DE4010618C2 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, insbesondere ein Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors mit einem auf einer Source- und einer Drain- Zone ausgebildeten Metallsilizidfilm.
Eine Miniaturisierung und eine hohe Integrationsdichte sind bei MOS-Transistoren mit einem Siliziumsubstrat bereits recht hoch entwickelt. Da bei der Miniaturisierung ein kleines Kontaktloch entsteht, durch das eine Metallver­ drahtungsschicht und die Source/Drain-Zone verbunden werden, kann es zwischen ihnen zu einer Erhöhung des Kontaktwider­ stands kommen. Darüber hinaus wird bei der Miniaturisierung die Source/Drain-Zone unter Erhöhung des Schichtwiderstands jeder Zone flach. Die Zunahme dieser Widerstände bedingt eine Abnahme der Stromansteuerbarkeit und Schaltgeschwindig­ keit des MOS-Transistors.
Um nun diesen Schwierigkeiten zu begegnen, wurde auf der Source/Drain-Zone bereits ein Metallsilizidfilm abgelagert. Die Fig. 1A bis 1C zeigen ein Verfahren zur Herstellung eines MOS-Transistors unter Verwendung eines Metallsilizids.
Bei einem n-Kanal-MOS-Transistor werden beispielsweise auf einem Siliziumsubstrat 31 vom p-Typ ein Gate-Oxidfilm 32 und eine Polysilizium-Gate-Elektrode 33 ausgebildet. Auf der Seitenwand der Gate-Elektrode 33 wird nach dem CVD- Verfahren (chemische Aufdampfung eines SiO2-Films) ein SiO2-Film 34 abgelagert. Anschließend erfolgt eine Ionen­ ätzung.
Zur Bildung von Fremdatomdiffusionsschichten, d. h. der Source- und Drain-Zonen 35 und 36, wird beispielsweise in das Siliziumsubstrat 31 vom p-Typ Arsen (As) ionen­ implantiert, worauf eine 1-stündige Wärmebehandlung bei 900°C durchgeführt wird. Auf der gesamten Oberfläche des MOS-Transistors wird ein Ti-Film 37 abgelagert (Fig. 1A).
Anschließend wird 30 s lang eine Lampenglühbehandlung bei 700°C durchgeführt, um den Ti-Film 37 auf der Source-Zone, der Drain-Zone und der Gate-Elektrode in einen TiSi2-Film 38 umzuwandeln. Der TiSi2-Film 38 ist relativ dünn, nämlich etwa 30-70 nm (300-700 Å). Wenn der TiSi2-Film 38 zu dick würde, könnte sich auch auf einem SiO2-Film 34 ein unnötiger TiSi2-Film bilden, was zu einem Kurzschluß zwi­ schen der Source/Drain-Zone und der Gate-Elektrode führen würde. Der andere Grund ist, daß der TiSi2-Film 38 weit dünner sein muß als die Source- und die Drain-Zone. Nicht­ umgesetzter Ti-Film 37 wird anschließend mit einer wasser­ stoffperoxidhaltigen Ätzflüssigkeit beseitigt. Um den Wider­ stand des TiSi2-Films 38 genügend stark zu senken, wird er­ neut eine Lampenglühbehandlung bei etwa 900°C durchgeführt (Fig. 1B).
Auf der gesamten Oberfläche des MOS-Transistors wird nun ein eine große Menge Bor und Phosphor enthaltender BPSG- Film 39 ausgebildet. Der Film 39 wird bei hoher Temperatur (etwa 900°C) zur Glättung seiner Oberfläche in einen fließ­ fähigen Zustand überführt (Fig. 1C).
Bei dem beschriebenen Verfahren zur Herstellung des n-Kanal- MOS-Transistors kommt es zu einer Agglomeration des TiSi2- Films 38 und zu einem Unebenwerden seiner Oberfläche während der bei einer Temperatur von etwa 900°C durchgeführten Wärme­ behandlung. Aus diesem Grunde sind einige Bereiche der Source/Drain-Zone zwischen einem PN-Übergang und dem TiSi2- Film dünn. Während des Transistorbetriebs kann es in dem Übergang zu einem Nebenschluß kommen, wodurch die Transistor­ charakteristik beeinträchtigt wird. Infolge des Zusammen­ ziehens des TiSi2-Films erhöht sich der Abstand (in Fig. 1C mit "L" bezeichnet) zwischen dem TiSi2-Film und einer Kanal­ zone, wodurch unvermeidlich der parasitäre Widerstand des MOS-Transistors steigt.
Bei einem p-Kanal-MOS-Transistor, bei dem eine Source- und eine Drain-Zone durch Eindiffundieren von Bor (B) gebildet werden, stellt sich neben den geschilderten Schwierigkeiten auch noch folgendes Problem ein. In der geschilderten Wärme­ behandlungsstufe diffundiert das in einer als Source- oder Drain-Zone dienenden p+-Diffusionsschicht enthaltene Bor in den TiSi2-Film. Auf diese Weise sinkt die Borkonzentra­ tion an der Grenzfläche zwischen dem TiSi2-Film und der p+- Diffusionsschicht unter Erhöhung des Kontaktwiderstands. Weiterhin kommt es beim Zusammenziehen des TiSi2-Films zu einer Rückstellung des in den TiSi2-Film aufgenommenen Bors unter Verminderung der Borkonzentration innerhalb des Ab­ stands L und Erhöhung des parasitären Widerstands.
Wie bereits erwähnt, ist ein MOS-Transistor mit einem bzw. einer auf der Source- und Drain-Zone gebildeten Metall­ silizidfilm bzw. Metallsilizidschicht mit dem Nachteil be­ haftet, daß der Metallsilizidfilm eine schlechte Wärmebe­ ständigkeit aufweist und sich beim Wiederverflüssigen des BPSG-Films zusammenzieht, was zu einer Verschlechterung der Zuverlässigkeit der Halbleitervorrichtung führt. Nachteilig an dem p-Kanal-MOS-Transistor ist ferner, daß der Kontaktwiderstand an der Grenzfläche zwischen der TiSi2-Schicht und der p+-Diffusionsschicht und der parasitäre Wider­ stand steigen können und daß die Stromansteuerbarkeit schlechter wird. Dies führt zu einer Verlangsamung der Betriebsgeschwindigkeit der Vorrichtung.
In dem Artikel von G. W. Rubloff, in Materials Research Society Symposia Proceedings, Volume 54, Thin Films - Interfaces and Phenomena, Symposium held December 2-6, 1985, Boston, Massachusetts, USA, S. 3-12, wird auf die Problematik der Titan-Silizium-Grenzfläche eingegangen. Diesem Artikel ist beispielsweise die Bildung einer Metallsilizid-Schicht an der Grenzfläche zu entnehmen.
Die Druckschrift J. Vac. Sci. Technol. A7(3), May/Jun 1989, S. 1596-1600, zeigt die Bildung einer W/TiNy/TiSiz/Si-Schichtfolge. Die TiN-Schicht dient hier­ bei als Sperre bzw. Grenzschicht zwischen der Titansili­ zidschicht und einer darauf vorgesehenen Leiterschicht.
In der Veröffentlichung Japanese Journal of Applied Physics Vol. 27, No. 12, December 1988, S. L2401-L2403, ist eine Diffusionsbarriere aus TiN zur Bildung eines thermisch stabilen Kontaktes beschrieben, die im Zusammenhang mit Metallsilizidschichten zur Anwendung gelangt.
Ausgehend von der oben beschriebenen Problematik liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung zu schaffen, bei dem eine Beeinträchtigung einer zur Kontaktgabe dienenden Metallsilizidschicht infolge Bordiffusion bei einer anschließenden Wärmebehandlung zuverlässig vermieden wird.
Die Aufgabe wird mit den Merkmalen des Verfahrens nach Anspruch 1 gelöst.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird Stickstoff in einen Metallsilizidfilm durch Ionenimplantation eingebracht. Dadurch bildet sich sofort eine Metallnitridschicht an vorgewünschten Stellen im wesentlichen ohne jegliche Stickstoffdiffusion. Mit anderen Worten, Source- und Drain-Zonen und die dem oberen Teil des Metallsilizidfilmes entsprechende Metallsilizidschicht können durch den unteren Teil des gleichen Filmes zuverlässig selbst während einer Glühbehandlung zum Vervollständigen der Nitridschicht geschützt werden.
Ein solches Vorgehen ist insbesondere dann vorteilhaft, wenn die Glühbehandlung zum Vervollständigen der Nitridschicht zusammen mit einer noch stärkeren Wärmebehandlung erfolgt, wie diese beispielsweise für die Bildung eines Schutzfilmes einzuleiten ist.
Ein auf diese Weise hergestellter MOS-Transistor mit ei­ ner auf einer Source/Drain-Zone gebildeten Metallsilizid­ schicht zeichnet sich durch eine verbesserte Zuverlässig­ keit aus, weil während seiner Wärmebehandlung die Sili­ zidschicht an einer Agglomeration gehindert wird, und be­ hält sein Leistungsvermögen dadurch, daß man in einer als Source/Drain-Zone dienenden p+-Diffusionsschicht enthal­ tenes Bor während der Wärmebehandlung an einer Diffusion in die Metallsilizidschicht hindert.
Bei einer ersten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung einer Halbleitervorrichtung werden auf einem Halbleitersubstrat eine Gate-Elektrode, eine Source-Zone und eine Drain-Zone gebildet, auf der Source-Zone und der Drain-Zone ein Metallfilm abgelagert, der Metallfilm in einen Metallsilizidfilm umgewandelt und ein Teil des Me­ tallsilizidfilms nahe der Source- und der Drain-Zone in eine Metallnitridschicht umgewandelt.
Bei einer zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung einer Halbleitervorrichtung werden auf einem Halbleitersubstrat eine Gate-Elektrode, eine Source-Zone und eine Drain-Zone ausgebildet, auf der Source- und der Drain-Zone ein Metallsilizidfilm gebildet, der Metall­ silizidfilm zur Umwandlung in einen siliziumkristallit­ haltigen Nitridfilm nitridiert, auf dem Nitridfilm ein Metallfilm abgelagert und der Metallfilm zur mindestens teilweisen Umwandlung in einen Metallsilizidfilm unter Verwendung des Siliziumkristallits geglüht.
Da erfindungsgemäß zwischen sowohl der Source-Zone als auch der Drain-Zone und dem Metallsilizidfilm eine einen hohen Schmelzpunkt aufweisende Metallnitridschicht ge­ bildet wird, zieht sich der Metallsilizidfilm auch bei einer Wärmebehandlung bei hoher Temperatur nicht zu­ sammen. Der Nitridfilm unterdrückt darüber hinaus die Diffusion von Bor in den Silizidfilm. Aus diesem Grunde lassen sich der parasitäre Widerstand des MOS-Transistors und der Kontaktwiderstand zwischen der Source/Drain-Zone und dem Metallsilizidfilm unter Gewährleistung einer großen Stromansteuerbarkeit und einer hohen Betriebsge­ schwindigkeit senken.
Die Erfindung wird im folgenden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Im einzelnen zeigen:
Fig. 1A bis 1C im Querschnitt verschiedene Herstellungs­ stufen eines üblichen, unter Verwendung eines Metallsilizids hergestellten MOS-Transistors;
Fig. 2 einen Querschnitt des Aufbaus einer Ausführungs­ form eines erfindungsgemäß hergestellten MOS-Transistors;
Fig. 3A bis 3E im Querschnitt verschiedene Herstellungs­ stufen der in Fig. 2 dargestellten Ausführungs­ form des erfindungsgemäß hergestellten MOS-Transistors und
Fig. 4A bis 4E im Querschnitt verschiedene andere Her­ stellungsstufen für einen erfindungsgemäß hergestellten MOS- Transistor.
In Fig. 2 ist im Querschnitt eine Ausführungsform einer er­ findungsgemäß hergestellten Halbleitervorrichtung dargestellt. Auf einem Siliziumsubstrat vom n-Typ (oder einer Wanne vom n-Typ) 1 wird durch selektive Oxidation u. dgl. eine Elementtrenn­ zone 2 gebildet, um zwischen beiden eine Elementbildungs­ zone entstehen zu lassen. An einer gegebenen Stelle der Elementbildungszone auf dem Substrat 1 ist ein Gate-Oxid­ film 3 vorgesehen. Auf dem Gate-Oxidfilm 3 befindet sich ein leitender Film, beispielsweise eine Gate-Elektrode 4 aus in hoher Konzentration mit Phosphor dotiertem Poly­ silizium. An den Seiten(wänden) der Gate-Elektrode 4 ist ein Seitenwandisolierfilm 5 aus beispielsweise einem LP-CVD- SiO2-Film ausgebildet. Von einem Ende der Gate-Elektrode 4 erstreckt sich eine bordotierte Source- und Drain-Zone 61 und 61 vom p-Typ zur Elementtrennzone 2. Auf der Source/Drain-Zone 61 und der Gate-Elektrode 4 sind in der angegebenen Reihenfolge eine TiN-Schicht 62 und ein TiSi2-Film 7, dessen Widerstand geringer ist als derjenige der TiN-Schicht, aufgetragen. Schließlich ist zur Glättung der Oberfläche der Vorrichtung ein eine große Menge Bor und Phosphor enthaltender SiO2- Film, d. h. ein BPSG-Film 8 vorgesehen. An einer gegebenen Stelle auf dem TiSi2-Film 7 auf der Source/Drain-Zone 61 befinden sich ein Kontaktloch und eine Elektrode 9 aus Al.
Die Fig. 3A bis 3E zeigen im Querschnitt verschiedene Her­ stellungsstufen eines in Fig. 2 dargestellten MOS-Transistors.
Auf einem Siliziumsubstrat vom n-Typ (oder einer Wanne vom n-Typ) 1 wird durch selektive Oxidation u. dgl. eine Element­ trennzone 2 gebildet. Nach Ausbildung eines Gate-Oxidfilms 3 einer Dicke von etwa 20 nm (200 Å) in der Elementbildungszone des Substrats 1 wird auf der gesamten Oberfläche des Plättchens ein Polysiliziumfilm für die Gate-Elektrode ausgebildet. Nach dem Absenken des Schichtwiderstands des Polysiliziums auf einige zehn Ω/‰ durch Eindiffundieren von Phosphor wird der Polysiliziumfilm unter Verwendung eines Photoresists als Maske bis zu einer Breite von 1,0 µm bearbeitet, wobei eine Gate-Elektrode 4 entsteht. Nach Ablagerung eines SiO2-Films von 150 nm (1500 Å) Dicke auf der gesamten Plättchenoberfläche nach dem CVD-Verfahren wird der Film durch reaktive Ionenätzung geätzt, um ledig­ lich auf den Seiten(wänden) der Gate-Elektrode 4 einen Seitenwandisolierfilm 5 übrigzulassen. Hierauf werden bei einer Beschleunigungsspannung von 40 KeV und einer Dosis von 5 × 1015 cm-2 BF2-Partikel implantiert und das Plätt­ chen 30 min lang einer Glühbehandlung bei 900°C unter­ worfen, um eine Source/Drain-Zone 61 auszubilden. Während der Glühbehandlung wird auf der Source/Drain-Zone 61 und auf der Gate-Elektrode 4 ein SiO2-Film 11 einer Dicke von etwa 40 nm (400 Å) gebildet (vgl. Fig. 3A).
Der auf der Source/Drain-Zone 61 und der Gate-Elektrode 4 gebildete SiO2-Film 11 wird mittels einer verdünnten HF- Lösung weggeätzt. Danach wird auf der gesamten Oberfläche des Plättchens durch Zerstäubung ein Ti-Film 12 abgelagert (Fig. 3B).
Um den Ti-Film 12 mit dem Si in dem Substrat reagieren zu lassen, wird das Plättchen dann 30 s unter Stickstoff­ atmosphäre einer Lampenglühbehandlung bei 750°C unter­ worfen. Der unter Legierungsbildung entstandene TiSi2-Film 7 einer Dicke von etwa 70 nm (700 Å) entsteht auf der Source/Drain-Zone 61 und der Gate-Elektrode 4. Während der Glühbehandlung wird ein Ti und N enthaltender Mischfilm 13 durch die Nitridierungsreaktion der Oberfläche des Ti- Films 12 gebildet (Fig. 3C).
Der auf dem Ti-Film 12 entstandene Mischfilm 13 wird durch eine wäßriges Ammoniak und Wasserstoffperoxid enthaltende Lösung weggeätzt und danach unter Stickstoffatmosphäre bei 900°C 20 s lang geglüht, wobei der spezifische Widerstand des TiSi2- Films 7 auf etwa 20 µΩ.cm gesenkt wird. Anschließend er­ folgt eine Ionenimplantation von Stickstoff in die gesamte Oberfläche des Plättchens bei einer Beschleunigungs­ spannung von 40 KeV und einer Dosis von 5 × 1016 cm-1. Anschließend wird das Plättchen 20 s lang unter Argon­ atmosphäre bei 900°C geglüht, um den Implantationsschaden zu beseitigen. Hierbei wird eine Hälfte des TiSi2-Films 7 nahe der Grenzfläche mit der Source/Drain-Zone 61 und der Gate-Elektrode 4 zu einer Schicht mit implantiertem Stickstoff. Nun wird auf der gesamten Oberfläche des Plättchens nach der CVD-Methode ein eine große Menge Bor und Phosphor enthaltender SiO2-Film, d. h. ein BPSG-Film 8, einer Stärke von etwa 1 µm abgelagert. Zur Glättung der Oberfläche des BPSG-Films 8 wird das Ganze dann 1 h in einer POCl3-Atmosphäre bei 900°C geglüht. Die geschilderte Glühbehandlung zur Senkung des Widerstands des TiSi2-Films 7 läßt sich zeitlich mit der Glühbehandlung des BPSG-Films 8 verbinden. Gleichzeitig mit der Glättung des BPSG-Films 8 entsteht eine TiN-Schicht 62 (infolge Verbindungsbildung) (Fig. 3D).
Durch Steuerung der Beschleunigungsspannung während der Ionenimplantation von Stickstoff läßt sich die Tiefe der Ionenimplantation derart steuern, daß sie nicht bis zum Source- und Drain-Übergang oder zum Gate-Oxidfilm vor­ dringt. Diese Maßnahme eignet sich zur Vermeidung von Störungen der Source- und Drain-Zonen 61 und der Gate- Elektrode 4.
Nachdem in dem BPSG-Film 8 ein Kontaktloch gebildet wurde, wird letztlich beispielsweise ein Al-Film einer Dicke von 800 nm (8000 Å) duch Zerstäubung auf der gesamten Plättchen­ oberfläche abgelagert und zur Ausbildung einer Elektrode 9 gemustert (Fig. 3E). Auf diese Weise erhält man einen in Fig. 2 dargestellten erfindungsgemäß hergestellten MOS-Transistor.
Die Fig. 4A bis 4E zeigen im Querschnitt andere Stufen der Herstellung eines MOS-Transistors.
Die Fig. 4A zeigt dieselbe Bauweise wie die Fig. 3C. Die zur Bauweise gemäß Fig. 4A führenden Herstellungsstufen sind mit denjenigen, die im Zusammenhang mit den Fig. 3A bis 3C erläutert wurden, identisch.
Zunächst wird ein auf der Plättchenoberfläche befindlicher, Ti und N enthaltender Mischfilm 13 mittels einer wäßriges Ammoniak und Wasserstoffperoxid enthaltenden Lösung wegge­ ätzt. Auf der Source/Drain-Zone und der Gate-Elektrode ver­ bleibt ein TiSi2-Film 7 einer Stärke von etwa 30 nm (300 Å). Nach der Ionenimplantation von Stickstoff auf der gesamten Plättchenoberfläche bei einer Beschleunigungsspannung von 20 KeV und einer Dosis von 3 × 1016 cm-2 wird eine 10-minütige Glühbehandlung bei 900°C unter N2-Atmosphäre durchgeführt, um den TiSi2-Film 7 in einen TiN-Film 21 umzuwandeln (Fig. 4B). Der TiN-Film 21 enthält einen Siliziumkristalliten. Auch durch 20 s dauerndes Glühen des Plättchens bei 1000°C in einer Ammoniakatmosphäre läßt sich ebenso wie durch Stickstoffionenimplantation der TiSi2-Film 7 in einen TiN- Film 21 überführen.
Nun wird durch Zerstäubung auf der gesamten Plättchenober­ fläche ein Ti-Film 22 einer Dicke von etwa 40 nm (400 Å) abgelagert (Fig. 4C).
Durch anschließende 30 s dauernde Glühbehandlung des Plätt­ chens bei 750°C unter Stickstoffatmosphäre entsteht ein TiSi2-Film 23 einer Dicke von etwa 30 nm (300 Å) von der untersten Stelle des Ti-Films 22. Der restliche obere Teil des Ti-Films 22 geht in einen Mischfilm 24 aus TiN und Ti über (Fig. 4D).
Der Mischfilm 24 wird mit Hilfe einer wäßriges Ammoniak und Wasserstoffperoxid enthaltenden Lösung zur Freilegung des TiSi2-Films 23 weggeätzt. Danach wird das Plättchen 20 s unter Stickstoffatmosphäre bei 900°C geglüht, um den spezifischen Widerstand des TiSi2-Films 23 auf etwa 20 µΩ.cm zu senken (Fig. 4E).
Nachdem der in Fig. 4E dargestellte Aufbau erreicht ist, wird das Plättchen entsprechend den Fig. 3D bis 3E weiter­ bearbeitet. Insbesondere wird, wie Fig. 3D zeigt, auf der gesamten Plättchenoberfläche ein BPSG-Film einer Stärke von etwa 1 µm abgelagert, worauf das Plättchen 1 h lang unter POCl3-Atmosphäre bei 900°C geglüht wird, um die Oberfläche des BPSG-Films zu glätten. Die Glühbehandlung zur Senkung des Widerstands des TiSi2-Films 23 (die im Zu­ sammenhang mit der anhand von Fig. 4E erläuterten Her­ stellungsstufe erwähnt wurde) kann gleichzeitig mit der (Glüh-)Behandlung des BPSG-Films erfolgen, so daß sie in der im Zusammenhang mit Fig. 4E erwähnten Behand­ lungsstufe weggelassen werden kann. Letztlich wird, wie in Fig. 3E dargestellt, eine Elektrode 9 gebildet und damit erfindungsgemäß ein MOS-Transistor hergestellt.
Bei dieser zweiten Ausführungsform der erfindungsgemäßen Herstellung des MOS-Transistors wird bei der Bildung des TiSi2-Films 23 auf dem TiN-Film 21 der in letzterem einge­ schlossene Siliziumkristallit verbraucht, während das Silizium in der Source/Drain-Zone 61 nicht verbraucht wird. Auf diese Weise läßt sich die Bildung der Source/Drain- Zone 61 insbesondere dann, wenn diese Zone dünn ist, steuern.
Bei den beiden geschilderten Ausführungsformen der erfin­ dungsgemäßen Herstellung eines MOS-Transistor wird zwischen dem TiSi2-Film 7 oder 23 und der Source/Drain-Zone 61 eine gegen die Wärmebehandlung bei etwa 900°C stabile TiN- Schicht 62 bzw. 21 gebildet. Folglich kann sich der TiSi2- Film 7 bzw. 23 nicht zusammenziehen und sich auch nicht von einem Kanal wegbewegen. Auf diese Weise läßt sich ein Ansteigen des parasitären Widerstands des MOS-Transistors vermeiden. Da die TiN-Schicht 62 bzw. 21 die Diffusion des Bors in den TiSi2-Film 7 bzw. 23 unterdrückt, läßt sich mittels der TiN-Schicht 62 bzw. 21 ein niedriger Kontaktwiderstand zwischen dem TiSi2-Film 7 oder 23 und der Source/Drain-Zone 61 sicherstellen. Folglich sinkt weder die Stromansteuerbarkeit des Elements noch dessen Betriebsgeschwindigkeit.
Bei den geschilderten Ausführungsformen wird als Metall­ silizidfilm beispielsweise ein TiSi2-Film benutzt. Zur Herstellung des Silizidfilms eignen sich jedoch in glei­ cher Weise Kobaltsilizid, Nickelsilizid, Molybdänsilizid, Wolframsilizid und dergleichen. Die Nitridierungsbe­ dingungen, z. B. die Ionenimplantation von Stickstoff, hängen vom jeweiligen Metallsilizid ab. Anstelle von Aluminium eignen sich zur Elektrodenherstellung auch Wolfram oder Molybdän.
Die Metallsilizidschicht erhält man auch nach dem selektiven CVD-Verfahren.
Zur Erläuterung der verschiedenen Ausführungsformen diente ein p-Kanal-MOS-Transistor. Die Erfindung läßt sich jedoch auch auf n-Kanal-MOS-Transistoren und CMOS-Transistoren anwenden. Bei einem n-Kanal-MOS- Transistor kann man sich eines Siliziumsubstrats vom p-Typ bedienen und Arsen oder Phosphor als Source- und Drain-Fremdatome benutzen.
Bei den geschilderten Ausführungsformen sind auf der Gate- Elektrode und der Source- und Drain-Zone eine Metallnitrid­ schicht und ein Metallsilizidfilm gebildet. Sie können je­ doch unter Verwendung einer Mustermaske auf der Gate- Elektrode auch lediglich auf der Source- und der Drain-Zone ausgebildet werden.

Claims (10)

1. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrich­ tung, umfassend die folgenden Schritte:
  • - Ausbilden einer Gate-Elektrode (4), einer Source- Zone (61) und einer Drain-Zone (61) auf einem Halbleitersubstrat (1) und
  • - Ausbilden eines Metallsilizidfilms (7) auf der Source-Zone (61) und der Drain-Zone (61);
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schrit­ te:
  • - Ionenimplantieren von Stickstoff in einem ersten Schichtteil des Metallsilizidfilmes (7), der zwi­ schen einem zweiten Schichtteil des Metallsili­ zidfilmes (7) und jeder von Source- und Drain- Zone (61) gelegen ist, und
  • - Umwandeln des ersten und des zweiten Schichtteils des Metallsilizidfilmes (7) in eine Metallnitrid­ schicht (62) bzw. eine Metallsilizidschicht (7) durch eine Hauptglühbehandlung,
    wobei die Metallnitridschicht (62) eine Agglome­ ration der Metallsilizidschicht (7) während einer anschließend ausgeführten Wärmebehandlung verhin­ dert.
2. Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrich­ tung, umfassend die folgenden Schritte:
- Ausbilden einer Gate-Elektrode (4), einer Source- Zone (61) und einer Drain-Zone (61) auf einem Halbleitersubstrat (1) und
  • - Ausbilden eines Metallsilizidfims (7) auf den Source- und Drain-Zonen (61),
gekennzeichnet durch die folgenden weiteren Schrit­ te:
  • - Nitridieren des gesamten Metallsilizidfilms (79 zur Umwandlung in einen siliziumkristallithalti­ gen Metallnitridfilm (21);
  • - Ablagern eines Metallfilmes(22) auf dem Metallni­ tridfilm (21) und
  • - Umwandeln von wenigstens teilen des Metallnitrid­ filmes (21) und des angrenzenden Metallfilmes (22) in eine Metallnitridschicht (21) bzw. eine Metallsilizidschicht (23) durch eine Hauptglühbe­ handlung derart, daß das Siliziumkristallit in dem Teil des Metallnitridfilmes (21) dazu dient, den Teil des Metallfilmes (22) in die Metallsili­ zidschicht (23) umzuwandeln,
    wobei die Metallnitridschicht (21) eine Agglomera­ tion der Metallsilizidschicht (23) während einer anschließend ausgeführten Wärmebehandlung verhin­ dert.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der Schritt des Ausbildens des Me­ tallsilizidfilmes die folgenden Unterschritte um­ faßt:
  • - Auftragen eines Metallfilmes (12) auf die Source- Zone (61) und die Drain-Zone (61), die auf einem Siliziumsubstrat als das Halbleitersubstrat (1) ausgebildet sind, und
  • - Umwandeln des Metallfilmes (12) in den Metallsi­ lizidfilm (7) durch eine Glühbehandlung.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Source- und Drain-Zonen (61) mit Bor dotiert werden, und daß die Metallni­ tridschicht (62) dazu dient, eine Diffusion von Bor aus den Source- und Drain-Zonen (61) in die Metall­ silizidschicht (7) während der Wärmebehandlung zu verhindern.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Metallnitridschicht (62) und die Metallsilizidschicht (7) auf der Gate- Elektrode (4) sowie auf den Source- und Drain-Zonen (61) gebildet werden.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß nach der Bildung der Metallni­ tridschicht die folgenden Schritte durchgeführt werden:
  • - Auftragen eines Schutzfilmes (8),
  • - Ausbilden eines Kontaktloches im Schutzfilm (8) entsprechend den Source- und Drain-Zonen (61), und
  • - Ausbilden einer Elektrode (9) im Kontaktloch, wo­ bei die Wärmebehandlung zum Abflachen der Ober­ fläche des Schutzfilmes (8) ausgeführt wird.
7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Wärmebehandlung und die Glühbehandlung kon­ tinuierlich ausgeführt werden.
8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitridierung durch eine Ionenimplantation von Stickstoff und eine Glühbe­ handlung durchgeführt wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Nitridierung durch eine Glühbehandlung in einer Ammoniak-Atmosphäre durch­ geführt wird.
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