專利名稱：基板處理方法和基板處理裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及在Si系材料層的表層上形成金屬硅化物層的基板處理方法和處理裝置。
背景技術(shù)：
伴隨著半導(dǎo)體裝置的高度集成化，例如在MOSFET中，降低作為雜質(zhì)擴(kuò)散層的源極、漏極的電阻變得更加重要。
作為降低該雜質(zhì)擴(kuò)散層的電阻的方法，已開發(fā)出了在雜質(zhì)擴(kuò)散層的表面上形成電阻低的金屬硅化物層的硅化物化方法(silicidationmethod)。硅化物化方法，是在Si系材料層的整個表面上堆積能夠硅化物化的薄金屬膜，實(shí)施熱處理(硅化物化退火)以使在金屬膜與Si系材料層接觸的部分進(jìn)行硅化物化反應(yīng)，從而形成金屬硅化物的方法。
為了進(jìn)行該硅化物化工序，在其工序之前，必須除去在Si系材料層的表面上形成的自然氧化膜。以往，作為除去該自然氧化膜的方法，采用使用DHF(HF/H2O)等的濕法清洗。
此外，關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)，有特開2000-315662號公報(bào)、特開平10-335316號公報(bào)。
可是，在采用DHF清洗的方法中，為了充分降低金屬硅化物層的電阻值，在退火工序中必須加熱到550℃以上。圖6是表示該情況的圖，可以看出，在采用DHF清洗的情況下，為了將硅化鈷(cobalt silicide)的電阻值抑制在60ohm/sq左右，必須加熱到550℃以上。這是由于即使進(jìn)行DHF清洗也會在Si系材料層的表面上殘留少量的氧化膜，因此，為了硅化物化，需要更多的能量。
但是，提高加熱溫度時，存在由于該高溫退火所引起的受熱歷程(thermal history)會對基板中的雜質(zhì)分布產(chǎn)生不利影響的問題。
本發(fā)明是為了解決上述問題而做出的，其目的在于提供一種用于形成金屬硅化物而不需要高溫處理的基板處理方法和基板處理裝置。
發(fā)明內(nèi)容
為了達(dá)到上述目的，在第一方面中記載的發(fā)明，其特征在于，包括用被活化的反應(yīng)氣體除去在硅化合物的表層上形成的氧化膜的工序；在已除去該氧化膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的工序；使該成膜的金屬與硅化合物反應(yīng)，在上述硅化合物的表層上形成金屬硅化物的工序。從而，能夠提供一種不需要進(jìn)行受熱歷程會對基板中雜質(zhì)的分布產(chǎn)生不利影響的高溫退火的處理方法。
在第二方面中記載的發(fā)明，其特征在于同時進(jìn)行上述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序和上述形成金屬硅化物的工序。
在第三方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述成膜的金屬與硅化合物的反應(yīng)通過退火進(jìn)行，并且上述成膜的金屬與硅化合物的反應(yīng)在上述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序之后進(jìn)行。
在第四方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述反應(yīng)氣體是NF3。
在第五方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述活化通過將反應(yīng)氣體添加到被等離子體活化的活化氣體中來進(jìn)行。
在第六方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述活化氣體是N2和H2的混合氣體。
在第七方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述成膜的金屬是Co。
在第八方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述成膜的金屬是Ni。
在第九方面中記載的發(fā)明，其特征在于在上述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序和上述形成金屬硅化物的工序之間，包括在已形成的金屬膜上形成防氧化膜的工序。
在第十方面中記載的發(fā)明，其特征在于上述防氧化膜是TiN膜。
在第十一方面中記載的發(fā)明，用于在柵極與源極、漏極區(qū)域之間具有側(cè)壁的MOS晶體管，其特征在于，包括用被活化的反應(yīng)氣體除去在上述柵極、源極、漏極區(qū)域的表層上形成的氧化膜的工序；在已除去該氧化膜的上述柵極、源極、漏極區(qū)域的表面上形成金屬膜的工序；和對已形成該金屬膜的上述柵極、源極、漏極區(qū)域進(jìn)行退火，在上述柵極、源極、漏極區(qū)域的表層上形成金屬硅化物的工序。
在第十二方面中記載的發(fā)明，其特征在于，具有用被活化的反應(yīng)氣體除去在硅化合物的表層上形成的氧化膜的氧化膜除去室；在已除去該氧化膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的金屬成膜室；和與上述氧化膜除去室和上述金屬成膜室連接，具有在上述氧化膜除去室和上述金屬成膜室之間搬送被處理體的搬送裝置的搬送室。
在第十三方面中記載的發(fā)明，其特征在于，具有使被活化的反應(yīng)氣體與在硅化合物的表層上形成的氧化膜反應(yīng)，形成生成膜的生成膜形成室；對已形成該生成膜的硅化合物進(jìn)行加熱，使上述生成膜氣化而除去的生成膜除去室；在已除去上述生成膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的金屬成膜室；和與上述生成膜形成室、上述生成膜除去室和上述金屬成膜室連接，具有在非反應(yīng)性氣氛中、在上述生成膜形成室、生成膜除去室和金屬成膜室之間搬送被處理體的搬送裝置的搬送室。
圖1為表示用本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法處理MOSFET時的第一步驟的截面圖。
圖2為表示用本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法處理MOSFET時的第二步驟的截面圖。
圖3為表示用本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理方法處理MOSFET時的第三步驟的截面圖。
圖4為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的基板處理裝置的平面圖。
圖5為表示在本發(fā)明的實(shí)施方式中進(jìn)行低溫處理的低溫處理室的截面圖。
圖6為表示實(shí)施DHF清洗的情況下和實(shí)施NOR清洗的情況下，退火溫度與硅化鈷的電阻的關(guān)系的圖。
具體實(shí)施例方式
下面，參照圖1至圖6，說明本發(fā)明的基板處理方法和基板處理裝置的實(shí)施方式。
圖1為表示應(yīng)用本發(fā)明的處理方法的MOSFET11的截面圖。在該圖中，符號13表示Si基板。在該Si基板13的兩側(cè)設(shè)有作為雜質(zhì)擴(kuò)散層的源極15和漏極17。在Si基板在該源極15和漏極17之間露出的部分，經(jīng)由柵極氧化膜19設(shè)有由多晶硅構(gòu)成的柵極21。然后，在該柵極21的兩側(cè)設(shè)有側(cè)壁(side wall)23。
這樣的MOSFET11用圖4所示的基板處理裝置41進(jìn)行處理。該基板處理裝置41在中央部具有搬送室43。在該搬送室43中，設(shè)有搬送晶片用的搬送裝置。在該搬送室43的內(nèi)部，形成非反應(yīng)性氣氛、例如真空，能夠抑制在搬送晶片W的過程中在晶片W上產(chǎn)生自然氧化膜。該搬送室43與用于將未處理晶片W搬入搬送室43的負(fù)載鎖定室45連接。
在該負(fù)載鎖定室45的相反側(cè)，設(shè)有與搬送室43連接的低溫處理室47。
如圖5所示，該低溫處理室47具有能夠抽成真空的處理容器49，在該處理容器49內(nèi)設(shè)有載置被處理晶片W的載置臺51。另一方面，在該處理容器49的頂板壁上設(shè)有等離子體形成管53，被等離子體活化的N2氣體和H2氣體通過該等離子體形成管53被供給到處理容器49內(nèi)。該等離子體形成管53的下端與向下方展開成傘狀的覆蓋部件55連接，能夠使氣體有效地流向載置臺51上的晶片W。
另外，在覆蓋部件55的內(nèi)周側(cè)，設(shè)置有具有多個氣孔57的環(huán)狀噴頭59，該噴頭59與連通管61連接。NF3氣體經(jīng)由該連通管61被供給到噴頭59，并從多個氣孔57被供給到覆蓋部件55內(nèi)。這樣，在該覆蓋部件55內(nèi)，NF3氣體與N2、H2的活性氣體種碰撞，NF3氣體也活化。然后，該活化的NF3氣體與在晶片W上的MOSFET的表面上形成的自然氧化膜反應(yīng)，形成生成膜。
在低溫處理室47的旁邊，設(shè)有與搬送室43連接的加熱室71。晶片W從低溫處理室47經(jīng)由搬送室43被搬入到該加熱室71中。在此，通過在低溫處理室47中對在晶片W上的MOSFET的表面上形成的生成膜進(jìn)行加熱，使其氣化，從而將晶片表面洗凈。
在上述低溫處理室47的與加熱室71相反一側(cè)，設(shè)有與搬送室43連接的Co濺射室81，在該Co濺射室的旁邊，設(shè)有同樣與搬送室43相連接的TiN濺射室83。在該Co濺射室81中，通過濺射在已洗凈的MOSFET的表面上形成Co膜。然后，在旁邊的TiN濺射室83中，通過濺射進(jìn)一步在該Co膜上形成TiN膜。
在TiN濺射室83的旁邊，設(shè)有與搬送室43相連接的退火室85。該退火室85是對已形成Co膜的晶片W實(shí)施退火工序的場所。
此外，在加熱室71的旁邊，設(shè)有與搬送室43相連接的冷卻室87。在此，通過將經(jīng)過處理和加熱的晶片W冷卻，即使晶片返回到反應(yīng)性氣氛中，也不會再發(fā)生反應(yīng)。
接著，參照圖1至圖3說明使用上述的基板處理室41對MOSFET進(jìn)行硅化物化處理的方法。
首先，將圖1所示的MOSFET搬入到圖4所示的低溫處理室47中。然后，使被活化的NF3與自然氧化膜在其中反應(yīng)形成生成膜。
接著，將該MOSFET搬入到加熱室71中進(jìn)行加熱，使生成膜氣化以進(jìn)行清洗(以下，將該清洗方法稱為NOR清洗)。
首先，將表面這樣被洗凈的MOSFET搬入到Co濺射室81中，如圖2所示，在表面上形成Co膜91，再將其搬入到TiN濺射室83中，在其表面上形成TiN膜93。該TiN膜93用于防止Co膜91被氧化。
接著，將該MOSFET搬入到退火室85中。然后，在其中在低溫(450～550℃)下進(jìn)行退火，在源極15、漏極17、柵極21的表面上形成CoSi層95。該CoSi層95與后述的CoSi2層不同，在隨后進(jìn)行的清洗時作為掩模起作用。
在此，能夠進(jìn)行低溫(450～550℃)退火是由于以下的理由。
即，如圖6所示，采用NOR清洗時，在退火溫度450～550℃下，能夠使硅化鈷的電阻達(dá)到60ohm/sq。因此，根據(jù)該基板處理方法，能夠在遠(yuǎn)低于采用DHF清洗時的溫度下進(jìn)行退火，所以能夠防止由于高溫退火所引起的受熱歷程對基板中的雜質(zhì)分布帶來的不利影響。
接著，經(jīng)過搬送室43和負(fù)載鎖定室45，將該MOSFET搬出，并將其搬入金屬清洗室(未圖示)。然后，在其中進(jìn)行SPM清洗，除去殘留的Co膜和TiN膜。在此，由于先前形成的CoSi層95即使進(jìn)行SPM清洗也不會溶解，所以，如圖3所示，CoSi層95在柵極21、源極15、漏極17的表層上露出。
此后，將該MOSFET從金屬清洗室中搬出并搬入到第二退火室(未圖示)中，在650℃以上再次進(jìn)行退火。由此，使在源極15、漏極17、柵極21的表面上形成的CoSi層95轉(zhuǎn)變?yōu)镃oSi2層97，從而形成低電阻的Co硅化物層。
這樣，根據(jù)上述基板處理方法，用被活化的NF3氣體除去在MOSFET11的柵極21、源極15和漏極17的表層上形成的自然氧化膜；在已除去該自然氧化膜的柵極21、源極15和漏極17的表面上形成Co膜91；對該MOSFET進(jìn)行低溫退火(450～550℃)，以使該Co膜91與柵極21、源極15和漏極17的硅化合物反應(yīng)，從而在該硅化合物的表層上形成金屬硅化物層。因此，與采用DHF清洗除去自然氧化膜的情況相比，能夠在更低的溫度下進(jìn)行退火工序，從而能夠防止由于高溫退火所引起的受熱歷程對基板中雜質(zhì)的分布帶來不利影響。
另外，由于在Co膜91的表面上形成TiN膜93，所以，在Co膜形成后，能夠防止Co膜被氧化。
另外，上述基板處理裝置41具有使被活化的反應(yīng)氣體與在硅化合物的表層上形成的氧化膜反應(yīng)、形成生成膜的低溫處理室47；對已形成該生成膜的硅化合物進(jìn)行加熱，使上述生成膜氣化從而將其除去的加熱室71；在上述已除去生成膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的Co濺射室81；和與上述低溫處理室47、上述加熱室71和Co濺射室81相連接，具有在非反應(yīng)性氣氛中、在低溫處理室47、加熱室71和Co濺射室81之間搬送晶片的搬送裝置的搬送室43，所以，能夠更有效地進(jìn)行氧化膜除去、Co膜形成、Co硅化物層形成，同時，能夠防止在這些工序中發(fā)生不必要的氧化。
此外，在上述實(shí)施方式中，在MOSFET的柵極、源極、和漏極的表面上形成Co膜的工序后，進(jìn)行形成Co硅化物的工序，但不必局限于此，也可以同時進(jìn)行在柵極、源極、和漏極的表面上形成Co膜的工序和形成Co硅化物的工序。這樣，能夠縮短工序，提高生產(chǎn)能力。
另外，在上述實(shí)施方式中，在MOSFET的柵極、源極、和漏極的表面上形成Co膜，但不必局限于此，也可以形成Ni膜。
此外，在上述實(shí)施方式中，對在MOSFET的柵極、源極、和漏極的表面上形成Co硅化物的情況進(jìn)行了說明，但不必局限于此，也可以應(yīng)用于在表層上形成有氧化膜的硅化合物中、除去該氧化膜后形成金屬硅化物的情況，例如，當(dāng)然可以應(yīng)用于高架源極(elevated source)、高架漏極(elevated drain)等。
權(quán)利要求
1.一種基板處理方法，其特征在于，包括用被活化的反應(yīng)氣體除去在硅化合物的表層上形成的氧化膜的工序；在已除去該氧化膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的工序；使該成膜的金屬與硅化合物反應(yīng)，在所述硅化合物的表層上形成金屬硅化物的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于同時進(jìn)行所述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序和所述形成金屬硅化物的工序。
3.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述成膜的金屬與硅化合物的反應(yīng)通過退火進(jìn)行，并且所述成膜的金屬與硅化合物的反應(yīng)在所述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序之后進(jìn)行。
4.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體是NF3。
5.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述活化通過將反應(yīng)氣體添加到被等離子體活化的活化氣體中來進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求5所述的基板處理方法，其特征在于所述活化氣體是N2和H2的混合氣體。
7.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述成膜的金屬是Co。
8.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于所述成膜的金屬是Ni。
9.如權(quán)利要求1所述的基板處理方法，其特征在于在所述在硅化合物的表面上形成金屬膜的工序和所述形成金屬硅化物的工序之間，包括在已形成的金屬膜上形成防氧化膜的工序。
10.如權(quán)利要求9所述的基板處理方法，其特征在于所述防氧化膜是TiN膜。
11.一種基板處理方法，用于在柵極與源極、漏極區(qū)域之間具有側(cè)壁的MOS晶體管，其特征在于，包括用被活化的反應(yīng)氣體除去在所述柵極、源極、漏極區(qū)域的表層上形成的氧化膜的工序；在已除去該氧化膜的所述柵極、源極、漏極區(qū)域的表面上形成金屬膜的工序；和對已形成該金屬膜的所述柵極、源極、漏極區(qū)域進(jìn)行退火，在所述柵極、源極、漏極區(qū)域的表層上形成金屬硅化物的工序。
12.一種基板處理裝置，其特征在于，具有用被活化的反應(yīng)氣體除去在硅化合物的表層上形成的氧化膜的氧化膜除去室；在已除去該氧化膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的金屬成膜室；和與所述氧化膜除去室和所述金屬成膜室連接，具有在所述氧化膜除去室和所述金屬成膜室之間搬送被處理體的搬送裝置的搬送室。
13.一種基板處理裝置，其特征在于，具有使被活化的反應(yīng)氣體與在硅化合物的表層上形成的氧化膜反應(yīng)，形成生成膜的生成膜形成室；對已形成該生成膜的硅化合物進(jìn)行加熱，使所述生成膜氣化而除去的生成膜除去室；在已除去所述生成膜的硅化合物的表面上形成金屬膜的金屬成膜室；和與所述生成膜形成室、所述生成膜除去室和所述金屬成膜室連接，具有在非反應(yīng)性氣氛中、在所述生成膜形成室、生成膜除去室和金屬成膜室之間搬送被處理體的搬送裝置的搬送室。
全文摘要
在本發(fā)明的基板處理方法和基板處理裝置中，用被活化的NF
文檔編號H01L29/417GK1853259SQ20048002687
公開日2006年10月25日 申請日期2004年9月1日 優(yōu)先權(quán)日2003年9月19日
發(fā)明者小林保男, 橋本毅 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社