[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法和具有硅化物膜的半导体装置的制造方法。

背景技术

伴随着近年来的半导体装置的精细化，由晶体管的构成源极区域和漏极区域的杂质区域的薄层电阻的上升或栅极电极的配线电阻的上升引起的信号延迟明显化。作为该对策，在杂质区域上和栅极电极上形成硅化物膜，由此使杂质区域和栅极电极低电阻化的技术广泛普及。

在杂质区域的上面和由聚硅构成的栅极电极的上面露出的半导体基板上，堆积钛、钴、或镍等的金属膜后，进行热处理，由此形成上述硅化物膜。该热处理，通常由第一热处理和第二热处理构成，该第一热处理，使在露出在半导体基板上的杂质区域和栅极电极上产生硅化物反应；该第二热处理，使由第一热处理形成的硅化物膜结晶相转移并低电阻化。另外，以比较低的温度实施第一热处理，使得硅化物膜不传导金属膜在横向成长，只在所希望的区域上形成。然后，在第一热处理中，将未产生硅化物反应的未反应金属膜蚀刻除去后，以比较高的温度实施第二热处理。上述热处理使用RTP(Rapid ThermalProcess)装置等热处理装置进行。例如，第一热处理，能够以处理温度300～700℃、处理时间30～120秒的条件进行，第二热处理，能够以处理温度500～900℃、处理时间10～90秒的条件进行。

另外，公开用于形成更低电阻的硅化物膜的各种技术。例如，在后面揭示的专利文献1中，公开作为金属膜使用钛，通过使用处于高于大气压的压力状态的炉子的分批处理进行第二热处理的技术。在该技术中，例如，以处理压力70MPa、处理温度700℃、处理时间10分钟进行第二热处理。根据该技术，以在硅化物膜上附加应力的状态进行第二热处理，因此能够促进硅化物膜的结晶相转移并实现低电阻的硅化物膜。

专利文献1：日本特开平10-335261号公报

但是，已知在进行硅化物反应时，为了形成硅化物膜，在半导体基板上堆积的金属膜氧化时，硅化物反应被阻碍并使硅化物膜高电阻化。因此，在金属膜上，通常，作为抑制金属膜氧化的抗氧化膜，形成氮化钛膜或氮化钨膜等。

然而，本申请发明者，进行第一热处理时，在处理室内混入氧化性气体时，即使在金属膜上形成抗氧化膜，也能发现硅化物膜的电阻值上升。

图4是表示以氧的混入比例为0％、5％、10％、13％的氮气气氛进行第一热处理时形成的硅化物膜的电阻值的图。另外，在第一热处理中使用RTP装置，其处理条件为，处理温度450℃，处理时间60秒。另外，在图4中，使用钴膜作为用于形成硅化物膜的金属膜，在钴膜上形成由氮化钛膜构成的抗氧化膜。

由图4能够理解到，以在处理室内混入氧的状态下进行第一热处理时，形成的硅化物膜的电阻值上升。根据该结果，能够理解到在处理室内混入的氧穿透抗氧化膜到达钴膜，阻碍硅化物反应。即，抗氧化膜，以常温在空气中放置时，能够抑制金属膜的氧化，但不能够抑制热处理中的金属膜的氧化。再加上，进行第一热处理时，在处理室内混入氧化性气体时，如专利文献1中所述在高压下实施第二热处理，即使促进硅化钴膜的结晶相转移，也不能形成低电阻的硅化物膜。这样的硅化物膜的电阻值的上升，成为半导体装置的电气特性降低的主要原因。

另一方面，以在处理室内混入氧化性气体的状态下进行第一热处理时，作为抗氧化膜的氮化钛膜发生氧化。在氮化钛膜没发生氧化时，钴膜上的氮化钛膜，在第一热处理后，将未反应的钴膜蚀刻除去时，连同钴膜一起除去。然而，在氮化钛膜发生氧化时，将未反应的钴膜蚀刻除去时，氧化的氮化钛膜不被除去。这样的结果，由残留的氮化钛膜在半导体装置上形成漏缝(leak path)，产生半导体装置的制造成品率降低的问题。另外，即使在没有形成完整的漏缝时，也使半导体装置的长期可靠性降低。

发明内容

本发明是鉴于上述现有技术问题而提出的，其目的在于提供能够稳定形成低电阻的硅化物膜的半导体装置的制造方法。

为了解决上述课题，本发明采用以下的技术方法。首先，本发明以具备硅化物膜的半导体装置的制造方法为前提。然后，在本发明的半导体装置的制造方法中，首先，以在基板表面上露出硅化物形成区域的状态，在基板上形成金属膜。然后，在高于大气压的压力下，对形成有金属膜的基板进行热处理，通过使上述硅化物形成区域含有的硅与上述金属膜反应，形成硅化物膜。接下来，在该热处理中，除去未反应的金属膜后，通过热处理发生结晶相转移，对在基板上形成的硅化物膜进行低电阻化处理。