(57)【要約】【課題】高融点金属シリサイド膜を適切に形成することができる高融点金属シリサイド膜の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明の高融点金属シリサイド膜の製造方法は、シリコンを含む半導体基板１上に高融点金属膜９を形成する工程と、形成された高融点金属膜９の表面を非晶質化する工程と、非晶質化された高融点金属膜１０上に窒化チタン膜１１を形成する工程と、得られた基板を熱処理することにより高融点金属シリサイド膜１２を形成する工程を備える。【選択図】図１
2006041280.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、
形成された高融点金属膜の表面を非晶質化する工程と、
非晶質化された高融点金属膜上に窒化チタン膜を形成する工程と、
得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える高融点金属シリサイド膜の製造方法。
【請求項２】
高融点金属膜表面の非晶質化は、アルゴンイオンの照射により行われる請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、
形成された高融点金属膜上に非晶質の窒化チタン膜を形成する工程と、
得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える高融点金属シリサイド膜の製造方法。
【請求項４】
非晶質の窒化チタン膜は、ＣＶＤ法で形成される請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
非晶質の窒化チタン膜は、高融点金属膜表面を非晶質化した後に、非晶質化された高融点金属膜上に形成される請求項３に記載の製造方法。
【請求項６】
高融点金属は、コバルト又はニッケルからなる請求項１又は３に記載の製造方法。
【請求項７】
高融点金属膜は、半導体基板表面の少なくとも一部を非晶質化した後に形成される請求項１又は３に記載の製造方法。
【請求項８】
窒化チタン膜は、チタン膜を介して高融点金属膜上に形成される請求項１又は３に記載の製造方法。
【請求項９】
基板の熱処理は、
第１の熱処理により高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、
未反応の高融点金属膜と窒化チタン膜を除去する工程と、
第２の熱処理により高融点金属シリサイド膜を低抵抗化する工程により行われる請求項１又は３に記載の製造方法。
【請求項１０】
請求項１又は３に記載の工程を備える半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高融点金属シリサイド膜の製造方法、及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の半導体デバイスは、１３０ｎｍ〜９０ｎｍのテクノロジーノードの製品が量産段階に入っている。半導体デバイスは微細化するに従ってその性能が向上するというスケーリング則に沿って製造されてきた。しかし、さらなる微細化に伴い寄生抵抗が大きくなり、スケーリング則に沿わず性能が上がらなくなっている。そこで、ゲート電極、ソース電極及びドレイン電極を同時にシリサイド化してこれらの電極を低抵抗化するサリサイドプロセスが必須な技術になっている。
【０００３】
そのサリサイド技術としては、ＴｉＳｉ2、ＣｏＳｉ2、ＮｉＳｉなどが用いられている。この中においても、１３０ｎｍ〜９０ｎｍのテクノロジーノードの製品では、一般的に、ＣｏＳｉ2が使用されている。
【０００４】
従来のＣｏＳｉ2のサリサイド技術としては、特許文献１が開示されているので、図３〜図５を用いて説明する。コバルトは熱処理によりシリサイド化反応させる際、酸素が混入すると凝集して高抵抗化してしまう。したがって、特許文献１のように予め窒化チタン膜にて酸素の混入を防止する方法が現在では一般的な手法となっている。
【０００５】
まず、図３（ａ）に示すように、周知の素子分離形成技術を用いて、シリコン基板５１上の所定の位置にＬＯＣＯＳシリコン酸化膜５２を形成する。次に、熱酸化法により５ｎｍのゲート酸化膜５３を形成し、さらにその上にＬＰＣＶＤ法により１５０ｎｍの多結晶シリコン膜５４を形成する。
【０００６】
次に、図３（ｂ）に示すように、多結晶シリコン膜５４中に砒素イオンをイオン注入した後に、周知のリソグラフィー技術及びエッチング技術を使って多結晶シリコン膜をパターニングしてゲート電極５５を形成する。次に、ゲート電極５５をマスクにして、例えば、砒素イオン７０をイオン注入して浅い不純物拡散層５６を形成する。そのイオン注入のドーズ量は、例えば、３×１０14ａｔｍ／ｃｍ2であり、注入エネルギーは１０ｋｅＶとする。
【０００７】
次に、図３（ｃ）に示すように、ＬＰＣＶＤ法により１００ｎｍのシリコン酸化膜を形成した後に、ゲート電極５５の表面が露出するまでシリコン酸化膜を異方性エッチングすることによりゲート電極５５の側壁にゲート電極側壁絶縁膜５７を形成する。次に、周知のイオン注入技術により砒素イオン７１をイオン注入して深い不純物拡散層５８を形成する。そのイオン注入は、例えば、ドーズ量が２×１０15ａｔｍ／ｃｍ2、エネルギーが４０ｋｅＶの条件で実行される。
【０００８】
次に、図３（ｄ）に示すように、１０００℃で１０秒間のＲＴＡ（Ｒａｐｉｄ  Ｔｈｅｒｍａｌ  Ａｎｎｅａｌｉｎｇ）処理を施すことにより、ゲート電極５５内の砒素を内部に拡散させるとともに、浅い拡散層５６と深い拡散層５８の砒素を活性化して、ソース電極５９及びドレイン電極６０が形成される。
【０００９】
次に、図３（ｅ）に示すように、ゲルマニウムイオン８０を注入することによりソース電極５９、ドレイン電極６０及びゲート電極５５の表面を非結晶化させて非晶質層６１を形成する。このときのイオン注入条件は、注入量が８×１０13ａｔｍ／ｃｍ2以上に、注入エネルギーは、ソース／ドレイン電極の深い拡散層の深さより浅く非晶質層６１が形成され、しかもシリサイド化反応の第１の熱処理時にコバルト膜と反応して非晶質層６１が消失しない程度に深く、さらにシリサイド化反応の第２の熱処理時に非晶質層６１が消失する大きさに設定する。具体的には、形成しようとしているシリサイド膜の膜厚によるが、ソース／ドレイン電極の深い拡散層深さを１００ｎｍの場合は、ゲルマニウムの注入エネルギーは２０〜４０ｋｅＶ程度の範囲内にある。次に、約２％のバッファードフッ酸により、ゲート電極５５、ソース電極５９及びドレイン電極６０上のシリコン酸化膜（自然酸化膜）を除去する。
【００１０】
次に、図４（ｆ）に示すように、８〜２０ｎｍのコバルト膜６２及び３０ｎｍ程度の窒化チタン膜６３を物理的スパッタ法により形成する。このときのコバルト膜６２の膜厚はゲルマニウムイオン注入８０のエネルギーを大きくするほど厚く形成する。窒化チタン膜６３は、シリサイド化反応の際に酸素がシリサイド膜に混入して凹凸が生じたり高抵抗化することを防止するために形成される。
【００１１】
次に、シリサイド化反応のための第１の熱処理を行う。図４（ｇ）に示すように、窒素又はアルゴン雰囲気中で、４００〜４５０℃の温度で３０秒のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりゲート電極５５、ソース電極５９及びドレイン電極６０の表面にＣｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからなるコバルトシリサイド膜６４が形成される。
【００１２】
次に、図４（ｈ）に示すように、過酸化水素水とアンモニア水の混合液に浸けることにより窒化チタン膜６３を除去し、続けて硫酸と過酸化水素水の混合溶液に浸けることによりコバルト膜６２を除去する。このとき、コバルトシリサイド膜６４はこれらの溶液によって除去されずにそのまま残る。次に、シリサイド化反応の第２の熱処理として、窒素又はアルゴン雰囲気中で６００℃〜９００℃のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりコバルトシリサイド膜６４はＣｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからＣｏＳｉ2に変わって低抵抗化する。
【００１３】
次に、図４（ｉ）に示すように、周知の技術を用いて、層間絶縁膜６５とメタル配線６６を形成することにより半導体装置が完成する。
【００１４】
以上のように、コバルトをシリサイド化する際の酸素の混入を窒化チタン膜６３により防止して、低抵抗なコバルトシリサイド膜が得られていた。
【特許文献１】特開平９−２５１９６７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかし、上記の方法を用いてコバルトシリサイド膜を形成すると、ある割合でコバルトシリサイド膜が適切に形成されないものがあった。そのため、この方法を用いて半導体装置を製造する場合、その製造の歩留まりを向上させることが困難であった。
【００１６】
本発明は係る事情に鑑みてなされたものであり、高融点金属シリサイド膜を適切に形成することができる高融点金属シリサイド膜の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
第１の発明の高融点金属シリサイド膜の製造方法は、シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、形成された高融点金属膜の表面を非晶質化する工程と、非晶質化された高融点金属膜上に窒化チタン膜を形成する工程と、得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える。
【００１８】
第２の発明の高融点金属シリサイド膜の製造方法は、シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、形成された高融点金属膜上に非晶質の窒化チタン膜を形成する工程と、得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える。
【００１９】
以下、本発明がなされた背景について説明する。
本発明の発明者は、上記従来技術でコバルトシリサイド膜を形成すると、８インチシリコンウエハの数カ所にシリサイド膜が形成されない箇所、いわゆるクラックがあることを見出した。これは、以下の実験で明らかになった。
【００２０】
まず、パターンの存在しないシリコンウエハ全面に従来例に従ってコバルトシリサイド膜を形成した。この後、欠陥検査機（テンコール社製）を用いてウエハ表面を検査した。  その結果、８インチウエハ内に数点のシリサイド膜が形成されていない箇所があった。この現象を明らかにするために、本発明の発明者は、コバルト膜６２と窒化チタン膜６３をスパッタした直後のウエハを欠陥検査機で測定した。すると、窒化チタン膜６３が欠如している箇所があった。その位置を把握した上で、シリサイド化反応させてコバルトシリサイド膜６４を形成した後に同様の測定を行うと、同じ位置のコバルトシリサイド膜６４が欠如していた。
【００２１】
図５を用いてこの現象を説明する。この図は、従来例において、ドレイン電極６０上にコバルトシリサイド膜６４を形成するときの拡大図であり、図５（ａ）が図４（ｆ）に対応し、図５（ｂ）が図４（ｈ）に対応する。物理スパッタ法により形成するコバルト膜６２及び窒化チタン膜６３は多結晶である。したがって、コバルト膜６２上にスパッタされる窒化チタン膜６３は、コバルト膜６２表面に対して、ある結晶核密度を持って成長する。また、窒化チタン膜６３は下地のコバルト膜６２の結晶方位に影響を受けて成長する。ここで、図５（ａ）に示したように、窒化チタン膜６３に欠如した箇所９０が発生してしまう。この部分は酸素をブロックすることができず、酸素の混入によりシリサイド化反応が阻害されるので、図５（ｂ）に示すように、シリサイド膜６４が領域９１で欠如してしまう。
【００２２】
このコバルトシリサイド膜６４が形成されない領域９１が例えばゲート電極に当たると、ゲート電極のシリサイド膜が断線して高抵抗となり電気信号が高速に伝搬しなくなり半導体デバイスの素子スピードの劣化をもたらす。
【００２３】
本発明の発明者は、このような現象を見出し、この知見に基づき、コバルト膜６２又は窒化チタン膜６３の少なくとも一方を非晶質にすれば、上記問題を解決することができることを見出した。さらに、この考えは、コバルト膜のみならず、高融点金属膜一般についても妥当することを見出し、本発明の完成に到った。
【発明の効果】
【００２４】
第１の発明によれば、高融点金属膜表面は非晶質化している。このため、窒化チタン膜の結晶核密度が大きくなる。また、下地の高融点金属膜の結晶方位に影響を受けずに上記窒化チタン膜を形成できる。したがって、窒化チタン膜が欠如することを抑制することができるので、酸素を確実にブロックして、高融点金属シリサイド膜の欠如を抑制して一様性高く形成することができる。
【００２５】
また、第２の発明によれば、高融点金属膜表面に非晶質の窒化チタン膜を形成しているため、この非晶質の窒化チタン膜は下地の高融点金属膜の結晶方位の影響を受けずに形成できる。したがって、窒化チタン膜が欠如することを抑制して均一な膜を形成できるので、酸素を確実にブロックして、高融点金属シリサイド膜の欠如を抑制して一様性高く形成することができる。
【００２６】
また、これらの方法を用いると、半導体装置を高い歩留まりで製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
１．第１の実施形態
本発明の第１の実施形態に係る高融点金属シリサイド膜の製造方法は、シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、形成された高融点金属膜の表面を非晶質化する工程と、非晶質化された高融点金属膜上に窒化チタン膜を形成する工程と、得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える。
【００２８】
１−１．シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程
「シリコンを含む半導体」には、純粋なシリコンのみでなく、高融点金属とシリサイドを形成するシリコン合金（例えば、ＳｉＧｅ又はＳｉＣ）などが含まれる。「高融点金属」には、シリコンと反応してシリサイドを形成する金属が含まれる。高融点金属は、例えば、コバルト又はニッケルなどからなる。高融点金属膜は、例えばスパッタ法で形成することができ、この場合、高融点金属は、通常、多結晶になっている。
【００２９】
また、高融点金属膜は、好ましくは、半導体基板表面の少なくとも一部を非晶質化した後に形成される。この場合、高融点金属シリサイドのスパイクが形成されるのを防止することができる。半導体基板表面の非晶質化は、例えば、ゲルマニウムイオン、シリコンイオン、アルゴンイオン又は砒素イオンを半導体基板表面にイオン注入することによって、行うことができる。
【００３０】
１−２．形成された高融点金属膜の表面を非晶質化する工程
上記工程で形成された高融点金属膜の表面を非晶質化する。非晶質化は、例えば、アルゴンイオンの照射により行うことができる。アルゴンは一般的に量産設備で使用されているスパッタ装置には具備されているため、従来の設備を用いて本処理を行うことができる。したがって、新たな設備投資が不要となり生産コストを抑制することができる。また、
コバルト膜表面を非晶質化するためのイオン照射はアルゴンに限らず、窒素、キセノン、砒素、シリコン、ゲルマニウムなどでも構わない。
【００３１】
１−３．非晶質化された高融点金属膜上に窒化チタン膜を形成する工程
上記工程で非晶質化された高融点金属膜上に窒化チタン膜を形成する。窒化チタン膜は、スパッタ法又はＣＶＤ法などで形成することができる。この窒化チタン膜は、多結晶であっても、非晶質であってもよい。いずれの場合であっても、窒化チタン膜を欠陥領域なく一様に形成することができ、大気中の酸素が高融点金属膜に混入するのを防止することができる。
【００３２】
また、窒化チタン膜は、好ましくは、チタン膜を介して高融点金属膜上に形成される。チタン膜は酸素を還元する効果があるので、仮に窒化チタン膜を酸素がすり抜けても高融点金属シリサイド膜に酸素が混入するのを抑制することができる。
【００３３】
１−４．得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程
得られた基板を熱処理することにより、高融点金属膜と基板のシリコンとを反応させて、高融点金属シリサイド膜を形成する。基板の熱処理は、好ましくは、第１の熱処理により、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程と、未反応の高融点金属膜と窒化チタン膜を除去する工程と、第２の熱処理により高融点金属シリサイド膜を低抵抗化する工程により行われる。このように二段階に分けて熱処理を行うことにより、確実に低抵抗な高融点金属シリサイド膜を形成することができる。第１の熱処理は、好ましくは、４００〜４５０℃で行われ、第２の熱処理は、好ましくは、６００〜９００℃で行われる。
【００３４】
２．第２の実施形態
本発明の第２の実施形態に係る高融点金属シリサイド膜の製造方法は、シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程と、形成された高融点金属膜上に非晶質の窒化チタン膜を形成する工程と、得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程を備える。
【００３５】
第１の実施形態についての説明は、その趣旨に反しない限り、本実施形態についても当てはまり、その逆も成り立つ。
【００３６】
２−１．シリコンを含む半導体基板上に高融点金属膜を形成する工程
この工程は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００３７】
２−２．形成された高融点金属膜上に非晶質の窒化チタン膜を形成する工程
非晶質の窒化チタン膜は、高融点金属膜表面を非晶質化した後に、非晶質化された高融点金属膜上に形成してもよい。非晶質の窒化チタン膜は、好ましくは、ＣＶＤ法で形成される。非晶質の窒化チタン膜は、下地の高融点金属膜の結晶方位の影響を受けずに形成できる。従って、下地の高融点金属膜が多結晶であっても非晶質であっても、均一な窒化チタン膜を形成することができ、酸素を確実にブロックして、高融点金属シリサイド膜の欠如を抑制して一様性高く形成することができる。
【００３８】
２−３．得られた基板を熱処理することにより、高融点金属と基板のシリコンを反応させて高融点金属シリサイド膜を形成する工程
この工程は、第１の実施形態と同様であり、説明を省略する。
【００３９】
以下、この発明の高融点金属シリサイド膜の形成方法を、図示の実施例により詳細に説明する。
【００４０】
高融点金属としてコバルト膜を用いて説明するが、これに限るものではなく、ニッケルやその他の高融点金属にも本発明は適応可能である。
また、ＮチャネルＭＯＳトランジスタについて説明するが、不純物のタイプを逆にすれば容易にＰチャネルＭＯＳトランジスタが形成できる。
【実施例１】
【００４１】
図１（ａ）〜（ｅ）を用いて、実施例１の高融点金属シリサイド膜の形成手順を説明する。
【００４２】
まず、図１（ａ）に示すように、シリコン基板１中の所定の領域にＳＴＩ（Ｓｈａｌｌｏｗ  Ｔｒｅｎｃｈ  Ｉｓｏｌａｔｉｏｎ）技術により素子分離領域としてシリコン酸化膜２を形成する。次に、図３（ａ）〜（ｅ）と同様の工程を行い、図１（ａ）に示す構造を得る。図１（ａ）の構造では、基板１上に２〜７ｎｍのゲート酸化膜３、１５０ｎｍ〜２５０ｎｍの多結晶シリコン膜からなるゲート電極４を形成されており、ゲート電極４の側壁にはゲート電極側壁絶縁膜５が形成されている。また、ゲート電極４に隣接して、浅い拡散層と深い拡散層とからなるソース電極６及びドレイン電極７が形成されている。また、ゲート電極４、ソース電極６及びドレイン電極７の表面にはゲルマニウムイオン注入による非晶質層８が形成されている。この非晶質層８の厚さは、後工程のシリサイド化反応の第１の熱処理時にコバルト膜と反応して非晶質層８が消失しない程度に厚く、さらにシリサイド化反応の第２の熱処理時に非晶質層８が消失する厚さに設定する。このとき、ゲルマニウムイオンに限らず、シリコンイオン、アルゴンイオン、砒素イオンなどを用いても良い。これらのイオンを用いる場合は、ゲルマニウムにより形成される非晶質層８と同じ厚さが得られるように注入エネルギーは設定される。ここで、ゲルマニウムイオンなどにより非晶質層８を形成することは、本発明の効果をもたらす必須要件ではないので、この工程が無くても本発明の実施は可能である。次に、約１％のバッファードフッ酸により、ゲート電極４、ソース電極６及びドレイン電極７の表面のシリコン酸化膜（自然酸化膜）を除去する。
【００４３】
次に、図１（ｂ）に示すように、８〜３０ｎｍのコバルト膜９を物理スパッタ法によりウエハ全面に形成した後、スパッタ装置において、ウエハが載ったステージに２００〜５００ＶのＤＣバイアスを印加することによりコバルト膜９の表面にアルゴンイオン２０を５〜６０秒間ほど照射して、コバルト膜９の表面に１〜２ｎｍ程度の非晶質状のコバルト膜１０を形成する。コバルト膜表面を非晶質化するためのイオン照射はアルゴンに限らず、窒素、キセノン、砒素、シリコン、ゲルマニウムなどでも構わない。その場合は非晶質層の膜厚が１ｎｍ〜２ｎｍ程度になるように注入エネルギーを調整する必要がある。
【００４４】
次に、図１（ｃ）に示すように、物理スパッタ法により窒化チタン膜１１を１０〜３０ｎｍ形成する。このとき、コバルト膜９の形成、アルゴンイオン２０の照射と窒化チタン膜１１の成膜は、大気に暴露することなく同一の装置内で行われることが好ましい。コバルト膜９表面や非晶質化されたコバルト膜１０表面に大気中の水や酸素が吸着した状態でシリサイド化反応を行うと、酸素がコバルトシリサイド中に混入して高抵抗化してしまうからである。このように窒化チタン膜１１は酸素をブロックするために形成する。なお、窒化チタン膜の代わりに、チタン膜と窒化チタン膜の積層膜を形成しても良い。その場合、チタン膜は酸素を還元する効果があるので、仮に窒化チタン膜を酸素がすり抜けてもコバルトシリサイド膜に酸素が混入するのを抑制するので、さらに好ましい。
【００４５】
次に、図１（ｄ）に示すように、従来例と同様の工程でコバルトシリサイド膜１２を形成する。この工程を詳しく説明すると、まず、シリサイド化反応のための第１の熱処理として、窒素又はアルゴン雰囲気中で、４００〜４５０℃の温度で３０秒のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりゲート電極４、ソース電極６及びドレイン電極７の表面にＣｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからなるコバルトシリサイド膜が形成される。次に、酸化水素水とアンモニア水の混合液に浸けることにより窒化チタン膜１１を除去し、続けて硫酸と過酸化水素水の混合溶液に浸けることにより非晶質状のコバルト膜１０及びコバルト膜９を除去する。このとき、コバルトシリサイド膜１２はこれらの溶液によって除去されずにそのまま残る。次に、シリサイド化反応の第２の熱処理として、窒素又はアルゴン雰囲気中で６００℃〜９００℃のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりコバルトシリサイド膜１２は、Ｃｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからＣｏＳｉ2に変わって低抵抗化する。
【００４６】
次に、図１（ｅ）に示すように、周知の技術を用いて、層間絶縁膜１３とメタル配線１４を形成することにより半導体装置が完成する。
【００４７】
本実施例の高融点金属シリサイド膜の形成方法によると、コバルト膜９表面に非晶質状のコバルト膜１０を形成している。このため、窒化チタン膜１１の結晶核密度が大きくなる。また、下地のコバルト膜９の結晶方位に影響を受けない。したがって、窒化チタン膜１１が欠如することがないので、酸素を確実にブロックして、コバルトシリサイド膜１２の欠如を抑制して一様性高く形成することができる。
【００４８】
また、アルゴンを用いてコバルト膜９表面を非晶質化している。アルゴンは一般的に量産設備で使用されているスパッタ装置には具備されているため、従来の設備を用いて本処理を行うことができる。したがって、新たな設備投資が不要となり生産コストを抑制することができる。
【実施例２】
【００４９】
図２（ａ）〜（ｄ）を用いて、実施例２の高融点金属シリサイド膜の形成手順を説明する。
【００５０】
まず、実施例１と同様の方法を用いて、図２（ａ）に示す構造（図１（ａ）と同じ構造である。）を得る。
【００５１】
次に、図２（ｂ）に示すように、８ｎｍ〜３０ｎｍのコバルト膜９を物理スパッタ法によりウエハ全面に形成した後、ＣＶＤ法により非晶質状の窒化チタン膜１１ａを１０ｎｍ〜３０ｎｍ形成する。この窒化チタン膜１１ａは、四塩化チタン（ＴｉＣｌ4）ガスとアンモニア（ＮＨ3）ガスを用いて、２５０℃〜５００℃の温度で形成する。
【００５２】
このとき、コバルト膜９の形成と窒化チタン膜１１ａは、大気に暴露することなく同一の装置内で行われることが好ましい。同一装置内で処理できない場合は、同一スパッタ装置内にてコバルト膜上にチタン膜又はチタン膜と窒化チタン膜の積層膜を形成して酸素からブロックする処置を施した後に、ＣＶＤ装置にて窒化チタン膜を形成する。チタン膜と窒化チタン膜の積層膜を用いるのは、実施例１で説明したように、還元性を有するチタン膜により酸素をブロックする効果があるからである。
【００５３】
また、このとき、実施例１と同様に、アルゴンイオンなどを照射しコバルト膜９表面を非晶質化しても良い。その場合、窒化チタン膜１１ａの結晶核の形成密度がより大きくなるので、制御性良くウエハ全域に渡って均一な窒化チタン膜１１ａを形成することができる。
【００５４】
次に、図２（ｃ）に示すように、従来例や実施例１と同様の工程でコバルトシリサイド膜１２を形成する。この工程を詳しく説明すると、まず、シリサイド化反応のための第１の熱処理として、窒素又はアルゴン雰囲気中で、４００〜４５０℃の温度で３０秒のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりゲート電極４、ソース電極６及びドレイン電極７の表面にＣｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからなるコバルトシリサイド膜が形成される。次に、酸化水素水とアンモニア水の混合液に浸けることにより窒化チタン膜１１ａを除去し、続けて硫酸と過酸化水素水の混合溶液に浸けることによりコバルト膜９を除去する。このとき、コバルトシリサイド膜はこれらの溶液によって除去されずにそのまま残る。次に、シリサイド化反応の第２の熱処理として、窒素又はアルゴン雰囲気中で６００℃〜９００℃のＲＴＡ処理を施す。この熱処理によりコバルトシリサイド膜はＣｏ2Ｓｉ又はＣｏＳｉからＣｏＳｉ2に変わって低抵抗化する。
【００５５】
次に、図２（ｄ）に示すように、周知の技術を用いて、層間絶縁膜１３とメタル配線１４を形成することにより半導体装置が完成する。
【００５６】
本実施例の高融点金属シリサイド膜の形成方法によると、コバルト膜９表面に非晶質状の窒化チタン膜１１ａを形成しているため、この非晶質窒化チタン膜１１ａは下地のコバルト膜９の結晶方位の影響を受けずに形成できる。したがって、窒化チタン膜１１ａが全域に渡って欠如することなく均一な膜を形成できるので、酸素を確実にブロックして、コバルトシリサイド膜１２の欠如を抑制して一様性高く形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【００５７】
【図１】本発明の実施例１に係る高融点金属シリサイド膜の製造工程を示す断面図である。
【図２】本発明の実施例２に係る高融点金属シリサイド膜の製造工程を示す断面図である。
【図３】従来の高融点金属シリサイド膜の製造工程を示す断面図である。
【図４】従来の高融点金属シリサイド膜の製造工程を示す断面図である。
【図５】従来の高融点金属シリサイド膜の製造方法の課題を説明する図である。
【符号の説明】
【００５８】
１：基板  ２：素子分離領域  ３：ゲート絶縁膜  ４：ゲート電極  ５：側壁絶縁膜  ６：ソース電極  ７：ドレイン電極  ８：非晶質層  ９：コバルト膜  １０：非晶質のコバルト膜  １１：窒化チタン膜  １１ａ：非晶質の窒化チタン膜  １２：コバルトシリサイド膜  １３：層間絶縁膜  １４：メタル配線  ２０：アルゴンイオン注入
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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