半导体器件的制造方法

专利名称：半导体器件的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种制造包括硅化钴层的半导体器件的方法。
背景技术：
在制造半导体器件的常规方法当中，在日本专利特开第H10-256,191号(1998)中典型地描述了一种制造具有形成于硅衬底上的硅化钛层的半导体器件的方法。如同以上描述的结构一样，通过提供硅化钛层可以减小电极(如栅极或源/漏极)中的电阻。近年来，根据用于实现器件快速操作的需求，使用了硅化钴层来代替硅化钛层。可在炉退火设备或灯退火设备内形成这种硅化钴层。
在形成硅化钴层的常规技术当中，在日本专利特开第2000-243,726号中典型地描述了一种工艺。在日本专利特开第2000-243,726号所描述的工艺中，在200℃左右的温度处首先溅射沉积钴膜。其后，在300℃至400℃范围内的温度下，在另一溅射仓室内加热该钴膜两分钟或更长，而没有将该膜暴露到大气。在上述公开中描述了该工序有助于加速一硅化二钴(Co2Si)膜的成核生长，由此促进了其结晶。在上述公开中还描述了，与在450℃左右的温度下进行高温溅射处理相比，经由该工艺制造的晶体管显示出该晶体管p型电极减小的层电阻。

发明内容
然而，当使用炉退火设备时，会出现诸如硅化钴层增加的薄层电阻、结漏电流增强等的技术问题。本发明人业已获得了这样的科学知识，这种问题是由炉退火设备中较低的温度斜坡率(temperature ramprate)造成的。
而且，近年来需要使在硅衬底中形成的扩散层具有较浅的扩散深度。
已发现甚至在使用可以实现较快温度斜坡率的灯退火设备的情况下，也相应地引起了如上所述的这些问题。在日本专利特开第2000-243,726号公开的技术中的上述问题方面还有改善的空间，这已在背景中描述了。
将在下面进一步详细地描述当在灯退火设备中形成硅化钴层时产生的上述问题。这里使用的灯退火设备包括利用光学器件测量硅衬底温度的温度测量单元。
首先，经由普通的溅射工艺，在其上形成有栅电极的硅衬底表面上沉积钴。然后，用加热灯加热硅衬底以开始退火工艺(第一烧结)。在将硅衬底加热到预定的温度后，进行第一烧结，同时用温度测量单元(如高温计等)确认硅衬底的温度。在完成第一烧结后，进一步进行另一退火工艺(第二烧结)，以在硅衬底的表面上形成一层硅化钴。
通常，在这种灯退火设备内进行退火工艺(第一烧结)，以符合图6中所示的温度曲线。图6中所示的温度曲线是通过使用高温计而获得的硅衬底的温度曲线。
形成这种硅化钴层的工艺具体地包括a)将硅衬底的温度提升到约450℃至500℃范围内的温度，而没有进行任何的温度控制；b)在以上(a)的操作后，将硅衬底的温度保持在约450℃至500℃的范围内约几秒钟；
c)在以上(b)的操作后，进一步将硅衬底的温度提升到700℃左右的温度；d)在以上(c)的操作后，将硅衬底的温度保持在700℃左右的温度下约30秒；以及e)在以上(d)的操作后，将硅衬底冷却到预定的温度。
上述的操作(a)是在没有进行任何反馈操作(开环控制)的前提下将硅衬底的温度提升到先前设定温度的工艺。相反，上述的操作(b)至(d)的工艺包括了通过用高温计测量硅衬底的温度和回馈该测量的温度(闭环控制)来进行温度控制。
如上所述，对于从操作(a)转换到操作(c)，需要温度保持操作(b)，用于将硅衬底的温度稳定在400℃至550℃范围内的温度。在利用灯退火设备的工艺中一般需要保持硅衬底温度的操作(2004Handotai Tekunoroji Taizen(Semiconductor Technology Outlook，2004)，第384页，Electronic Journal，Inc.，日本东京)。由于下面的原因需要这种操作。
根据灯退火设备中的共同温度曲线，对具有各种结构的不同类型的晶片进行退火处理。该温度曲线也可适用于具有未经处理的表面的硅衬底。在该温度测量中通常使用红外光。当使用具有未经处理的表面的硅衬底时，能够用高温计对硅衬底进行温度测量的温度是最高的。更具体地，该温度在约400℃至约500℃的范围内，在该温度处，硅衬底失去了对光的透射性。因为该硅衬底在低于400℃透光，所以不能精确地测量衬底的温度。因此，普通的灯退火设备一般使用具有一部分的温度曲线，在该部分中温度的增加临时停止在400℃左右至500℃左右，以便可适用于具有未经处理的表面的硅衬底。不管硅衬底的类型如何，可以在该温度的这种范围内进行精确的温度测量，由此获得了合适的退火工艺。另外，在从没有进行温度控制而提升衬底温度的操作(a)转换到在用高温计控制硅衬底的温度而提升衬底温度的操作(c)时，出于稳定硅衬底温度的目的，将硅衬底的温度保持如上所述的预定时间。利用这种工序，在操作(c)中可以实现对硅衬底温度的精确控制。
然而，近年来已阐明，在这种温度范围内保持硅衬底温度的操作会导致所获得的硅化物层的薄层电阻的增加或结漏电流的增加。尽管在常规半导体器件中没有出现这些问题，但当在硅衬底中形成的扩散层设置了较浅的扩散深度时已出现了这些问题。
本发明人已急切地研究了这些问题，且最终发现了这样的科学知识，即当硅衬底的温度保持在这种温度范围内时，形成了具有较高电阻的一硅化一钴(CoSi)，从而其薄层电阻增加了。将在下面描述退火温度和硅化物层的电阻之间的关系。
硅化物层的薄层电阻的测量结果示于图7中，该硅化物层是这样形成的通过在400℃至550℃范围内的温度下，对具有经由溅射工艺沉积了钴的硅衬底进行退火。这里使用的硅衬底是通过在400℃下溅射钴形成的。如图7所示，确认了当在450℃至500℃范围内的温度下对硅衬底进行退火时，硅化物层的薄层电阻尤其地增加了。当在n型晶体管的n型扩散层上形成硅化物层时，薄层电阻的这种增加是相当大的。
相反，结漏电流的增加是由以下事实引起的，即当硅衬底保持在这种温度范围时，引起了钴和来自硅衬底的硅之间的不寻常反应，导致硅化物毛刺(silicide-spike)(局部快速硅化物反应)的产生和/或扩散层中的聚结(cohesion)。即，在近年来使用的具有浅扩散定位的器件结构中，从硅化物层到结的距离短了，从而由于该不寻常反应容易引起结漏电流的增强。当在p型晶体管的p型扩散层上形成硅化物层时，大大地增加了这种结漏电流。
如上所述，硅化钴层的薄层电阻的增加或结漏电流的增强在新近的半导体器件(其中扩散区的扩散深度较浅)中特别大。
根据本发明的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括通过利用预定的温度曲线，在溅射设备中，在硅衬底的器件形成表面上形成钴(Co)层或一硅化二钴(Co2Si)层；在形成该Co层或Co2Si层之后，将硅衬底的温度提升到预定的温度T2，其等于或高于600℃；以及在将该硅衬底加热到T2之后，在等于或高于T2范围内的温度下，在硅衬底的器件形成表面上形成一硅化一钴(CoSi)层，其中，在将硅衬底的温度提升到T2时，在形成该Co层或Co2Si层时的硅衬底的最高可达到温度T1和温度T2之间的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率提升硅衬底的温度。
在该方法中，在将硅衬底的温度提升到T2的第二操作中，在形成该Co层或Co2Si层时的硅衬底的最高可达到温度T1和温度T2之间的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率提升硅衬底的温度。这确保抑制了CoSi的不寻常反应，如硅化物毛刺或聚结。
以下将描述温度T1、温度T2和50℃/秒温度斜坡率的意义。
首先，描述该温度T1。T1是在形成该Co层或Co2Si层的第一操作时硅衬底的最高可达到温度。在等于或低于T1的温度范围内，即使在第二操作中再次加热衬底也会产生不寻常的反应，T1是以前在第一操作中获得的。相反，关于高于T1的温度范围(该温度范围是超过了第一操作中用于加热的温度的温度范围)，对高于T1的温度进行温度控制对于抑制不寻常反应来说是至关重要的。在第二操作中，必须快速地加热硅衬底，以在该温度范围内平滑地经过该加热过程，此温度范围比T1高，并且在此温度处引起了不寻常的反应。
接下来，将描述T2。在CoSi的形成反应中，该温度范围是小于T2的温度范围，在该温度范围内引起了不寻常反应的问题。在等于或高于T2的温度范围内相当稳定地形成了CoSi层。
根据本发明人的研究发现，依据下层基底的条件如在硅衬底中形成的扩散层的结深度，可改变形成CoSi的适当条件，还经验性地发现了不管下层基底的条件如何，当将T2设定到等于或高于600℃的温度时抑制了不寻常的反应。当在第二操作中对加热硅衬底的条件进行控制时，对作为安全温度区域的至少到T2的温度范围的温度上升速率进行控制就足够了，以便不管下层基底的条件如何，也可以抑制CoSi的不寻常反应。
接下来，将描述50℃/秒的温度斜坡率的意义。根据本发明人的研究，经验性地发现，通过以等于或高于50℃/秒的速率提升硅衬底的温度可以有效地抑制在形成CoSi的工艺中产生的不寻常反应，如在后面的实例中所论述的。
同样，设置本发明，以便当硅衬底的温度在T1至T2的温度范围(其中在形成CoSi时容易产生不寻常的反应)内时，以等于或高于50℃/秒的速率提升硅衬底的温度，以便不管下层基底的条件如何，也可以有效地抑制该不寻常反应。其后，根据温度曲线进行第三操作，其中其温度等于或高于T2，用于实现CoSi层的稳定形成，以便可以稳定地进行将硅化钴形成在硅衬底的器件形成表面上的工艺。因此，根据本发明，可以抑制由于CoSi的不寻常反应引起的硅化钴层的薄层电阻的增加或结漏电流的增强，由此减少了半导体器件产品得率的降低。
虽然CoSi层主要形成在根据本发明的上述结构的第三操作中，但如果可以抑制上述的不寻常反应以获得提供了该器件实际使用的抑制水平，则可选地，CoSi可形成在第二操作中硅衬底的器件形成表面上。另外，在第三操作中，CoSi2可形成在硅衬底表面的某些区域中。
根据本发明的另一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括通过例如溅射法在硅衬底的表面上沉积钴；以及用灯退火设备加热该硅衬底以形成硅化钴层，该灯退火设备包括能够光学地测量该硅衬底温度的温度测量单元，其中用该灯退火设备加热该硅衬底以形成该硅化钴层的步骤包括将硅衬底的温度提升到第一温度，在该温度下通过使用该温度测量单元能够对具有在其上沉积了钴层的硅衬底进行温度测量；将硅衬底的温度保持在第一温度附近，以稳定该硅衬底的温度；以及将硅衬底的温度提升到等于或高于第一温度的第二温度。
根据本发明的上述方面，在包括了能够光学地测量硅衬底温度的温度测量单元的灯退火设备中，将硅衬底的温度提升到第一温度，在该温度处能够对在其上沉积有钴层的硅衬底进行温度测量，然后，将硅衬底的温度保持在第一温度附近以稳定硅衬底的温度。与使用了具有未经处理表面的硅衬底的情况相比，使用在衬底表面积累有钴的硅衬底可以降低该温度，在该温度处能够用温度测量单元进行硅衬底的温度测量。利用这种结构，根据不超过该温度(在该温度下，在钴和硅之间引入了不寻常的反应)的基本平坦的温度曲线，可以进行保持硅衬底温度的操作。因此，所获得的硅化物层的薄层电阻减小了，而且，在扩散层中没有产生任何的硅化物毛刺或聚结，从而抑制了结漏电流的产生。
根据本发明，提供了一种制造半导体器件的方法，其促进了硅化物层薄层电阻的减小以及进一步促进了所产生的结漏电流的减小。


结合附图从以下的描述，本发明的以上和其它目的、优点和特征将更加显而易见，其中图1是示意性截面图，示意性地示出了根据本发明实施例的灯退火设备；图2是根据本发明实施例的灯退火设备的功能方块图；
图3是示意性截面图，示意性地示出了包括在本发明实施例中使用的n型FET和p型FET的硅衬底；图4是示意性截面图，示意性地示出了在本发明实施例中在其上形成有硅化钴层的硅衬底；图5示意性地示出了用于一个实施例的退火工艺(第一烧结)的温度曲线的图表；图6示意性地示出了在退火工艺(第一烧结)中温度曲线实例的图表；图7示出了本发明实施例中在退火工艺(第一烧结)中的退火温度与所形成的硅化钴层薄层电阻之间关系的图表；图8示出了根据本发明实施例的制造半导体器件的工序的流程图；图9示出了根据本发明实施例的制造半导体器件的工序的流程图；图10示出了根据本发明实施例的制造半导体器件的工序的流程图；图11示出了根据本发明实施例的制造半导体器件的工序的流程图；图12示出了根据本发明实施例的制造半导体器件的工序的图表；以及图13示出了在一个实例中制造晶体管中的温度斜坡率与异常泄露发生率之间关系的图表。
具体实施例方式
现在在此将参考示例性实施例描述本发明。本领域技术人员将认识到，利用本发明的教导可以完成许多可选实施例，且本发明不局限于为了说明目的而示例出的各实施例。
参考附图，如下将更详细地描述根据本发明的优选实施例。在全部附图中，相同的附图标记指向在各图中共同出现的元件，且不再给出其详细的描述。
(第一实施例)在本实施例中，将描述使用硅晶片作为硅衬底的示范性实例。图8是流程图，示出了本实施例中制造半导体器件的工序。根据图8的工序，在硅衬底(如硅晶片等)上形成硅化物层，以便可以通过使用该工序来制造具有预定器件(如晶体管等)的半导体器件。
图8的制造工序包括以下步骤步骤101溅射；步骤102第一烧结；步骤103卸载晶片；步骤104去除未反应的Co；以及步骤105第二烧结。
图9同样示出了图8中所示制造工序一部分的流程图，且更具体地，详细地描述了步骤101和步骤102。图12示出了在用于形成本发明硅化物层的工艺中硅晶片的温度曲线图表。以下将参考图8、图9和图12详细地描述各步骤。
步骤101的溅射操作是第一操作，用于在溅射设备中依照预定的温度曲线，在硅衬底的器件形成表面上形成Co层或Co2Si层。该操作例如是在等于或低于T1的预定温度处进行的高温溅射操作(图9中的S111)。
在步骤111的高温溅射操作中，在例如从(T1-50)℃至T1的温度范围内，在硅衬底的器件形成表面上沉积Co。利用这种工序，至少Co层中的一部分Co与衬底中的硅起反应，以在器件形成表面上稳定地形成了Co2Si。更具体地，在不低于300℃且不高于400℃范围内的预定温度下，在硅衬底的器件形成表面上沉积Co以形成Co层。
步骤102的第一烧结操作包括在第一操作之后进行的第二操作(图9的S121)，该第二操作是将硅衬底的温度提升到以获得等于或高于600℃的预定温度T2；以及在第二操作后进行的，在等于或高于温度T2的温度范围内，在硅衬底的器件形成表面上形成CoSi层的第三操作(图9的S122)。例如在灯退火设备中进行步骤121和步骤122。可在一个灯退火设备内顺序地进行步骤121和步骤122。这可以提供具有提高了CoSi层形成效率的工艺。
在步骤121中，在提升温度的曲线中，在从第一操作中硅衬底的最高可达到温度T1到温度T2的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的速率提升升硅衬底的温度。
“以50℃/秒的速率”例如是将温度从300℃提升到600℃持续6秒。更具体地，该温度设定是通过将开始读取的300℃和600℃的温度设定值输入到设备中而给出的。而且，为了停止在600℃，以防止过加热，可将要输入到设备中的温度设定为590℃，或者可转换到一控制器。
例如，可以通过对每0.1秒的温度和温度速率进行采样，来检查将要高于50℃/秒的温度上升速率。
而且，可在预定时间内实现沿着提升温度曲线从T1到T2的温度提升。可以在该提升温度曲线内，通过快速提升在T1至T2的温度范围内的温度，来有效地抑制CoSi的不寻常反应。而且，鉴于更确实地抑制不寻常反应，优选地选择等于或高于75℃/秒的硅衬底的温度斜坡率。
另外，鉴于更确实地抑制不寻常反应，在步骤121中，优选在以下温度范围内以等于或高于50℃/秒的速率提升硅衬底的温度在提升温度的曲线中，在不低于400℃且不高于600℃、且优选不低于380℃且不高于600℃的温度内。
在这种情况下，在加热设备中设置了已经溅射处理过的硅晶片。然后，例如，当通过将加热设备的温度斜坡率设定到预定的速率来实现所要的温度控制时，可在能够实现晶片的温度测量的以下预定温度范围之后提升该晶片的温度，例如从325℃至600℃范围内的预定温度、以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率、或优选地以等于或高于75℃/秒的温度斜坡率。可选地，还可采用在预定秒数内将温度从325℃提升至600℃的温度控制工序，其满足等于或高于50℃/秒的温度斜坡率。将在第二实施例中描述温度控制的更具体的特征。
虽然将如随后讨论的温度T1和温度T3的示范性实施(温度T1和温度T3两者都高于350℃)示于图12中，但T1和T3可选地可等于或低于350℃。
虽然将高于600℃的温度T2的示范性实施示于图12中，但T2也可等于或高于600℃。而且，在步骤121中，可以在提升温度曲线中，从温度T1到比T2高约20至30℃的那个温度的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的速率来提升硅衬底的温度。该结构对上述的不寻常反应提供了更确实的抑制。
在步骤122中，在提升温度曲线中，以等于或高于T2的预定温度将硅衬底的温度保持一预定时间。上述的预定温度例如可以是不低于650℃且不高于700℃的温度。该配置提供了具有提高了稳定性的、在器件形成表面上形成CoSi层的工艺。
现在，转到图8和图12，在步骤102之后，在步骤103中从灯退火设备上卸载硅衬底。
步骤104是在步骤122(图9)的第三操作之后去除未反应的Co的第四操作。该操作例如可以是使用盐酸和过氧化氢的含水混合剂的湿法蚀刻操作。
在此，在步骤122之后，在步骤103可将硅衬底以等于或低于350℃的温度暴露于大气中，然后可进行步骤104的处理。在以不高于350℃的温度的第一烧结之后，通过对所卸载的硅衬底的温度进行选择，可以更有效地减少当进行步骤104的处理时所造成的硅衬底上Co的残留。
步骤105的第二烧结操作是第五操作，其在进行步骤104之后，通过将硅衬底加热到比温度T2高的温度T4，在硅衬底的器件形成表面上形成一层二硅化一钴(CoSi2)。第二烧结是在如下温度条件下进行的在第一烧结中所使用的温度中，在比硅衬底的最高可达到温度高的温度条件下，以便在硅衬底的器件形成表面上形成CoSi2层，该CoSi2层是更稳定的硅化钴层。除了以上外，可将T4选为用于实现CoSi2的稳定形成的温度，例如750至850℃左右的温度。
在本实施例中，当加热硅衬底的温度曲线超过了可能导致CoSi的不寻常反应的温度范围时，或者换句话说，超过了步骤121中T1至T2的温度范围时，可以通过快速加热硅衬底来有效地抑制该不寻常的反应。在步骤121中，CoSi还可形成于器件形成表面上，且在这种情况下，一旦能够获得可以提供器件实际应用的、对不寻常反应的抑制水平，就应当立即完成沿温度曲线从T1至T2的温度提升操作。
尽管在1995由KAREN MAEX和MARC VANROSSUM，INSPEC(UK)编辑的“Properties of Metal Silicides”的第65页中描述了，用于将Co转换成Co2Si的温度是250℃左右，而用于将Co2Si转换成CoSi的温度是350℃左右，但实际上，用于形成CoSi的反应依赖于其下层的基底，且因此T2选择为等于或高于600℃。这是因为鉴于提供安全温度区的考虑而应当选择T2的值，在该安全温度区不管其下层基底的条件如何都抑制了不寻常的反应。根据本发明人的研究，经验性地确定通过选择等于或高于600℃的温度T2，不管其下层基底的条件如何都抑制了不寻常的反应。
由此，在等于或高于T2的预定温度下、或者更具体地在等于或高于600℃的预定温度下形成了CoSi层，以便在硅衬底的器件形成表面上稳定地形成CoSi层。这是因为，在反应形成CoSi时没有引起不寻常反应，且在等于或高于T2的温度范围内的温度下相当稳定地形成了CoSi。当在提升温度曲线中选择了等于或高于600℃的温度范围时，在整个器件形成表面上确实地完成了形成CoSi的反应。如果在整个器件形成表面上确实地完成了形成CoSi的反应，则可在硅晶片的某些区域上允许形成CoSi2。
在上述工序中，在步骤101中，在溅射设备中形成了Co层或Co2Si层之后，并在进行步骤102的第一烧结操作之前，可将硅衬底暴露到大气中，用于将硅衬底转移到灯退火设备。另外，在这种情况下，可将硅衬底的温度降低到等于或低于T1的温度。在这种情况下，在灯退火设备中从等于或低于T1的温度再次对硅衬底进行加热(S121)。
在这种情况下，可根据图10中所示的工序进行步骤121中的温度提升操作。图10是流程图，进一步详细地示出了图9的步骤121。如图10所示，步骤121包括步骤131将硅衬底的温度提升到小于T1的预定温度T3；步骤132将硅衬底的温度保持在温度T3；以及步骤133在将该温度保持在T3的步骤132之后，在提升温度曲线中，在从温度T2到温度T3的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的速率提升硅衬底的温度。
在步骤132中，将硅衬底的温度保持在低于T1的温度T3之后，在步骤133中进行提升其温度的操作，以便可以更确实地控制加热硅衬底的条件。由于在这种情况下没有将该温度保持在比T1高的温度上，所以可以抑制CoSi的不寻常反应。因此，可以抑制硅化物层的薄层电阻的增加和/或在硅化物层下的扩散层中的结漏电流的产生。
在此，依据步骤101的溅射操作下的最高可达到温度T1，可适当地选择在该曲线中所保持的硅衬底的温度T3，且例如当在400℃左右的温度下进行溅射工艺时，保持在该曲线中的温度T3可以是350至380℃左右。可选地，可采用如随后在第二实施例中论述的工序，来选择300至350℃左右的曲线中的保持温度。
在这种情况下，在温度曲线中的温度保持区落入了比在上述现有技术的描述中所描述的常规温度保持操作中的保持温度更低的温度内。将硅衬底的温度保持在这种温度下的方法包括了通过监测其温度，对在其上形成有Co层的硅衬底的温度进行控制的方法。随后将在第二实施例中更详细地描述该方法。
虽然在以上描述中已经描述了步骤101使用高温溅射操作的示范性实施，但没有特别地限制溅射温度，且还可使用低温溅射。在此，高温溅射指的是在硅衬底的器件形成表面上能够形成Co2Si层的温度下所进行的溅射工艺，且更具体地，在例如340至400℃左右的温度下进行的溅射工艺。此外，低温溅射指的是在没有引起Co2Si层形成的温度下进行的溅射工艺。例如在100至200℃左右的温度下进行低温溅射。
图11是流程图，示出了用于进行低温溅射的图8的步骤101的详细工序。
如图11所示，步骤101的溅射操作包括步骤112在比形成Co层的温度T1低的预定温度下，在硅衬底的上述器件形成表面上沉积Co；以及步骤113将在其上沉积有Co的硅衬底的温度提升至温度T1以形成Co2Si层。
在步骤113中，可将硅衬底的温度保持在从(T1-50)℃至T1℃的范围内的温度以形成CoSi2层。
由于当使用图11中所示的工序时，在上述的第一烧结操作中的步骤113之后，在提升温度曲线中，在从T1至T2的温度范围内快速地提升了其温度，所以可以抑制在形成CoSi的反应中另外可能引起的不寻常反应。因此，可以在硅衬底的表面上稳定地形成硅化物层。
(第二实施例)在本实施例中，将更详细地进一步描述通过使用在第一实施例中所描述的半导体器件制造工艺的晶体管的制造。虽然描述了在硅衬底上形成互补金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOSFET)的示范性实施，但没有特别地限制晶体管的导电类型和数量，且可在硅衬底上提供具有各自预定导电类型的预定数量的晶体管。
首先，将基于图1的示意性截面图和图2的功能方块图来描述本实施例的灯退火设备的结构。
如图1和图2所示，灯退火设备10包括仓室12，用于容纳在其上沉积有钴的硅衬底24；多个加热灯20，设置在仓室12中且分别配置为能从在其上沉积有钴的主表面25的一侧上，对硅衬底24的不同区域进行加热；多个温度测量单元22，设置在仓室12中且分别配置为从硅衬底24的背面26的一侧上光学地测量由加热灯20加热的硅衬底24的不同区域的温度；以及控制器27，其能够获得由温度测量单元22测量的硅衬底24的温度，并基于所测量的温度来控制加热灯20的输出。
灯退火设备10可进一步包括控制表28。当控制多个加热灯20的输出时参考控制表28。控制器27通过参考控制表28能够执行图5所示的温度曲线。
仓室12具有在晶片处理期间可以封闭外部空气的结构，且进一步包括用于将处理气体引入到仓室12中的气体引入单元14和用于排放处理气体的排气单元16。在仓室12的内部设置了衬底支架18，其能够从下表面(背表面)的一侧支撑硅衬底24。在此，并没有出现用于旋转衬底支架18的驱动部分的说明。
在仓室12内部的上部中设置了多个加热灯20，以与硅衬底24的主表面25基本平行。该结构实现了从主表面25的一侧对硅衬底24的不同区域进行加热。除了以上外，在图2的方块图中，加热单元19包括多个加热灯20，如第一加热灯20a、第二加热灯20b和第三加热灯20c灯等。
对于温度测量单元22可使用高温计。在仓室12内部的下部分中设置了多个温度测量单元22，以与硅衬底24的背表面26基本平行。该结构实现了从硅衬底24背表面26的一侧上，对由加热灯20加热过的硅衬底24不同区域的温度进行光学测量不同区域。
控制器27获得了由温度测量单元22所测量的温度，且还访问控制表28。通过对多个加热灯20的接通/断开的时间比率进行管理，控制器27对加热单元19进行控制，同时参考如随后所讨论的控制表28。基于温度测量单元22的测量温度，该结构提供了对加热灯20的输出的控制，由此执行图5的温度曲线。
控制表28包括多个序列，且配置为通过选择ID号来执行。该序列与预定的ID号有关，且包括了由温度测量单元22测量的硅衬底24的温度条件、硅衬底24的温度保持时间、操作所需要的时间等。通过访问控制表28、从控制表28获得对应于该ID号的信息并执行该序列，控制器27可以提供对多个加热灯20的控制。该结构提供了图5的温度曲线的执行。
配置具有这种结构的灯退火设备10，以便顺序地执行以下的操作(a)、操作(b)和操作(c)。
操作(a)是这样的操作通过加热灯20，将放置在仓室12内的硅衬底24的温度提升到能够通过温度测量单元22启动温度测量(的温度)。
更具体地，在无须将测量温度反馈给控制器27或控制表28的条件下，提升该温度。由于在本实施例中将钴沉积在了硅衬底24的主表面25上，所以可以将通过温度测量单元22的可测量温度减小到约300℃至350℃的范围。在操作(a)中，没有特别地限制到达该温度范围所花费的时间。当一个或多个温度测量单元22检测到该温度(约300℃至350℃)时，控制器27则继续进行操作(b)的处理。如果温度测量单元22的数量等于或大于一个，则没有特别地限制检测该温度的温度测量单元22的数量，且可包括所有的温度测量单元22。
操作(b)是以如下方式来稳定硅衬底24的温度的操作基于由温度测量单元22所测量的硅衬底24的温度，通过用上述控制器27来控制加热灯20的输出，以将硅衬底24的温度保持在上述温度附近。
在操作(b)中，控制器27获得了由温度测量单元22所测量的硅衬底24的温度，并且同时参照控制表28来控制多个加热灯20的接通/断开的时间比率。该结构实现了对多个加热灯20的输出控制，以便可以将硅衬底24的温度保持在约300℃至350℃的温度范围内持续预定的时间。通过将硅衬底24的温度稳定在这种温度范围内，减小了硅化钴层的薄层电阻，且进一步还减小了结漏电流。
如果上述控制器27确认硅衬底24的温度变成稳态，则在操作(b)之后进行的操作(c)是激活加热灯20的操作，以便在确认了硅衬底24的温度的同时，将硅衬底24的温度提升到等于或高于上述稳定温度的温度。
在操作(c)中，在300℃至600℃的温度范围内提升其温度，而没有保持硅衬底24的温度。在此，根据在操作(b)中所保持的温度(300℃左右至350℃左右)，可适当地改变温度范围的下限。在此，“没有保持该温度”指的是以50℃/秒的速率提升硅衬底24的温度。通过将该温度提升到在温度曲线中的温度范围内，减小了所获得的硅化物层的薄层电阻，且进一步在扩散层中没有产生硅化物毛刺或聚结，由此防止了结漏电流的产生。虽然没有特别地限制温度斜坡率的上限，但鉴于上述的优点效果，该温度斜坡率可等于或低于150℃/秒。
通过使用这种类型的灯退火设备10，使用以下工序在硅衬底24上形成了硅化钴层。
首先，将参考附图描述硅衬底24。将在其中形成有n型场效应晶体管(FET)和p型FET的硅衬底24的示意性截面图示于图3中。
如图3所示，在硅衬底24中形成了n型FET和p型FET，且它们由通过浅沟槽隔离(STI技术)形成的器件隔离层40隔开。没有特别地限制用于硅衬底24的材料的类型，且硅衬底可以是绝缘体上硅(SOI)的衬底，或可包括外延层。
在n型FET中，在硅衬底24中形成了p阱24a。p阱24a的表面设置有第一栅氧化膜31和第一栅电极32，它们以上述顺序叠置在其上。
在位于第一栅电极32两侧中的p阱的表面区中，形成了n型延伸区42和n型源/漏区44。而且，在第一栅氧化膜31和第一栅电极32的侧壁上形成了第一侧壁34。
相反，在p型FET中，在硅衬底24中形成n阱24b。n阱24b的表面设置有第二栅氧化膜35和第二栅电极36，它们以上述顺序叠置在其上。在位于第二栅电极36两侧的n阱24b的表面区中，形成了p型延伸区46和p型源/漏区48。而且，在第二栅氧化膜35和第二栅电极36的侧壁上形成了第二侧壁38。
为了形成n型源/漏区44，经由第一侧壁34的掩模，将n型杂质首先注入到硅衬底24的表面区域中。在本实施例中，离子注入的条件例如可以是离子种类砷(As)，加速电压5至30keV，以及剂量水平1至5×1015/cm2。其后，进行激活处理以形成n型源/漏区44。相似地，为了形成p型源/漏区48，经由第二侧壁38的掩模，将p型杂质首先注入到硅衬底24的表面区域中。在本实施例中，离子注入的条件例如可以是离子种类硼(B)，加速电压1至5keV，以及剂量水平1至5×1015/cm2。其后，进行激活处理以形成p型源/漏区48。
首先，使用具有这种结构的硅衬底24，且用普通的溅射设备在硅衬底24的表面上沉积钴。当沉积钴时，可通过使用在溅射设备中提供的背加热器来进行加热。
然后，经由设置在灯退火设备10中的入口(entrance gate)(未示出)，将在其上沉积有钴的硅衬底24装载到仓室12中，并将所装载的硅衬底24装配在一对衬底支架18上。随后，将处理气体如氮气从进气口14引入到仓室12中。通过某一测量设备(未示出)来测量仓室12中的氧浓度，且如果氧浓度等于或低于特定值，则通过加热灯20加热硅衬底24，以开始退火工艺(第一烧结)。一旦将硅衬底24加热到预定温度，就进行退火工艺，同时用多个温度测量单元22来确认硅衬底的温度。通过进行这种退火工艺，在硅衬底24的表面上形成了硅化钴层。在该退火工艺之后，进一步冷却硅衬底24，然后经由排气出口16从仓室12排放该处理气体，且进一步经由设置在灯退火设备10中的入口(未示出)卸载该硅衬底。
在制造本实施例的半导体器件的方法中，根据图5所示的温度曲线在灯退火设备10中进行退火工艺(第一烧结)。图5中所示的温度曲线是在形成硅化钴层的操作中，通过温度测量单元22所测量的硅衬底24的温度曲线。
形成硅化钴层的操作具体地包括(a)第一操作，将硅衬底24的温度提升到第一温度，在该温度处通过使用上述的温度测量单元22能够对在其上沉积有钴层的上述硅衬底24的温度进行测量(下文称为操作(a))；(b)第二操作，将硅衬底24的温度保持在上述第一温度附近，以稳定硅衬底24的温度(下文称为操作(b))；以及(c)第三操作，将硅衬底24的温度提升到第二温度，该第二温度等于或高于操作(b)中的稳定温度(下文称为操作(c))。
根据包括这些操作的形成硅化钴层的方法，可在等于或低于在钴和硅之间引入了不寻常反应的温度的水平下进行保持硅衬底温度的操作(操作(b))。因此，减小了所获得的硅化物层的薄层电阻，而且在扩散层中没有产生硅化物毛刺或聚结，由此防止了结漏电流的产生。
在本实施例中，在进行上述的操作(a)至操作(c)之后，可以进一步进行如下操作，第四操作(d)，在上述操作(c)之后，将硅衬底的温度保持在650℃至700℃左右的温度下持续约5秒至30秒(下文称为操作(d))；以及(e)第五操作，在上述操作(d)之后，将硅衬底冷却下降到预定的温度(下文称为操作(e))。
上述操作(a)是用于将硅衬底24的温度提升到以前选定温度的工艺，而没有向控制器27、控制表28等进行任何的反馈(开环控制)。相反，在上述的操作(b)至(e)中，用高温计测量硅衬底24的温度，且当控制器27基于所测量的温度参考了控制表28时，对多个加热灯20的操作进行控制(闭环控制)。该结构能够调节加热灯20的接通/断开的时间比率，以便获得对硅衬底24的温度控制。
参考图1和2中所示的灯退火设备10、以及图5中所示的温度曲线，如下将顺序地描述本实施例中用于形成硅化钴层的操作(a)至(e)。
首先，提升硅衬底24的温度，直至用温度测量单元22能够对在其上沉积有钴的硅衬底24实现温度测量(操作(a))。上述的操作(a)是用于将硅衬底24的温度提升到在前选定温度的工艺，而没有向控制器27等进行任何的反馈(开环控制)。
更具体地，首先，在灯退火设备10的仓室12中的一对衬底支架18上，装配了在其主表面25上沉积有钴的硅衬底24。随后，经由进气口14将处理气体(如氮气等)引入到仓室12中。通过某一测量设备(未示出)来测量仓室12中的氧浓度，且如果氧浓度等于或低于一特定值，则通过加热灯20加热硅衬底24。继续通过加热灯20进行加热，直至能够用温度测量单元22实现对硅衬底24的温度测量。由于在本实施例中，通过溅射工艺将钴沉积在了硅衬底24的主表面25上，所以可以将用温度测量单元22进行温度测量的最低可能温度降低。该硅衬底24的温度可在约300℃至350℃的范围内。在操作(a)中，温度测量单元22试图测量硅衬底24的温度。当一个或多个温度测量单元22检测到一温度(约300℃至350℃)时，控制器27则将该工艺继续进行至操作(b)。如果温度测量单元22的数量等于或大于一个，则没有对用于检测温度的温度测量单元22的数量进行特别的限制，且可包括所有的温度测量单元22。
在操作(a)之后，将硅衬底24的温度保持在可以通过温度测量单元22对温度进行检测的温度附近(操作(b))。更具体地，控制器27对多个加热灯20进行输出控制，以便将硅衬底24的温度保持在约300℃至350℃的温度范围内持续一预定时间。通过将硅衬底24的温度稳定在这样的温度范围内，减小了硅化钴层的薄层电阻，且进一步还减小了结漏电流。
相反，当使用了具有未经处理表面的硅衬底时，可以通过高温计对硅衬底温度进行测量的温度是在约400℃至约500℃的范围内，在该温度下硅衬底失去了对光的透射性。如果将硅衬底的温度保持在这样的温度范围内，则形成了具有较高电阻的一硅化一钴(CoSi)，从而增加了所获得的硅化物层的薄层电阻。而且，产生了钴与硅衬底中的硅的不寻常反应，从而引起了扩散层中的硅化物毛刺和聚结，这样就增加了结漏电流。薄层电阻或结漏电流的这种增加在具有较浅扩散深度的延伸区的新近的半导体器件中尤其变得不可忽视。
相反，由于在本实施例的硅衬底24的表面上沉积了钴，所以可以将硅衬底对光失去透射性的温度降低。更具体地，如上所述，该温度可在约300℃至350℃的范围内。由于将硅衬底24的温度稳定在上述温度范围内，所以抑制了具有较高电阻的一硅化物(CoSi)的形成，且还抑制了扩散层中硅化物毛刺或聚结的产生。因此，可以减小硅化钴层的薄层电阻，而且，还可以抑制结漏电流。
进一步，例如，可通过基于对硅衬底24的温度的控制或基于对所经历的时间的控制，在操作(b)中对用于稳定硅衬底24的温度所花费的温度保持时间进行控制。
为了基于硅衬底24的温度来控制温度保持时间，例如可以进行以下工序。
首先，通过多个温度测量单元22从背表面侧26测量硅衬底24的温度。控制器27从多个温度测量单元22获得所测量的温度。然后，在参考控制表28的同时，控制器27确定由多个温度测量单元22所测量的温度是否达到可用温度测量单元22进行测量的水平。在多个温度测量单元22中的一个或多个温度测量单元22的测量值达到了用温度测量单元22测量的水平就够了。可任意创建温度测量单元22的测量值的数量。结果是，如果确定温度测量单元22的测量值达到了这样的温度，则控制器27控制加热灯20的输出，以将硅衬底24的温度保持在上述温度附近。这样控制该保持时间，以便继续进行该操作，直至由多个温度测量单元22所测量的硅衬底24的各个温度中的最大差值落入了预定范围内。该预定范围是允许对整个硅衬底24进行温度控制的范围。可根据诸如在硅衬底24上形成的硅化钴层的性质等条件来适当地改变这种温度范围，且例如可以是10℃。
其间，为了在操作(b)中基于所经历的时间来控制温度保持时间，例如可以进行以下工序。
类似地如同上述工序一样，如果控制器27确定温度测量单元22的测量值达到了该温度，则控制器27控制加热灯20的输出，以将硅衬底24的温度保持在上述温度附近。更具体地，在参考控制表28的同时，控制器27控制其温度以将它保持在上述温度附近持续一预定时间。该预定时间处于允许对整个硅衬底24进行温度控制的范围内。可根据温度条件等来适当地改变该保持时间，例如可以是5秒。
在这种温度保持操作(操作(b))中，通过稳定硅衬底的温度，可以实现对硅衬底24的温度控制。
在操作(b)之后，将硅衬底24的温度提升到等于或高于在操作(b)中所使用的稳定温度的水平(操作(c))。
更具体地，如果上述的控制单元27确定硅衬底24的温度在温度保持操作(操作(b))中变为稳态，则对加热灯20的接通/断开的时间比率进行控制，以控制其输出，且在确认硅衬底24的温度的同时开始提升硅衬底24的温度。而且，控制器部分27从温度测量单元22获得硅衬底24的温度，且在参考控制表28的同时，基于所获得的结果激活加热灯20，以根据温度曲线来执行加热处理。
在操作(c)中，在没有保持硅衬底24的温度的情况下，将其温度提升到300℃至600℃的温度范围内。在此，根据在操作(b)中所保持的温度(300℃左右至350℃左右)，可适当地改变该温度范围的下限。在此，“没有保持该温度”指的是以50℃/秒的速率提升硅衬底24的温度。通过将该温度提升至温度曲线中的温度范围内，减小了所获得的硅化物层的薄层电阻，而且在扩散层中没有产生硅化物毛刺或聚结，由此防止了结漏电流的产生。虽然没有特别地限制温度斜坡率的上限，但鉴于上述的优点效果，该温度斜坡率可等于或低于150℃/秒。
在没有保持硅衬底24的温度的情况下，将其温度提升在这样的温度范围内，从而抑制了具有较高电阻的一硅化物(CoSi)的形成，且还抑制了扩散层中的硅化物毛刺或聚结的产生。因此，可以减小硅化钴层的薄层电阻，而且可以进一步抑制结漏电流。
在此，在没有保持硅衬底24的温度的情况下，只要将其温度提升到300℃至600℃的温度范围内，就不用对在操作(c)中所达到的硅衬底24的温度进行特别的限制。在本实施例中，硅衬底24的温度达到650℃至700℃左右的水平。
在操作(c)之后，将硅衬底24的温度保持在约650℃至700℃的温度下持续约5至30秒(操作(d)，其后，将硅衬底24冷却下降到预定温度(操作(e)))。
完成操作(e)之后，经由排气出口16从仓室12将处理气体排出，且经由在灯退火设备10中设置的入口(未示出)卸载硅衬底24，完成该退火工艺(第一烧结)。其后，蚀刻硅衬底24的表面，然后，进一步进行预定的退火工艺(第二烧结)。如图4所示，在n型FET中，该结构提供了在硅衬底24中形成的n型源/漏区44中形成硅化钴层50。相似地，在p型FET中，在硅衬底24中形成的p型源/漏区48中形成硅化钴层54。在此，在栅电极32和36的表面区域中分别形成了硅化钴层52和56。
在本实施例的n型FET中，在相当大地增加硅化钴层50的薄层电阻的条件下，或者换句话说，在使用砷(As)的条件下，形成n型源/漏区44，并且设置了n型源/漏区44的较浅的扩散深度，以便在其表面区域中形成硅化钴层50。然而，通过使用本实施例的温度曲线可以相当大地减小硅化钴层的薄层电阻。
相似地，在本实施例的p型FET中，在相当大地产生结漏电流的条件下，或者换句话说，在使用硼(B)的条件下，形成p型源/漏区48，并且设置了p型源/漏区48的较浅扩散深度，以便在其表面区域中形成硅化钴层54。然而，通过使用本实施例的温度曲线可以抑制结漏电流的产生。
在进行退火工艺(第二烧结)之后，进行预定的形成接触(孔)的操作、形成互连的操作等以制造半导体器件。
另外，可将用于执行上述退火操作(第一烧结)的计算机程序记录在计算机-可读记录介质上，如硬盘、半导体存储器、软(注册商标)盘、CD-ROM等中，然后由安装在灯退火设备10中的计算机读取和执行该存储的计算机程序。该程序控制灯退火设备10的计算机且顺序地执行操作(a)、操作(b)和操作(c)，以实现图5的温度曲线。
虽然在上面已经参考附图描述了本发明的各优选实施例，但应当理解的是上述公开只是为了示例性地说明本发明的目的而提出的，且还可以采用除了以上描述的结构之外的各种结构。
例如，对于本实施例中示出的、将在硅衬底24上包括了设置为彼此相邻的n型FET和p型FET的示范性实施中，并没有将本发明的结构特别地限定于此，且可将这些FET以预定的间隔空间地分离开，或可选地，仅将这些FET中的一个形成在其上就足够了。
另外，没有特别地限制加热灯20的数量，且如果这些加热灯20能够对整个硅衬底24提供基本均匀的加热，则任意的数量都可以。而且，没有特别地限制温度测量单元22的数量，且如果这些温度测量单元22可以为整个硅衬底24提供测量，则任意的数量都可以。
本发明还可包括以下结构。
(1)一种制造半导体器件的方法，包括在硅衬底的表面上沉积钴；以及用灯退火设备加热该硅衬底，以形成一层硅化钴，所述的灯退火设备包括能够光学地测量硅衬底温度的温度测量单元，其中所述的用灯退火设备加热硅衬底以形成一层硅化钴的操作包括将所述硅衬底的温度提升到第一温度，在该温度下，通过使用所述的温度测量单元，能够对在其上沉积有一层钴的所述硅衬底进行温度测量；将所述硅衬底的温度保持在所述第一温度附近，以稳定硅衬底的温度；以及将所述硅衬底的温度提升到等于或高于所述第一温度的第二温度。
(2)根据如上(1)中描述的制造半导体器件的方法，其中所述的灯退火设备包括多个温度测量单元，将其配置为能测量在所述硅衬底中不同区域的温度；以及其中，在由所述温度测量单元所测量的硅衬底的一个或多个温度达到了所述温度(在所述温度下能够实现所述硅衬底的温度测量)之后，进行所述硅衬底的温度保持操作，以稳定其温度，直至通过多个所述温度测量单元所测量的所述硅衬底的各个温度当中的最大差值落入了预定范围内。
(3)根据以上(1)中描述的制造半导体器件的方法，其中所述的灯退火设备包括多个所述温度测量单元，将它们配置为能测量所述硅衬底不同区域的温度，以及其中所述的保持所述硅衬底的温度以稳定其温度的操作包括，在由所述的温度测量单元所测量的所述硅衬底的一个或多个温度到达了所述温度(在所述温度下能够实现所述硅衬底的温度测量)之后，将所述硅衬底的温度保持在所述温度附近的温度持续一预定时间。
(4)根据以上(1)至(3)中任何一个中描述的制造半导体器件的方法，其中所述的将所述硅衬底的温度提升到第二温度的操作包括，将所述硅衬底的温度提升到300℃至600℃的温度范围内。
(5)根据以上(1)至(4)中任何一个中描述的制造半导体器件的方法，其中所述的将所述硅衬底的温度提升到第二温度的操作包括，以等于或高于50℃/秒的速率提升所述硅衬底的温度。
(6)一种用于指示灯退火设备以执行一种处理的计算机程序，所述的灯退火设备包括温度测量单元，该温度测量单元能够光学地测量硅衬底的温度，并且将该程序配置成通过对在其上沉积有钴的硅衬底进行加热来形成一层硅化钴，所述处理包括(a)将硅衬底的温度提升到这样的温度水平该温度水平是能够用所述的温度测量单元对在其上沉积有钴的硅衬底进行温度测量；(b)将所述硅衬底的温度保持在所述温度水平上，以稳定所述硅衬底的温度；以及(c)将硅衬底的温度提升到等于或高于所述稳定温度水平的温度水平。
(7)一种将具有根据以上(6)的计算机程序存储在其中的记录介质。
(8)一种灯退火设备，包括仓室，用于设置在其上沉积有硅的硅衬底；多个加热灯，设置在所述仓室中，且配置成从在其上沉积有钴的主表面的一侧上，对所述硅衬底的不同区域进行加热；多个温度测量单元，设置在所述仓室中，且配置成从所述硅衬底的背表面一侧，光学地测量所述硅衬底不同区域的温度，其中所述的硅衬底正在用所述的加热灯加热；以及控制器，能够获得通过所述温度测量单元所测量的所述硅衬底的温度，且基于所获得的温度来控制所述加热灯的输出，其中将所述的灯退火设备配置成顺序地执行以下工序(a)通过所述加热灯将设置在所述仓室中的所述硅衬底的温度提升到第一温度，在该温度下能够通过使用所述的温度测量单元来进行所述硅衬底的温度测量；(b)基于由所述温度测量单元所测量的所述硅衬底的温度，通过所述控制器来控制所述加热灯的输出，以便将所述硅衬底的温度保持在所述温度附近，以稳定所述硅衬底的温度；以及(c)如果所述的控制器确定所述硅衬底的温度变为稳态，则激活所述加热灯，以便将所述硅衬底的温度提升到等于或高于所述稳定温度的温度，同时确认所述硅衬底的温度。
实例在本实例中，通过使用第一实施例中描述的方法，在硅衬底中形成了p型FET(图4)。
在硅衬底24中形成了图3中所示的p型FET一侧的结构，然后，在溅射设备中以350℃的温度，在整个器件形成表面上溅射了Co。其后，将硅衬底转移到灯退火设备中，在此进行了第一烧结处理。在第一烧结中，一旦将硅衬底提升到300℃的温度，则然后，将该温度保持在300℃持续10秒，该操作为温度保持操作。其后，以各种不同的温度斜坡率从300℃至700℃进行了温度提升操作。然后，将该温度保持在700℃持续60秒，以在器件形成表面上形成CoSi层。在第一烧结之后，去除了未反应的Co，而且，在750℃下进行30秒的第二烧结。
对于通过上述工序所获得的晶体管，评价了从300℃至600℃的各种不同的温度斜坡率与所形成的晶体管的异常泄露发生率之间的关系。除了以上之外，在本实例中，分别评价了在硅衬底中设置的源/漏区中具有120nm和100nm结深度的晶体管的各自异常泄露发生率。
图13是示出了第一烧结中提升温度速率(℃/秒)与所获得的晶体管中异常泄露发生率(％)之间关系的图表。如从图13可以看到的，在具有120nm和100nm结深度的两种情况下可以理解，通过以等于或高于50℃/秒的速率在300℃至600℃的温度范围中选择温度斜坡率，减小了异常泄露的发生率。
而且，在使用上述工序形成晶体管的操作中，在395℃的Co的溅射温度的条件下，评价了第一烧结中的保持温度与所获得的晶体管的异常泄露发生率之间的关系。在温度曲线中达到保持温度之后，以75℃/秒的温度斜坡率将硅衬底的温度提升到680℃，且然后，将硅衬底的温度保持在680℃，以形成CoSi层。
根据所述结果，证实了当该温度保持在350℃和380℃的温度下时，晶体管的异常泄露发生率减小到不高于10％。另外，在上述实例中所获得的晶体管的薄层电阻非常低，其在实际使用中没有产生任何问题。相反，还证实了当该温度保持在450℃时，晶体管的异常泄露发生率增加到40％左右。
虽然在上述实例中的特征是p型FET，但在n型FET的情况下也获得了相似的结果。
显而易见的是，本发明不局限于上述实施例，在不脱离本发明的保护范围和精神的条件下可进行修改和改变。
权利要求
1.一种制造半导体器件的方法，包括通过利用预定的温度曲线，在溅射设备中，在硅衬底的器件形成表面上形成钴(Co)或一硅化二钴(Co2Si)层，在所述形成该Co或Co2Si层之后，将所述硅衬底的温度提升到等于或高于600℃的预定的温度T2，以及在所述的将该硅衬底的温度提升到T2之后，在等于或高于T2范围内的温度下，在所述硅衬底的所述器件形成表面上形成一硅化一钴(CoSi)层，其中，在将所述硅衬底的温度提升到T2时，在所述形成该Co或Co2Si层时的所述硅衬底的最高可达到温度T1和所述温度T2之间的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率提升所述硅衬底的温度。
2.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其中所述的将所述硅衬底的温度提升到T2和所述形成该CoSi层的两个步骤都在灯退火设备内进行。
3.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其中所述形成该Co或Co2Si层的步骤包括在不低于(T1-50)(℃)且不高于T1(℃)的温度下，在所述硅衬底的所述器件形成表面上沉积Co。
4.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其中所述形成该Co或Co2Si层的步骤包括在低于T1的预定温度下，在所述硅衬底的所述器件形成表面上沉积Co以形成所述Co层；以及将具有所述Co层的所述硅衬底的温度提升到该温度T1以形成所述Co2Si层，其中所述Co层沉积在所述硅衬底上。
5.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其中所述的将所述硅衬底的温度提升到T2的步骤包括将所述硅衬底的温度提升到预定的温度T3，该预定温度T3低于T1；将所述硅衬底的温度保持在温度T3；以及在所述的将所述硅衬底的温度保持到温度T3之后，在T2和T3之间的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率提升所述硅衬底的温度。
6.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，其中，在所述的将所述硅衬底的温度提升到温度T2时，在400℃和600℃之间、包含两端点的温度范围内，以等于或高于50℃/秒的温度斜坡率提升所述硅衬底的温度。
7.根据权利要求1的制造半导体器件的方法，进一步包括在所述形成该CoSi层之后，去除未反应的Co；以及在所述去除未反应的Co之后，将所述硅衬底的温度提升到高于T2的温度T4，以在所述器件形成表面上形成二硅化一钴(CoSi2)层。
8.根据权利要求7的制造半导体器件的方法，其中，在进行所述形成该CoSi层的步骤之后，以等于或低于350℃温度将所述硅衬底暴露于大气中，且然后，进行所述去除未反应的Co的步骤。
9.一种制造半导体器件的方法，包括在硅衬底的表面上沉积钴；且然后用灯退火设备加热该硅衬底以形成硅化钴层，所述的灯退火设备包括能够光学地测量该硅衬底温度的温度测量单元，其中所述的用该灯退火设备加热该硅衬底以形成该硅化钴层的步骤包括将所述硅衬底的温度提升到第一温度，在该温度处通过使用所述温度测量单元能够进行对所述硅衬底的温度测量，所述硅衬底具有在所述硅衬底上沉积的钴层；将所述硅衬底的温度保持在所述第一温度附近，以稳定该硅衬底的温度；以及将所述硅衬底的温度提升到等于或高于所述第一温度的第二温度。
全文摘要
本发明提供了一种制造半导体器件的方法，其促进了硅化物层的薄层电阻的减小和结漏电流产生的减小。根据本发明的一个方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括通过利用预定的温度曲线，在溅射设备中在硅衬底的器件形成表面上形成一层一硅化二钴(Co
文档编号C23C14/34GK1855375SQ20061007516
公开日2006年11月1日 申请日期2006年4月25日 优先权日2005年4月25日
发明者松田友子, 伊藤孝政 申请人:恩益禧电子股份有限公司