JPH08115890A - Formation of electrode on semiconductor substrate - Google Patents

Formation of electrode on semiconductor substrate

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JPH08115890A
JPH08115890A JP25032194A JP25032194A JPH08115890A JP H08115890 A JPH08115890 A JP H08115890A JP 25032194 A JP25032194 A JP 25032194A JP 25032194 A JP25032194 A JP 25032194A JP H08115890 A JPH08115890 A JP H08115890A
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JP
Japan
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film
metal
substrate
electrode
semiconductor substrate
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JP25032194A
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Japanese (ja)
Inventor
Osamu Ueda
修 上田
Kazuto Ikeda
和人 池田
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE: To reduce the electric resistance of an electrode, improve the uniform ity of electric resistance, and effectively erode and eliminate interstitial transi tion loops, by employing a highly reducible metal as first metal to be removed after heat treatment. CONSTITUTION: A LOCOS oxide film 3 is formed on a Si substrate 1, and a region where an electrode is to be formed is defined and a n<+> -region 6 is formed there. A Ti film 7 as first metal highly reducible is formed by RF sputtering on the entire surface of the substrate. Heat treatment is performed at low temperature to form a TiSi2 layer 8. The unreacted Ti film 7 is removed from the LOCOS oxide film 3, and heat treatment is performed at high temperature to remove the TiSi2 layer 9. A Co film 10 as second metal is formed by sputtering on the entire surface of the Si substrate 1, and heat treatment is performed at low temperature to form an unreacted CoSi2 layer 11. The Co film 10 remaining on the LOCOS oxide film 3 is removed, and then heat treatment is performed at high temperature to form a CoSi2 layer 12.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置あるいは半
導体集積回路装置における半導体基板上への電極形成方
法、特に、金属シリサイドの形成方法の改良、具体的に
は、ソース接合またはドレイン接合の欠陥の低減、およ
び電極金属と半導体基板の界面の残存酸化膜による電気
抵抗の増大の解消を目的とする半導体基板上への電極形
成方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an improved method for forming electrodes on a semiconductor substrate in a semiconductor device or a semiconductor integrated circuit device, in particular, a method for forming metal silicide, and more specifically, defects in source junction or drain junction. And a method of forming an electrode on a semiconductor substrate for the purpose of reducing the increase in electric resistance due to the residual oxide film at the interface between the electrode metal and the semiconductor substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】図6、図7は、従来の半導体基板上への
電極形成方法の模式的説明図であり、(A)〜(H)は
各工程を示している。この図において、21はSi基
板、22はSi3 4 ストライプマスク、23はLOC
OS酸化膜、24は保護膜、25はAs、26はn+
域、27はCo膜、28は未反応CoSi2 層、29は
CoSi2 層である。この図によって、従来のLSIに
おいて、ソース領域、ドレイン領域等のn+領域の上に
CoSi2 電極を形成する工程を説明する。
2. Description of the Related Art FIGS. 6 and 7 are schematic explanatory views of a conventional method for forming an electrode on a semiconductor substrate, and FIGS. 6A to 6H show respective steps. In this figure, 21 is a Si substrate, 22 is a Si 3 N 4 stripe mask, and 23 is a LOC.
An OS oxide film, 24 is a protective film, 25 is As, 26 is an n + region, 27 is a Co film, 28 is an unreacted CoSi 2 layer, and 29 is a CoSi 2 layer. With reference to this figure, a process of forming a CoSi 2 electrode on an n + region such as a source region and a drain region in a conventional LSI will be described.

【0003】第1工程(図6(A)参照) (001)Si基板21の上の全面にSi3 4 膜を形
成し、これをパターニングすることによってSi3 4
ストライプマスク22を形成し、このSi3 4 ストラ
イプマスク22を耐酸化マスクにしてSi基板表面をウ
ェット酸化してLOCOS酸化膜23を形成する。その
後、Si3 4 ストライプマスク22を除去する。
First step (see FIG. 6A) (001) Si is formed on the entire surface of the Si substrate 21.3NFourShape the membrane
Formed and patterned to form Si3NFour
A stripe mask 22 is formed, and this Si3N FourStra
The silicon substrate surface is wiped with the ip mask 22 as an oxidation resistant mask.
Etching is performed to form a LOCOS oxide film 23. That
Later Si3NFourStripe mask 22 is removed.

【0004】第2工程(図6(B)参照) 表面全体に、SiO2 等の薄い保護膜24を形成した
後、この保護膜24を通してn型不純物であるAs25
をイオン注入する。この場合、As+ イオンの加速電圧
を30keVとし、ドーズ量を(2〜5)×1015/c
-2とする。
Second step (see FIG. 6B) After forming a thin protective film 24 of SiO 2 or the like on the entire surface, through the protective film 24, As 25 which is an n-type impurity.
Is ion-implanted. In this case, the acceleration voltage of As + ions is set to 30 keV and the dose amount is (2 to 5) × 10 15 / c.
m -2 .

【0005】第3工程(図6(C)参照) 850℃で30秒間、ラピッドサーマルアニーリング
(RTA)を行って注入した不純物(As)を活性化し
てn+ 領域26を形成する。
Third step (see FIG. 6C) Rapid thermal annealing (RTA) is performed at 850 ° C. for 30 seconds to activate the implanted impurities (As) to form the n + region 26.

【0006】第4工程(図6(D)参照) SiO2 等の薄い保護膜24をHF溶液によって除去す
る。
Fourth step (see FIG. 6D) The thin protective film 24 such as SiO 2 is removed by an HF solution.

【0007】第5工程(図7(E)参照) LOCOS酸化膜23とn+ 領域26を形成したSi基
板21をRFスパッタ装置内に導入し、Co膜27を堆
積する。
Fifth Step (see FIG. 7E) The Si substrate 21 having the LOCOS oxide film 23 and the n + region 26 formed therein is introduced into an RF sputtering apparatus to deposit a Co film 27.

【0008】第6工程(図7(F)参照) Ar雰囲気中で、650℃、30秒間、熱処理(RT
A)を施してCo膜27とSi基板21を反応させて、
Co2 Si,CoSi等を含む未反応CoSi2層28
を形成する。この未反応CoSi2 層28は、Si基板
21とは格子定数が異なり、結晶方向がランダムで平坦
性が劣っている。
Step 6 (see FIG. 7 (F)) Heat treatment (RT) at 650 ° C. for 30 seconds in Ar atmosphere
A) is applied to react the Co film 27 with the Si substrate 21,
Unreacted CoSi 2 layer 28 containing Co 2 Si, CoSi, etc.
To form. The unreacted CoSi 2 layer 28 has a lattice constant different from that of the Si substrate 21, has random crystal directions, and is inferior in flatness.

【0009】第7工程(図7(G)参照) LOCOS酸化膜23の上に残存するCo膜27を、例
えば、H2 2 +HClの混合液等によってエッチング
して除去する。
Seventh step (see FIG. 7G) The Co film 27 remaining on the LOCOS oxide film 23 is removed by etching with, for example, a mixed solution of H 2 O 2 + HCl.

【0010】第8工程(図7(H)参照) Ar雰囲気中で、750℃、30秒間、RTAによる熱
処理を施して、界面が平坦で、電気抵抗が低いCoSi
2 層29を形成する。
Eighth step (see FIG. 7H) CoSi having a flat interface and a low electric resistance is subjected to a heat treatment by RTA at 750 ° C. for 30 seconds in an Ar atmosphere.
Two layers 29 are formed.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】Si−ULSIにおけ
る電極材料としては、各種の金属シリサイドが使用さ
れ、特に、低抵抗のTiSi2 ,CoSi2 が実用に供
されている。また、CoSi2 はTiSi2 に比べてグ
レインサイズが小さく、今後の超微細化に伴う狭幅電極
材料として注目されている。ところで、従来のCoシリ
サイドの形成方法においては、以下のような問題があ
る。
Various metal silicides are used as electrode materials in Si-ULSI, and particularly TiSi 2 and CoSi 2 having low resistance are put to practical use. In addition, CoSi 2 has a smaller grain size than TiSi 2 , and is attracting attention as a narrow electrode material due to future miniaturization. By the way, the conventional Co silicide formation method has the following problems.

【0012】 その一つは、CoをスパッタするSi
基板の表面に残存酸化膜が存在するためにCoが酸化さ
れやすく、Coシリサイド膜とSi基板の間の界面にC
o酸化物が不均一に形成され、電極抵抗の高抵抗化、不
均一化を生じさせる。
One of them is Si that sputters Co.
Since the residual oxide film exists on the surface of the substrate, Co is easily oxidized, and C is present at the interface between the Co silicide film and the Si substrate.
o Oxide is nonuniformly formed, causing high resistance and nonuniformity of electrode resistance.

【0013】 他の一つは、不純物をイオン注入した
後に行う熱処理による不純物の活性化過程で、不純物を
イオン注入した時に結晶の損傷層の深層部に生じるS
i,Ge等の格子間半導体原子が凝縮して転位ループと
呼ばれる格子欠陥を形成し、この転位ループがソース接
合やドレイン接合の近傍に形成されるとリーク電流が増
大し、接合特性の劣化を引き起こすおそれがある。
The other one is an activation process of impurities by heat treatment performed after ion implantation of impurities, and when impurities are ion-implanted, S generated in a deep portion of a damaged layer of a crystal.
Interstitial semiconductor atoms such as i and Ge condense to form a lattice defect called a dislocation loop, and if the dislocation loop is formed near the source junction or the drain junction, the leak current increases and the junction characteristics deteriorate. May cause.

【0014】本発明は、イオン注入後の工程で基板表面
に残存する酸化物を効果的に除去して電極の電気抵抗を
低減し、半導体基板面内での電気抵抗の均一性を向上
し、また、格子間型の転位ループを効果的に侵食、消滅
して、ソース接合やドレイン接合のリーク電流を低減
し、電極の信頼性を向上し、歩留りを向上する手段を提
供することを目的とする。
The present invention effectively removes the oxide remaining on the substrate surface in the step after ion implantation to reduce the electric resistance of the electrode and improve the uniformity of the electric resistance in the plane of the semiconductor substrate. Another object of the present invention is to provide means for effectively eroding and eliminating interstitial dislocation loops, reducing the leak current of the source junction and the drain junction, improving the reliability of the electrode, and improving the yield. To do.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明にかかる半導体基
板上への電極形成方法においては、半導体基板上に還元
能力を有する第1の金属を被着する工程と、熱処理によ
って該半導体基板と該第1の金属との反応生成物を形成
する工程と、該半導体基板と該第1の金属との反応生成
物を除去する工程と、該半導体基板の該半導体基板と該
第1の金属との反応生成物を除去した後に、第1の金属
よりも還元能力の低い第2の金属を被着する工程と、熱
処理によって該半導体基板と該第2の金属との反応生成
物を形成する工程を採用した。
In the method of forming an electrode on a semiconductor substrate according to the present invention, a step of depositing a first metal having a reducing ability on the semiconductor substrate, the semiconductor substrate and the semiconductor substrate by heat treatment. A step of forming a reaction product with a first metal; a step of removing a reaction product of the semiconductor substrate and the first metal; a step of removing the reaction product of the semiconductor substrate and the first metal; A step of depositing a second metal having a reducing ability lower than that of the first metal after removing the reaction product, and a step of forming a reaction product of the semiconductor substrate and the second metal by heat treatment. Adopted.

【0016】この場合、全工程を一つの真空装置内で行
い、大気に曝すことによる酸化を防ぎ、反応装置を移送
する工程数を低減することができる。
In this case, it is possible to reduce the number of steps for transferring the reaction device by carrying out all the steps in one vacuum device to prevent oxidation due to exposure to the atmosphere.

【0017】また、この場合、半導体基板としてシリコ
ン(Si)、ゲルマニウム(Ge)またはシリコンとゲ
ルマニウムの混晶を用いることができる。
In this case, silicon (Si), germanium (Ge) or a mixed crystal of silicon and germanium can be used as the semiconductor substrate.

【0018】また、これらの場合、還元能力が高い第1
の金属としてTi,Zr,Hfを用いることができ、第
2の金属としてCo,V,Nb,Ta,C,Mo,Wま
たはYを用いることができる。
Further, in these cases, the first reducing ability is high.
Ti, Zr, and Hf can be used as the metal, and Co, V, Nb, Ta, C, Mo, W, or Y can be used as the second metal.

【0019】[0019]

【作用】図1は、本発明の半導体基板上への電極形成方
法の原理説明図であり、(A)〜(D)は各工程を示し
ている。これらの図において、1はSi基板、3はLO
COS酸化膜、6はn+ 領域、7はTi膜、8はC49
相のTiSi2 層、9はC54相のTiSi2 層、10
はCo膜、11は未反応CoSi2 層、12はCoSi
2 層である。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle of the method of forming an electrode on a semiconductor substrate according to the present invention, and (A) to (D) show respective steps. In these figures, 1 is the Si substrate, 3 is the LO substrate
COS oxide film, 6 n + region, 7 Ti film, 8 C49
Phase TiSi 2 layer, 9 is C54 phase TiSi 2 layer, 10
Is a Co film, 11 is an unreacted CoSi 2 layer, and 12 is CoSi
There are two layers.

【0020】この原理説明図によって本発明の半導体基
板上への電極形成方法の要点を説明する。
The principle of the method for forming an electrode on a semiconductor substrate according to the present invention will be described with reference to this principle explanatory diagram.

【0021】第1工程(図1(A)参照) Si基板1の上にLOCOS酸化膜3を形成して電極を
形成する領域を画定し、その上にSiO2 等の薄い保護
膜を形成し、この保護膜を通してAsをイオン注入し、
注入したAsを活性化してn+ 領域6を形成する。この
保護膜を除去した後、全面にRFスパッタによって還元
能力の高い第1の金属としてTi膜7を堆積し、Ar雰
囲気中で、700℃程度の比較的低温の熱処理を施して
Ti膜7とSi基板1を反応させてC49相のTiSi
2 層8を形成する。
First step (see FIG. 1A) A LOCOS oxide film 3 is formed on a Si substrate 1 to define a region for forming an electrode, and a thin protective film such as SiO 2 is formed on the region. , As is ion-implanted through this protective film,
The implanted As is activated to form the n + region 6. After removing this protective film, a Ti film 7 is deposited on the entire surface by RF sputtering as a first metal having a high reducing ability, and is subjected to a heat treatment at a relatively low temperature of about 700 ° C. in an Ar atmosphere to form a Ti film 7. C49 phase TiSi is reacted with the Si substrate 1.
Two layers 8 are formed.

【0022】第2工程(図1(B)参照) LOCOS酸化膜3の上にある未反応のTi膜7を化学
エッチングによって除去した後、Ar雰囲気中で、85
0℃程度の比較的高温の熱処理を施してTiSi2 層8
とSi基板1をさらに反応させてC54相のTiSi2
層9を形成し、このC54相のTiSi2 層9を化学エ
ッチングによって除去する。
Second step (see FIG. 1B) After the unreacted Ti film 7 on the LOCOS oxide film 3 is removed by chemical etching, 85 in an Ar atmosphere.
A TiSi 2 layer 8 is formed by heat treatment at a relatively high temperature of about 0 ° C.
And Si substrate 1 are further reacted to produce C54 phase TiSi 2
A layer 9 is formed and this C54 phase TiSi 2 layer 9 is removed by chemical etching.

【0023】第3工程(図1(C)参照) C54相のTiSi2 層9を除去した後、Si基板1の
上の全面に第2の金属としてCo膜10をスパッタ法に
よって形成し、650℃程度の比較的低い温度の熱処理
を加えて、Co膜10とSi基板1を反応させてLOC
OS酸化膜3の内部の領域のみにCo2 Si,CoSi
等を含む未反応CoSi2 層11を形成する。
Third Step (see FIG. 1C) After removing the C54 phase TiSi 2 layer 9, a Co film 10 is formed as a second metal on the entire surface of the Si substrate 1 by a sputtering method, and 650 is formed. The Co film 10 and the Si substrate 1 are reacted with each other by applying a heat treatment at a relatively low temperature of about deg.
Co 2 Si, CoSi only in the region inside the OS oxide film 3
An unreacted CoSi 2 layer 11 including the above is formed.

【0024】第4工程(図1(D)参照) LOCOS酸化膜3の上に残存するCo膜10を化学エ
ッチングによって除去した後に、750℃程度の比較的
高い温度の熱処理を加えてCoSi2 層12を形成す
る。
Fourth Step (see FIG. 1D) After the Co film 10 remaining on the LOCOS oxide film 3 is removed by chemical etching, heat treatment at a relatively high temperature of about 750 ° C. is applied to the CoSi 2 layer. 12 is formed.

【0025】第3工程において、比較的低温で形成した
未反応CoSi2 層11は、Si基板1と格子整合せ
ず、結晶方向がランダムで平坦性が劣っているが、第4
工程において、比較的高温で反応させたCoSi2 層1
2は、Si基板1と格子整合し、Si基板1との界面が
平坦で、電気抵抗が低く電極として良好な特性を有して
いる。
In the third step, the unreacted CoSi 2 layer 11 formed at a relatively low temperature does not lattice-match with the Si substrate 1 and has a random crystal direction and poor flatness.
In-process CoSi 2 layer 1 reacted at relatively high temperature
No. 2 has lattice matching with the Si substrate 1, has a flat interface with the Si substrate 1, has low electric resistance, and has good characteristics as an electrode.

【0026】本発明では、熱処理後に除去する第1の金
属として還元能力の高いTi,Hf,Zr等を用いるこ
とにより、イオン注入後にSi,Ge等の半導体基板表
面に残存する酸化物を、C49相のTiSi2 層8とC
54相のTiSi2 層9に吸収させて効果的に除去する
ことができ、また、Ti,Hf,Zr等のシリサイド化
反応において、Si,Ge等半導体原子が第1の金属側
に拡散する過程で反応が律速されるため、第1の金属と
半導体基板の界面で原子空孔が大量に発生し、この原子
空孔に格子間半導体原子が捕獲されるため、格子間型の
転位ループを効果的に侵食、消滅させることができる。
In the present invention, by using Ti, Hf, Zr or the like having a high reducing ability as the first metal to be removed after the heat treatment, oxides such as Si and Ge remaining on the surface of the semiconductor substrate after the ion implantation are changed to C49. Phase TiSi 2 layer 8 and C
A process in which 54-phase TiSi 2 layer 9 can be absorbed and effectively removed, and in the silicidation reaction of Ti, Hf, Zr, etc., semiconductor atoms such as Si, Ge, etc. diffuse to the first metal side. Since the reaction is rate-controlled, a large number of atomic vacancies are generated at the interface between the first metal and the semiconductor substrate, and interstitial semiconductor atoms are trapped in the atomic vacancies, so that an interstitial dislocation loop is effective. Can be eroded and eliminated.

【0027】[0027]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 (第1実施例)図2、図3、図4、図5は、第1実施例
の半導体基板上への電極形成方法の工程説明図であり、
(A)〜(M)は各工程を示している。これらの図にお
いて、1はSi基板、2はSi3 4 ストライプマス
ク、3はLOCOS酸化膜、4は保護膜、5はAs、6
はn+ 領域、7はTi膜、8はC49相のTiSi
2 層、9はC54相のTiSi2 層、10はCo膜、1
1は未反応CoSi2 層、12はCoSi2 層である。
Embodiments of the present invention will be described below. (First Embodiment) FIGS. 2, 3, 4, and 5 are process explanatory diagrams of an electrode forming method on a semiconductor substrate of the first embodiment.
(A)-(M) has shown each process. In these figures, 1 is a Si substrate, 2 is a Si 3 N 4 stripe mask, 3 is a LOCOS oxide film, 4 is a protective film, 5 is As, 6
Is an n + region, 7 is a Ti film, 8 is C49 phase TiSi
2 layers, 9 is a C54 phase TiSi 2 layer, 10 is a Co film, 1
Reference numeral 1 is an unreacted CoSi 2 layer, and 12 is a CoSi 2 layer.

【0028】この工程説明図によって本発明をSi基板
のn+ 領域の上にCoSi2 電極を形成する場合に適用
した半導体基板上への電極形成方法を説明する。
A method of forming an electrode on a semiconductor substrate, which is applied to the case of forming the CoSi 2 electrode on the n + region of the Si substrate according to the present invention, will be described with reference to the process explanatory drawings.

【0029】第1工程(図2(A)参照) (001)Si基板1の上の全面にSi3 4 膜を形成
し、これをパターニングしてSi3 4 ストライプマス
ク2を形成した後、このSi3 4 ストライプマスク2
を耐酸化マスクにしてSi基板表面をウェット酸化す
る。その後、Si3 4 ストライプマスク2を除去し
て、LOCOS酸化膜3を形成する。
First Step (See FIG. 2A) (001) After forming a Si 3 N 4 film on the entire surface of the Si substrate 1 and patterning the Si 3 N 4 film, a Si 3 N 4 stripe mask 2 is formed. , This Si 3 N 4 stripe mask 2
Is used as an anti-oxidation mask to wet-oxidize the surface of the Si substrate. After that, the Si 3 N 4 stripe mask 2 is removed and a LOCOS oxide film 3 is formed.

【0030】第2工程(図2(B)参照) その表面全体に、SiO2 等の薄い保護膜4を形成した
後、この保護膜4を通してn型不純物であるAs5をイ
オン注入する。この場合、As+ イオンの加速電圧を3
0keVとし、ドーズ量を(2〜5)×1015/cm-2
とする。
Second step (see FIG. 2 (B)) After forming a thin protective film 4 such as SiO 2 on the entire surface thereof, ions of As 5 which is an n-type impurity is ion-implanted through the protective film 4. In this case, the acceleration voltage of As + ions is set to 3
The dose is (2-5) × 10 15 / cm -2 with 0 keV.
And

【0031】第3工程(図2(C)参照) 1000℃で30秒間、ラピッドサーマルアニーリング
(RTA)を行って注入した不純物(As)を活性化し
てn+ 領域6を形成する。
Third step (see FIG. 2C) Rapid thermal annealing (RTA) is performed at 1000 ° C. for 30 seconds to activate the implanted impurities (As) to form the n + region 6.

【0032】第4工程(図2(D)参照) SiO2 等の薄い保護膜4をHF溶液によって除去す
る。
Fourth step (see FIG. 2D) The thin protective film 4 such as SiO 2 is removed with an HF solution.

【0033】第5工程(図3(E)参照) LOCOS酸化膜3とn+ 領域6を形成したSi基板1
をRFスパッタ装置内に導入し、Ti膜7を堆積する。
Fifth step (see FIG. 3E) Si substrate 1 on which LOCOS oxide film 3 and n + region 6 are formed
Is introduced into the RF sputtering apparatus to deposit the Ti film 7.

【0034】第6工程(図3(F)参照) Ar雰囲気中で、700℃、30秒間、第1段階の熱処
理を施してTi膜7とSi基板1を反応させて、この温
度範囲で安定なC49相のTiSi2 層8を形成する。
このC49相のTiSi2 層8は、65μΩcm程度の
高抵抗を有し、グレインサイズが0.05〜0.2μm
と小さい。
Step 6 (see FIG. 3F) In Ar atmosphere, the first stage heat treatment is performed at 700 ° C. for 30 seconds to react the Ti film 7 with the Si substrate 1 and stabilize in this temperature range. Forming a C49 phase TiSi 2 layer 8.
The C49 phase TiSi 2 layer 8 has a high resistance of about 65 μΩcm and a grain size of 0.05 to 0.2 μm.
And small.

【0035】第7工程(図3(G)参照) 未反応のTi膜7を、例えばNH4 OH+H2 2 +H
2 Oの混合液等によって化学エッチングして除去する。
Seventh step (see FIG. 3G) The unreacted Ti film 7 is formed by, for example, NH 4 OH + H 2 O 2 + H.
It is removed by chemical etching with a mixed solution of 2 O or the like.

【0036】第8工程(図3(H)参照) Ar雰囲気中で、850℃、30秒間、RTAによる第
2段階の熱処理を施してTiSi2 層8とSi基板1を
さらに反応させて、この温度範囲で安定なC54相のT
iSi2 層9を形成する。このC54相のTiSi2
9は、5μΩcm程度の低抵抗を有し、グレインサイズ
が2μm以上と大きい。
Eighth step (see FIG. 3H) In the Ar atmosphere, the second stage heat treatment by RTA is performed at 850 ° C. for 30 seconds to further react the TiSi 2 layer 8 and the Si substrate 1 with each other. C54 phase T stable in temperature range
The iSi 2 layer 9 is formed. The C54 phase TiSi 2 layer 9 has a low resistance of about 5 μΩcm and a large grain size of 2 μm or more.

【0037】第9工程(図4(I)参照) このC54相のTiSi2 層9を例えば希HF水溶液を
用いて化学エッチングを行って除去する。このように、
希HF水溶液を用いてC54相のTiSi2 層9を化学
エッチングすると、希HF水溶液中のHによってSi基
板1のダングリングボンドが終端され、安定化するとい
う効果も生じる。
Ninth Step (see FIG. 4I) The C54 phase TiSi 2 layer 9 is removed by chemical etching using, for example, a dilute HF aqueous solution. in this way,
When the C54 phase TiSi 2 layer 9 is chemically etched using a dilute HF solution, H in the dilute HF solution terminates the dangling bonds of the Si substrate 1 and stabilizes the effect.

【0038】第10工程(図4(J)参照) C54相のTiSi2 層9を除去した後のSi基板1の
上の全面に第2金属であるCo膜10をスパッタ法によ
って形成する。
Step 10 (see FIG. 4 (J)) A Co film 10 as a second metal is formed by sputtering on the entire surface of the Si substrate 1 after removing the C54 phase TiSi 2 layer 9.

【0039】第11工程(図4(K)参照) 650℃、30秒間、RTAを行うことによって、Co
膜10とSi基板1を反応させてLOCOS酸化膜3の
内部の領域のみにCo2 Si,CoSi等を含む未反応
CoSi2 層11を形成する。
Eleventh step (see FIG. 4 (K)) By performing RTA at 650 ° C. for 30 seconds, Co
The film 10 and the Si substrate 1 are reacted to form an unreacted CoSi 2 layer 11 containing Co 2 Si, CoSi, etc. only in the region inside the LOCOS oxide film 3.

【0040】第12工程(図5(L)参照) LOCOS酸化膜3の上に残存するCo膜10を例えば
2 SO4 +H2 2を用いた化学エッチングによって
除去する。
Twelfth step (see FIG. 5L) The Co film 10 remaining on the LOCOS oxide film 3 is removed by chemical etching using, for example, H 2 SO 4 + H 2 O 2 .

【0041】第13工程(図5(M)参照) 750℃、30秒間、RTAを行うことによってCoS
2 層12を最終的に形成する。その結果、低抵抗で均
一な電極が得られ、また、欠陥による接合リークの問題
が解決される。
Step 13 (see FIG. 5M) CoS is performed by performing RTA at 750 ° C. for 30 seconds.
The i 2 layer 12 is finally formed. As a result, a low resistance and uniform electrode can be obtained, and the problem of junction leakage due to defects can be solved.

【0042】(第2実施例)この実施例においては、第
1実施例の全工程を真空装置内で一貫して行うことを特
徴とする。この実施例で用いる真空装置においては、
Si基板上への金属膜のスパッタリング、シリサイド
の選択ドライエッチング、およびウェーハの加熱が可
能である。
(Second Embodiment) This embodiment is characterized in that all the steps of the first embodiment are carried out consistently in a vacuum apparatus. In the vacuum device used in this example,
It is possible to perform sputtering of a metal film on a Si substrate, selective dry etching of silicide, and heating of a wafer.

【0043】この実施例によると、Si基板を全工程に
わたって大気に曝すことを避けることができるから、S
i基板表面の酸化を防止することができ、かつ、Si基
板を、CVD装置、エッチング装置、スパッタ装置、加
熱装置等の間を移送する工程を省略することによって製
造コストを削減することができる。
According to this embodiment, it is possible to avoid exposing the Si substrate to the atmosphere during the whole process.
Oxidation of the surface of the i substrate can be prevented, and the manufacturing cost can be reduced by omitting the step of transferring the Si substrate between the CVD device, the etching device, the sputtering device, the heating device, and the like.

【0044】(第3実施例)この実施例においては、第
1の金属としてZrを用いてシリサイド化を行い、その
後、Zrシリサイドを除去し、同様にCoSi2 層を形
成したが、第1実施例と同様の効果が得られた。
(Third Embodiment) In this embodiment, Zr is used as the first metal for silicidation, and then Zr silicide is removed to form a CoSi 2 layer in the same manner as in the first embodiment. The same effect as the example was obtained.

【0045】(第4実施例)この実施例においては、第
1の金属としてHfを用いてシリサイド化を行い、その
後、Hfシリサイドを除去し、同様にCoSi2 層を形
成したが、第1実施例と同様の効果が得られた。
Fourth Embodiment In this embodiment, Hf was used as the first metal for silicidation, and then the Hf silicide was removed to form a CoSi 2 layer in the same manner as in the first embodiment. The same effect as the example was obtained.

【0046】(第5実施例)この実施例においては、第
2の金属としてV,Nb,Ta,C,Mo,WまたはY
を用いたが、第1実施例と同様の効果が得られた。
(Fifth Embodiment) In this embodiment, V, Nb, Ta, C, Mo, W or Y is used as the second metal.
Was used, the same effect as in the first embodiment was obtained.

【0047】[0047]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
還元能力の高いTi,ZrまたはHfを第1の金属とし
て用いることにより、イオン注入後の工程で基板表面に
残存する酸化物を効果的に除去することができ、電極の
電気抵抗のウェーハ面内での均一性が著しく向上させる
という効果がある。
As described above, according to the present invention,
By using Ti, Zr or Hf having a high reducing ability as the first metal, the oxide remaining on the substrate surface can be effectively removed in the step after ion implantation, and the electric resistance of the electrode within the wafer surface can be effectively removed. This has the effect of significantly improving the uniformity.

【0048】また、Ti,ZrまたはHfのシリサイド
化反応では、Si等の半導体原子が金属側に拡散する過
程で反応が律速され、半導体原子が金属側に拡散する過
程で大量に発生した原子空孔が、格子間半導体原子を捕
獲するため、格子間型の転位ループを効果的に侵食、消
滅させることができ、その結果、ソース接合やドレイン
接合でのリーク電流を大幅に低減できるという顕著な効
果を奏する。本発明は、これらの効果により、電極の信
頼性を向上し、製造歩留りを大幅に向上させることがで
きる。
Further, in the silicidation reaction of Ti, Zr or Hf, the reaction is rate-determined in the process of diffusion of semiconductor atoms such as Si to the metal side, and a large amount of atomic voids generated in the process of diffusion of semiconductor atoms to the metal side. Since the holes capture the interstitial semiconductor atoms, the interstitial dislocation loops can be effectively eroded and eliminated, and as a result, the leak current at the source junction and the drain junction can be significantly reduced. Produce an effect. Due to these effects, the present invention can improve the reliability of the electrode and significantly improve the manufacturing yield.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の半導体基板上への電極形成方法の原理
説明図であり、(A)〜(D)は各工程を示している。
FIG. 1 is an explanatory view of the principle of an electrode forming method on a semiconductor substrate according to the present invention, in which (A) to (D) show respective steps.

【図2】第1実施例の半導体基板上への電極形成方法の
工程説明図(1)であり、(A)〜(D)は各工程を示
している。
FIG. 2 is a process explanatory view (1) of the electrode forming method on the semiconductor substrate of the first embodiment, and (A) to (D) show each process.

【図3】第1実施例の半導体基板上への電極形成方法の
工程説明図(2)であり、(E)〜(H)は各工程を示
している。
FIG. 3 is a process explanatory view (2) of the electrode forming method on the semiconductor substrate of the first embodiment, and (E) to (H) show each process.

【図4】第1実施例の半導体基板上への電極形成方法の
工程説明図(3)であり、(I)〜(K)は各工程を示
している。
FIG. 4 is a process explanatory view (3) of the electrode forming method on the semiconductor substrate of the first embodiment, and (I) to (K) show each process.

【図5】第1実施例の半導体基板上への電極形成方法の
工程説明図(4)であり、(L),(M)は各工程を示
している。
FIG. 5 is a process explanatory diagram (4) of the electrode forming method on the semiconductor substrate of the first embodiment, and (L) and (M) show each process.

【図6】従来の半導体基板上への電極形成方法の模式的
説明図(1)であり、(A)〜(D)は各工程を示して
いる。
FIG. 6 is a schematic explanatory diagram (1) of a conventional method for forming an electrode on a semiconductor substrate, in which (A) to (D) show respective steps.

【図7】従来の半導体基板上への電極形成方法の模式的
説明図(2)であり、(E)〜(H)は各工程を示して
いる。
FIG. 7 is a schematic explanatory view (2) of a conventional method for forming an electrode on a semiconductor substrate, in which (E) to (H) show respective steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 Si基板 2 Si3 4 ストライプマスク 3 LOCOS酸化膜 4 保護膜 5 As 6 n+ 領域 7 Ti膜 8 C40相のTiSi2 層 9 C54相のTiSi2 層 10 Co膜 11 未反応CoSi2 層 12 CoSi2 1 Si substrate 2 Si 3 N 4 stripe mask 3 LOCOS oxide film 4 protective film 5 As 6 n + region 7 Ti film 8 C40 phase TiSi 2 layer 9 C54 phase TiSi 2 layer 10 Co film 11 unreacted CoSi 2 layer 12 CoSi 2 layer

フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 29/43 8418−4M H01L 21/94 A 29/46 T Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location H01L 21/316 29/43 8418-4M H01L 21/94 A 29/46 T

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に還元能力を有する第1の
金属を被着する工程と、熱処理によって該半導体基板と
該第1の金属との反応生成物を形成する工程と、該半導
体基板と該第1の金属との反応生成物を除去する工程
と、該半導体基板の該半導体基板と該第1の金属との反
応生成物を除去した後に、該第1の金属よりも還元能力
の低い第2の金属を被着する工程と、熱処理によって該
半導体基板と該第2の金属との反応生成物を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体基板上への電極形成方
法。
1. A step of depositing a first metal having a reducing ability on a semiconductor substrate, a step of forming a reaction product of the semiconductor substrate and the first metal by heat treatment, and the semiconductor substrate. A step of removing a reaction product of the first metal, and a step of removing a reaction product of the semiconductor substrate and the first metal of the semiconductor substrate, and having a reducing ability lower than that of the first metal. A method of forming an electrode on a semiconductor substrate, comprising: a step of depositing a second metal; and a step of forming a reaction product of the semiconductor substrate and the second metal by heat treatment.
【請求項2】 全工程を真空装置内で行うことを特徴と
する請求項1に記載された半導体基板上への電極形成方
法。
2. The method for forming an electrode on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein all the steps are performed in a vacuum apparatus.
【請求項3】 半導体基板としてSi,GeまたはSi
とGeの混晶を用いることを特徴とする請求項1または
請求項2に記載された半導体基板上への電極形成方法。
3. Si, Ge or Si as a semiconductor substrate
3. The method for forming an electrode on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein a mixed crystal of Ge and Ge is used.
【請求項4】 第1の金属としてTi,ZrまたはHf
を用いることを特徴とする請求項1から請求項3までの
いずれか1項に記載された半導体基板上への電極形成方
法。
4. Ti, Zr or Hf as the first metal
The method for forming an electrode on a semiconductor substrate according to claim 1, wherein the electrode is used.
【請求項5】 第2の金属としてCo,V,Nb,T
a,C,Mo,WまたはYを用いることを特徴とする請
求項1から請求項5までのいずれか1項に記載された半
導体基板上への電極形成方法。
5. Co, V, Nb, T as the second metal
The method for forming an electrode on a semiconductor substrate according to any one of claims 1 to 5, wherein a, C, Mo, W or Y is used.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998049724A1 (en) * 1997-04-25 1998-11-05 Sharp Kabushiki Kaisha Process for manufacturing semiconductor device

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