JPH10195643A - スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法

Info

Publication number
JPH10195643A
JPH10195643A JP8348959A JP34895996A JPH10195643A JP H10195643 A JPH10195643 A JP H10195643A JP 8348959 A JP8348959 A JP 8348959A JP 34895996 A JP34895996 A JP 34895996A JP H10195643 A JPH10195643 A JP H10195643A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
semiconductor
alloy
metal
cosi
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP8348959A
Other languages
English (en)
Other versions
JP4142753B2 (ja
JPH10195643A5 (ja
Inventor
Kyoichi Suguro
恭一 須黒
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP34895996A priority Critical patent/JP4142753B2/ja
Priority to US08/996,399 priority patent/US6033537A/en
Publication of JPH10195643A publication Critical patent/JPH10195643A/ja
Priority to US09/493,244 priority patent/US6586837B1/en
Publication of JPH10195643A5 publication Critical patent/JPH10195643A5/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4142753B2 publication Critical patent/JP4142753B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0682Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/14Metallic material, boron or silicon
    • C23C14/16Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon
    • C23C14/165Metallic material, boron or silicon on metallic substrates or on substrates of boron or silicon by cathodic sputtering
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34Sputtering
    • C23C14/3407Cathode assembly for sputtering apparatus, e.g. Target
    • C23C14/3414Metallurgical or chemical aspects of target preparation, e.g. casting, powder metallurgy

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ソース・ドレイン拡散層およびゲート側壁絶縁
膜等の絶縁膜上にTiを含むCo膜を形成し、熱処理に
よりソース・ドレイン拡散層の表面にCoSi膜を形成
した後に、上記絶縁膜上のTiを含むCo膜を選択的に
除去すること。 【解決手段】Ti添加濃度が33原子%未満のCoTi
合金ターゲットを用いたスパッタ装置により、n型ソー
ス・ドレイン拡散層18およびゲート側壁絶縁膜17等
の絶縁膜上にSiを含むCo膜19を形成し、次に熱処
理によりソース・ドレイン拡散層18の表面にCoSi
膜20を形成し、次に上記絶縁膜上のSiを含むCo膜
をCoの選択エッチング液により選択的に除去する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、スパッタターゲッ
ト、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法に係
り、特に磁性を有する金属または合金を主成分とする導
電性薄膜を形成するためのスパッタターゲットおよびス
パッタ装置、ならびに磁性を有する金属または合金を主
成分とする導電性薄膜を備えた半導体装置およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、コンピュ−タ−や通信機器の重要
部分には、多数のトランジスタや抵抗等を電気回路を達
成するようにむすびつけ、1チップ上に集積化して形成
した大規模集積回路(LSI)が多用されている。この
ため、機器全体の性能は、LSI単体の性能と大きく結
び付いている。LSI単体の性能向上は、集積度を高め
ること、つまり、素子の微細化により実現できる。
【0003】素子の微細化は、例えば、MOS電界効果
トランジスタ(MOSトランジスタ)の場合であれば、
ゲート長の短縮化およびソース・ドレイン拡散層の薄層
化により実現できる。
【0004】浅いソース・ドレイン拡散層を形成する方
法としては、低加速イオン注入法が広く用いられてい
る。この方法により0.1μm以下の浅いソース・ドレ
イン拡散層を形成できる。
【0005】しかし、この種の低加速イオン注入法で形
成されたソース・ドレイン拡散層のシート抵抗は、10
0Ω/□以上という高い値になるため、このままでは微
細化による高速化は期待できない。そこで、高速化を図
るために、ソース・ドレイン拡散層の表面にシリサイド
膜を自己整合的に形成するというサリサイド法が考えら
れた。
【0006】図15に、サリサイド法を用いたLDD構
造のMOSトランジスタの工程断面図を示す。まず、図
15(a)に示すように、シリコン基板81の表面に素
子分離絶縁膜82を形成して素子形成領域を規定する。
【0007】次に同図(a)に示すように、ゲート絶縁
膜83、多結晶シリコンからなるゲート電極84を形成
し、このゲート電極84をマスクにして不純物イオンを
基板表面に注入する。この後、アニールにより上記不純
物イオンを活性化して低濃度の浅いソース・ドレイン拡
散層(LDD)86aを形成する。
【0008】次に同図(a)に示すように、幅が約50
nmのゲート側壁絶縁膜85を形成し、このゲート側壁
絶縁膜85およびゲート電極84をマスクにして不純物
イオンを基板表面に注入する。このとき、ゲート電極8
4の多結晶シリコンにも不純物イオンが注入される。こ
の後、アニールにより上記不純物イオンを活性化して高
濃度のソース・ドレイン拡散層86bを形成する。ここ
までは、通常のLDD構造のMOSトランジスタのプロ
セスと同じである。
【0009】次に同図(a)に示すように、全面に厚さ
20〜30nm程度のコバルト(Co)膜87をスパッ
タ法を用いて堆積した後、図15(b)に示すように、
ランプアニールを用いた窒素雰囲気中での500〜60
0℃、30〜60秒の熱処理により、Co膜87とシリ
コン基板81、Co膜87とゲート電極(多結晶シリコ
ン)84とを反応させて、珪化コバルト(CoSi)膜
88を形成する。
【0010】次に図15(c)に示すように、未反応の
Co膜87をエッチング除去した後、750〜900
℃、30〜60秒の熱処理により、ソース・ドレイン拡
散層86b、ゲート電極84上のCoSi膜88をCo
Si2 膜88′に変える。
【0011】次に同図(c)に示すように、全面に層間
絶縁膜89を形成した後、この層間絶縁膜89にコンタ
クトホールを開口して、ソース・ドレイン拡散層86b
およびゲート電極84上のCoSi2 膜88′を露出さ
せる。
【0012】最後に、同図(c)に示すように、ソース
・ドレイン拡散層86b上のCoSi2 膜88′にコン
タクトするソース・ドレイン電極配線90SD、ゲート電
極84上のCoSi2 膜88′にコンタクトするゲート
電極配線90G を形成して完成する。
【0013】この方法で実際にMOSトランジスタを形
成すると、ソース・ドレイン拡散層86aの表面に厚さ
70〜100nm程度のCoSi2 膜88´が形成さ
れ、そのシート抵抗は2〜3Ω/□という低い値とな
る。
【0014】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この種
のサリサイド法を用いたMOSトランジスタの形成方法
には以下のような問題がある。第1の問題は、コバルト
(Co)膜87をスパッタ法を用いて堆積する工程にあ
る。Coは磁性体であるため、成膜方法として通常用い
られるマグネトロンスパッタ法でCoターゲットをスパ
ッタしようとすると、カソードに設けた磁石による磁場
がCoターゲットの中に閉じ込められる。
【0015】このため、Coターゲット表面にプラズマ
を高密度化する磁場を形成できない。これにより、例え
ば、Arプラズマの場合であれば、1.5Pa以上にA
r圧力を高めても、放電が起こらないという問題が生じ
る。
【0016】この問題を解決する方法としては、Coタ
ーゲットの厚さを3mm以下に薄くして、磁場がCoタ
ーゲット表面より外部に形成されるようにすることが考
えられる。
【0017】しかし、この方法では、放電電流の値が1
A未満の小さい値となるため、安定したスパッタ成膜が
困難である。また、厚さ3mm以下と薄いことから、C
oターゲットがエッチングによりすぐに消耗するため、
量産する際には、新しいCoターゲットに交換する頻度
が増し、装置稼働率が低下するという問題が生じる。
【0018】また、たとえCoターゲットを薄くして
も、ターゲットおよびカソード周囲に設けたアースシー
ル部等の周辺治具にはCoが堆積する。この堆積したC
oによりカソードの磁界制御が影響を受ける。すなわ
ち、Coターゲット表面の磁場がCoの堆積により変化
する。
【0019】この結果、シリコン基板81の面内におけ
るCo膜87の膜厚や結晶性にばらつきが生じる。ま
た、複数のシリコン基板81の各々にCo膜87を形成
する場合には、シリコン基板81同士の間でもばらつき
が生じる。
【0020】第2の問題は、上述の方法で形成したCo
Si2 膜88´とソース・ドレイン拡散層86bとの界
面には、CoSi2 膜88´の膜厚と同程度かその半分
程度の凹凸が形成され、pn接合リーク電流が増大する
ことである。
【0021】すなわち、浅いソース・ドレイン拡散層8
6bに対して、界面形状が良好となるCoSi2 膜88
´を形成することは困難であった。その原因としては、
CoSi2 膜88´の厚さと同程度の深さまでソース・
ドレイン拡散層86b中にCoSi2 膜88´が浸食す
ることや、ソース・ドレイン拡散層86bの表面のわず
かな汚染物質(自然酸化膜など)により、不均一なCo
/Si反応が起こることが考えられる。
【0022】前者の原因を除去する方法としては、Co
Si2 膜88´の厚さを薄くする方法がある。しかし、
CoSi2 膜88´の厚さが薄くなると、CoSi2
88´の体積当たりのCoSi2 膜88´の表面積が大
きくなるため、CoSi2 膜88´はその表面エネルギ
ーを減らそうとして凝集する。したがって、単に薄膜化
にするだけではこの問題は解決することができない。
【0023】後者の原因を除去する方法としては、Co
膜87の下に薄いチタン(Ti)膜を敷き、Co膜87
とソース・ドレイン拡散層86bとの反応の初期段階
で、TiとSiとCoからなる中間膜を形成し、この中
間膜を通してCoをソース・ドレイン拡散層86bに供
給し、比較的均一な厚さのCoSi2 膜88を形成する
方法がある。
【0024】しかし、Ti膜が薄すぎるとその効果がな
くなり、逆にTi膜が厚すぎると、TiSi2 とCoS
2 の混合物がソース・ドレイン拡散層86bの表面に
形成され、シート抵抗が増加する。また、適当なTi膜
の厚さは5〜10nm程度と報告されているが、このよ
うな厚さのTi膜をソース・ドレイン拡散層86b上に
被着させるためには高い制御性が要求される。したがっ
て、Ti膜を用いた方法は現実的な方法ではない。
【0025】本発明は、上記事情を考慮してなされたも
ので、その目的とするところは、磁性を有する金属また
は合金を主成分とする導電性薄膜の形成に有効なスパッ
タターゲットおよびスパッタ装置、ならびに磁性を有す
る金属または合金を主成分とし、形成が容易な導電性薄
膜を備えた半導体装置およびその製造方法を提供するこ
とにある。
【0026】
【課題を解決するための手段】
[構成]上記目的を達成するために、本発明に係るスパ
ッタターゲット(請求項1)は、磁性を有する金属また
は合金からなる主成分と、非磁性金属および半導体の少
なくとも一方からなる副成分とから構成され、前記副成
分の濃度が33原子%未満であることを特徴とする。
【0027】また、本発明に係る他のスパッタターゲッ
ト(請求項2)は、上記スパッタターゲット(請求項
1)において、前記主成分が、Co、NiおよびFeか
ら選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金であ
ることを特徴とする。
【0028】また、本発明に係る他のスパッタターゲッ
ト(請求項3)は、上記スパッタターゲット(請求項
1)において、前記副成分が、Ti、Zr、Hf、V、
Nb、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1つの
非磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半導
体、または前記少なくとも1つの非磁性金属および前記
少なくとも一方の半導体からなることを特徴とする。
【0029】本発明に係る他のスパッタ装置(請求項
4)は、スパッタターゲットにイオンを衝突させ、前記
スパッタターゲットからはじき飛ばされる物質を半導体
基板上に堆積させて、前記半導体基板上に薄膜を形成す
るスパッタ装置において、前記スパッタターゲットとし
て、磁性を有する金属または合金からなる主成分と、非
磁性金属および半導体の少なくとも一方からなる副成分
とから構成され、前記副成分の濃度が33原子%未満の
スパッタターゲットを用いることを特徴とする。
【0030】また、本発明に係る他のスパッタ装置(請
求項5)は、上記スパッタ装置(請求項4)において、
前記主成分が、Co、NiおよびFeから選ばれる1つ
の金属または2つ以上の金属の合金であることを特徴と
する。
【0031】また、本発明に係る他のスパッタ装置(請
求項6)は、上記スパッタ装置(請求項4)において、
前記副成分が、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、C
r、SnおよびPbの少なくとも1つの非磁性金属、S
iおよびGeの少なくとも一方の半導体、または前記少
なくとも1つの非磁性金属および前記少なくとも一方の
半導体からなることを特徴とする。
【0032】本発明に係る他の半導体装置(請求項7)
は、半導体基板と、この半導体基板の表面に選択的に形
成され、磁性を有する金属または合金からなる主成分
と、非磁性金属および半導体の少なくとも一方からなる
副成分とから構成され、前記副成分の濃度が33原子%
未満の導電性薄膜とを備えたことを特徴とする。
【0033】また、本発明に係る他の半導体装置(請求
項8)は、上記半導体装置(請求項7)において、前記
半導体基板がシリコン基板、前記導電性薄膜がMOSト
ランジスタのソース・ドレイン拡散層上のシリサイド膜
であることを特徴とする。
【0034】また、本発明に係る他の半導体装置(請求
項9)は、上記半導体装置(請求項7)において、前記
主成分が、Co、NiおよびFeから選ばれる1つの金
属または2つ以上の金属の合金であることを特徴とす
る。
【0035】また、本発明に係る他の半導体装置(請求
項10)は、上記半導体装置(請求項7)において、前
記副成分が、Ti、Zr、Hf、V、Nb、Ta、C
r、SnおよびPbの少なくとも1つの非磁性金属、S
iおよびGeの少なくとも一方の半導体、または前記少
なくとも1つの非磁性金属および前記少なくとも一方の
半導体からなることを特徴とする。
【0036】また、本発明に係る他の半導体装置(請求
項11)は、上記半導体装置(請求項7)において、前
記副成分の半導体が、前記半導体基板を構成する半導体
と同じであることを特徴とする。
【0037】本発明に係る半導体装置の製造方法(請求
項12)は、基板表面が選択的に露出した半導体基板上
に、非磁性金属および半導体の少なくとも一方からなる
副成分の濃度が33原子%未満の、金属または合金を主
成分とする金属薄膜または合金薄膜を形成する工程と、
熱処理により、前記半導体基板と前記金属薄膜または前
記合金薄膜とを反応性させて、前記半導体基板を構成す
る半導体と前記金属または前記合金との化合物膜を、前
記選択的に露出した基板表面に形成する工程とを有する
ことを特徴とする。
【0038】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項13)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
12)において、前記金属薄膜または合金薄膜を上記ス
パッタ装置(請求項4〜請求項6)を用いて形成するこ
とを特徴とする。
【0039】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項14)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
12)において、前記半導体基板がシリコン基板、前記
選択的に露出した基板表面がMOSトランジスタのソー
ス・ドレイン拡散層、前記化合物膜がシリサイド膜であ
ることを特徴とする。
【0040】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項15)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
12)において、前記シリサイド膜中の前記金属または
前記合金の濃度が、33原子%未満であることを特徴と
する。
【0041】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項16)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
12)において、前記主成分が、Co、NiおよびFe
から選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金で
あることを特徴とする。
【0042】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項17)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
12)において、前記副成分が、Ti、Zr、Hf、
V、Nb、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1
つの非磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半
導体、または前記少なくとも1つの非磁性金属および前
記少なくとも一方の半導体からなることを特徴とする。
【0043】本発明に係る他の半導体装置の製造方法
(請求項18)は、上記半導体装置の製造方法(請求項
17)において、前記副成分の半導体が、前記半導体基
板を構成する半導体と同じであることを特徴とする。
【0044】[作用]本発明(請求項1〜請求項7)で
は、スパッタターゲットとして、磁性を有する金属また
は合金からなる主成分と、非磁性金属および半導体の少
なくとも一方からなる副成分(磁性を有しない成分)と
から構成されたものを用いている。
【0045】このため、本発明の場合、磁性を有する金
属または合金のみからなる従来のスパッタターゲットに
比べて、副成分が存在する分だけ透磁率が低くなり、ス
パッタターゲット内に閉じ込められる磁場が減少するた
め、スパッタターゲット表面より外部に形成される磁場
強度が大きくなる。
【0046】したがって、本発明によれば、磁性を有す
る金属または合金を主成分とするスパッタターゲットを
容易にスパッタでき、磁性を有する金属または合金を主
成分とする導電性薄膜を容易に形成できるようになる。
【0047】また、スパッタターゲット表面より外部に
磁場を形成するために、スパッタターゲットの厚さを薄
くする必要がなくなるので、量産に際して、新しいスパ
ッタターゲットに交換する頻度が高くなり、装置稼働率
が低下するという問題は生じない。
【0048】また、副成分が存在する分だけ、スパッタ
ターゲット周辺のアースシールド部等の周辺治具に堆積
する磁性を有する主成分は減少するので、スパッタター
ゲット表面の磁界変化は小さくなる。したがって、半導
体基板面内および半導体基板同士の膜厚や結晶性などの
ばらつきを小さくできるようになる。
【0049】また、本発明者の研究によれば、半導体基
板上に、非磁性金属および半導体の少なくとも一方から
なる副成分の濃度が33原子%未満の、金属または合金
を主成分とする金属薄膜または合金薄膜を形成した後
に、熱処理により、前記半導体基板と前記金属薄膜また
は前記合金薄膜とを反応性させて、前記半導体基板を構
成する半導体と前記金属または前記合金との化合物膜を
形成すると、前記化合物膜と前記半導体基板との界面の
形状を平坦化できることが分かった。
【0050】したがって、本発明(請求項12〜請求項
18)によれば、半導体基板の表面に、該基板との界面
の形状が平坦な、半導体と金属または合金との化合物膜
を形成できるようになる。
【0051】特に、副成分としてTi、Zr、Hf、
V、Nb、TaまたはCrを用いた場合には、半導体基
板の表面に形成された自然酸化膜が上記副成分により還
元され、半導体基板と金属または合金との反応が基板面
内において均一に進むことにより、平坦な界面が得られ
る。
【0052】また、副成分としてSn、Pb、Siまた
はGeを用いた場合には、半導体基板の浸食が抑制され
ることにより、平坦な界面が得られる。また、本発明
(請求項14)によれば、ソース・ドレイン拡散層とシ
リサイド膜との界面の形状を平坦化できる。したがっ
て、pn接合リークの増加を招くことなく、浅いソース
・ドレイン拡散層の表面にシリサイド膜を形成できるよ
うになる。
【0053】また、本発明(請求項7〜11)の如きの
構成の半導体装置は、上記本発明(請求項12〜請求項
18)に係る半導体装置の製造方法により容易に製造で
きるようになる。
【0054】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら本発明
の実施の形態(以下、実施形態という)を説明する。 (第1の実施形態)本実施形態は、スパッタターゲット
として、CoにSiを添加したCoSi合金ターゲット
を用いた例である。
【0055】図1に、CoSi合金ターゲット中のSi
添加濃度と成膜速度との関係を調べた結果を示す。図か
ら、Si添加濃度が高くなるほど、成膜速度が速くなる
ことが分かる。例えば、Si添加濃度が5原子%程度の
場合の成膜速度は、純Coターゲット(Si添加濃度=
0原子%)の場合のそれの約10倍であった。
【0056】Si添加濃度が高いほど成膜速度が速くな
る理由は以下の通りである。Si添加濃度が高くなるほ
ど、CoSi合金ターゲットの透磁率が低くなるので、
ターゲット表面より外部に形成される磁場強度はより大
きくなる。磁場強度が大きいほど、ターゲット表面には
高密度のプラズマが形成され、スパッタ作用がより大き
くなる。したがって、Si添加濃度が高くなるほど、ス
パッタ作用がより大きくなるので、成膜速度が速くな
る。
【0057】また、本実施形態によれば、Coを主成分
とするターゲットの表面外部に磁場を形成するために、
ターゲットの厚さを薄くする必要がなくなるので、量産
に際して、新しいターゲットに交換する頻度が高くな
り、装置稼働率が低下するという問題は生じない。
【0058】また、本実施形態によれば、スパッタ作用
を高めるために、装置内の圧力を高くする必要がなくな
るので、Ar等のスパッタガスや、CO2 、H2 O、O
2 等の残留ガスが膜中に取り込まれるという問題は生じ
ない。
【0059】また、本実施形態によれば、Si(副成
分)が存在する分だけ、ターゲット周辺のアースシール
部等の周辺治具に堆積するCoは減少するので、ターゲ
ット表面の磁界変化は小さくなる。したがって、半導体
基板面内および半導体基板同士の膜厚や結晶性などの膜
質のばらつきを小さくできるようになる。
【0060】図2に、CoSi合金ターゲット中のSi
添加濃度とCoシリサイドの残渣量との関係を調べた結
果を示す。Si添加量の増加に伴い、スパッタ膜中のS
i含有量は増加し、Co含有量は減少する。しかし、図
2に示すように、Si添加濃度が33原子%を境にし
て、Coシリサイドのエッチング残渣量が急増すること
が判明した。
【0061】このことは、SiO2 膜などの絶縁膜上
に、Si添加濃度が高いCoSi合金膜を堆積した場合
には、Coの選択エッチング液(硫酸/過酸化水素また
は塩酸/過酸化水素水/水)で、CoSi合金膜をエッ
チング除去できなくなることを意味する。
【0062】Si添加濃度が33原子%未満のCoSi
合金ターゲットを用いたスパッタ法により、絶縁膜およ
びSi露出部上にCoSi合金膜を形成すると、該Co
Si合金膜中のCo含有量は、Co2 Si(最もCo過
剰な化合物相)のそれよりも大きくなる。
【0063】このため、Si露出部のみにCoSi膜を
形成するための熱処理(500〜600℃、30〜60
秒)を行なうと、絶縁膜上のCoSi合金膜中のCoの
多くはシリサイド相にはならない。
【0064】したがって、Coの選択エッチング液を用
いて、絶縁膜上のCoSi合金膜を溶解することがで
き、Si露出部分にCoSi膜を選択的に形成すること
ができなくなる。
【0065】一方、Si添加濃度が33原子%以上にな
るとCoSi合金ターゲットを用いたスパッタ法によ
り、絶縁膜およびSi露出部上にCoSi合金膜を形成
すると、該CoSi合金膜中のSi添加濃度は、Co2
Siのそれよりも高くなる。
【0066】このため、上述したSi露出部のみにCo
Si膜を形成するための熱処理を行なうと、絶縁膜上の
CoSi合金膜中の全てのCoがシリサイド相になる。
したがって、Coの選択エッチング液を用いても、絶縁
膜上のCoSi合金膜を溶解することができず、Si露
出部分にCoSi膜を選択的に形成することができなく
なる。
【0067】以上のことから、CoSi合金ターゲット
を用いたスパッタ法により、Si露出部のみにCoシリ
サイド膜を形成する場合には、CoSi合金ターゲット
中のSi添加濃度を33原子%未満にすることが必要で
ある。
【0068】CoSi合金ターゲットにはさらに次のよ
うな効果がある。すなわち、ターゲット中にすでにシリ
コンが存在するために、シリコン基板にシリサイドを形
成する際に、反応により消費される基板表面のシリコン
の量を減らすことができる。
【0069】図3に、CoSi合金ターゲット中のSi
添加濃度とCoSi形成時に浸食される下地Si層の厚
さを調べた結果を示す。これは、シリコン層上に厚さ4
0nmのCoSi膜、厚さ60nmのCoSi膜を形成
する際に、どれだけシリコン層の表面が浸食されるのか
を示したものである。
【0070】図から、Siが添加されていない純粋なC
oターゲットを用いて、厚さ60nmのCoSi膜を形
成した場合には、シリコン層表面の浸食される部分の厚
さ(浸食Si厚さ)は54nmであることが分かる。
【0071】これに対して、Si添加濃度が原子10
%、原子20%、原子30%のCoSi合金ターゲット
を用いて、厚さ60nmのCoSi膜を形成した場合に
は、浸食Si厚さは、それぞれ、43nm、33nm、
22nmとなり、Si添加濃度が高いほど、浸食Si厚
さは薄くなることが分かる。
【0072】同様に、厚さ40nmのCoSi膜を形成
した場合にも、Si添加濃度が高いほど、浸食Si厚さ
は薄くなることが分かる。このように本実施形態によれ
ば、Coを主成分とするターゲットとして、CoSi合
金ターゲットを用いることにより、浸食Si厚さを薄く
できるので、pn接合リーク電流の増加を招くことな
く、浅いpn接合上にCoシリサイド膜を形成できるよ
うになる。
【0073】かくして本実施形態によれば、Si添加濃
度は33原子%未満のCoSi合金ターゲットを用いる
ことにより、膜厚や膜質が制御された良好なスパッタ成
膜、選択性の良好なCoシリサイド形成、およびpn接
合リーク電流の少ないpn接合上へのCoシリサイド形
成を実現できるようになる。なお、マージンを考慮する
とSi添加濃度は30原子%以下であることが好まし
い。 (第2の実施形態)本実施形態では、スパッタターゲッ
トとして、CoにTiを添加したCoTi合金ターゲッ
トを用いた例である。
【0074】図4に、CoTi合金ターゲット中のSi
添加濃度と成膜速度との関係を調べた結果を示す。図か
ら、CoTi合金ターゲットも、CoSi合金ターゲッ
トの場合と同様に、成膜速度が急激に改善されることが
分かる。
【0075】例えば、Ti添加濃度が2.5原子%とき
の成膜速度は、Coが添加されていないCoターゲット
(純Coターゲット)のそれの約8倍になる。また、T
i添加濃度が5原子%のときの成膜速度は、純Coター
ゲットのそれの約10倍になる。このことから、Coへ
のTi添加もSi添加と同様にスパッタ速度改善に有効
であることが分かる。
【0076】図5に、Ti添加濃度とシリサイド/Si
界面の凹凸との関係を調べた結果を示す。これは、シリ
コン基板上にその表面(シリコン)が露出する開口部を
有する酸化膜を形成し、次にシリコン基板上に厚さ30
nmのCoTi合金膜を形成し、次に真空中または窒素
雰囲気中で600〜700℃、30秒の熱処理をシリコ
ン基板に施し、次に未反応のCoTi合金膜を除去し、
次にシリコン基板に800〜850℃、30秒の高温の
熱処理を施してCoSi2 またはTiSi2 を形成した
場合の、シリサイド(CoSi2 またはTiSi2 )と
Si(シリコン基板)との界面の凹凸を断面TEMを用
いて評価した結果である。
【0077】なお、図において、Ti添加濃度が0原子
%、100原子%のデータは、それぞれCoTi合金膜
の代わりにCo膜、Ti膜を形成して得たものである。
図から、2.5原子%から33原子%の間でTiを添加
した場合には、界面の凹凸の大きさは10nm以下にな
ることが分かる。
【0078】純Coターゲットの場合、CoSi2 が不
均一に核形成する。この結果、最初に核形成した場所と
最後にダイシリサイドに変わった場所とでの厚さの違い
などに起因する50nm程度の凹凸が生じる。
【0079】Ti添加濃度を高めていくと、今度はCo
が局所的に高濃度になったところが形成されるため、界
面の凹凸が大きくなる。Ti添加濃度が100原子%の
場合、Ti添加濃度が0原子%の場合と同様に、界面の
凹凸が大きくなる。
【0080】この理由はTiSi2 /Si界面ではSi
の拡散が速く、表面エネルギーを低減するための凝集現
象が起こりやすくなるためである。以上のことから、C
oTi合金ターゲットのTi添加濃度は高過ぎないこと
(33原子%未満)が、均一なシリサイド形成において
重要である。なお、マージンを考慮するとSi添加濃度
は30原子%以下であることが好ましい。
【0081】以上述べたように、本実施形態によれば、
Coを主成分とするスパッタターゲットとして、Tiの
添加濃度が33原子%未満のCoTi合金ターゲットを
用いることにより、Coのスパッタ速度を速くでき、か
つシリサイドとSiとの界面の平坦性を改善できるよう
になる。また、第1の実施形態と同様に、装置稼働率の
低下や、膜厚や膜質のばらつきの問題もない。
【0082】図6に、シリサイドの形成温度(℃)と添
加物(Si、Ti)の許容濃度(原子%)との関係を示
す。図から、形成温度が一定以上になると、許容濃度は
急激に低下することが分かる。
【0083】Siにおける許容濃度の低下は、Siの場
合、形成温度が高いほど残渣量が多くなるのが原因であ
る。一方、Tiにおける許容濃度の低下は、Tiの場
合、形成温度が高いほど表面の凹凸が大きくなるのが原
因である。 (第3の実施形態)図7、図8は、本発明の第3の実施
形態に係るMOSトランジスタの形成方法を示す工程断
面図である。
【0084】本実施形態の特徴は、第2の実施形態のC
oTi合金ターゲットを採用したスパッタ装置を用い
て、Tiを含むCo膜を全面に形成した後に、熱処理に
より、ソース・ドレイン拡散層およびゲート電極上にT
iシリサイド膜を自己整合的に形成する例である。
【0085】まず、図7(a)に示すように、p型シリ
コン基板11の表面に溝を形成し、この溝内に素子分離
絶縁膜12を形成して、素子形成領域を限定する。素子
分離絶縁膜12としては、例えば、シリコン酸化膜を用
いる。この後、同図(a)に示すように、基板表面にゲ
ート絶縁膜13を形成する。
【0086】ここでは、素子分離絶縁膜12の上面を基
板表面より高くしたが、そろえても良い。次に図7
(b)に示すように、ゲート絶縁膜13上に多結晶シリ
コン膜からなるゲート電極14を形成した後、このゲー
ト電極14をマスクにしてリンイオン等のn型不純物イ
オン15を基板表面にイオン注入して、低濃度の浅いn
型拡散層(LDD)16を形成する。
【0087】次に図7(c)に示すように、ゲート側壁
絶縁膜17となる絶縁膜をゲート電極14を覆う厚さに
形成した後、上記絶縁膜を反応性イオンエッチング法等
の異方性エッチング法を用いて全面エッチングすること
により、ゲート電極14の側壁に幅約50nmのゲート
側壁絶縁膜17を形成する。
【0088】このとき、露出していたゲート絶縁膜1
3、つまりゲート電極14下以外のゲート絶縁膜13は
除去される。次に図8(a)に示すように、ゲート電極
14およびゲート側壁絶縁膜17をマスクにしてリンイ
オン等のn型不純物イオンを基板表面にイオン注入し
て、高濃度のn型ソース・ドレイン拡散層18を形成す
る。
【0089】この後、同図(a)に示すように、全面に
厚さ30nm程度でTiを含むコバルト(Co)膜19
を形成する。ここで、Co膜19は以下のようにして形
成する。すなわち、スパッタターゲットとして、Ti添
加濃度が10原子%のCoTi合金ターゲットを採用し
たスパッタ装置を用いて形成する。
【0090】次に図8(b)に示すように、ランプアニ
ールを用いた窒素雰囲気中での500〜600℃、30
〜60秒の第1の熱処理(RTA:Rapid Thermal Anne
al)により、厚さ55nmの珪化コバルト(CoSi)
膜20をゲート電極14およびn型ソース・ドレイン拡
散層18の表面に自己整合的に形成する。
【0091】このシリサイドの形成工程の第1段階のと
き、Co膜19中に含まれていたTiの一部が、シリコ
ン層であるn型ソース・ドレイン拡散層18およびゲー
ト電極14上の自然酸化膜を還元するため、均一な反応
がシリコン層とCo膜19との間に起こる。したがっ
て、シリコン層とCo膜19との界面の形状は平坦性の
高いものとなる。
【0092】また、多くのTiがCoSi膜20の表面
に拡散するため、CoSi膜20の表面に厚さ約2〜3
nmのTiN膜(不図示)が形成される。このTiN膜
はCoSi膜20の表面の凹凸形成を抑制する働きがあ
る。これによっても平坦性は改善される。
【0093】図9は、第1の熱処理(550℃、60
秒)により、TiがCoSi膜20の表面に拡散するこ
とを示す図である。図から、スパッタ直後には、Co膜
19中にほぼ均一に分布してTiが、第1の熱処理によ
り、CoSi膜20が形成されるとともに、TiがCo
Si膜20の表面に集中することが分かる。TiN膜の
形成反応が進行する理由は、Tiが窒化物になることに
より、Gibbsの標準自由エネルギーが約50kca
l/mol程度減少するためである。
【0094】このような現象は、Tiに限定されるもの
ではなく、例えば、ZrやHfでも起こる。図10にZ
rを添加した場合の図9に相当する図、図11にHfを
添加した場合の図9に相当する図を示す。添加濃度はと
もに10原子%、熱処理の温度、時間はそれぞれともに
550℃、60秒である。
【0095】次に図8(c)に示すように、TiN膜お
よび絶縁膜12,17上の未反応のCo膜19を、Co
の選択エッチング液(硫酸/過酸化水素または塩酸/過
酸化水素水/水)でエッチング除去する。この後、シリ
サイドの形成工程の第2段階に移る。
【0096】すなわち、同図(c)に示すように、80
0〜900℃、30〜60秒の第2の熱処理(RTA)
により、ゲート電極14およびn型ソース・ドレイン拡
散層18上の厚さ55nmのCoSi膜20を厚さ88
nmのCoSi2 膜20′に変える。
【0097】このCoSi2 膜20´のシート抵抗を調
べた結果、その値は1.7Ω/□という低い値であっ
た。また、n型ソース・ドレイン拡散層18とCoSi
2 膜20′との界面における凹凸は小さく、大きくても
5nm程度であった。
【0098】次に同図(c)に示すように、全面に層間
絶縁膜21を形成した後、この層間絶縁膜21をエッチ
ングして、CoSi2 膜20′上にコンタクトホールを
開口する。
【0099】最後に、同図(c)に示すように、上記コ
ンタクトホールを介してCoSi2膜20′にコンタク
トするソース・ドレイン配線22SD、ゲート配線22G
を形成して完成する。
【0100】本実施形態では、Coを主成分とするスパ
ッタターゲットとして、Tiの添加濃度が10原子%の
CoTi合金ターゲットを採用したスパッタ装置を用い
て、Tiを含むCo膜19を形成した後、熱処理によ
り、n型ソース・ドレイン拡散層18の表面にCoSi
2 膜20′を形成している。
【0101】このため、ターゲット中のTiの還元作用
により、n型ソース・ドレイン拡散層18とCoSi2
膜20′との界面の形状は、平坦性が高いものとなる。
したがって、本実施形態によれば、n型ソース・ドレイ
ン拡散層18の深さを浅くしても、pn接合リーク電流
が増大するという問題は生じない。 (第4の実施形態)図12、図13は、本発明の第4の
実施形態に係るMOSトランジスタの形成方法を示す工
程断面図である。
【0102】本実施形態の特徴は、第1の実施形態のC
oSi合金ターゲットを採用したスパッタ装置を用い
て、Siを含むCo膜を全面に形成した後に、熱処理に
より、ソース・ドレイン拡散層上にCoシリサイド膜を
自己整合的に形成することにある。
【0103】第3の実施形態では、ゲート電極上にもC
oシリサイド膜を形成したが、本実施形態ではソース・
ドレイン拡散層上のみにCoシリサイド膜を自己整合的
に形成する。
【0104】まず、図12(a)に示すように、p型シ
リコン基板31の表面に溝を形成し、この溝内に素子分
離絶縁膜32を形成して、素子形成領域を限定する。素
子分離絶縁膜32としては、例えば、シリコン酸化膜を
用いる。この後、同図(a)に示すように、基板表面に
ゲート絶縁膜33を形成する。
【0105】ここでは、素子分離絶縁膜32の上面を基
板表面より高くしたが、そろえても良い。次に図12
(b)に示すように、ゲート絶縁膜33上に、厚さ50
nmの多結晶シリコン膜34、厚さ1nmのタングステ
ンシリコン窒化膜(WSiN膜)35、厚さ100nm
のタングステン膜36からなる積層構造のゲート電極
(ポリメタルゲート電極)を形成した後、タングステン
膜36上にシリコン窒化膜(Si34 膜)37を形成
する。
【0106】次に同図(b)に示すように、シリコン窒
化膜37、ゲート電極をマスクにしてリンイオン等のn
型不純物イオン38を基板表面にイオン注入して、低濃
度の浅いn型拡散層(LDD)39を形成する。
【0107】次に図12(c)に示すように、ゲート側
壁絶縁膜40となる絶縁膜をゲート電極部(多結晶シリ
コン膜34、タングステンシリコン窒化膜35、タング
ステン膜36、シリコン窒化膜37)を覆う厚さに形成
した後、上記絶縁膜を反応性イオンエッチング法等の異
方性エッチング法を用いて全面エッチングすることによ
り、ゲート電極部の側壁に幅約50nmのゲート側壁絶
縁膜40を形成する。
【0108】このとき、露出していたゲート絶縁膜3
3、つまりゲート電極下以外のゲート絶縁膜33は除去
される。次に図13(a)に示すように、ゲート電極部
およびゲート側壁絶縁膜40をマスクにしてリンイオン
等のn型不純物イオンを基板表面にイオン注入して、高
濃度のn型ソース・ドレイン拡散層41を形成する。
【0109】この後、同図(a)に示すように、全面に
厚さSiを含むコバルト(Co)膜42を形成する。こ
こで、Co膜42は以下のようにして形成する。すなわ
ち、スパッタターゲットとして、Si添加濃度が10原
子%のCoSi合金ターゲットを採用したスパッタ装置
を用いて形成する。
【0110】次に図13(b)に示すように、ランプア
ニールを用いて、例えば、窒素雰囲気中で500〜60
0℃、30〜60秒の第1の熱処理(RTA)により、
珪化コバルト(CoSi)膜43をn型ソース・ドレイ
ン拡散層41の表面に自己整合的に形成する。
【0111】図14に、CoSi膜43の全体の膜厚を
a、n型ソース・ドレイン拡散層41中のCoSi膜4
3の膜厚をbとした場合のb/a(浸食量)とSi添加
濃度との関係を示す。Si添加濃度はSi/(Co+S
i)(%)である。図から、Si添加濃度が高くなるほ
ど、n型ソース・ドレイン拡散層41の浸食量が多くな
ることが分かる。
【0112】次に図13(c)に示すように、絶縁膜3
2,37,40上の未反応のSiを含むCo膜42を、
Coの選択エッチング液(硫酸/過酸化水素または塩酸
/過酸化水素水/水)でエッチング除去する。
【0113】ここで、本実施形態では、CoSi合金タ
ーゲットとして、Si添加濃度が10原子%のものを用
いているので、絶縁膜32,40上のCo膜42は確実
に除去される。したがって、Co膜42はn型ソース・
ドレイン拡散層41上だけに残る。
【0114】この後、同図(c)に示すように、例え
ば、800〜900℃、30〜60秒の第2の熱処理
(RTA)により、n型ソース・ドレイン拡散層41上
のCoSi膜43をCoSi2 膜43′に変える。
【0115】ここで、本実施形態では、Siを含むCo
膜42を用いているので、図13(b)、図13(c)
のシリサイド化の工程時におけるn型ソース・ドレイン
拡散層41のシリコンの浸食量を少なくできる。
【0116】次に同図(c)に示すように、全面に層間
絶縁膜44を形成した後、この層間絶縁膜44をエッチ
ングして、CoSi2 膜43′上にコンタクトホールを
開口する。最後に、同図(c)に示すように、上記コン
タクトホールを介してCoSi2 膜43′にコンタクト
するソース・ドレイン配線45SD、ゲート配線45G
形成して完成する。
【0117】本実施形態では、Coを主成分とするスパ
ッタターゲットとして、Si添加濃度が10原子%のC
oTi合金ターゲットを採用したスパッタ装置を用い
て、Siを含むCo膜42を形成した後、熱処理によ
り、n型ソース・ドレイン拡散層18の表面にCoSi
2 膜43′を形成している。
【0118】このため、ターゲット中のSiの浸食抑制
作用により、n型ソース・ドレイン拡散層18とCoS
2 膜20′との界面の形状は、平坦性が高いものとな
る。したがって、本実施形態によれば、n型ソース・ド
レイン拡散層41の深さを浅くしても、pn接合リーク
電流が増大するという問題は生じない。すなわち、浅い
n型ソース・ドレイン拡散層18上に、pn接合リーク
電流の増大を招くこと無く、CoSi2 膜20′を形成
できるようになる。
【0119】なお、本発明は上記実施形態に限定される
ものではない。例えば、上記実施形態では、スパッタタ
ーゲットとして、CoSi合金ターゲットやCoTi合
金ターゲットを用いた場合について説明したが、これら
と同様の他の合金ターゲットを用いても良い。
【0120】すなわち、スパッタターゲットとしては、
シリサイドを形成する金属の中で磁性体であるNi、C
o、Feなどの金属またはCo−Ni、Co−Fe、N
i−Feなどの合金(主成分)と、非磁性金属元素およ
び半導体元素の少なくとも一方(副成分)とからなり、
副成分の濃度が33原子%未満であるものを使用するこ
とが可能である。
【0121】副成分としては、例えば、SiやTiの他
に、Zr、Hf、V、Nb、Ta、Cr、Ge、Sn、
Pbおよびこれらを組み合わせたものがあげられる。な
お、副成分として、シリサイドの金属材料としては一般
的な高融点金属であるMoやWを用いない理由は以下の
通りである。
【0122】MoSi2 やWSi2 は、比抵抗が60〜
80μΩ・cmである。このため、3Ω/□以下のシー
ト抵抗を実現するのに必要なMoSi2 膜やWSi2
の膜厚は、約200〜267nmとなる。シリサイド膜
の全体の膜厚をa、シリサイド膜のうち、シリコン基板
を浸食した部分の膜厚をbとすると、b/a比は約1と
なるため、膜厚bの値も約200〜267nmとなる。
【0123】このような深いシリサイド化が、接合深さ
が100nm程度以下の浅いpn接合に対して起こる
と、大きなリーク電流が生じてしまう。したがって、本
発明では、MoやWを用いないようにしている。
【0124】また、第3、第4の実施形態ではnチャネ
ルのMOSトランジスタの場合について説明したが、本
発明はpチャネルのMOSトランジスタにも適用でき
る。その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々変
形して実施できる。
【0125】
【発明の効果】以上詳述したように本発明(請求項1〜
請求項7)によれば、スパッタターゲットとして、磁性
を有する金属または合金からなる主成分と、非磁性金属
および半導体の少なくとも一方からなる副成分とから構
成され、副成分の濃度が33原子%未満のものを用いる
ことにより、磁性を有する金属または合金を主成分とす
る導電性薄膜を容易に形成できるようになる。
【0126】また、本発明(請求項12〜請求項18)
によれば、非磁性金属および半導体の少なくとも一方か
らなる副成分の濃度が33原子%未満の、金属または合
金を主成分とする金属薄膜または合金薄膜を形成した後
に、熱処理により、前記半導体基板と前記金属薄膜また
は前記合金薄膜とを反応性させて、前記半導体基板を構
成する半導体と前記金属または前記合金との化合物膜を
形成することにより、前記化合物膜と前記半導体基板と
の界面の形状を平坦化できるようになる。
【0127】また、本発明(請求項7〜11)の如きの
構成の半導体装置は、上記本発明(請求項12〜請求項
18)に係る半導体装置の製造方法により容易に製造で
きるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】CoSi合金ターゲット中のSi添加濃度と成
膜速度との関係を示す特性図
【図2】CoSi合金ターゲット中のSi添加濃度とC
oシリサイドの残渣量との関係を示す特性図
【図3】CoSi合金ターゲット中のSi添加濃度とC
oSi形成時に浸食される下地Si層の厚さとの関係を
示す特性図
【図4】CoTi合金ターゲット中のSi添加濃度と成
膜速度との関係を示す特性図
【図5】Ti添加濃度とシリサイド/Si界面の凹凸と
の関係を示す特性図
【図6】シリサイドの形成温度と添加物(Si、Ti)
の許容濃度との関係を示す図
【図7】本発明の第3の実施形態に係るMOSトランジ
スタの前半の形成方法を示す工程断面図
【図8】本発明の第3の実施形態に係るMOSトランジ
スタの後半の形成方法を示す工程断面図
【図9】熱処理によりTiがCoSi膜の表面に拡散す
ることを示す図
【図10】熱処理によりZrがCoSi膜の表面に拡散
することを示す図
【図11】熱処理によりHfがCoSi膜の表面に拡散
することを示す図
【図12】本発明の第4の実施形態に係るMOSトラン
ジスタの前半の形成方法を示す工程断面図
【図13】本発明の第4の実施形態に係るMOSトラン
ジスタの後半の形成方法を示す工程断面図
【図14】ソース・ドレイン拡散層の浸食量とSi添加
濃度との関係を示す図
【図15】従来のサリサイド法を用いたLDD構造のM
OSトランジスタの形成方法を示す工程断面図
【符号の説明】
11…p型シリコン基板 12…素子分離絶縁膜 13…ゲート絶縁膜 14…ゲート電極 15…n型不純物イオン 16…n型拡散層(LDD) 17…ゲート側壁絶縁膜 18…n型ソース・ドレイン拡散層 19…Co膜 20…CoSi膜 20´…CoSi2 膜 21…層間絶縁膜 22SD…ソース・ドレイン配線 22G …ゲート配線 31…p型シリコン基板 32…素子分離絶縁膜 33…ゲート絶縁膜 34…多結晶シリコン膜 35…タングステンシリコン窒化膜 36…タングステン膜 37…シリコン窒化膜 38…n型不純物イオン 39…n型拡散層(LDD) 40…ゲート側壁絶縁膜 41…n型ソース・ドレイン拡散層 42…Co膜 43…CoSi膜 43´…CoSi2 膜 44…層間絶縁膜 45SD…ソース・ドレイン配線 45G …ゲート配線

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】磁性を有する金属または合金からなる主成
    分と、非磁性金属および半導体の少なくとも一方からな
    る副成分とから構成され、前記副成分の濃度が33原子
    %未満であることを特徴とするスパッタターゲット。
  2. 【請求項2】前記主成分は、Co、NiおよびFeから
    選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金である
    ことを特徴とする請求項1に記載のスパッタターゲッ
    ト。
  3. 【請求項3】前記副成分は、Ti、Zr、Hf、V、N
    b、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1つの非
    磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半導体、
    または前記少なくとも1つの非磁性金属および前記少な
    くとも一方の半導体からなることを特徴とする請求項1
    に記載のスパッタターゲット。
  4. 【請求項4】スパッタターゲットにイオンを衝突させ、
    前記スパッタターゲットからはじき飛ばされる物質を半
    導体基板上に堆積させて、前記半導体基板上に薄膜を形
    成するスパッタ装置において、 前記スパッタターゲットとして、磁性を有する金属また
    は合金からなる主成分と、非磁性金属および半導体の少
    なくとも一方からなる副成分とから構成され、前記副成
    分の濃度が33原子%未満のスパッタターゲットを用い
    ることを特徴とするスパッタ装置。
  5. 【請求項5】前記主成分は、Co、NiおよびFeから
    選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金である
    ことを特徴とする請求項4に記載のスパッタ装置。
  6. 【請求項6】前記副成分は、Ti、Zr、Hf、V、N
    b、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1つの非
    磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半導体、
    または前記少なくとも1つの非磁性金属および前記少な
    くとも一方の半導体からなることを特徴とする請求項4
    に記載のスパッタ装置。
  7. 【請求項7】半導体基板と、この半導体基板の表面に選
    択的に形成され、磁性を有する金属または合金からなる
    主成分と、非磁性金属および半導体の少なくとも一方か
    らなる副成分とから構成され、前記副成分の濃度が33
    原子%未満の導電性薄膜とを具備してなることを特徴と
    する半導体装置。
  8. 【請求項8】前記半導体基板はシリコン基板、前記導電
    性薄膜はMOSトランジスタのソース・ドレイン拡散層
    上のシリサイド膜であることを特徴とする請求項7に記
    載の半導体装置。
  9. 【請求項9】前記主成分は、Co、NiおよびFeから
    選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金である
    ことを特徴とする請求項7に記載の半導体装置。
  10. 【請求項10】前記副成分は、Ti、Zr、Hf、V、
    Nb、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1つの
    非磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半導
    体、または前記少なくとも1つの非磁性金属および前記
    少なくとも一方の半導体からなることを特徴とする請求
    項7に記載の半導体装置。
  11. 【請求項11】前記副成分の半導体は、前記半導体基板
    を構成する半導体と同じであることを特徴とする請求項
    7に記載の半導体装置。
  12. 【請求項12】基板表面が選択的に露出した半導体基板
    上に、非磁性金属および半導体の少なくとも一方からな
    る副成分の濃度が33原子%未満の、金属または合金を
    主成分とする金属薄膜または合金薄膜を形成する工程
    と、 熱処理により、前記半導体基板と前記金属薄膜または前
    記合金薄膜とを反応性させて、前記半導体基板を構成す
    る半導体と前記金属または前記合金との化合物膜を、前
    記選択的に露出した基板表面に形成する工程とを有する
    ことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  13. 【請求項13】前記金属薄膜または合金薄膜を請求項4
    ないし請求項6のいずれかに記載のスパッタ装置を用い
    て形成することを特徴とする請求項12に記載の半導体
    装置の製造方法。
  14. 【請求項14】前記半導体基板はシリコン基板、前記選
    択的に露出した基板表面はMOSトランジスタのソース
    ・ドレイン拡散層、前記化合物膜はシリサイド膜である
    ことを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造
    方法。
  15. 【請求項15】前記シリサイド膜中の前記金属または前
    記合金の濃度は、33原子%未満であることを特徴とす
    る請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 【請求項16】前記主成分は、Co、NiおよびFeか
    ら選ばれる1つの金属または2つ以上の金属の合金であ
    ることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製
    造方法。
  17. 【請求項17】前記副成分は、Ti、Zr、Hf、V、
    Nb、Ta、Cr、SnおよびPbの少なくとも1つの
    非磁性金属、SiおよびGeの少なくとも一方の半導
    体、または前記少なくとも1つの非磁性金属および前記
    少なくとも一方の半導体からなることを特徴とする請求
    項12に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 【請求項18】前記副成分の半導体は、前記半導体基板
    を構成する半導体と同じであることを特徴とする請求項
    17に記載の半導体装置の製造方法。
JP34895996A 1996-12-26 1996-12-26 スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法 Expired - Lifetime JP4142753B2 (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34895996A JP4142753B2 (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法
US08/996,399 US6033537A (en) 1996-12-26 1997-12-22 Sputtering target and method of manufacturing a semiconductor device
US09/493,244 US6586837B1 (en) 1996-12-26 2000-01-28 Sputtering target and method of manufacturing a semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP34895996A JP4142753B2 (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法

Publications (3)

Publication Number Publication Date
JPH10195643A true JPH10195643A (ja) 1998-07-28
JPH10195643A5 JPH10195643A5 (ja) 2004-09-09
JP4142753B2 JP4142753B2 (ja) 2008-09-03

Family

ID=18400551

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP34895996A Expired - Lifetime JP4142753B2 (ja) 1996-12-26 1996-12-26 スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法

Country Status (2)

Country Link
US (2) US6033537A (ja)
JP (1) JP4142753B2 (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2000031316A1 (fr) * 1998-11-20 2000-06-02 Japan Energy Corporation CIBLE POUR PULVERISATION CATHODIQUE EN ALLIAGE Co-Ti ET PROCEDE DE FABRICATION CORRESPONDANT
JP2003500534A (ja) * 1999-05-20 2003-01-07 サン−ゴバン グラス フランス 電気化学デバイス
JP2005142540A (ja) * 2003-10-16 2005-06-02 Jsr Corp シリコン・コバルト膜形成用組成物、シリコン・コバルト膜およびその形成方法
JP2008060594A (ja) * 1997-11-17 2008-03-13 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
CN115710687A (zh) * 2022-12-01 2023-02-24 广州智圣高分子材料科技有限公司 一种氮气反应溅射法制备CoCrTi薄膜的方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6713391B2 (en) 1997-07-11 2004-03-30 Honeywell International Inc. Physical vapor deposition targets
KR20010021722A (ko) 1997-07-11 2001-03-15 존슨매테이일렉트로닉스, 인코퍼레이티드 내부 금속성인 알루미늄 화합물 및 규소 화합물 스퍼터링타겟과 그의 생성방법
US6547934B2 (en) 1998-05-18 2003-04-15 Applied Materials, Inc. Reduction of metal oxide in a dual frequency etch chamber
US6297147B1 (en) 1998-06-05 2001-10-02 Applied Materials, Inc. Plasma treatment for ex-situ contact fill
US20010049181A1 (en) 1998-11-17 2001-12-06 Sudha Rathi Plasma treatment for cooper oxide reduction
US6355571B1 (en) * 1998-11-17 2002-03-12 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for reducing copper oxidation and contamination in a semiconductor device
US7053002B2 (en) 1998-12-04 2006-05-30 Applied Materials, Inc Plasma preclean with argon, helium, and hydrogen gases
US6372301B1 (en) * 1998-12-22 2002-04-16 Applied Materials, Inc. Method of improving adhesion of diffusion layers on fluorinated silicon dioxide
US6821571B2 (en) * 1999-06-18 2004-11-23 Applied Materials Inc. Plasma treatment to enhance adhesion and to minimize oxidation of carbon-containing layers
US6794311B2 (en) 2000-07-14 2004-09-21 Applied Materials Inc. Method and apparatus for treating low k dielectric layers to reduce diffusion
JP3509709B2 (ja) * 2000-07-19 2004-03-22 株式会社村田製作所 圧電薄膜共振子及び圧電薄膜共振子の製造方法
JP2002075905A (ja) * 2000-08-29 2002-03-15 Nec Corp 半導体装置の製造方法
JP2005504885A (ja) * 2001-07-25 2005-02-17 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 新規なスパッタ堆積方法を使用したバリア形成
US20090004850A1 (en) 2001-07-25 2009-01-01 Seshadri Ganguli Process for forming cobalt and cobalt silicide materials in tungsten contact applications
US8110489B2 (en) * 2001-07-25 2012-02-07 Applied Materials, Inc. Process for forming cobalt-containing materials
US9051641B2 (en) * 2001-07-25 2015-06-09 Applied Materials, Inc. Cobalt deposition on barrier surfaces
US20080268635A1 (en) * 2001-07-25 2008-10-30 Sang-Ho Yu Process for forming cobalt and cobalt silicide materials in copper contact applications
US20030029715A1 (en) 2001-07-25 2003-02-13 Applied Materials, Inc. An Apparatus For Annealing Substrates In Physical Vapor Deposition Systems
KR100416094B1 (ko) * 2001-08-28 2004-01-24 삼성에스디아이 주식회사 리튬 2차 전지용 음극 박막 및 그 제조 방법
JP4000256B2 (ja) * 2001-12-11 2007-10-31 富士通株式会社 半導体装置及びその製造方法
US20030228238A1 (en) * 2002-06-07 2003-12-11 Wenjun Zhang High-PTF sputtering targets and method of manufacturing
US20040018715A1 (en) * 2002-07-25 2004-01-29 Applied Materials, Inc. Method of cleaning a surface of a material layer
KR100870176B1 (ko) * 2003-06-27 2008-11-25 삼성전자주식회사 니켈 합금 샐리사이드 공정, 이를 사용하여 반도체소자를제조하는 방법, 그에 의해 형성된 니켈 합금 실리사이드막및 이를 사용하여 제조된 반도체소자
US20050072668A1 (en) * 2003-10-06 2005-04-07 Heraeus, Inc. Sputter target having modified surface texture
US7229911B2 (en) * 2004-04-19 2007-06-12 Applied Materials, Inc. Adhesion improvement for low k dielectrics to conductive materials
US20050233555A1 (en) * 2004-04-19 2005-10-20 Nagarajan Rajagopalan Adhesion improvement for low k dielectrics to conductive materials
US20050236270A1 (en) * 2004-04-23 2005-10-27 Heraeus, Inc. Controlled cooling of sputter targets
US7317204B2 (en) * 2005-01-13 2008-01-08 Samsung Electronics Co., Ltd. Test structure of semiconductor device
US7344985B2 (en) * 2005-04-01 2008-03-18 Texas Instruments Incorporated Nickel alloy silicide including indium and a method of manufacture therefor
US7211516B2 (en) * 2005-04-01 2007-05-01 Texas Instruments Incorporated Nickel silicide including indium and a method of manufacture therefor
US8258057B2 (en) * 2006-03-30 2012-09-04 Intel Corporation Copper-filled trench contact for transistor performance improvement
CN108573923B (zh) * 2017-03-07 2021-08-06 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 半导体结构及其形成方法

Family Cites Families (31)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5812728B2 (ja) * 1974-12-10 1983-03-10 富士写真フイルム株式会社 ジキキロクバイタイノ セイホウ
US4014772A (en) * 1975-04-24 1977-03-29 Rca Corporation Method of radiation hardening semiconductor devices
US3972748A (en) * 1975-09-02 1976-08-03 General Electric Company Co-Si-X aligned eutectics
US4049522A (en) * 1976-02-26 1977-09-20 International Business Machines Corporation Low coercivity iron-silicon material, shields, and process
JPS53135818A (en) * 1977-04-30 1978-11-27 Daido Steel Co Ltd Soft magnetic alloy
US4231816A (en) * 1977-12-30 1980-11-04 International Business Machines Corporation Amorphous metallic and nitrogen containing alloy films
US4144059A (en) * 1978-03-14 1979-03-13 The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy Ductile long range ordered alloys with high critical ordering temperature and wrought articles fabricated therefrom
JPS6030734B2 (ja) * 1979-04-11 1985-07-18 健 増本 鉄族元素とジルコニウムを含む脆性が小さく熱的安定性に優れる非晶質合金
US4475961A (en) * 1980-01-30 1984-10-09 At&T Bell Laboratories High remanence iron-manganese alloys for magnetically actuated devices
JPS5754252A (en) * 1980-09-19 1982-03-31 Showa Denko Kk Soft magnetic material containing chromium
JPS5760055A (en) * 1980-09-29 1982-04-10 Inoue Japax Res Inc Spinodal decomposition type magnet alloy
US4396575A (en) * 1980-12-31 1983-08-02 International Business Machines Corporation Zero magnetostriction Fe-Co-Cr magnetic recording media
JPS59193235A (ja) * 1983-04-15 1984-11-01 Hitachi Ltd 複合型磁気ヘッド
US4914500A (en) * 1987-12-04 1990-04-03 At&T Bell Laboratories Method for fabricating semiconductor devices which include sources and drains having metal-containing material regions, and the resulting devices
US5028280A (en) * 1988-12-15 1991-07-02 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Soft magnetic alloy films having a modulated nitrogen content
US5084795A (en) * 1989-02-08 1992-01-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Magnetic head and method of manufacturing the same
US5154983A (en) * 1989-10-18 1992-10-13 Victor Company Of Japan, Ltd. Magnetic alloy
JPH04276070A (ja) * 1991-03-04 1992-10-01 Daido Steel Co Ltd マグネトロンスパッタリング用ターゲット
JP3357386B2 (ja) * 1991-03-20 2002-12-16 ティーディーケイ株式会社 軟磁性合金およびその製造方法ならびに磁心
KR960002611B1 (ko) * 1991-09-30 1996-02-23 가부시키가이샤 도시바 강 자성막
JPH05326442A (ja) * 1992-05-19 1993-12-10 Sanyo Electric Co Ltd 半導体装置の製造方法
JP3407204B2 (ja) * 1992-07-23 2003-05-19 オリンパス光学工業株式会社 強誘電体集積回路及びその製造方法
JPH06104120A (ja) * 1992-08-03 1994-04-15 Hitachi Metals Ltd 磁気記録媒体用スパッタリングターゲットおよびその製造方法
US5478416A (en) * 1993-01-29 1995-12-26 Canon Kabushiki Kaisha Magnetic alloy
EP0659901B1 (de) * 1993-12-20 1998-04-15 LEYBOLD MATERIALS GmbH Target für Magnetron-Kathodenzerstäubungsanlage aus einer Kobalt-Basislegierung
US5631094A (en) * 1994-01-28 1997-05-20 Komag, Incorporated Magnetic alloy for improved corrosion resistance and magnetic performance
JP3545084B2 (ja) * 1995-03-20 2004-07-21 富士通株式会社 半導体装置の製造方法
US5841173A (en) * 1995-06-16 1998-11-24 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. MOS semiconductor device with excellent drain current
JPH0923005A (ja) * 1995-07-06 1997-01-21 Mitsubishi Electric Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH09153616A (ja) * 1995-09-28 1997-06-10 Toshiba Corp 半導体装置およびその製造方法
JPH09111419A (ja) * 1995-10-16 1997-04-28 Alps Electric Co Ltd 磁気抵抗効果材料および磁気抵抗効果多層膜

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008060594A (ja) * 1997-11-17 2008-03-13 Toshiba Corp 半導体装置の製造方法
WO2000031316A1 (fr) * 1998-11-20 2000-06-02 Japan Energy Corporation CIBLE POUR PULVERISATION CATHODIQUE EN ALLIAGE Co-Ti ET PROCEDE DE FABRICATION CORRESPONDANT
JP2003500534A (ja) * 1999-05-20 2003-01-07 サン−ゴバン グラス フランス 電気化学デバイス
JP5005854B2 (ja) * 1999-05-20 2012-08-22 サン−ゴバン グラス フランス 電気化学デバイス
JP2005142540A (ja) * 2003-10-16 2005-06-02 Jsr Corp シリコン・コバルト膜形成用組成物、シリコン・コバルト膜およびその形成方法
CN115710687A (zh) * 2022-12-01 2023-02-24 广州智圣高分子材料科技有限公司 一种氮气反应溅射法制备CoCrTi薄膜的方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP4142753B2 (ja) 2008-09-03
US6033537A (en) 2000-03-07
US6586837B1 (en) 2003-07-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4142753B2 (ja) スパッタターゲット、スパッタ装置、半導体装置およびその製造方法
JP2857006B2 (ja) Mos集積回路上の自己整列珪化コバルト
JP3285934B2 (ja) 半導体装置の製造方法
US6451690B1 (en) Method of forming electrode structure and method of fabricating semiconductor device
US5970370A (en) Manufacturing capping layer for the fabrication of cobalt salicide structures
US6365516B1 (en) Advanced cobalt silicidation with in-situ hydrogen plasma clean
US6693025B2 (en) Local interconnect structures for integrated circuits and methods for making the same
CN100369219C (zh) 使用Ni合金阻滞一硅化镍的结块作用
JP2008513977A (ja) 半導体デバイス中の金属シリサイドの一方向拡散
JP3199015B2 (ja) 半導体装置及びその製造方法
US8034715B2 (en) Method of fabricating semiconductor integrated circuit device
US6403458B2 (en) Method for fabricating local interconnect structure for integrated circuit devices, source structures
JP2738371B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH05335330A (ja) 接続孔埋め込み形成方法
US20020137320A1 (en) Process for producing semiconductor integrated circuit device
JP3376158B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06275559A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07201777A (ja) 半導体装置の製造方法
US20010019159A1 (en) Local interconnect structure for integrated circuit devices, source structure for the same, and method for fabricating the same
JPH1167690A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH1027902A (ja) ゲート電極の形成方法
KR20010073274A (ko) 반도체장치의 실리사이드층 형성방법
JPWO1998042009A1 (ja) 半導体集積回路装置の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060824

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20060905

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20061106

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080219

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080610

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080613

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110620

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120620

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130620

Year of fee payment: 5

EXPY Cancellation because of completion of term