專利名稱：半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，并且更具體而言，涉及一種包括形成硅化物膜步驟的半導(dǎo)體器件的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著高度集成半導(dǎo)體元件的發(fā)展，要求將晶體管柵極尺寸或者其互連寬度小型化，并且為了晶體管的高速工作而要減小柵極和源/漏區(qū)的電阻。作為解決這種需求的技術(shù)，使用其中通過以自對準(zhǔn)方式形成金屬和硅的低電阻硅化物化合物來降低由多晶硅制成的柵極和源/漏區(qū)電阻的自對準(zhǔn)硅化物工藝。在自對準(zhǔn)硅化物工藝中，將諸如Ni、Co和Ti的金屬形成在其中形成有由多晶硅制成的柵極和源/漏區(qū)的晶片上，并且對其施加熱處理。從而，金屬擴(kuò)散到硅中，或者硅擴(kuò)散到金屬中，并且硅化物膜通過使其相互反應(yīng)來形成。另一方面，在熱處理之后，使用諸如硫酸過氧化氫混合物或者王水的化學(xué)制品來選擇性地去除在元件隔離絕緣膜和側(cè)壁上沉積的未反應(yīng)的金屬。從而，硅化物膜選擇性地形成在柵極和源/漏區(qū)中。在硅化物膜中包含的材料之中，由于諸如在微小柵極和源/漏區(qū)的電阻穩(wěn)定的優(yōu)勢，導(dǎo)致作為鎳和硅的化合物的鎳硅化物吸引了人們的關(guān)注。日本未審專利公布No. 2009-111214公開了一種用于在柵極和源/漏區(qū)中形成硅化物膜的技術(shù)。將參考圖8A、8B、8C、9A和9B來描述在上述文獻(xiàn)中公開的工序。首先，通過在硅襯底1上形成用作元件隔離絕緣膜的淺溝槽隔離(STI)2、柵電極 3、側(cè)壁4、柵極絕緣膜5、擴(kuò)展區(qū)6和源/漏區(qū)7來制作半導(dǎo)體元件(圖8A)。接下來，在硅襯底1的整個(gè)表面上形成諸如Ni-Pt合金膜的金屬膜8 (圖8B)。之后，在200至350°C的溫度下，在隊(duì)氣氛中，通過燈退火等實(shí)施30至120秒的退火，以形成Ni2Si的硅化物膜9(圖 8C)。隨后，使用硫酸過氧化氫混合物來選擇性地去除未反應(yīng)的金屬膜8 (圖9A)。接下來， 在高于350°C的溫度與600°C的溫度之間的溫度下，在隊(duì)氣氛中，通過燈退火等實(shí)施30至 120秒的退火，以及形成硅化物膜9作為NiSi的硅化物膜11 (圖9B)。此外，日本未審專利公布No. 2010-28084公開了一種通過以下工序形成硅化物膜的工序。1)與一般自對準(zhǔn)硅化物技術(shù)相似，形成由Si、SiGe, SiC等制成的源/漏擴(kuò)散層， 以及在晶片整個(gè)表面上形成含Pt的Ni。2)通過實(shí)施第一熱處理來硅化源/漏擴(kuò)散層的Si或SiGe，以及形成Ni硅化物膜。3)通過氧化氣氛的熱處理來氧化位于元件隔離絕緣膜等上的未反應(yīng)的Ni膜，以及形成Ni氧化物膜。4)通過實(shí)施具有的溫度高于第一熱處理的溫度的第二熱處理，將Ni硅化物膜的組成設(shè)定成富硅。
5)使用王水來去除Ni氧化物膜和Pt。在上述文獻(xiàn)中公開的技術(shù)中，使用王水作為去除金屬膜的化學(xué)制品。因此，在第一熱處理之后，首先，通過高溫的第二熱處理，硅化物膜被形成為對王水具有高氧化阻抗性的 MSi。接下來，使用王水來去除未反應(yīng)的金屬膜。為此，在未反應(yīng)的金屬膜保留在元件隔離絕緣膜上的情況下，實(shí)施高溫的第二熱處理。因此，為了防止位于元件隔離絕緣膜上的金屬膜在高溫的第二熱處理中通過遷移流入到源/漏區(qū)中，在第一熱處理之后以及在高溫的第二熱處理之前，位于元件隔離絕緣膜等上的未反應(yīng)的金屬膜通過氧化氣氛的熱處理來氧化，以及實(shí)施用于形成氧化物膜的處理。此處，盡管例如以300°C的溫度在氮?dú)夥罩袑?shí)施第一熱處理，但是其公開的是在等于或小于的氧濃度下實(shí)施第一熱處理。此外，其公開的是在300°C左右溫度下實(shí)施氧化氣氛的熱處理，以及在等于或高于400°C的高溫下實(shí)施第二熱處理。但是，過去，例如在日本未審專利公布No. 2009-111214中公開的方法中，存在Si 氧化物12(見圖9A和9B)局部地形成在硅化物膜的表面上的問題。當(dāng)形成這種氧化物12 時(shí)，硅化物膜11的薄膜電阻變化增加，且出現(xiàn)差的導(dǎo)電接觸。這種氧化物12被認(rèn)為是如下形成的。首先，由于最初退火的硅化物反應(yīng)是不夠的，因此在硅化物膜的表面?zhèn)葧?huì)局部地形成有比Ni2Si更富含Ni (富含金屬)的硅化物膜。 接下來，當(dāng)通過使用硫酸過氧化氫混合物來選擇性地去除未反應(yīng)的金屬膜8時(shí)，可以認(rèn)為 Ni被從富Ni硅化物膜洗脫，并且剩余的Si與氧反應(yīng)，從而形成氧化物12。此外，特別是，當(dāng)進(jìn)行硅化物膜的減薄時(shí)，還會(huì)發(fā)生在硅化物膜9與STI2的界面方向上或者在其與側(cè)壁4的界面方向上容易出現(xiàn)異常生長13的問題(見圖9B)，從而使得結(jié)泄漏電流增加或者薄膜電阻均勻性變差。產(chǎn)生這種異常生長13的原因包括這樣的事實(shí)，由于在最初退火期間位于STI2或側(cè)壁4上的Ni流動(dòng)并擴(kuò)散到硅中，因此硅化物膜的厚度容易增加。因此，也需要用于防止位于絕緣膜上的Ni流入到硅中的措施。在日本未審專利公布No. 2010-28084中公開的技術(shù)中，在第一熱處理(最初退火) 之后，通過氧化氣氛的熱處理來氧化位于元件隔離絕緣膜等上的未反應(yīng)的金屬膜，并且實(shí)施用于形成氧化物膜的工藝。但是，在該方法中，不能防止如上所述的氧化物12的形成或異常生長13的產(chǎn)生。該方法中，與日本未審專利公布No. 2009-111214中公開的技術(shù)相似， 由于在第一熱處理期間位于元件隔離絕緣膜或側(cè)壁上的Ni流動(dòng)或擴(kuò)散到硅中，因此不能防止異常生長13的產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
在一個(gè)實(shí)施例中，提供了一種制造半導(dǎo)體的器件方法，所述半導(dǎo)體器件包括在通過絕緣膜隔離的且包含硅作為主要成分的硅區(qū)中的硅化物膜，該方法包括在硅區(qū)和絕緣膜上方形成金屬膜；在含有氧作為主要成分的氧氣氛下進(jìn)行第一熱處理，以通過使得金屬膜和硅區(qū)反應(yīng)而在硅區(qū)中形成硅化物膜，以及同時(shí)通過從所述金屬膜的表面?zhèn)葘饘倌さ恼麄€(gè)表面進(jìn)行氧化來形成金屬氧化物膜；以及使用化學(xué)制品來選擇性地去除金屬氧化物膜和未反應(yīng)的金屬膜。根據(jù)該構(gòu)造，由于同時(shí)實(shí)施硅化物膜的形成和金屬氧化物膜的形成，以及在熱氧化處理步驟中，由于金屬膜的表面被氧化同時(shí)實(shí)施硅化物反應(yīng)，因此導(dǎo)致在使用硫酸過氧化氫混合物來選擇性地去除未反應(yīng)的金屬膜時(shí)產(chǎn)生氧化物的反應(yīng)能夠防止形成不充足的硅化物膜。此外，由于通過均勻氧化位于絕緣膜上的金屬膜的表面?zhèn)葋硇纬山饘傺趸铮虼丝梢苑乐诡~外的金屬材料流動(dòng)到硅區(qū)中，并防止產(chǎn)生異常生長。同時(shí)，上述部件的任意組合和通過變換本發(fā)明方法、器件等之中的表達(dá)獲得的方案作為本發(fā)明的所述方面也是有效的。根據(jù)本發(fā)明，可以防止硅化物膜的薄膜電阻變化以及可以降低包含該硅化物膜的半導(dǎo)體器件的結(jié)泄漏電流。


從下面結(jié)合附圖對某些優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行的描述，本發(fā)明的上述和其他目的、優(yōu)勢和特征將更加明顯，附圖中圖IA至IC是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖；圖2A和2B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖；圖3是示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例和比較例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序之間的硅化物膜的薄膜電阻的比較的示意圖；圖4是示出在根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例和比較例的用于制造半導(dǎo)體器件工序的結(jié)泄漏電流的示意圖；圖5A和5B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖；圖6A和6B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖；圖7A和7B是示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖；圖8A至8C是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖； 以及圖9A和9B是示出現(xiàn)有技術(shù)的用于制造半導(dǎo)體器件的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖。
具體實(shí)施例方式現(xiàn)在將參考說明性實(shí)施例來描述本發(fā)明。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，使用本發(fā)明的教導(dǎo)可以實(shí)現(xiàn)很多替選的實(shí)施例，且本發(fā)明不限于為了說明目的而示出的實(shí)施例。以下，將參考附圖來描述本發(fā)明實(shí)施例。在所有附圖中，相同元件通過相同的附圖標(biāo)記來表示且將不重復(fù)其描述。在以下實(shí)施例中，借助實(shí)例來描述其中形成鎳硅化物作為硅化物膜的情況。在形成鎳硅化物中的重要事項(xiàng)是形成多種類型的鎳硅化物晶相中電阻最低的單鎳晶相(NiSi)，并且控制該晶相以便不會(huì)相變?yōu)槠渌?。但是，例如?dāng)由于過多熱等導(dǎo)致硅化物反應(yīng)進(jìn)行時(shí)，形成富硅的二硅化物晶相 (NiSi2)而非NiSi。此外，公知的是，NiSi2的體積接近NiSi的1.6倍。當(dāng)形成NiSi2時(shí)，NiSi2以尖釘形狀異常生長以達(dá)到PN結(jié)部分的附近，且由此結(jié)泄漏電流增加。此外，在最近的晶體管中要求源/漏區(qū)的結(jié)深度降低，以便抑制短溝道效應(yīng)。甚至在硅化物膜中也要求形成薄的、均勻的且平坦的膜，以便與用于形成淺結(jié)的雜質(zhì)元素的分布曲線相對應(yīng)。為此，在小型化晶體管中，優(yōu)選的是薄薄地形成用于硅化的M膜。但是， 當(dāng)薄薄地形成用于硅化的Ni膜時(shí)，即使在低溫下也容易形成引起結(jié)泄漏電流的NiSi2 (見 A. Lauwers 等人的“Materials aspects, electrical performance, and scalability of Ni silicide towards sub-0. 13 μ m technologies",J. Vac. Sci. Technol. B 19(6)2026-2037, Nov/Dec 2001, Fig. 1)。為此，隨著其小型化進(jìn)展，需要在盡可能低的溫度下實(shí)施硅化物的形成，以便防止對NiSi2進(jìn)行硅化物反應(yīng)。但是，過去，當(dāng)特別是為了防止形成NiSi2，將最初退火設(shè)定成低溫或者短時(shí)間段時(shí)，出現(xiàn)Si氧化物12 (見圖9A和9B)局部形成在硅化物膜表面上、以及硅化物膜11的薄膜電阻變化增加或者發(fā)生差的導(dǎo)電接觸的問題。盡管上述問題可以通過設(shè)定最初退火為高溫或長時(shí)間段來避免，但是這種情況下還是會(huì)形成NiSi2。此外，特別是，當(dāng)促進(jìn)硅化物膜減薄時(shí)，也發(fā)生容易形成NiSi2、或者由于形成 NiSi2導(dǎo)致在硅化物膜與STI的界面方向上或者其與側(cè)壁的界面方向上容易產(chǎn)生異常生長 13(見圖9B)、或者結(jié)泄漏電流增加的問題。在以下實(shí)施例中，在形成用于實(shí)施硅化的金屬膜之后，實(shí)施其中第一熱處理在 220°C至300°C之間的相對低溫下、在含有氧作為主要成分的氧氣氛中進(jìn)行的熱氧化處理步
馬聚ο根據(jù)該工序，在熱氧化處理步驟中，硅化物反應(yīng)發(fā)生在金屬膜和硅之間，以及同時(shí)金屬膜的整個(gè)表面被氧化，并由此金屬氧化物膜形成在金屬膜的整個(gè)表面上。為此，可以均勻地控制硅化物膜的厚度，以及即使在相對低溫下實(shí)施熱處理時(shí)也防止局部地形成富含諸如M的金屬的硅化物膜。從而，當(dāng)使用諸如硫酸過氧化氫混合物的化學(xué)制品來去除金屬氧化物膜和未反應(yīng)的金屬膜時(shí)，可以防止局部地形成氧化物。從而，可以防止氧化物局部地形成在硅化物膜的表面上。此外，由于即使在熱氧化處理步驟中，位于諸如元件隔離絕緣膜的絕緣膜或者側(cè)壁上的金屬膜從其表面?zhèn)缺谎趸?，因此在第一熱處理期間可以防止諸如Ni的金屬流動(dòng)或擴(kuò)散到硅中。此外，由于在等于或高于220°C且等于或低于300°C的相對低溫下實(shí)施第一熱處理，因此不會(huì)對其將過多熱施加。由此，也可防止在硅化物膜與STI的界面方向或者其與側(cè)壁的界面方向上產(chǎn)生NiSi2的異常生長。圖IA至IC和圖2A和2B是示出根據(jù)該實(shí)施例的用于制造半導(dǎo)體器件100的工序?qū)嵗倪^程橫截面圖。首先，使用眾所周知的方法，通過在硅襯底101上形成用作元件隔離絕緣膜的STI 102、柵電極103、側(cè)壁104、柵極絕緣膜105、擴(kuò)展區(qū)106和源/漏區(qū)107來制作半導(dǎo)體元件 (圖1A)。同時(shí)，源/漏區(qū)107可以由諸如SiGe和SiC的材料來形成。在該實(shí)施例中，柵電極103可以例如通過多晶硅來形成。接下來，使用眾所周知的化學(xué)干法清洗技術(shù)等來去除在柵電極103和源/漏區(qū)107 上形成的自然氧化物膜(日本未審專利公布No. 2007-28U98)。
以下，通過濺射方法，在硅襯底101的整個(gè)表面上形成實(shí)施硅化物反應(yīng)的金屬膜 108(圖1B)。金屬膜108可以被構(gòu)造成包含Ni。金屬膜108可以由Ni或Ni合金來形成。 該Ni合金可以被構(gòu)造為包含Pt或Pd中的至少一種。此外，金屬膜108可以由至少包含Ni 或Ni合金中的至少一種的層壓膜來形成。此外，金屬膜108例如由Ni膜和Pt膜或者Pd 膜的層壓膜來形成。在該實(shí)施例中，金屬膜108可以由Ni-Pt合金膜來形成。這種情況下，在金屬膜 108中，Pt含量例如可以被設(shè)定為等于或多于lat%和等于或小于20at%。金屬膜108的厚度例如可以被設(shè)定為等于或多于5nm和等于或小于15nm。形成金屬膜108時(shí)晶片溫度例如可以被設(shè)定為等于或低于50°C (具體地，例如為室溫)。在這樣的低溫下形成金屬膜 108，由此可以在膜形成期間抑制硅化物反應(yīng)。從而，Ni擴(kuò)散到硅中，并且最后，可以防止產(chǎn)生通過由形成NiSi2導(dǎo)致的尖釘。此外，作為形成金屬膜108的方法，除了濺射方法之外，還可以使用化學(xué)氣相沉積 (CVD)方法。接下來，實(shí)施進(jìn)行第一退火(第一熱處理)的熱氧化處理步驟。在該實(shí)施例中，在含有氧作為主要成分的氧氣氛中實(shí)施第一退火。此處，在氧氣氛中氧的濃度可以被設(shè)定為工藝氣體中包含的元素之中最高的。在氧氣氛中氧的濃度例如可以被設(shè)定為等于或高于50 體積％。此外，在氧氣氛中氧的濃度可以被設(shè)定為等于或高于90體積％。此外，可以設(shè)定為只有氧(100% )。由此，第一硅化物膜109由金屬膜108形成，其與硅襯底101和柵電極 103接觸，以及金屬膜108的整個(gè)表面被氧化，且因此形成金屬氧化物110 (圖1C)。此處，金屬氧化物Iio可以由Ni氧化物來形成。此外，優(yōu)選的是設(shè)定條件以使得第一硅化物膜109 的晶相變?yōu)樘砑覲t的硅化二鎳(Ni2^x(Pt)xSi) (0 < χ < 2)。實(shí)際上與STI 102或側(cè)壁104 接觸的金屬膜108成為未反應(yīng)的金屬膜108，并且其表面?zhèn)瘸蔀榻饘傺趸?10。例如可以通過燈退火方法在氧氣氛中實(shí)施第一退火。此處，例如，以5°C /秒的速度實(shí)施溫度上升步驟，由此可以在等于或高于220°C和等于或低于300°C的預(yù)設(shè)溫度下實(shí)施20秒至120秒的退火。將第一退火的溫度設(shè)定為等于或高于220°C以由此足以完成硅化物反應(yīng)，從而形成第一硅化物膜109至所期望的膜厚。此外，第一退火的溫度被設(shè)定為等于或低于300°C， 使得即使當(dāng)制造微小半導(dǎo)體器件時(shí)，也可以防止過分給予熱，以及防止形成NiSi2。此外，第一退火可以使用除了燈退火方法之外的閃光燈退火方法、爐子退火方法、 加熱器加熱方法等來實(shí)施。此外，雖然使用含有等離子體的氧來氧化該表面，但是也可以加熱晶片。作為退火氣氛，可以在諸如氧和氮的惰性氣體的混合氣體中實(shí)施退火。可以通過在相同溫度下，通過減少工藝氣體中的氧濃度來減小金屬氧化物110的厚度。也可以調(diào)整氧濃度，以便獲得所期望的硅化物膜的厚度。接下來，使用硫酸過氧化氫混合物來選擇性地去除位于絕緣膜上的金屬氧化物 110和未反應(yīng)的金屬膜108 (圖2A)。硫酸過氧化氫混合物例如可以通過混合其中硫酸濃度為96wt%的硫酸水溶液和過氧化氫濃度為30wt%的過氧化氫溶液來生產(chǎn)。這種情況下，硫酸水溶液的體積比可以被設(shè)定為等于或大于1且等于或小于5。硫酸過氧化氫混合物的溫度可以被調(diào)整為例如在120°C和200°C之間，并且處理時(shí)間可以被設(shè)定為等于或多個(gè)30秒且等于或小于200秒。從而，可以防止產(chǎn)生金屬氧化物110的剩余物和由未反應(yīng)的金屬膜108衍生的Ni或Pt的剩余物。接下來，實(shí)施進(jìn)行第二退火(第二熱處理)的第二熱處理步驟。第一硅化物膜109 通過第二退火發(fā)生相變，并由此形成具有較低電阻的第二硅化物膜111 (圖2B)。第二退火的溫度可以被設(shè)定為高于第一退火溫度的溫度。該實(shí)施例中，可以通過第二退火來增加硅化物膜中硅的含量。第二退火可以在惰性氣體氣氛下實(shí)施。此外，第二退火可以例如在氮?dú)夥罩型ㄟ^燈退火方法來實(shí)施。此處，例如，可以在等于或高于400°C且等于或低于600°C 的預(yù)設(shè)溫度下實(shí)施20秒至120秒的退火。具體地，在該實(shí)施例中，可以通過第二退火來由為硅化二鎳的第一硅化物膜109 形成為第二硅化物膜111，該第二硅化物膜111的晶相為添加Pt的一硅化鎳(Nih(Pt)ySi) (0 < y < 1)。如上所述，在該實(shí)施例中，制造出具有第二硅化物膜111的半導(dǎo)體器件100。(實(shí)例)通過與上述實(shí)施例中所描述的相同的工序，在N型源/漏區(qū)107上形成第二硅化物膜111，并且測量第二硅化物膜111的薄膜電阻和結(jié)泄漏電流。此處，第一退火通過燈退火方法、在氧氣氛(100%氧濃度)下、260°C的溫度下實(shí)施約30秒。圖3示出在具有Ιμπι寬的擴(kuò)散層中的薄膜電阻的測量結(jié)果(圖中通過(a)示出)。圖3中的水平軸表示薄膜電阻([Ohm/sq.])，垂直軸表示累積概率([%])。此外，圖 4示出在寬度等于或小于IOOnm的、與柵電極和STI相鄰的微小擴(kuò)散層中的結(jié)泄漏電流的測試結(jié)果。圖4中的水平軸表示結(jié)泄漏電流([A])，垂直軸表示累積概率([%])。此外，作為比較例，關(guān)于其中在氮?dú)夥障聦?shí)施第一退火的半導(dǎo)體器件，相似地測量硅化物膜的薄膜電阻(圖中通過(b)示出)。甚至在該實(shí)例中，除了第一退火在氮?dú)夥罩袑?shí)施之外，將其他條件設(shè)定為與(a)相同。如圖3中所示，在(a)中，發(fā)現(xiàn)薄膜電阻變化小于(b)中的變化。此外，發(fā)明人測量了(a)和(b)的硅化物膜的厚度。結(jié)果，在(b)中，確認(rèn)了，膜厚度存在變化。根據(jù)上述內(nèi)容，認(rèn)為如圖3(b)中所示，由以下原因?qū)е卤∧る娮璋l(fā)生變化。當(dāng)在氮?dú)夥障聦?shí)施第一退火時(shí)，硅化物膜的晶態(tài)使得在與硅接觸側(cè)處充分形成Ni2Si,而在其表面?zhèn)忍幘植坎怀浞值剡M(jìn)行Ni2Si的形成。為此，當(dāng)使用硫酸過氧化氫混合物去除未反應(yīng)金屬膜時(shí)，在硅化物膜的表面?zhèn)忍幭疵撐捶磻?yīng)的Ni，并且由此最終的MSi膜厚度發(fā)生變化。在硅化物膜的表面處必須均勻形成Ni2Si以防止這種變化。但是，由于硅化物反應(yīng)受到注入到硅中的雜質(zhì)元素類型、圖案之間的差異、硅化物膜的晶面等因素的影響，因此難以通過在硅化物膜表面處均勻形成Ni2Si來改善變化。在另一方面，在通過該實(shí)施例的工序制造的(a)中，通過與形成第一硅化物膜109 同時(shí)進(jìn)行的熱氧化處理，金屬氧化物110被形成在金屬膜108的整個(gè)表面上。由于對金屬膜108的整個(gè)表面實(shí)施該熱氧化處理，因此該硅化物反應(yīng)幾乎不受到硅襯底101或者柵電極103上的注入的雜質(zhì)元素類型、圖案之間的差異、硅化物膜的晶面等的影響，并且氧化均勻進(jìn)行，從而允許形成均勻厚度的金屬氧化物110。此外，可以防止不足的Ni2Si形成在金屬膜108的表面上。以這種方式，當(dāng)使用硫酸過氧化氫混合物來去除未反應(yīng)的金屬膜時(shí)，不洗脫第一硅化物膜109表面處的未反應(yīng)的Ni，且由此可以使得其后形成的第二硅化物膜111 的厚度均勻。此外，如圖4中所示，在(b)中，在大量樣品中產(chǎn)生超出1X10_"A的泄漏電流。這示出由于如圖9B中所示的NiSi2的形成所導(dǎo)致的硅化物膜異常生長13以高概率產(chǎn)生。另一方面，根據(jù)(a)，能夠發(fā)現(xiàn)接近1 X KT12A的微小泄漏電流均勻分布，且形成薄且均勻的 NiSi。根據(jù)該實(shí)施例中的半導(dǎo)體器件的制造工序，獲得以下效果。在熱氧化處理步驟中，由于金屬膜108的表面被氧化的同時(shí)執(zhí)行硅化物反應(yīng)，所以稍后使用硫酸過氧化氫混合物選擇性地去除未反應(yīng)金屬膜108時(shí)導(dǎo)致產(chǎn)生氧化物的反應(yīng)能防止形成不充足的硅化物膜。此外，即使在低溫下實(shí)施硅化物反應(yīng)，上述反應(yīng)也能夠防止形成不充足的硅化物膜，并由此能夠防止產(chǎn)生Si氧化物。此外，由于即使氧化了位于諸如STI 102或側(cè)壁104的絕緣膜上的金屬膜108的表面?zhèn)纫孕纬山饘傺趸?10，也可以防止額外的金屬材料流動(dòng)到硅襯底101中，并且可以防止產(chǎn)生由于NiSi2等導(dǎo)致的異常生長。此外，根據(jù)該實(shí)施例中的用于制造半導(dǎo)體器件100的工序，由于金屬膜108的表面被氧化以形成金屬氧化物110的同時(shí)實(shí)施硅化物反應(yīng)，因此可以實(shí)現(xiàn)小型化、高速工作、低功耗和改善半導(dǎo)體元件產(chǎn)率，而不增加工藝數(shù)目。另一方面，在日本未審專利公布No. 201048084中公開的技術(shù)中，由于在形成 Ni硅化物膜的步驟之后增加形成M氧化物膜的步驟，因此需要長的時(shí)間段進(jìn)行處理， 且由此明顯降低了產(chǎn)量。此外，由于在形成Ni硅化物膜的步驟之后增加了形成Ni氧化物膜的步驟，因此施加過多的熱，且由此容易形成NiSi2。此外，當(dāng)熱處理時(shí)間縮短以使得不形成NiSi2時(shí)，富Ni硅化物膜被局部地形成在硅化物膜中，與日本未審專利公布 No. 2009-111214中公開的技術(shù)相似。為此，形成如圖9A和9B中示出的氧化物12。同時(shí)，在日本未審專利公布No. 201048084中公開的技術(shù)公開了，第一熱處理可以在等于或小于的氧濃度下實(shí)施。但是，即使第一熱處理在等于或小于氧濃度的條件下實(shí)施，金屬氧化物也不能夠被形成為表現(xiàn)出該實(shí)施例中所示效果的程度，且由此其中不能獲得本發(fā)明的效果。(第二實(shí)施例)圖5A和5B至圖7A和7B是示出根據(jù)該實(shí)施例的半導(dǎo)體器件100的制造工序的實(shí)例的過程橫截面圖。首先，使用眾所周知的方法，通過在硅襯底101上形成用作元件隔離絕緣膜的STI 102、柵電極103、側(cè)壁104、柵極絕緣膜105、擴(kuò)展區(qū)106和源/漏區(qū)107來制作半導(dǎo)體元件。 同時(shí)，源/漏區(qū)107可以由諸如SiGe和SiC的材料來形成。接下來，在硅襯底101的整個(gè)表面上形成襯里絕緣膜120和層間絕緣層122，以及通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)方法來平坦化該絕緣膜(圖5A)。在該實(shí)施例中，例如可以由金屬材料來形成柵電極103。隨后，使用光刻技術(shù)和反應(yīng)離子蝕刻(RIE)技術(shù)，在層間絕緣層122和襯里絕緣膜 120中形成貫通孔124，并且在貫通孔124的底部處暴露出源/漏區(qū)124(圖5B)。同時(shí)，此處，盡管示出其中貫通孔1 連接到源/漏區(qū)107的實(shí)例，但是也可以用溝槽來替換。接下來，使用眾所周知的化學(xué)干法清洗技術(shù)等來去除形成在源/漏區(qū)107上的自然氧化物膜(日本未審專利公布No. 2007-281298)。以下，通過濺射方法，在硅襯底101的整個(gè)表面上形成用于實(shí)施硅化物反應(yīng)的金屬膜108(圖6A)。此處，金屬膜108也可以使用第一實(shí)施例中所描述的相同材料來形成。 在該實(shí)施例中，以下，將借助實(shí)例來描述其中金屬膜108是Ni-Pt合金膜的情況。接下來，通過實(shí)施第一退火(第一熱處理)來形成第一硅化物膜109和金屬氧化物110(圖6B)。第一退火的條件也可以被設(shè)定為與第一實(shí)施例中的那些相同。此處，實(shí)際上與襯里絕緣膜120或?qū)娱g絕緣膜122接觸的金屬膜108成為未反應(yīng)的金屬膜108，并且其表面?zhèn)瘸蔀榻饘傺趸?10。接下來，使用硫酸過氧化氫混合物來選擇性地去除位于絕緣膜上的金屬氧化物 110和未反應(yīng)的金屬膜108(圖7A)。硫酸過氧化氫混合物的構(gòu)成也可以被設(shè)定為與第一實(shí)施例中的相同。從而，可以防止產(chǎn)生金屬氧化物Iio剩余物和由未反應(yīng)的金屬膜108衍生的Ni或Pt的剩余物。接下來，通過實(shí)施第二退火，可以使得第一硅化物膜109相變，并由此形成具有較低電阻的第二硅化物膜111(圖7B)。第二退火的條件也可以被設(shè)定為與第一實(shí)施例中的相同。根據(jù)上述內(nèi)容，在該實(shí)施例中，制造具有第二硅化物膜111的半導(dǎo)體器件100。之后，通過用導(dǎo)電材料填充貫通孔(或溝槽)1 的內(nèi)部，可以形成連接到源/漏區(qū)107的接觸。甚至在該實(shí)施例中，也能夠獲得與第一實(shí)施例相同的效果。如上所述，盡管參考附圖闡述了本發(fā)明的實(shí)施例，但是其僅用于說明本發(fā)明，以及可以采用除了上述情況之外的各種構(gòu)造。很明顯，本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，且可以對其作出修改和變化而不偏離本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件包括在通過絕緣膜隔離的且包含硅作為主要成分的硅區(qū)中的硅化物膜，所述制造方法包括在所述硅區(qū)和所述絕緣膜上方形成金屬膜；在含有氧作為主要成分的氧氣氛下進(jìn)行第一熱處理，以通過使所述金屬膜和所述硅區(qū)進(jìn)行反應(yīng)而在所述硅區(qū)中形成所述硅化物膜，并且同時(shí)通過從所述金屬膜的表面?zhèn)葘λ鼋饘倌さ恼麄€(gè)表面進(jìn)行氧化來形成金屬氧化物膜；以及使用化學(xué)溶液來選擇性地去除所述金屬氧化物膜和未反應(yīng)的所述金屬膜。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 在只有氧的氧氣氛下進(jìn)行所述第一熱處理。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，還包括在所述的選擇性地去除所述金屬氧化物膜和未反應(yīng)的所述金屬膜之后，在比所述第一熱處理的溫度高的溫度下進(jìn)行第二熱處理，以增加在所述硅化物膜中的硅含量。
4.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 在惰性氣體氣氛下進(jìn)行所述第二熱處理。
5.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 在氮?dú)夥障逻M(jìn)行所述第二熱處理。
6.如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 所述金屬膜包含Ni，并且，在所述的進(jìn)行第一熱處理中，所述硅化物膜的晶相是硅化二鎳(Ni2Si)，并且在所述的進(jìn)行第二熱處理中，所述硅化物膜的晶相是一硅化鎳(NiSi)。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中，所述金屬膜是單層膜或者是包含Ni或Ni合金中的至少一種物質(zhì)的層壓膜。
8.如權(quán)利要求7所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 所述Ni合金包含Pt或Pd中的至少一種。
9.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中， 所述化學(xué)溶液是硫酸過氧化氫混合物。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制造方法。該方法包括在硅區(qū)和絕緣膜上方形成金屬膜；在含有氧作為主要成分的氧氣氛下實(shí)施第一熱處理，以通過使金屬膜與硅區(qū)反應(yīng)而在硅區(qū)中形成第一硅化物膜，以及同時(shí)通過從金屬膜的表面?zhèn)葘饘倌さ恼麄€(gè)表面進(jìn)行氧化來形成金屬氧化物；以及使用化學(xué)制品來選擇性地去除金屬氧化物和未反應(yīng)的金屬膜。
文檔編號H01L21/336GK102208348SQ20111007880
公開日2011年10月5日 申請日期2011年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月29日
發(fā)明者利根川丘, 松坂則彥, 森田朋岳 申請人:瑞薩電子株式會(huì)社