(57)【要約】シリサイド部分（２０８）を伝導性のシリコン含有領域中およびこの領域上に形成すべく、少なくとも３つの物質層（２２１）（２２２）および（２２３）を含むスタック層（２２０）が提供される。シリコンに隣接する層（２２１）は、シリサイド反応のための金属原子を供給する。中間層（２２２）は、たい積中に窒素を含有するガスを供給することによって形成された金属窒素化合物である。上位層（２２３）を形成すべく、このガスの供給が中止される。この方法はin  situ方法として実行することができる。これにより、少なくとも２つのたい積チャンバを使用する必要がある典型的な先行技術のプロセスと比較して、処理能力およびたい積ツール性能を著しく改善することができる。
2005522035.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その上に形成された伝導性のシリコン含有領域を有する基板（２０１）を提供するステップと、
この伝導性のシリコン含有領域上に、第１金属層（２２１）、第２金属層（２２３）、およびこれらの間に位置する金属窒素化合物層（２２２）を含むスタック層（２２０）をたい積するステップと、
前記伝導性のシリコン含有領域に金属シリサイド部分（２０８）を形成すべく、前記基板（２０１）を熱処理するステップと、
を含む、伝導性のシリコン含有領域に、抵抗値を低減させた領域を形成する方法。
【請求項２】
前記第１金属層（２２１）、前記第２金属層（２２３）、および前記金属窒素化合物層（２２２）は、同一の金属を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、その場で（in situ）実行される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
プラズマ環境において前記第１金属層（２２１）をスパッタリング蒸着するステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、前記プラズマ環境に窒素を含有するガスを供給するステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、前記窒素を含有するガスの供給を中止するステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
前記第１金属層（２２１）をたい積すべく、第１プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、第２プラズマ環境に対して窒素を含有するガスを供給し、この第２プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、前記第２プラズマ環境に対する前記窒素を含有するガスの供給を中止するステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
前記第１金属層（２２１）をたい積すべく、第１プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、前記第１プラズマ環境に対して窒素を含有するガスを供給するステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、第２プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記基板（３０１）を熱処理するステップは、
第１平均温度における第１アニーリング・プロセスと、
前記第１平均温度よりも高い第２平均温度における第２アニーリング・プロセスと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第２金属層（２２３）、前記金属窒素化合物層（２２２）、および前記第２アニーリング・プロセスより前の前記第１金属層（２２１）の反応しなかった金属を除去するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１金属層（２２１）は、コバルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニッケルおよびタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記第２金属層（２２３）は、コバルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニッケルおよびタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記金属窒素化合物層（２２２）は、チタン、タンタル、ジルコニウム、タングステンおよびニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
プラズマ環境中で、伝導性のシリコン含有領域上に金属をたい積するステップと、
前記たい積された金属上に、金属窒素化合物をたい積すべく、前記プラズマ環境に窒素を含有するガスを供給するステップと、
前記金属窒素化合物上に、前記金属をたい積すべく、前記窒素を含有するガスの供給を中止するステップと、
伝導性のシリコン含有領域および前記金属窒素化合物の間に位置する金属から実質的に形成される金属シリサイド部分（２０８）を形成すべく、前記基板（２０１）を熱処理するステップと、
を有する、基板上に形成された伝導性のシリコン含有領域にシリサイド部分を形成する方法。
【請求項１３】
前記伝導性のシリコン含有領域に金属をたい積するステップは、第１層（２２１）を生成し、
前記金属窒素化合物をたい積するステップは、不活性層として働く第２層（２２２）を生成し、
前記金属窒素化合物上に前記金属をたい積するステップは、ゲッター層として働く第３層（２２３）を生成する、
請求項１２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して集積回路の製造の分野に関し、特に、伝導性のシリコン含有領域のシート抵抗を減少するために、これらの領域中にメタルシリサイド部分を有する半導体デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
現在の超高密度集積回路では、デバイス構造（device feature）はデバイスの性能および機能性を上げるため、どんどん縮小している。
しかしながら、加工寸法（パターン寸法）（feature size）をシュリンクすることは、縮小した加工寸法によって得られる利点を部分的に相殺し得る、ある問題を必然的に伴う。
一般に、例えばトランジスタ素子の加工寸法を縮小することは、トランジスタ素子中のチャネル抵抗を下げることとなり、より電流が流れやすくなると共に、トランジスタのスイッチング速度を上げることになる。
しかしながら、これらのトランジスタ素子の加工寸法を縮小する際には、加工寸法の縮小に伴って電気配線および接触領域の断面積が減少するので、これらの電気配線および接触領域、すなわち、トランジスタ素子の周りに電気的接触を提供する領域の電気抵抗が増加することが主要な問題になる。
しかしながら断面積は、電気配線および接触領域に含まれる物質の特性と共に、それぞれの配線または接触領域の抵抗を決定する。
【０００３】
上述した問題はこの点において、トランジスタのソース領域とドレイン領域の間のゲート電極の下に形成される電界効果トランジスタのチャネルの拡張部のように、クリティカルディメンジョン（ＣＤ）とも呼ばれる、典型的な加工寸法（critical feature size）について起こり得る。
一般的にチャネル長と呼ばれる、チャネルのこの拡張部を縮小することは、ゲート電極とチャネルの間のキャパシタンスがより小さくなることにより、および、より短いチャネルの抵抗の低下により、トランジスタ素子の立ち下がりおよび立ち上がり時間に関するデバイスの性能を著しく改善し得る。
しかしながら、チャネル長をシュリンクすることは、一般にポリシリコン、およびトランジスタのドレインおよびソース領域への電気的接触を許容する接触領域から作られる電界効果トランジスタのゲート電極のような、任意の電気配線のサイズを縮小することをさらに要し、従って、電荷キャリア移動（charge carrier transportation）に利用できる断面積を減少する。
その結果、減少した断面積が、配線および接触領域を形成する物質の電気的特性を改善することにより補償されなければ、ゲート電極やドレインおよびソース接触領域のような電気配線や接触領域は、より高い抵抗を示す。
【０００４】
したがって、基本的にシリコンのような半導体材料で構成される伝導性の領域の特性を改善することは、特に重要である。
例えば、現在の集積回路において、電界効果トランジスタ、キャパシタその他これに類するもののような個々の半導体デバイスは、主としてシリコンをベースとしており、この個々のデバイスはシリコン配線および金属配線によって接続される。
金属配線の抵抗率は、一般に使用されているアルミニウムを例えば銅に置換することによって改善し得るが、シリコンを含む半導体配線および半導体接触領域の電気的特性の改良が必要とされる場合、プロセスエンジニアは困難な課題に直面する。
【０００５】
一般的には、これらのシリコン含有領域の上に金属シリサイド部分が形成されるように処理される。この金属シリサイド部分は、深くドープした状態においてであっても、シリコンよりもずっと小さなシート抵抗を示す。
【０００６】
図１ａないし図１ｃにおいて、伝導性のシリコン含有領域上に金属シリサイド部分を形成する典型的な先行技術のプロセス・フローを記載する。
図１ａは、基板１０１中に形成されるＦＥＴ（電界効果トランジスタ）１００の概略的な断面図を示す。この基板１０１は、シリコン基板またはＦＥＴ１００を保持する（carry）のに適した他の基板であってもよい。
ＦＥＴ１００の寸法は、二酸化ケイ素のような絶縁材によって形成され得るシャロー・トレンチ分離領域１０３によって定義される。
例えば二酸化ケイ素を含むゲート絶縁層１０６は、基本的にポリシリコンにより構成されるゲート電極１０９をウェル領域１０２から分離する。このウェル領域１０２は、必要とされるＦＥＴ１００の特性により、Ｎ型ドーパント原子および（または）Ｐ型ドーパント原子を含み得る。
さらに、共に参照符号１０５によって示されるソース領域およびドレイン領域は、ウェル領域１０２で提供される。これらの領域は逆に、ウェル領域１０２にドープされる。
ゲート絶縁層１０６の下にあるウェル領域１０２の表面の領域はまた、チャネル領域と呼ばれる。
ドレイン領域１０５とソース領域１０５を分離する、図１ａにおける横方向の距離は、チャネル長と呼ばれる。
例えば二酸化ケイ素または窒化ケイ素を含む側壁スペーサ１０７は、ゲート電極１０９の側壁と接するように形成される。
ドレイン領域・ソース領域１０５およびゲート電極１０９の表面上に、金属シリサイド部分１０８が形成される。この金属シリサイド部分１０８は一般的に、ゲート電極１０９やソース領域・ドレイン領域１０５のようなそれぞれの伝導性のシリコン含有領域の抵抗を減少すべく、低抵抗オーミック状態（low-ohmic state）でコバルト・シリサイド（CoSi2）を含む。
【０００７】
図１ａに示される構造は一般的に、後続のプロセス・ステップによって形成される。
第１に、トレンチをエッチングし、二酸化ケイ素で再充填することによってトレンチ分離領域１０３を形成した後、例えば酸化プロセスによってゲート絶縁層１０６を形成する。
次に、精巧なフォトリソグラフィ技術によってゲート電極１０９を形成すべく、ポリシリコン層をたい積し、パターン化する。
その後、ソース領域・ドレイン領域１０５中に軽くドープした領域を定義すべく、第１注入ステップを実行し、次に、ソース領域・ドレイン領域１０５を定義する後の注入ステップにおいて注入マスクの役割を果たす側壁スペーサ１０７を形成する。
次に、例えばチタン、タンタル、ジルコニウム、コバルト、ニッケルおよびこれに類するものを含む耐火金属の層が、図１ａに示される構造の上にたい積される。
一般的にこの金属は、必要とされる金属を提供すべく、対応するターゲットを含んだスパッタリング・ツール中のスパッタリングによってたい積される。
【０００８】
図１ｂは、ドレイン領域１０５上にたい積した、耐火金属層１１０を含むドレイン領域１０５を部分的に拡大した断面図を概略的に示す。
耐火金属層１１０の上表面上には、この耐火金属層１１０が本質的にコバルトにより形成される場合、一般的にチタンまたは窒化チタンを含み得るキャップ層１１１が配置される。
このキャップ層１１１は、一般的にスパッタリング蒸着によって形成される。このスパッタリング蒸着において、基板１０１は、キャップ層１１１を形成すべく、個別のたい積チャンバ中で処理される。
【０００９】
その後、第１平均温度（耐火金属としてコバルトを用いる場合には、一般的には４４０℃から６００℃の範囲において）で実行される第１アニーリング・ステップが、層１１０中の耐火金属とドレイン領域１０５中のシリコンの間の化学反応を開始するように実行される。
もちろん、ゲート電極１０９とソース領域１０５中においても、対応する反応が起こることは、注目されるべきである。
この第１アニーリング・ステップの間、層１１０の金属、例えばコバルトと、領域１０５中のシリコンは、拡散にさらされ、コバルト・モノシリサイドを形成する。
この反応が起こるにつれて、本質的にチタンを含む場合のキャップ層１１１は、酸化チタンを形成すべく、アニール環境において存在する酸素原子と良く反応する、いわゆるゲッター層（gettering layer）の働きをする。
したがって、チタン・キャップ層１１１は、下にある層１１０中のコバルトの酸化を著しく減らすか、そうでなければコバルト酸化物を形成することができ、最終的に得られたシリサイド層の抵抗を増やすことができる。
しかしながら、第１アニール・ステップ中の拡散で、チタンとコバルトは本質的にシリコンと反応しない合成物を形成する傾向があり、よって、低抵抗の（low ohmic）シリサイド部分には役立たない。
【００１０】
他方、キャップ層１１１が本質的に窒化チタンを含む場合、キャップ層１１１は第１アニーリング・ステップ中に、本質的に不活性層（inert layer）の役割を果たす。しかしながらこのキャップ層１１１は、下にあるコバルトを、アニール環境中の残りの酸素によって酸化しないように保護することに対して、ある程度の能力しか提供しない。
さらに、アニーリングおよびコバルト・モノシリサイドの形成中に、粒界は増大し、チタン・キャップ層１１１が使用される場合、チタンが蓄積され得る。
【００１１】
その後、キャップ層１１１および層１１０の反応しなかったコバルトを、選択的なウェットエッチング・プロセスによって除去する。
次に、コバルト・モノシリサイドを、より安定したコバルト二珪化物に変形すべく、第２アニーリング・ステップが、第１アニーリング・ステップにおけるよりも高い平均温度（層１１０においてコバルトが使用された場合、一般的に６５０℃から７００℃の範囲内）において実行される。このコバルト二珪化物は、コバルト・モノシリサイドよりも著しく低いシート抵抗を示す。
前述したように、チタン・キャップ層１１１の場合には、チタンは、コバルト・モノシリサイドの粒界において蓄積し得る。したがって、第２アニーリング・ステップ中の化学反応についての主要な拡散ルートが、蓄積したチタンによって著しく阻まれる可能性がある。
【００１２】
さらに、図１ｃに示されるように、コバルト・チタン層１１２は、第１アニーリング・ステップの間に形成され得る。したがって、シリサイド部分１０８の厚みが減少する。
さらに、粒界において蓄積したチタンにより、最終的に得られたシリサイド部分１０８および下にあるシリコン含有領域１０５の界面１１３が比較的荒い可能性があり、したがって、電荷キャリアの増加した分散に起因して、増加した電気抵抗を示す。
窒化チタン層がキャップ層１１１として使用される場合、実質的にコバルト・チタン層１１２が生成されないようにできるが、その代わりに、最終的に得られたシリサイド部分１０８は、相当量のコバルト酸化物を含む可能性がある。これにより、シリサイド部分１０８の電気抵抗はさらに増加する。
【００１３】
その結果、従来技術の処理によれば、これらの領域中にシリサイド部分を形成することによって伝導性のシリコン含有領域の全面的な抵抗を著しく改善できるが、シリサイド化された部分の質に関するおよびプロセス最適化を考慮した改良の余地がまだ存在する。
【発明の開示】
【００１４】
本発明は概して、伝導性のシリコン含有領域中にシリサイド化された部分を形成する方法に関する。この発明ではスタック層が提供される。このスタック中の１つ以上の金属層が、金属シリサイド部分を形成するために金属を提供する一方、このスタック中の他の層が、金属およびシリコン間の化学反応が開始する間に下にある金属層を保護すべく提供される。
さらに、ある１つの態様によれば、２つの別個のたい積チャンバを必要とする複雑なたい積技術が、スタック層を形成するその場で（in situ）行うことができる方法の提供によって著しく単純化することができる。これにより、１つのたい積チャンバで、金属層および保護層をたい積することができる。
【００１５】
本発明のある実施形態の１つによれば、伝導性のシリコン含有領域に、抵抗値を低減させた領域を形成する方法は、その上に形成された伝導性のシリコン含有領域を有する基板を提供するステップと、この伝導性のシリコン含有領域上に、第１金属層、第２金属層、およびこれらの間に位置する金属窒素化合物層を含むスタック層をたい積するステップとを含む。
この方法はさらに、伝導性のシリコン含有領域に金属シリサイド部分を形成すべく、基板を熱処理するステップを含む。
【００１６】
本発明のさらなる実施形態の１つによれば、基板上に形成された伝導性のシリコン含有領域にシリサイド部分を形成する方法は、プラズマ環境中で、伝導性のシリコン含有領域上に金属をたい積するステップを含む。
さらに、続いて金属窒素化合物をたい積すべく、反応性プラズマ環境に窒素を含有するガスを供給する。
その後、金属を再度たい積すべく、窒素を含有するガスの供給を中止する。
加えて、伝導性のシリコン含有領域および金属窒素化合物の間に位置する金属から実質的に形成される金属シリサイド部分を形成すべく、熱処理を実行する。
【００１７】
本発明は、添付の図面と共に、詳細な説明を参照することによって理解することができる。図面中、類似する参照符号は、類似する要素を示す。
本発明は、様々な変形および代替形態をとることが可能であるが、この中の特定の実施例を図面に記載した例で示し、詳細に説明する。  
しかしながら、本図面および詳細な説明は、発明を開示された特定の形式に制限するものではない。それどころか、添付の請求項によって定義されるような本発明の趣旨およびその範囲内にある修正例、均等物および代替物に及ぶ。
【発明の実施の形態】
【００１８】
本発明の一例となる実施形態について、以下に説明する。
明確化のために、実製品のすべての特徴点が、この明細書に記述されるとは限らない。
このような実製品の開発では、開発者の特別の目的を達成するために、実施の度に変化する、システムおよびビジネスに関連するような制限に応じて、実施に特有の多数の決定を下さなければならない。
さらに、そのような開発努力は、複雑で時間を消費する可能性があるが、それにも拘わらず、この開示から利益を受ける技術分野における当業者にとってはそれが定例のことである。
【００１９】
以下の記載においては、本発明の実施形態の一例を、伝導性のシリコン含有領域を含むＦＥＴを例に記載する。
しかしながら本発明が、集積回路中に提供される、どのような伝導性のシリコン含有領域においても適用可能であることが理解されなければならない。
例えば、あるダイ領域またはそれぞれの半導体素子がポリシリコン配線によって接続されていてもよい。このポリシリコン配線は、これらの配線の伝導性におけるどのような改良も集積回路の全面的な性能を著しく高めるように、設計要件に従って、比較的小さな横断面積を有していてもよい。
【００２０】
図２ａは、図１ａにおいて既に記載されているものと同一の構成要素および部分を本質的に有するＦＥＴの形態をとる、半導体素子２００の断面を概略的に示す。
２００番代か１００番代かの違いを除き、対応する部分はその下２桁において同じ符号によって表示される。
したがって、半導体素子２００は、基板２０１中に形成されたシャロー・トレンチ分離領域２０３を含む。この基板２０１は、例えばシリコン基板、シリコン・オン・インシュレータ基板およびこれに類するものを含む、適切な基板であってもよい。
ドレイン領域およびソース領域２０５は、中央部分を有するウェル領域２０２によって分離される。このウェル領域２０２の中央部分の上には、ゲート電極２０９をこのウェル０２から電気的に分離するゲート絶縁層２０６が形成される。
さらに、側壁スペーサ２０７は、ゲート電極２０２の側壁に位置する。
【００２１】
半導体素子２００を形成するためのプロセスフローは、実質的に、図１ａに関して既に記載されたプロセス・ステップと同じプロセス・ステップを含んでいてもよい。
したがって、これに対応する記載を省略する。
さらに、図２ａに示される半導体素子２００は、ドレイン領域およびソース領域２０５およびゲート電極２０９におけるシリサイド化された部分を後に形成すべくたい積された、スタック層（layer stack）２２０を含む（これについては、以下に詳述する）。
【００２２】
図２ｂは、スタック層２２０および下地となるシリコン含有領域（例えば領域２０５）の一部を含む半導体素子２００を、部分的に拡大した断面を概略的に示す図である。
ある特定の実施形態によれば、スタック層２２０は、第１金属層２２１、金属窒素化合物を含む第２層２２２、および金属層の形態をとる第３層２２３の、３つの層を含む。
この第１金属層２２１は、例えばコバルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、タングステン、ニッケルその他これらに類するものを含んだ耐火金属または適当な合金を含んでいてもよい。
第２層２２２は、上述した耐火金属のうちの１つから形成される金属窒化物のような金属窒素化合物を含んでいてもよい。
第３層２２３は、例えば上述した金属のいずれかを含む金属または金属合金を含んでいてもよい。
それぞれの層２２１、２２２および２２３の厚みは、特定の必要性を満たすように選択される。
すなわち、第１層２２１は、伝導性のシリコン含有領域２０５中またはその領域上に形成されるべき金属シリサイド部分についての材料源（material source）である。
このように、この第１層２２１の厚みは、形成されるべきシリサイド部分が必要とされる厚みとなるように選択される。
不活性層となる、すなわち、第１層２２１から第２層２２２に対する、および（または）第３層２２３に対する拡散を実質的に阻む拡散バリア層となると共に、金属シリサイド部分を形成するための後のプロセス・ステップ中における第１層２２１と第２層２２２の間の化学反応に役立つ第２層２２２の厚みは、その後のアニール・ステップ中に下にある第１層２２１を十分に保護するように選択される。
例えば、第２層２２２中の金属窒化物が窒化チタンである場合、一般的な層の厚みは、約１０から１００ｎｍの範囲にある。
後のアニーリングステップにおいて、金属酸化膜または他の合成物を形成すべく、酸素原子または他の反応的な副生成物と反応するゲッター層として役立つ第３層２２３の厚みは、好ましくは、実質的に酸素原子をすべて消費するようにまたはこの第３層の表面に分子が当たるように選択される。
一般的には、約１０ｎｍから３０ｎｍの範囲にある厚みは、第１層２２１における所望しない酸化の度合いを許容可能な範囲内に維持するのに十分である。
【００２３】
ある実施形態の１つにおいては、第１層２２１および第３層２２３は実質的に同じ金属を含む。また、第２層２２２は、第１層および第３層を形成する金属と同じ金属から形成された金属窒化物を実質的に含む。
第１層２２１、第２層２２２および第３層２２３について同じ金属を使用することは、以下のような利点がある。
【００２４】
好ましくは、大きな直径を有する基板上に高密度集積回路超製造する際に、金属層は、基板の全表面に達し得るかなり高い均一性のために、スパッタリングのような物理蒸着法によってたい積される。
スパッタリング蒸着中に、基板２０１のような基板は、ターゲット（すなわち、通常、基板上にたい積されることになっているディスク型の材料、および、プラズマ環境を生成する手段）を含む反応室（図示しない）に挿入される。
一般的に、プラズマは、ターゲット物質にターゲット原子を作用させるべく、イオンと電子を方向付けるように、アルゴンのような希ガスを使用して生成される。
その後、自由な原子の一部は基板に移動し、第１層２２１のような金属層を形成すべく、その上に凝集する（condense）。
チャンバの圧力、プラズマ生成手段に供給される電力、基板に供給されるＤＣまたはＡＣバイアスの電圧、ターゲットと基板の間の距離、たい積プロセスの所要時間およびこれに類するもののようなスパッタリングのプロセス・パラメータは、設計要件に従って第１層２２１の厚みを調節するように制御され得る。
スパッタリング・ツールおよびプロセスは、既に従来技術において充分確立されているため、これらに関する詳細な記載は省略する。
【００２５】
第１層２２１が必要な厚みでたい積された後、窒素を含有するガス（例えば窒素（N2）が、プラズマ環境に加えられる。
第２層２２２を金属窒化物層として形成できるように、チタン、ジルコニウム、タンタル、タングステンおよびこれらに類するもののような多くの耐火金属が、窒素が存在する状態でのスパッタリング中に窒素化合物を形成することが知られている。
さらに、上述したパラメータを含むたい積プロセス・パラメータおよび特に反応的なプラズマ環境に供給された窒素の流量は、第２層２２２の厚みおよび特性を調節するように制御されてもよい。
所望の厚みが得られた後、窒素の供給が中止される。このプラズマ環境は、暫増的に、基板に金属窒化物よりも金属がより多くたい積されるように、さらに維持される。
最終的に、実質的に「純粋な」金属層２２３が製造されるように、残りの窒素ガスが実質的にすべて消費されるまで、このプロセスは進行する。
【００２６】
さらに、後のスパッタリングたい積プロセスにおける金属窒化物の混入が最小限にされるように、ターゲット物質中で捕捉された窒素、またはターゲット上およびチャンバ壁上にたい積されたどんな金属窒化物も、窒素が供給されないたい積プロセスの間に除去することができる。
第３層２２３のたい積プロセスは、必要とされる厚みになった場合またはたい積チャンバ中の「清潔」の程度が必要とされる程度になった場合に停止される。
この第３層２２３は、単なる犠牲層として働くので、酸素原子をゲッターで取り除く際に必要とされる最低限の効果が保証される限り、厚みは重要ではない。
したがって、この特定の実施形態によれば、３つの層２２１、２２２および２２３を含むスタック層２２０は、in  situスパッタリング・プロセスで形成することができる。これにより、処理能力およびツール性能が著しく改善される。
【００２７】
さらなる実施形態の一例によれば、第１層２２１は、例えばコバルト層を形成すべく、第１プラズマ環境中でたい積され得る。また、その後、基板２０１は第２ターゲット物質（例えばチタン）および窒素を含むガス成分を含む第２プラズマ環境に晒される。
窒化チタン層がたい積された後、窒素を含有するガスの供給が中止される。また、上述の実施形態において記載したように、スパッタリング・ターゲットが除去されるのと同時に、徐々に、チタン層２２３がたい積される。
このように、第１層２２１が最適化されたシリサイド部分を生成するように選択され、第２層２２２および第３層２２３が後の熱処理中に第１層２２１を適切に保護するように選択されるように、物質構成を選択することができる。
【００２８】
次のプロセス・ステップとして、伝導性のシリコン含有領域２０５のシリコンおよび第１金属層２２１間の化学反応を開始すべく、熱処理が実行される。
この目的のため、ある実施形態の１つによれば、第１層２２１に含まれる金属の種類によって、第１層２２１中の金属および下にあるシリコン間の化学反応を開始すると共に、金属シリコン合成物を形成すべく、第１平均温度における第１アニール・ステップが実行され得る。
このアニール・ステップの間、第２層２２２は実質的に第１層２２１および第３層２２３の物質の上下方向への拡散を防止する。これは、第１層および第３層が互いに異なる金属を含む場合に、特に効果が高い。
さらに、第２層２２２は、実質的に第１層２２１の金属と反応しない。
その上、反応性要素（reactive element）、特にこの環境中に存在し得る酸素は、これらの反応性要素で酸化物のような合成物を形成することにより、第３層２２３によって実質的に消費される。
【００２９】
その後、第２層２２２および第３層２２３は、選択的に除去される。また、下にあるシリコンと反応しなかった第１層２２１の余分な物質も除去される。
このような除去は、様々な既知のウェットエッチング・プロセスを実行することによって行うことができる。
【００３０】
図２ｃは、余分な物質を除去した後、伝導性のシリコン含有領域２０５中およびその領域上に形成された金属シリコン合成物２２５を概略的に示す図である。
その後、第２アニール・ステップのようなさらなる熱処理が、第１熱処理における平均温度よりも高い平均温度で、金属シリコン合成物を領域２０５または金属シリコン合成物２２５中のシリコンよりもずっと低い抵抗値を示す金属シリサイドに変形すべく実行される。
【００３１】
図２ｄは、第２熱処理が完了した後の半導体素子２００を概略的に示す図であり、金属シリサイド部分２０８が、ソース領域・ドレイン領域２０５、およびゲート電極２０９中およびこれらの領域上に形成されている。
第１熱処理の間の第２層２２２を設けたことにより、第１層２２１の金属が第３層２２３の金属と異なっているとしても、これらの２つの層間の拡散活動は実質的に回避されるので、シリコンおよび金属シリサイド領域２０８の間の界面（interface）は著しく改善される。
【００３２】
以上に記載した実施形態において、スタック層２２０が３つの異なる層を有するものとして記載したが、スタック層２２０は、必要とされる拡散バリア機能および必要とされるゲッタリング機能を得られるような適当な数の層を含んでいてもよい。
特に、第２層２２２および第３層２２３の間の移動（transition）は、第１金属層２２１上の一部が必要とされる拡散防止特性を示す一方、スタック層２２０の上面がより良いゲッターリング効率を示すように、金属および金属窒化物の比率が段階的に異なり得る、段階的な移動であり得る。
これは、in  situたい積プロセスを使用する実施形態にあてはまる。このin  situたい積プロセスでは、第２層および第３層に必要とされる金属窒化物および金属構成（metal configuration）を得るように窒素ガスの供給を制御できる。
さらに、ある実施形態においては、金属層２２１および対応する窒化物層２２２を形成すべく、第１層２２１および第２層２２２はin  situプロセスにおいてたい積され得る一方で、第３層２２３は、別個のたい積プロセスにおける異なる物質から形成され得る。
【００３３】
他の実施形態においては、シリサイドを形成する金属（silicide forming metal）に必要とされる保護キャップを得るべく、４つ以上の層がスタック層中に使用されていてもよいことに注意すべきである。
他の実施形態においては、特に層のうちの２つまたは３つの層にin  situたい積が使用される場合、層という用語は、下にある層または上にある層に対する境界というよりも、その機能によって実質的に定義される層について記載される。
例えば窒素が供給されると共にスパッタリングによってたい積される金属窒化物層、および、金属窒化物がある厚みになった後に窒素の供給を中止することによって形成された層は、最終的に形成された層のゲッタリング機能およびその前の層の不活性効果により、その間に明確な物理的な境界を定義するのは困難であるが、少なくとも２つの層として理解され得る。
【００３４】
上述された特定の実施形態は専ら説明のためのものであり、ここに記載された教示の利益を有する当業者には、異なるが均等な方式で修正の上、実施可能であることは明らかである。例えば、上述されたプロセス・ステップは、異なる順に実行されてもよい。
更に、添付の請求項に記載されている他は、ここに示された構造または設計の詳細に本発明を制限するものではない。
したがって、上述の特定の具体例は、代替または修正をすることができ、このような全ての変形例は、発明の要旨及び範囲内のものとして考えられる。
よって、本願で要求する保護は、添付の特許請求の範囲に記載される。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１ａ】典型的な従来技術のプロセスに従って形成されたシリサイド部分を含む半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図１ｂ】典型的な従来技術のプロセスに従って形成されたシリサイド部分を含む半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図１ｃ】典型的な従来技術のプロセスに従って形成されたシリサイド部分を含む半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図２ａ】本発明の実施形態の１つによる複数の製造段階における半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図２ｂ】本発明の実施形態の１つによる複数の製造段階における半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図２ｃ】本発明の実施形態の１つによる複数の製造段階における半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図２ｄ】本発明の実施形態の１つによる複数の製造段階における半導体デバイスを概略的に示す断面図。
【図１ａ】
2005522035.tif 000003
【図１ｂ】
2005522035.tif 000004
【図１ｃ】
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【図２ａ】
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【図２ｂ】
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【図２ｃ】
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【図２ｄ】
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【手続補正書】
【提出日】平成16年6月23日(2004.6.23)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
その上に形成された伝導性のシリコン含有領域を有する基板（２０１）を提供するステップと、
この伝導性のシリコン含有領域上に、第１金属層（２２１）と、ゲッター層として働く犠牲層となる第２金属層（２２３）と、これらの間に位置する金属窒素化合物層（２２２）とを含むスタック層（２２０）をたい積するステップと、
前記伝導性のシリコン含有領域（２０５）に金属シリサイド部分（２０８）を形成すべく、前記基板（２０１）を熱処理するステップと、
前記犠牲層となる第２金属層（２２３）および前記金属窒素化合物層（２２２）を除去するステップと、
を含む、伝導性のシリコン含有領域に、抵抗値を低減させた領域を形成する方法。
【請求項２】
前記第１金属層（２２１）、前記第２金属層（２２３）、および前記金属窒素化合物層（２２２）は、同一の金属を含む、請求項１記載の方法。
【請求項３】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、その場で（in  situ）実行される、請求項１記載の方法。
【請求項４】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
プラズマ環境において前記第１金属層（２２１）をスパッタリング蒸着するステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、前記プラズマ環境に窒素を含有するガスを供給するステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、前記窒素を含有するガスの供給を中止するステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項５】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
前記第１金属層（２２１）をたい積すべく、第１ターゲット物質を含む第１プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、第２ターゲット物質を含む第２プラズマ環境に対して窒素を含有するガスを供給し、この第２プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、前記第２プラズマ環境に対する前記窒素を含有するガスの供給を中止するステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項６】
前記スタック層（２２０）をたい積するステップは、
前記第１金属層（２２１）をたい積すべく、第１ターゲット物質を含む第１プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
前記金属窒素化合物層（２２２）をたい積すべく、前記第１プラズマ環境に対して窒素を含有するガスを供給するステップと、
前記第２金属層（２２３）をたい積すべく、第２ターゲット物質を含む第２プラズマ環境に前記基板（２０１）を晒すステップと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項７】
前記基板（２０１）を熱処理するステップは、
第１平均温度における第１アニーリング・プロセスと、
前記第１平均温度よりも高い第２平均温度における第２アニーリング・プロセスと、
を含む、請求項１記載の方法。
【請求項８】
前記第２金属層（２２３）、前記金属窒素化合物層（２２２）、および前記第２アニーリング・プロセスより前の前記第１金属層（２２１）の反応しなかった金属を除去するステップをさらに含む、請求項７記載の方法。
【請求項９】
前記第１金属層（２２１）は、コバルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニッケルおよびタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１０】
前記第２金属層（２２３）は、コバルト、チタン、ジルコニウム、タンタル、ニッケルおよびタングステンのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１１】
前記金属窒素化合物層（２２２）は、チタン、タンタル、ジルコニウム、タングステンおよびニッケルのうちの少なくとも１つを含む、請求項１記載の方法。
【請求項１２】
前記金属窒素化合物層（２２２）は、不活性層として働く、請求項１記載の方法。
【請求項１３】
前記熱処理するステップは、前記熱処理の間、前記ゲッター層の前記金属を環境中に存在する反応性成分と反応させる、請求項１記載の方法。
【国際調査報告】
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