JPH06302545A - ディープ・サブミクロンmosfet中にケイ化接合部を形成する方法 - Google Patents
ディープ・サブミクロンmosfet中にケイ化接合部を形成する方法Info
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Abstract
陥に対して強化されたCoSi2 層を形成し、改良され
たケイ化接合を形成する方法を提供する。 【構成】 フッ化水素酸によりシリコンウェーハを予備
清浄化する過程502と、予備清浄化の後にシリコンウ
ェーハをスパッタリング装置に転送する過程504と、
スパッタリング装置内で低エネルギーのAr+ イオンに
よる衝撃によりシリコンウェーハをスパッタ清浄化する
過程508と、スパッタ清浄化の後にシリコンウェハを
スパッタリング装置から除去することなく、コバルトケ
イ化物(CoSi2 )層を形成するようにシリコンウェ
ーハ上にコバルト金属を析出する過程510とを含んで
いる。
Description
スを形成するための改良方法、一層詳細にはこのような
デバイスの一部としてケイ化接合を形成するための改良
方法に関する。
SFET(1500オングストロームよりも小さい接合
深さを有するMOSFET)中に低いシート抵抗および
接触抵抗を与える。自己整合されるケイ化物工程はディ
ープ・サブミクロンMOSFETにおいて有用である。
ケイ化物からのドーパントのドライブインも欠陥により
誘起される接合漏れ電流の発生を低くする。
属‐シリコン界面の特性により決定される。高純度の金
属の析出および清浄な表面はケイ化物反応のために必要
とされる。残留物または汚染物は不均一で粗いケイ化物
層を生ずる。
要とする。準安定なケイ化物層は隣接する層と干渉し、
またデバイスの性能に影響し得る。ケイ化物生成のメカ
ニズムおよび集積工程の熱的条件はコバルトケイ化物の
粒度を決定する。コバルトケイ化物粒の高い表面エネル
ギーはアニール工程中の大きいケイ化物粒子のアグロメ
レーションに通ずる。粒子は拡散層さえも貫き得る。場
合によっては、ケイ化物粒子の間のシリコンのエピタキ
シャル再成長がケイ化物層を劣化させる。このようなケ
イ化接合の漏れ電流は何桁の大きさで増大する。
に先立ってフッ化水素酸(HF)により行われる。熱力
学的に安定なCoSi2 相はCo2 SiおよびCoSi
相を経て750℃のアニール温度(30秒、急速加アニ
ールRTA)において形成される。その結果、粗いケイ
化物/シリコン界面が生ずる。ケイ化物内へのイオン注
入のようなその後の処理は、もしケイ化物箔が拡散窓の
コーナーに引かれるならば、シリコン結晶の損傷に通じ
得る。大きい粒子がより高いアニール温度において、す
なわちドーパントのドライブイン中に集塊する。
散窓内の均一に清浄なシリコン表面を保証しない(付
着、表面エネルギー)。拡散窓の表面を効果的に清浄化
することは特に問題である。粗いケイ化物/シリコン界
面およびひずみの大きいケイ化物層は重度のアグロメレ
ーション、層劣化および漏れのある接合にしばしば通ず
ることがある。
ープ・サブミクロンMOSFET内に欠陥に対して強化
されたCoSi2 層を形成し、また改良されたケイ化接
合を形成することにある。
ンウェーハは先ずフッ化水素酸(HF)により予め清浄
化される。HFによる予備清浄化の後に、シリコンウェ
ーハは通常のコバルトスパッタリング装置に転送され、
そこで、低エネルギーのAr+ イオン衝撃によりシリコ
ンウェーハがスパッタ清浄化される。低エネルギーのイ
オン衝撃はバルクシリコン内に非常に浅い損傷領域を形
成する。スパッタ清浄化の後に、CoSi2 層を形成す
るようにコバルト金属が室温でシリコンウェーハの上に
析出される。
る。図面中同じ要素には同じ参照符号が付されている。
化されたシリコンウェーハは通常のコバルトスパッタリ
ング装置に転送される。図1には、バルクシリコン2を
露出するように酸化絶縁層1中に開いている拡散窓5を
有する清浄化されていないシリコンウェーハ6が示され
ている。拡散窓の形成は通常の方法で行われ、また本発
明の対象ではない。
されている形式のシリコンウェーハはHFに浸漬して先
ず予備清浄化され、次いで通常のコバルトスパッタリン
グ装置に転送される。次にスパッタリング装置が真空に
排気され、ウェーハのシリコン表面が低エネルギーのA
r+ イオンにより、コバルトスパッタリング装置の中で
スパッタ清浄化される。例えば、Applied Materials A
ME5500コバルトスパッタリング装置においては、
スパッタ清浄化のための適切なパラメータは10分にわ
たり1μAにおいて1.5keVである。本発明の方法
においては、スパッタリング装置の特性に関係して時間
およびエネルギー値は例に示されている値と異なること
があることは当然である。時間およびエネルギー値の典
型的な範囲は10〜15分にわたり1〜2μAにおいて
0.5〜1.5keVである。いずれの場合にも、選ば
れるエネルギーレベルはバルク内の放射損傷を回避し、
しかも拡散窓により露出されたシリコンの(3〜20の
単層の範囲内で)最も上側の層のみを損傷させなければ
ならない。
た後の図1のシリコンウェーハが示されている。HFに
浸漬中、酸化絶縁層1の一部分が各ウェーハ6から除去
される。スパッタ清浄化の間の低エネルギーのAr+ イ
オン衝撃はバルクシリコン2の露出表面のいくつかの単
層を損傷させる。このスパッタにより誘起される非常に
浅い損傷領域7はケイ化物生成のための核生成サイトと
して、他の仕方で滑らかなHF清浄化のみをされたサン
プルにより達成されるであろう核生成サイトの数よりも
かなり多数の核生成サイト8を与える。スパッタリング
の間に使用される低エネルギーの利点は、損傷領域の深
さが一層良好に制御され得ること、また少数(典型的に
約20)の単層に制限され得ることである。また、この
ことは核生成サイトを損傷領域の中に一層均一に分布さ
せる。また、スパッタにより誘起される損傷が製品ウェ
ーハのトポグラフイーに関係しないことも有利である。
マスクエッジとしてのまたは拡散窓のなかのシリコン表
面はAr+ イオンに均等に露出されている。
金属4が、ウェーハがスパッタ清浄化された同一のコバ
ルトスパッタリング装置を使用して、ウェーハの上に析
出される。図3にはコバルト析出後の図2のシリコンウ
ェーハが示されている。ウェーハはコバルトスパッタリ
ング装置から除去されないのが有利である。こうして、
空気への露出が行われず、また汚染が清浄化および析出
過程をチョークしない。上記の予備スパッタリングの利
点は、発熱反応での熱力学的に安定なCoSi2 相の、
欠陥により誘起される生成である。こうして、CoSi
2 層3が室温において金属析出の間に形成される。30
nmよりも薄いCoSi2 層がなんらのアニール過程な
しに形成される。より厚いCoSi2 層が低い温度で相
転移なしに形成される。なぜならば、コバルトの拡散性
が高く、またCoSi2 相が等方性であるからである。
傷がより浅くなるようにするスパッタプロセスの後に追
加することができる。このようなアニール過程を追加す
る場合にも、損傷サイトの数は安定なCoSi2 層を形
成するために典型的に十分である。
れた未反応のコバルトを除去するように、通常の方法で
湿式エッチングをされる。図4には通常の選択的な湿式
エッチングの後の図3のシリコンウェーハが示されてい
る。
クロンMOSFET中にケイ化接合を形成する上記の方
法を要約して示すフローチャートである。
的安定性が改善されることである。ケイ化物中へのイオ
ン注入はシリコン中にいかなる結晶損傷を発生しない。
さらに、ケイ化物層がドーパントの拡散中間に劣化する
ことがない。
ロセス、均一なケイ化物層(アグロメレーションが少な
い、または生じない)および制御されたCoSi2 が得
られることを含んでいる。また本発明によれば、CoS
i2 の熱的安定性が改善され、接合の漏れが改善され
る。スパッタ予備清浄化の後に、ケイ化物/シリコン界
面は滑らかである。従って、接合深さは一層良好に定め
られており、また非常に浅い接合を通じてのCoSi2
の漏れパイプが防止されている。
者により行うことができる。好ましい実施例は例として
説明として示したものであり、本発明の範囲を限定する
ものではない。
を露出するように酸化絶縁層中に開いている拡散窓を有
する清浄化されていないシリコンウェーハの断面図。
スパッタ清浄化の工程を施したシリコンウェーハの断面
図。
工程を施したシリコンウェーハの断面図。
トの通常の選択的な湿式エッチングの工程を施したシリ
コンウェーハの断面図。
ロンMOSFET中にケイ化接合を形成する方法のフロ
ーチャート。
Claims (16)
- 【請求項1】 ディープ・サブミクロンMOSFET中
にケイ化接合部を形成する方法において、 フッ化水素酸によりシリコンウェーハを予備清浄化する
過程と、 予備清浄化の後に、シリコンウェーハをスパッタリング
装置に転送する過程と、 スパッタリング装置中で、低エネルギーレのAr+ イオ
ンによる衝撃によりシリコンウェーハをスパッタ清浄化
する過程と、 スパッタ清浄化の後に、シリコンウェーハをスパッタリ
ング装置から除去することなく、コバルトケイ化物(C
oSi2 )層を形成するようにシリコンウェーハの上に
コバルト金属を析出する過程とを含んでいることを特徴
とするディープ・サブミクロンMOSFET中にケイ化
接合部を形成する方法。 - 【請求項2】 低エネルギーのAr+ イオンによる衝撃
が1μAで約1.5keVにおいて行われることを特徴
とする請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 コバルト金属の析出が室温で行われるこ
とを特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 CoSi2 層がその後のなんらのアニー
ルの過程なしにコバルト金属の析出中に形成されること
を特徴とする請求項1記載の方法。 - 【請求項5】 低エネルギーのAr+ イオンによる衝撃
が15分よりも長くない時間行われることを特徴とする
請求項2記載の方法。 - 【請求項6】 コバルト金属の析出中に形成されるCo
Si2 層が30nm以下の深さであることを特徴とする
請求項4記載の方法。 - 【請求項7】 平方あたり5Ωよりも大きくない低いシ
ート抵抗を有し、1500オングストロームよりも小さ
い接合を有し、またケイ化物のアグロメレーションを有
していないサブミクロンMOSFET。 - 【請求項8】 ディープ・サブミクロンMOSFET中
にケイ化接合部を形成する方法において、 フッ化水素酸によりシリコンウェーハを予備清浄化する
過程と、 予備清浄化の後に、シリコンウェーハをコバルトスパッ
タリング装置に転送する過程と、 コバルトスパッタリング装置中で、低エネルギーのイオ
ンによる衝撃によりシリコンウェーハをスパッタ清浄化
する過程と、 スパッタ清浄化の後に、その後のアニール過程なしにコ
バルトケイ化物(CoSi2 )層を形成するように、シ
リコンウェーハの上にコバルト金属を析出する過程とを
含んでいることを特徴とするディープ・サブミクロンM
OSFET中にケイ化接合部を形成する方法。 - 【請求項9】 シリコンウェーハがその中に形成された
拡散窓を有し、スパッタ清浄化が拡散窓により露出され
たシリコンの3から7までの単層のみを損傷することを
特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項10】 低エネルギーのイオンによる衝撃が1
μAで約1.5keVにおいてAr+ イオンを使用して
行われることを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項11】 コバルト金属の析出が室温で行われる
ことを特徴とする請求項8記載の方法。 - 【請求項12】 低エネルギーのイオンによる衝撃が1
0ないし15分にわたり約1μAで約1.5keVにお
いてAr+ イオンを使用して行われることを特徴とする
請求項8記載の方法。 - 【請求項13】 コバルト金属の析出中に形成されるC
oSi2 層が30nm以下の深さであることを特徴とす
る請求項8記載の方法。 - 【請求項14】 低エネルギーのイオンによる衝撃が1
0分またはそれよりも短い時間行われ、Ar+ イオンを
使用して行われることを特徴とする請求項10記載の方
法。 - 【請求項15】 ディープ・サブミクロンMOSFET
中にケイ化接合部を形成する方法において、 フッ化水素酸により、拡散窓を形成されているシリコン
ウェーハを予備清浄化する過程と、 予備清浄化の後に、シリコンウェーハをコバルトスパッ
タリング装置に転送する過程と、 コバルトスパッタリング装置中で、拡散窓内の20より
も多くない単層を損傷させるようにAr+ イオンによる
衝撃によりシリコンウェーハをスパッタ清浄化する過程
と、 スパッタ清浄化の後に、シリコンウェーハをコバルトス
パッタリング装置から除去することなく、拡散窓内にコ
バルトケイ化物(CoSi2 )層を形成するようにシリ
コンウェーハ上にコバルト金属を析出する過程とを含ん
でいることを特徴とするディープ・サブミクロンMOS
FET中にケイ化接合部を形成する方法。 - 【請求項16】 コバルト金属の析出が室温で行われる
ことを特徴とする請求項15記載の方法。
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