[发明专利]在半导体元件上制造金属硅化物层的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2007年7月10日提交的韩国专利申请号10-2007-0069034的优先 权，该申请在此全部引入作为参考。

技术领域

本申请涉及一种制造半导体元件的方法，且更具体地涉及一种可形 成稳定金属硅化物层的制造半导体元件的方法。

背景技术

为了实现高度集成的半导体元件，必需保证上部和下部图形之间的稳定接触。 除非上部和下部图形之间的这些接触是稳定的，否则不能保证半导体元件的可靠 性和高速运行。

由于这些半导体元件变得更加紧凑，接触孔的尺寸变得更小，这可导致接触 电阻增大。如果接触电阻增大，那么半导体元件的可靠性和高速运行可被不利地 损害。

确定一种合适的、可用于制造低电阻接触的制造方法，对于克服一些与制造 高度集成的半导体元件有关的困难是非常合意的。实现其的一种途径是开发一种 在使上部图形和下部图形相互接触的区域中选择性地形成低电阻的金属硅化物的 制造方法。

将对形成金属硅化物层的常规方法进行示意性地描述。在具有晶体管的硅衬 底上沉积层间介质后，通过蚀穿层间介质形成接触孔。接触孔暴露了硅衬底并且 界定了用于形成金属硅化物层的区域。随后在具有接触孔的层间介质上沉积金属 层，例如，钴层，所述接触孔作为用于形成金属硅化物层的区域。所述金属层可 通过任意数量的公知的沉积技术如PVD(物理气相沉积)、CVD(化学气相沉积)、或 ALD(原子层沉积)进行沉积。

沉积金属层后，随后金属层在硅衬底上进行退火以形成金属硅化物层。该金 属硅化物层选择性地形成在构成接触孔底部的硅衬底的部分上。

由于半导体元件的设计变得更加高度集成化，这些高度集成的半导体元件中 的接触孔的深宽比相应增大。因此，使用常规方法使用PVD沉积足够量的金属层 深入到这些高深宽比的接触孔中以最终在这些接触孔中形成金属硅化物层变得更 难实现。也就是说，使用常规PVD沉积技术时阶梯覆盖恶化，并且因此沉积在接 触孔底部的金属层的量不足。

相反地，与PVD相比，CVD或ALD沉积技术更可能提供表现出较好的阶梯 覆盖的沉积金属层。但是，当随后对这些CVD或ALD金属层进行退火时，这些 金属硅化物层的相对高的电阻率可能上升，因为CVD或ALD沉积技术在这些沉 积的金属层中引入了残余杂质。

因此，在现有技术种，难以形成具有期望厚度和低电阻率的金属硅化物层。

发明内容

本发明的实施方式涉及一种用于制造半导体元件的方法，其可形成具有期望 的厚度和低电阻率的金属硅化物层。

一种在半导体元件上形成金属硅化物层的制造方法，包括如下步骤：使用PVD 在硅衬底上沉积第一金属层，所述硅衬底形成有具有接触孔的层间介质；使用CVD 或ALD方法在第一金属层上沉积第二金属层；将第二金属层和第一金属层退火； 和除去在退火过程中第一和第二金属层未反应的部分。

在沉积第一金属层的步骤之前，所述方法可进一步包括清洗通过接触孔暴露 的硅衬底表面的步骤。

沉积第一金属层和第二金属层的步骤是原位进行的。

所述第一金属层和所述第二金属层各自包含钴层。

使用以下任意一种钴有机化合物沉积钴层：羰基二钴[Co₂(CO)₈]、乙酰丙酮钴 [Co(CH₃COCHCOCH₃)₂]、二环戊二烯基钴[(C₅H₅)₂Co]、三羰基亚硝酰基钴 [Co(CO)₃NO]、二羰基环戊二烯基钴[C₅H₅Co(CO)₂]和十二羰基四钴[Co₄(CO)₁₂]。

使用快速热退火技术在450～800℃的温度下进行退火。