[发明专利]形成接触结构的方法及制造半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种形成接触结构的方法以及制造具有该接触结构的半导体器件的方法。更具体地，示例性实施例涉及一种形成包括金属氧硅化物层(metal oxide silicide layer)的接触结构的方法以及制造具有该接触结构的半导体器件的方法。

背景技术

对于易失性半导体器件或者非易失性半导体器件，金属硅化物层通常形成在衬底的接触区与接触或者插塞之间，从而降低接触或者插塞的电阻。进行硅化工艺之后，金属硅化物层形成在接触区与接触之间，在该硅化工艺中包括在衬底的接触区中的硅与包括在金属层中的金属反应，使得可以降低接触与接触区之间的接触电阻或者界面电阻。

为了在接触区上有效地形成金属硅化物层，进行清洗工艺(cleaningprocess)以从接触区去除自然氧化物膜或者其他绝缘材料，然后金属层形成在清洗的接触区上。

图1是示出用于形成半导体器件中接触的常规工艺的问题的截面图。

参照图1，在形成接触的常规工艺中，在具有接触区(未示出)的衬底1上形成绝缘层3之后，绝缘层3被部分蚀刻以形成暴露衬底1的接触区的接触孔5。

产生在由接触孔5暴露的接触区上的自然氧化物膜(未示出)被去除。自然氧化物膜可以通过使用包括氟化氢(HF)的溶液的清洗工艺从接触区去除。

在包括钛的金属层7形成在接触区、接触孔5的侧壁及绝缘层3上之后，对具有金属层7的衬底1进行硅化工艺，从而在接触区上形成金属硅化物层9。当金属层7包括钛时，金属硅化物层9包括钛硅化物(titanium silicide，TiSix)。

然而，对于形成接触的常规工艺，因为硅化工艺是在从接触区去除自然氧化物膜之后进行，所以金属硅化物层9会不均匀地形成在接触区上。也就是，由于硅化工艺的工艺条件诸如处理温度、处理时间等，金属硅化物层9会不规则地形成或者金属硅化物层9中的颗粒会聚结(agglomerate)。此外，金属硅化物层9会在接触区上不具有期望的厚度，并且在接触区和金属硅化物层9之间也易于产生空隙(void)。具体地，如图1中的部分“I”所示，在硅化工艺期间因为金属层7中的金属及衬底1中的硅的迁移，衬底1和金属硅化物层9之间会易于形成空隙，并且金属硅化物层9不会以一致的厚度适当地形成在接触区上。而且，在金属硅化物层9上会易于产生具有不规则组成的不期望的层11。当接触形成在不规则或聚结的金属硅化物层9上时，接触区与接触之间的界面电阻不能被期望地调整，从而使具有该接触的半导体器件的电性能恶化。

考虑到上述问题，韩国专利公开No.2005-2995公开了一种制造具有双层结构的半导体器件的方法，该双层结构包括自然氧化物膜和钴硅化物层且可以形成在衬底和多晶硅插塞之间而不用去除自然硅化物膜。

发明内容

根据某些示例性实施例，本发明提供了一种形成接触结构的方法。在一些实施例中，接触结构可以在绝缘层形成在具有接触区的目标体(object)上之后设置在具有该接触区的目标体上。绝缘层被部分蚀刻以形成暴露接触区的开口。包括硅和氧的材料层形成在暴露的接触区上。金属层形成在包括硅和氧的材料层上。包括硅和氧的材料层与金属层反应，使得金属氧硅化物层至少形成在接触区上。导电层形成在金属氧硅化物层上以填充开口。

在示例性实施例中，该材料层可以通过化学氧化工艺、热氧化工艺、化学气相沉积(CVD)工艺、高密度等离子体化学气相沉积(HDP-CVD)工艺、残留物处理工艺(residue treatment process)或者原子层沉积(ALD)工艺形成。

在示例性实施例中，包括硅和氧的材料层可以利用包括臭氧的溶液、包括臭氧和氟化氢(HF)的溶液和/或包括过氧化氢(H₂O₂)的溶液形成。

在一个示例性实施例中，包括硅和氧的材料层可以通过将具有约10ppm到约50ppm的臭氧浓度的溶液提供到目标体上约5秒到约200秒而形成。

在另一个示例性实施例中，包括硅和氧的材料层可以通过将包括稀释的氢氟酸的水溶液(其中H₂O和HF的体积比为约50∶1到约1000∶1)以及具有约10ppm到约50ppm的臭氧浓度的溶液提供到目标体上约5秒到约600秒而形成。

在另一个示例性实施例中，包括硅和氧的材料层可以通过将包括过氧化氢(H₂O₂)的溶液提供到目标体上约10秒到约600秒而形成。