[发明专利]制备半导体器件的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2008年1月25日提交的2008-14408号日本专利申请 的优先权，该专利申请的内容在此通过引用并入本申请中。

技术领域

本发明涉及半导体器件的制造技术，更特别地涉及可用于制备具 有金属硅化物层的半导体器件的技术。

背景技术

随着半导体器件高集成化的发展，场效应晶体管按照比例缩小规 则(scaling law)被小型化，但是由于栅极(gate)、源极(source)和漏极 (drain)阻抗增加，即使场效应晶体管被小型化，仍存在不能实现高速 运行的问题。因此，对于例如具有0.2μm或更小的栅极长度的场效应 晶体管，正在研究通过在构成栅极的导电薄膜和构成源极和漏极的半 导体区域的表面上采用自对准的方法形成具有低阻抗的硅化物层(例 如，如硅化镍层和硅化钴层)来降低栅极、源极和漏极的阻抗的 SALICIDE(自对准硅化物)技术。

例如，在日本专利公开文件11-251591号(专利文件1)中公开了通 过在对包括Ni、Co、Mo、Ta、W、Cr、Pt或Pd的金属薄膜进行第 一退火以形成富含金属的硅化物后除去未反应的金属薄膜，及通过再 对该硅化物进行第二退火而形成具有低阻抗的硅化物层的技术。

在日本专利公开文件2007-184420号(专利文件2)中描述了通过在 对硅基板进行退火(其中镍在不低于250℃和不高于500℃的温度下形 成第一烧结物)以形成亚稳的硅化镍后除去未反应的Ni，及进一步在 高于第一烧结物的温度下使Ni和Si反应而退火为第二烧结物来形成 硅化物的技术。

在日本专利公开文件5-29343号(专利文件3)中描述了通过在600 ℃下N₂气氛中对Ti进行短时间退火形成硅化钛后除去氮化钛层和钛 层，并进一步一次或多次注入硅离子束，然后在大约800℃下N₂气氛 中退火而形成硅化物膜的技术。

在日本专利公开文件2007-142347号(专利文件4)中描述了在至少 栅极和源/漏区域其中之一上形成镍合金硅化物层的步骤中，在半导体 基板上顺序沉积镍合金膜和镍膜后进行热处理的技术。

[专利文件1]

日本专利公开文件11-251591号

[专利文件2]

日本专利公开文件2007-184420号

[专利文件3]

日本专利公开文件5-29343号

[专利文件4]

日本专利公开文件2007-142347号

单金属硅化物(NiSi)相的硅化镍层具有14-20μΩ·cm的低阻抗，且 可以通过SALICIDE技术以相对低的温度(例如，400-600℃)形成。因 此，形成具有低阻抗的浅结变得可能，且因此硅化镍层最近被采用在 需要进行小型化的场效应晶体管的源/漏极中。

对于形成NiSi相的硅化镍层，一般采用两阶段的热处理。首先， 为了在晶片上沉积镍膜以形成NiSi相，进行第一热处理。对于第一 热处理的条件，例如，可以采用410℃的温度、30秒的时间和5℃/s 的升温速率。

对于第一热处理，例如，可以使用如图30中所示的灯加热装置 101。图30(a)、30(b)和30(c)分别为灯加热装置的总体构造的平面图、 腔内基本部件的截面图和衬托器部分的基本部件的平面图。

如图30(a)中所示，晶片容纳在与灯加热装置101接合(dock)的 FOUP 102中。从FOUP取出的晶片传送到加载互锁室(load lock)103。 为了抑制外部空气(主要是氧气)混杂地进入处理腔105，加载互锁室 103的内部暂时减压到133.32Pa或更低，然后使其压力恢复到大气 压。这之后，晶片通过传送腔104等传送到处理腔105中的一个中。 在第一个晶片被传送到处理腔105之前，处理腔105进行加热且残留 在处理腔105中的氧气被热排除。已进行过预定的热处理的晶片被冷 却，返回到传送腔104，然后通过加载互锁室103返回FOUP 102。