TW464981B - Manufacture of semiconductor device - Google Patents

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TW464981B
TW464981B TW087113883A TW87113883A TW464981B TW 464981 B TW464981 B TW 464981B TW 087113883 A TW087113883 A TW 087113883A TW 87113883 A TW87113883 A TW 87113883A TW 464981 B TW464981 B TW 464981B
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Yoshiaki Yamada
Yoshihisa Matsubara
Takashi Ishigami
Original Assignee
Nippon Electric Co
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Description

經濟部中央標率局貝工消於合作衫印戈 4 6 4' 9 8 1 A7 B7 五、發明説明（） 後，以CVD法全面沈積矽氧化膜，且以非等向性蝕刻法蝕 刻此;矽氧化膜’於閘電極104之側面形成阻隔壁 (stopper)105 °然後’對石夕基板1〇1 ’以離子植入法注入砷或 硼等不純物，以800或1000°C之熱處理，形成做爲源極.汲 極區域之擴散層丨。接著，如圖8(b)所示’以濺鍍法全面 形成膜厚5〇nm左右之鈦膜107。接著’於常壓之氮氣環境中， 使用燈爐回火裝置等’以6〇〇〜650°C之溫度’施行30〜60秒 之熱處理。如此，使得欽膜1〇7因氮氣擴散而變成氮化鈦膜 112，而且，閘電極104或擴散層106等’其接觸到砂之區域， 產生矽化反應’如圖8(c)所示，於其界面形成矽化鈦層109。 此矽化鈦層爲60μΩ cm左右之高電阻率結晶結構之C49 結構。然後，如圖9(a)所示，以氨水與過氧化氫水溶液混合 之化學藥劑，蝕刻除去未矽化之氮化鈦膜108。如此，矽表 面上僅殘留上述矽化鈦層丨㈧。此外，若於常壓之氮氣中’ 以800°C左右溫度，施行60秒左右之第2熱處理，則如圖9(b) 所示，上述C49結構之矽化鈦層109變成C54結構之矽化鈦層 111，其爲20μΩ cm左右之低電阻率結晶結構。 上述砍化鈦層109需於氮氣中形成之原因如下：鈦與矽 產生矽化反應時，擴散源爲矽。此時，矽因擴散作用’亦 會擴散至元件分離絕緣膜102等氧化膜上，若擴散至此氧化 膜之砂與欽產生反應，則於此氧化膜亦形成砂化欽層’造 成氧化膜絕緣不良，也就是產生所謂的「過度蔓延」（overgross) 。 爲了 防止此現象產生， 於氮氣中施行熱處理 ，使鈦 與氮反應，形成氮化鈦。因此氮化鈦之反應溫度’比矽化 - --- -I- I- n I 11- - 1^1 - 1 I ----- - ί (讀先聞讀背面之注意事項再填寫本頁} 本紙張尺度適ifH，國國家標嘴（（'NS) A4规格（210X 297公楚） A7 6 4 981 五、發明説明（） 反應溫度爲低，所以’氧化膜上之欽於形成氮化鈦膜時已 被消耗，而變得不能與砂產生反應，故無法形成上述矽化 鈦層。此方法，使得可以僅限於砂區域中’自體整合地形 成氮化鈦層。 如此防止「過度蔓延」’形成砂化鈦層之製造方法’可 使用如特願平7-303928號或特願平8-263906號中所記載之技 術。此製造方法，與圖8⑻中所說明相同’如圖10⑻所示’ 於砂基板101上，形成元件分離絕緣膜1〇2、閘氧化膜103、 閘電極104、阻隔壁1〇5後，如圖10(b)所示，以濺鍍法全面 形成20mri左右之鈦膜107及氮化鈦膜113。接著，在氬氣中 施行熱處理，如圖10(c)所示，S令矽和鈦膜107之界面，形成 矽化鈦層109。此時，鈦膜107和氮化鈦膜113反應，形成含 氮氣之鈦膜1〗4。然後，如圖11⑻所示，以氨水與過氧化氫 水溶液混合之化學藥劑，蝕刻除去含氮氣之鈦膜114。如此， 僅剩上述矽化鈦層109，殘留於閘電極104或擴散層106等之 矽表面上。其後，若在氬氣中，以800°C左右溫度，施行 秒之第2熱處理，則如圖11(b)所示，C49結構之矽化鈦層109 會轉變成C54結構之矽化鈦層11卜 本發明欲解決之課題 然而’上述之習用製造方法，雖然可有效地自體整合形 成矽化鈦層，但是，隨著半導體裝置之微細化，欲薄化矽 化鈦層時，習用方法有時無法形成適當之矽化鈦層。亦即， 隨著半導體裝置之微細化，必須也薄化形成矽化鈦層之鈦 _______4_____ 本紙张尺度適用中國國家標嗲（rNS ) Λ4規格（2丨0X297公麓） --I— — — - α和 I— I I~ n I 1' (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標卑局貝.X消费含作社印$! A 9'8 1 A7 _________B7 五、發明説明（） ~~ 發明背景 發明之領域 發明與半之製造方獅.棚紐半導體基板 之擴散層或多晶矽電極等表面上，自體整合地形成高溶點 金屬矽化物膜之方法。 相關技術之描沭 隨者半導體之微細化及高密度化，現在已可提供以 0· 15〜0.25微米之尺寸基準所設計之記憶體裝置或邏輯裝置 等之高集積化之半導體裝置。隨著半導體裝置之高集積化， 縮小閘電極長度或擴散層寬度、及減小其膜厚逐漸被要求。 但是’縮小閘電極長度或擴散層寬度、或減小膜厚，必然 造成電阻增加，而嚴重導致電路之延遲。在此發明中，在 微細化元件上’於以多矽晶形成之閘電極或單結晶矽基板 之擴散層表面區域上，形成矽化物層，以期降低阻抗。 經濟部中央椋率局負工消费合作社印掣 --------人裝------訂 ί- (請先閲讀背面之注^W'項再填商本頁) 此矽化物層，特別是由使用高溶點金屬膜，並自體整合 形成矽化物層之矽化技術所形成。圖8及圖9爲將此矽化物 膜製造方法之一例，以製程順序顯示之剖面圖。首先，如 圖8⑻所示，於矽基板1〇1之特定區域中，以LOCOS法形成 元件分離絕緣膜102。同時，於矽基板KH之元件區域中， 以離子植入法注入可提升耐壓之不純物，以熱氧化法形成 閘絕緣膜103，接著，以CVD法全面形成膜厚150nm左右之 多晶矽膜，並摻雜磷等不純物，以降低阻抗。其後，以光 刻(photo-lithography)技術形成圖案，而形成閘電極104。然 2 ___ 本紙張尺度適ΪΑ中國國家標今((、NS)A4規格（ 210X 297公釐） 五 蛵濟部中央榡準局貝J消费合作社印來 A7 B7 發明説明（） 層’但是’此時鈦中之氮化反應及矽化反應會相互競爭。 同時;，極端減少矽化物層之厚度，有時會造成駄全部被氮 ft ’而無法形成矽化物層。特別是當矽中含有砷雜質時， 因會降低矽化反應速率，並相對促進氮化反應，而使此問 題更爲嚴重。 ft# ’在氮氣中形成矽化鈦層時，亦必須考慮對矽化製 程中必要之相轉移之影響圖12爲C49結構變成C54結構時， 相轉移溫度與鈦膜厚之相關圖。從圖中可知，當膜厚小於 3〇nm時’因氮化反應使得鈦中之氮濃度增加，相轉移溫度 升高。因此，於形成矽化鈦膜後，以降低阻抗爲目的之第2 熱處理溫度，不得不高於一般溫度，而此熱處理會影響已 开$成之源極•汲極區域等之擴散層，而成爲元件特性劣化 之原因。而且，高溫熱處理會使矽化物凝結而提高阻抗， 因此，矽化凝結反應之溫度界限亦會降低。 相對而言，以上述於氬氣中施行熱處理而形成矽化物之 方法，可有效地抑制氮氣擴散，並相對促進矽化反應。在 氬氣中施行熱處理時，因並未提供氮氣至基板，使得氮氣 擄散至鈦膜107，而降低氮化鈦膜108中之氮氣濃度。而且， 與氮氣中之熱處理相比，氮氣之擴散深度亦較淺。如此， 因抑制鈦膜1〇7中氮氣之擴散，可抑制鈦膜107下方與矽接 觸區域之鈦的氮化反應。因此，即使隨元件微細化而欽膜107 之膜厚減小時，與矽相接觸區域中，由必要量之鈦所引發 之矽化反應得以確保，而可形成適當厚度之矽化物層。 但是，此方法有以下問題。即，於形成氮化鈦膜後施行 l^i ,一-«J „ - (#先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) Γ紙张尺度適&㈣國家標冷((WS ) A4· ( 2i0X297公廣） 464981 A7 B7 五 _ 經淖部中"標率局貝工消资合竹社印髮 發明説明（） I n i I--- ---1 - ^ ^ il n I n ----訂 I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 熱處理，因此熱處理使得氮化鈦燒結(sinter)，而形成緻密之 氮化鈦膜。結果，以氨水與過氧化氫水溶液之混合液，即 使可去除鈦，但卻不容易鈾刻去除燒結之氮化鈦膜。因此， 對氮化鈦膜必須再施以過度蝕刻或乾蝕刻等製程。但是’ 不論何種餓刻方法，矽化鈦和氮化鈦的蝕刻選擇比並不充 分，而使薄膜之矽化物層亦被触刻掉了。如此’因氮化鈦 的去除製程無法保留矽化物，除了增加層阻抗之分散外’ 矽化物層之膜厚極端變薄，使得不易降低政化物之阻抗。 此外，上述於氬氣中施行熱處理而形成矽化物之方法， 因熱處理使氮化鈦膜燒結，造成氮化鈦膜之膜應力變高’ 而有以下問題。絕緣層包圍區域中之矽化反應，隨著矽化 物層之形成，會產生矽化物層本身滲入矽中之現象。此爲 因矽化反應所引起之矽擴散所造成之結果。隨著矽擴散， 鈦於矽中塑性變形，而連續引發矽化反應。而且，鈦上方 有氮化鈦，若產生矽化物層滲入現象時，隨著矽化物之變 形，亦會產生鈦膜或氮化鈦膜之塑性變形。此塑性變形， 於細小線寬之矽中，因絕緣膜所支撐之間隔(span)長度減 小，使得塑性變形所需之力量增加。特別是，一旦於鈦膜 上形成氮化鈦膜時，僅在此氮化鈦之膜應力部分，變得不 容易塑性變形。因爲抑制此細線上之氮化鈦膜之變形，可 降低矽化反應速度。而此細線上之矽化反應速度降低，使 得競爭反應之鈦的氮化反應成爲優勢，結果矽化物無法形 成，而僅形成鈦之氮化物。即，上述於氬氣中施行熱處理 而形成矽化物之方法，於矽化反應被抑制，並將適合薄膜 本紙张乂^通中國K家標呼((、NS ) Λ4規格（2!〇Χ297公f ) ¾¾-部中央標隼局負工消费合竹社印犁 46^1981 五、發明説明（） 化之細線矽化時，尙有改善空間。 本發明之目的’在於防止「過度蔓延」外，並提供一種 半導體裝置之製造方法，其可對有微細線寬元件，形成高 溶點金屬之薄膜矽化物層，並防止因高溫熱處理造成元件 特性之劣化。 解決課題的手段 爲解決上述課題，本發明提供一種半導體裝置之製造方 法，其於矽基板上形成半導體元件之特定區域內，形成高 溶點金屬矽化物層，此製造法含有：於砂基板上形成元件 分離用之氧化膜及閘氧化膜，並於該閘氧化膜上形成閘電 極之製程；於該閘電極之側面形成由絕緣層所成之阻隔壁 之製程；於上述矽基板內導入不純物，而形成源極•汲極 之擴散層之製程；全面覆蓋第1高溶點金屬膜之製程；將含 氮之第2高溶點金屬膜覆蓋於第1高溶點金屬膜之製程；於 不含氮原子之環境中，施行熱處理，於上述第1高溶點金屬 膜、閘電極、及擴散層之接觸界面，形成高溶點金屬矽化 物層之製程；去除上述第1高溶點金屬膜及上述第2尚溶點 金屬膜之製程；以熱處理，將上述高溶點金屬矽化物層相 轉移之製程，而且其特徵爲：上述第2高溶點金屬膜中之膜 應力小於 1 X l〇1Qdyne/cm2。 圖式之簡單說明 本發明之上述及其他目的、優點和特色由以下較佳實施 : - In m^i —^n - -II· n^i --SJ f <請先閱讀背面之注意?項再填寫本頁) 本紙張尺度遶用中國國家標啤（（、NS ) Λ4規格{ 210X297公釐} 4 9 8 1
五ί發明說明 第87113883號專利申請案中文專利說明書修正頁 A7 89年7月26日修訂 B7 例之詳細5兌明中並參考圖式當可更加明白，其中： (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝--------訂 ί----!·^{ 圖1(a)、（b)、（c)_:依製程順序顯示;φ：發明第丨實施例 之製造方法，其剖面圖之；1。 . _ 圖2(a)、（b) _:依製程順序顯示本發明第1實施例之製造 方法，其剖面圖之2。 圖3 :以準直管濺鍍法形成含氮氣之鈦膜時，其氮氣流 量比與其組成之關係圖。 圖4 :以準直管濺鍍法形成含氮氣之鈦膜時，.其組成與 膜應力之關係圖。 圖5 :以準直管濺鍍法形成含氮氣之鈦膜時，其組成與 砂化鈦層阻抗之關係圖。 圖6 :以準直管濺鍍法形成含氮氣之鈦膜時，並以氨水 及過氧化氫水溶液之混合藥劑蝕刻時，其組成與蝕刻速度 之關係圖。 圖7 :以長投擺鍍法形成含氮氣之欽膜時，其氮氣流量 比與其組成之關係圖。 . 圖8(a)、（b)、（c):依製程順序顯示以往製造方法之一 ί列，其剖面圖之1。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 圖9(a)、（b):依製程順序顯示以往製造方法之一例， 其剖面圖之2。 圖10(a)、（b)、（c):依製程順序顯示以往製造方法之 其他例，其剖面圖之1。 圖11 (a W b):依製程順序顯示以往製造方法之其他例’ 其剖面圖之2。 8 $紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ;4 98 1 A7 _________ B7 五、發明说明（） 一 圖12 : C49結構變成C54結構時，其相轉移溫度與鈦膜 厚度之關係圖。 ^ ' 符號說明 101矽基板 102元件分離絕緣膜 103閘絕緣膜 104閘電極 105阻隔壁 106擴散層 107鈦膜 硿濟部中决標聲扃負工消费合祚社印梦 ^11 —^n* ^^^1 I —^if It n^i i 1,J 7 方 i ! (諳先聞讀背面之注意事項再域寫本頁) 108含氮氣之鈦膜 109 C49結構之矽化鈦層 110含氮氣之鈦膜 111 C54結構之矽化鈦層 "2氮化i太膜 113氮化欽膜 114含氮氣之欽膜 例之詳細說明 本發明之第一貫施例，參照圖卜圖2，加以說明。首先， 如圖1⑻所示，於以ρ導電型或ρ井所形成之矽基板1〇1特定 的區域中，以LOCOS法形成元件分離絕緣膜102。同時，於 矽基板101之元件區域區域內，以以離子植入法注入做爲通 _____ 9 __________— 本紙張尺度適州中國國家標嶸（「NS ) Λ4規袼（2)0X297公嫠） 經濟部中央標隼扃貝^消贽合作社印繁 A7 B7 五、發明説明（） 道阻隔(channel stopper)用之不純物’並於其上’以熱氧化法 形成膜厚約爲8nm之閘絕緣膜1〇3。接著，以CVD法全面形 成膜厚約100nm之多矽晶膜，並摻雜磷等不純物’以降低阻 抗。其後，以光刻技術形成圖案，而形成閘電極1〇4。接著， 以CVD法全面沈積矽膜厚約爲l〇〇nm之矽氧化膜’且以非等 向性飩刻法，蝕刻此矽氧化膜’而於閘電極104之側面形成 阻隔壁105。然後，對著矽基板101 ’以離子植入法注入砷 或硼等不純物，以900°C左右之熱處理’形成做爲源極•汲 極之擴散層106。此時，砷離子之注入量設定爲1 X 1 〇15 i〇n/cm2 左右。 接著，如圖1(b)所示，以濺鍍法全面形成膜厚約20nm之 鈦膜107，並於其上形成膜厚約20nm之含氮氣的鈦膜108。 鈦膜107是在氬氣中濺鑛鈦靶(target)而形成；而含氮氣之鈦 膜108則是以，在氣和氮之混和氣體中，濺鍍鈦靶之反應性 濺鍍法而形成。含氮氣之鈦膜108之濺鍍，可以使用如將多 孔準直管板置於靶和基板間之準直管濺鍍法(collimator sputtering)。含氮氣之鈦膜108之濺鍍條件爲：假設靶直徑 300mm，靶與基板之間距100mm，而準直管板之厚度和孔 之直徑同爲時，在壓力2〜4mTorr，濺鍍電力8〜10Kw 下，以氬和氮之全流量中，氮氣流量爲30〜50%之條件濺鍍。 而以濺鍍電力爲9Kw，壓力爲3mToir濺鍍時，全流量中之 氮氣流量及形成膜之氮與鈦之組成關係(Ν/ΊΊΧ 100)，如圖3 所示。氮氣爲30%時，相對於鈦之氮組成約爲34%，氮氣爲 50%時，約爲79%。氮氣小於50%時，因鈦靶表面未被氮化， _ 10_ 张i度適W ί國國家標冷(rNS ) Α4規格（210X 297公釐） _- n -----1 - - ^ - -- - - —[ - i (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) d6 ^ 98 1 A7 B7 五、發明説明（） 與鈦靶表面被氮化時相比，可得4倍以上之成膜速度。鈦靶 表面不被氮化之條件，除了氬和氮之流量比外，亦可適當 地調整壓力、濺鍍電力等，而達到此效果。 其後，在氬氣中，使用燈爐回火裝置等，以700°C之溫 度，施行30秒之熱處理。如此，鈦膜ΚΠ與閘電極1〇4或擴 散層106等之矽接觸之區域，產生矽化反應，如圖l(c)所示， 於此界面形成C49結構之矽化鈦層]09。此時，形成元件分 離絕緣膜之氧化膜102上，因含氮氣之鈦膜108存在於鈦膜 107之上，使得熱處理時，含氮氣之鈦膜108之氮氣，擴散 至鈦膜107，而於鈦膜107之上方側，形成含氮氣之鈦膜110。 因此，使得鈦膜107中產生鈦之氮化反應，可抑制因擴散之 矽與鈦於氧化膜102上產生反應所造成之過度蔓延之現象。 而且，此熱處理若在氮氣中施行，含氮氣之鈦膜108即使較 少受氮化，但因其表面變成氮化鈦，使得蝕刻速率下降， 必須要較多的過度蝕刻，而造成矽化鈦之層阻抗値上昇。 因此，此熱處理必須在不含氮氣中施行，最好能在非活性 氣體中或真空中施行。 含氮氣之鈦膜108之氮/鈦組成(N/Ti X 100)與膜應力(壓縮) 之關係，如圖4所示。膜應力是使用應力測定裝置所測定。 氮氣對鈦濃度越高，壓縮應力越大。熱處理會使含氮氣之 鈦膜108之應力，從壓縮變成拉長應力，但熱處理前之應力 越小，熱處理後之應力變化亦越小。因拉長應力越強，越 能抑制體積減小反應之矽化反應，故氮濃度低、應力小之 含氮氣的鈦膜108，較利於矽化鈦膜109之形成。 11 本紙張尺舰则7關家標增(rNS ) Λ4現梧（2K)X297公楚） I— 111111^---1木 I---I ---訂 - - - f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經滅部中决標淖局貝J..消费合作私印來 d6'498l A7 B7 五、發明説明（） .其次，圖5爲氮/欽組成(N/Ti X 100)與，於0.35μηι線寬之 Ν型擴散層中所形成之矽化鈦膜109之層阻抗之關係。此層 阻抗爲以下所示以800°C之第2熱處理後所得之値。氮對鈦 之比例一旦大於80%時，層阻抗値會突然變大。此原因爲含 氮氣之欽膜108之應力大，而抑制矽化反應所致。因此，爲 了不抑制矽化反應，欲形成低阻抗之矽化鈦膜109時，膜應 力必須在1 X l〇1Gdyne/cm2以下。 以從將膜應力定爲上述般小的値之觀點而言，最好將氮 化欽膜中，氮氣的原子數目設爲鈦之80%以下，若爲50%以 下更佳。另一方面，氮對欽之比率，最好在30%以上，若爲 45%以上更佳。以上述之設定，因爲不會增加閘及擴散層間 之漏電電流，可以自體整合地形成矽化物。 接著，如圖2⑻所示，以氨水與過氧化氫水溶液混合之 化學藥劑，將鈦膜107和含氮氣之鈦膜108反應所形成之含 氮氣之鈦膜110蝕刻除去。如此，只剩上述砂化鈦層丨〇9 ’ 殘留在閘電極104或擴散層106等之矽表面上。 ^消部中夾標率局貝^消費合竹社印製 -I I _ I —I— -I (^1 - I 1^1 I - ^^1 ^si . - ' . * (請先閱讀背面之注^^項再填寫本頁) 以氨水與過氧化氫水溶液，蝕亥!1膜厚i〇0nm之氮化鈦， 其蝕刻速度與氮/鈦組成(N/Ti X100)之關係，如圖6所示。N 對Ti之比率越小，蝕刻速度越快，當N對Ti之比率小於20% 時，餽刻速度急速增加。N大於30%以上時’蝕刻速度相差 不大，但N爲50%時，蝕刻速度爲7nm/min ’與N爲90%時’ 飩刻速度爲1.9nm/min相比，可得5倍以上之触刻速度。由於 矽化鈦之蝕刻速度爲2nm/m，而含氮之鈦中，使用N組成較 小的膜，可使含氮之鈦與矽化欽的蝕刻選擇比變大’使得 12 一 ^紙張尺度適州中闽國家橾净(CNS } A4IW# ( 210X 297/>i ) 46^1981 五、發明説明（) 政化鈦的触刻侷限於最小限度’而可防止層阻抗上昇及均 一'性惡化。此外’圖不中之触刻速度，爲含氮氣之欽膜108 單層之蝕刻速度’若爲含氮氣之鈦膜108與鈦膜107之層積 構造，並於氬氣中施行熱處理時，氮氣會從含氮氣之鈦膜108 擴散之鈦膜107，因爲含氮氣之鈦膜108中氮氣濃度下降， 使得蝕刻速度比含氮氣之鈦膜單層時更快，而更爲有 利。 之後，於氬氣中，以8〇〇°C左右溫度，施行10秒左右之 第2熱處理，如圖2(b)所示’上述C49結構之矽化鈦層109變 成C54結構之矽化鈦層111。矽化物層阻抗之矽化鈦層109 中，矽化物層阻抗與N對Ti之比率相關性，已於圖5所示， 但是可形成低阻抗矽化物之N比率爲80%以下，N比率上升’ 會使蝕刻速度下降及膜應力增加，而抑制矽化反應，特別 是膜應力增加，使得不可能形成低阻抗之矽化物。 綜合以上結果，一般而言，以準直管濺鍍法所形成之氮 化鈦膜，其應力較大，但以含氮氣之鈦膜’且其N對Ti之比 率爲80%以下時，可減小其膜應力，而不抑制矽化反應。此 外，以氨水與過氧化氫水溶液之混合化學藥劑蝕刻之蝕刻 速度，比氮化鈦膜爲快，與矽化鈦之蝕刻選擇比變大，而 可防止層阻抗之上昇及均一性之惡化。將N對Ti之比率設爲 30%以上，可防止矽化鈦過度蔓延至氧化膜1〇2上時，所造 成閘及擴散層間之漏電電流增加。特別是，爲了穩定形成 低阻抗之矽化鈦，最好將N對Ti之比率設爲45%以上％%以 下。 13 ------nn!^ -^1 I I I I 訂 - (銪先閱讀背面之注意事項再項寫本頁) 本紙張尺度適中阈國家標嘈（（，NS ) A4规格（210X29*7公釐） 4 6 4' 9 B 1 A7 B7 ___ 五、發明説明（） 接著，參照圖卜圖2，說明第2實施例。此實施例中， 含氮氣之鈦膜108，是以長投濺鍍法(long throw sputter)形 成，此方法中，Ti耙與基板間之距離，比一般濺鍍法爲大， 且濺鍍壓力，比一般濺鍍法爲小。此實施例與第1實施例相 同’如圖1⑻般，於矽基板101形成元件分離絕緣膜102、閘 氧化膜103、閘電極104、阻隔壁105之後，如圖1(b)所示， 全面形成膜厚約20nm之鈦膜107及含氮氣之鈦膜108。含氮 氣之鈦膜108之濺鍍所使用之設備，其Ti靶直徑爲300mm， 且Ti靶與基板之間距爲350mm。如此，將靶與基板之間距設 爲大於靶之半徑以上，可穩定形成優質之含氮氣之鈦膜。 而且，靶與基板之間距，雖然無特別之上限，但因爲距離 拉長，會降低膜形成速度，故在設定距離時，最好將此點 納入考量。如以上述設定，則膜形成速度不會極端變慢， 可穩定形成良好之膜。 濺鍍壓力設定爲0.2〜0.4mTorr，氬氣爲lOsccm時，氮氣 設定爲15〜40sccm。濺鍍電力設爲8〜10Kw。圖7爲N對Ti比 與氮氣流量之關係圖。濺鍍電力設爲9Kw。此實施例中，因 固定電導係數(conductance)，故壓力會隨著氮氣之流量，於 0.2〜0.4mTorr間變化。氮氣流量爲40sccm以上時，N對Ti之 比率幾乎維持在90%以上。若流量小於4〇sccm時，N比率會 下降，在氮氣流量2〇sccm附近，N對Ti之比率約成爲50%， 是本發明之最佳組成。此時，靶表面未被氮化。此外，亦 可適當地調整壓力、濺鍍電力等條件，而使靶表面不被氮 化。 14 (，NS)从祕（2丨0X297 公楚 ^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) " 、11 經碘部中次標準局負Jt消費合竹社印來 經消部中决撐隼局貝J.消费合作社印¾. 4 6 4· 9 B ' α7 ____Β7 _ 五、發明説明（） 當氮氣流量爲40sccm以上時，膜應力雖然大爲2Xl〇]° dyne/cm2，但當氮氣流量爲20sccm時，膜應力會變小爲5 X 1〇9 dyne/cm2，因此，在其後之熱處理時，不會抑制Ti之矽化反 應。接著，在氬氣中施行熱處理，如圖1⑹所示，於矽與鈦 膜107之界面’形成矽化鈦層109。 其後，如圖2⑻所示，以氨水與過氧化氫水溶液混合之 化學藥劑，蝕刻除去含氮氣之鈦膜110。如此，只剩上述矽 化鈦層109，殘留在閘電極104或擴散層106等之矽表面上。 之後，於氳氣中，以800°C左右溫度，施行1〇秒左右之第2 熱處理，如圖2(b)所示，上述C49結構之矽化鈦層109變成C54 結構之矽化鈦層111。 在第1實施例中，因爲使用準直管板，而準直管板之使 用狀態會使準直管板上的孔之直徑發生變化，使得即使相 同之濺鍍條件，有時會因成膜速度改變，而使成膜組成也 跟著改變。因此，若沒有隨準直管板之使用狀態(壽命），改 變濺鍍條件時，有時無法形成相同組成之膜。而第2實施例 中，靶之使用狀態或隔板等之狀態，雖然會有若干變化， 但在相同濺鍍條件下，可得到相同組成之膜。 接著，敘述本發明之第3實施例。此實施例中，是以氮 氣之原子數目爲鈦之30%以上80%以下之氮化鈦爲靶，在氬 氣中濺鍍形成氮化鈦膜。依此方法，其優點爲含氮氣之鈦 膜108之組成，幾乎可由靶之組成決定，而不會因濺鍍條件 而改變，與上述第1及第2實施例相比，可更穩定地形成含 氮氣之鈦膜108。此時，在一定範圍內，濺鍍壓力越大、濺 15 _ 本紙张尺度中國®家標埤(CNS ) Λ4規格（210X297公f ) " ~ (諳先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣_ 訂 經滴部中决標卑局KJ.消费合作社印繁 4 6 4 9 8 1 at B7 五、發明説明（） 鍍電力越小、基板溫度越高’則膜應力越小。例如，使用TiN0.5 爲靶，濺鍍電力6Kw，濺鍍壓力8mT〇rr以上，則可得1 X 1(Γ dyne/cm2以下膜應力。 發明效果 如以上說明，本發明爲半導體裝置之製造方法，其含有： 於鈦膜等之第1高溶點金屬膜上，形成氮化欽等之第2高溶 點金屬膜後，形成矽化物膜之製程。因爲第2高溶點金屬膜 爲1 X 101()dyne/cm2以下，可防止砂化反應之抑制效果，而適 當地形成薄膜、低阻抗之矽化物層。而且，亦能形成以前 不易製造之對微細線寬元件有高溶點金屬之薄膜矽化物 層。 爲了將上述第2高溶點金屬膜設爲上述般較小的値，如 第1高溶點金屬膜爲鈦，第2高溶點金屬膜爲氮化鈦時’將 氮化鈦中，氮氣的原子數目最好設爲鈦之30%以上80%以 下，若爲45%以上55%以更佳。此外，如此設定，可提高氮 化鈦之蝕刻速率，而減少過度蝕刻，能解決较化物層之膜 厚極端變薄，或引起層阻抗分佈不均等問題。 以氮氣之原子數目爲鈦之30%以上80%以下之氮化鈦爲 靶，在Ar氣中濺鍍，可形成上述組成之氮化鈦膜。此外’ 以靶表面不被氮化爲條件之濺鍍法，具體而言，以準直管 擺鍍法或長投濺鍍法等反應性擺鍍法，可適當形成氮化鈦 膜。 16 __________ 本紙張尺度適用中國®家標冷(CNS ) Μ規桔（2】〇X297公釐） (¾先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丁

Claims (1)

  1. 4 6^981 bb C8 經濟部中央標準局員工消費合作社印装 六、申請專利範圍 1. 一種半導體裝置之製造方法，其爲於矽基板上形成 半導體元件之其特定區域中，形成高溶點金屬之矽化物層， 其包含： 於矽基板上形成元件分離用氧化膜及閘氧化膜’並於該 閘氧化膜上形成閘電極之製程； •於該閘電極之側面形成由絕緣層所成之阻隔壁之製程； 於上述砂基板內導入不純物，而形成源極•汲極之擴散 層之製程；全面覆蓋第1高溶點金屬膜之製程； 一 於其上，將含氮氣之第2高溶點金屬膜覆蓋於上述第1高 溶點金屬膜之製程； 於不含氮原子之環境中，施行熱處理，於上述第1高溶 點金屬膜、閘電極、及擴散層之接觸界面，形成高溶點金 屬矽化物層之製程； 去除上述第1高溶點金屬膜及上述第2高溶點金屬膜之製 程； 以熱處理，將上述高溶點金屬矽化物層相轉移之製程， 其特徵爲：上述第2高溶點金屬膜中之膜應力小於1 X 10m dyne/ cm2。 2. 如申請專利範圍第1項之半導體裝置之製造方法，其 上述第1高溶點金屬膜爲欽膜’上述第2高溶點金屬膜爲氮 化鈦膜。 3_如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法，其 上述第2高溶點金屬膜中，氮氣之原子數目爲鈦之3〇%以上 80%以下。 Π I - i I I I - 一 装 — I I I ! I 訂 (请先閲ft背面之注$項存填寫本萸) 本紙張尺度逡用中理國家橾準（CNS > A4規格（210X297公釐） λ 0 ^ 9 B 1 帛87^3883號專利帽案巾文巾請專概圍修正頁 C8 90年9月27日修訂 _ ·_ " 1 I、 六、申請專利範圍 ___________铜充 4. 如申請專利範圍第2項之半導體裝置之製造方法， Π i (I .^1 n _^i 1· n 丨 _ (請先閲讀背面之注項再填寫本頁) «6J 其上述第2高溶點金屬膜中，氮氣之原子數目爲鈦之45%以 上5 5 %以下。 5. 如申請專利範圍第2項至4項中任一項之半導體裝置 之製造方法，其以氮氣之原子數目爲鈦之30%以上80%以 下之氮化鈦爲靶，於氬氣中灑鍍，形成上述第2高溶點金 屬膜。 6. 如申請專利範圍第2項至4項中任一項之半導體裝置 之製造方法，其以鈦爲靶，於含氬氣與氮氣中，以上述靶 不被氮化之條件濺鍍 > 形成上述第2高溶點金屬膜° 7. 如申請專利範圍第6項之半導體裝置之製造方法， 於上述靶及基板間，設置具多孔之板子，而施行上述濺鍍。 8. 如申請專利範圍第7項之半導體裝置之製造方法， 其上述靶及基板之間距，大於靶之半徑以上，而施行上述 濺鍍。 9. 如申請專利範圍第卜2、3、4項之半導體裝置之製 造方法，其上述不含氮原子之環境，爲非活性氣體之環境 或真空環境。 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 10. 如申請專利範圍第8項之半導體裝置之製造方法， 其上述不含氮原子之環境，爲非活性氣體之環境或真空環 境。 本紙張尺度適用中國圉家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）
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