
Family
ID=19349776
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6017747A Expired - Fee Related JP2559669B2 (ja) | 1993-01-19 | 1994-01-19 | シリサイド膜の形成方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2559669B2 (ja) |
| KR (1) | KR960006698B1 (ja) |
| DE (1) | DE4401341C2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07169711A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-07-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 金属シリサイドの相転移温度を低下させる方法 |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5828131A (en) * | 1993-10-29 | 1998-10-27 | International Business Machines Corporation | Low temperature formation of low resistivity titanium silicide |
| US5356837A (en) * | 1993-10-29 | 1994-10-18 | International Business Machines Corporation | Method of making epitaxial cobalt silicide using a thin metal underlayer |
| US6071782A (en) | 1998-02-13 | 2000-06-06 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | Partial silicidation method to form shallow source/drain junctions |
| JP2002075905A (ja) | 2000-08-29 | 2002-03-15 | Nec Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1993
- 1993-01-19 KR KR1019930000616A patent/KR960006698B1/ko not_active IP Right Cessation
-
1994
- 1994-01-18 DE DE19944401341 patent/DE4401341C2/de not_active Expired - Fee Related
- 1994-01-19 JP JP6017747A patent/JP2559669B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07169711A (ja) * | 1993-10-29 | 1995-07-04 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 金属シリサイドの相転移温度を低下させる方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR960006698B1 (ko) | 1996-05-22 |
| DE4401341C2 (de) | 2001-10-18 |
| JP2559669B2 (ja) | 1996-12-04 |
| DE4401341A1 (de) | 1994-07-21 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6562718B1 (en) | Process for forming fully silicided gates | |
| JP2819240B2 (ja) | 浅い接合のソース／ドレーン領域とシリサイドを有するｍｏｓトランジスタの製造方法 | |
| JPH0613403A (ja) | Ｍｏｓ集積回路上の自己整列珪化コバルト | |
| JPH07142726A (ja) | 電界効果型トランジスタの製造方法 | |
| US6784506B2 (en) | Silicide process using high K-dielectrics | |
| US6329277B1 (en) | Method of forming cobalt silicide | |
| US6218276B1 (en) | Silicide encapsulation of polysilicon gate and interconnect | |
| US7320938B2 (en) | Method for reducing dendrite formation in nickel silicon salicide processes | |
| JP2559669B2 (ja) | シリサイド膜の形成方法 | |
| US6063680A (en) | MOSFETS with a recessed self-aligned silicide contact and an extended source/drain junction | |
| US5824600A (en) | Method for forming a silicide layer in a semiconductor device | |
| JP2930042B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2001352058A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05304108A (ja) | 半導体装置及び半導体装置の製造方法 | |
| US5998286A (en) | Method to grow self-aligned silicon on a poly-gate, source and drain region | |
| US6632740B1 (en) | Two-step process for nickel deposition | |
| JP2570487B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US6689687B1 (en) | Two-step process for nickel deposition | |
| JPH069213B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2940492B2 (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
| JP2586816B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2003218060A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPS63227018A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JPH05190566A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| US20050092598A1 (en) | Sputtering process with temperature control for salicide application |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Year of fee payment: 12 Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080905 Year of fee payment: 12 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090905 Year of fee payment: 13 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100905 Year of fee payment: 14 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |