JP5756692B2 - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体装置の製造技術に関し、特に、半導体基板上にレーザ光を照射することにより金属シリサイド膜を形成する工程に適用して有効な技術に関する。 The present invention relates to a manufacturing technique of a semiconductor device, and more particularly to a technique effective when applied to a process of forming a metal silicide film by irradiating a semiconductor substrate with laser light.
レーザアニールを使用して半導体基板中の不純物を活性化させたり、半導体基板上に金属シリサイド膜を形成する技術は、よく知られており、例えば、以下に示すような特許文献が公開されている。 Techniques for activating impurities in a semiconductor substrate using laser annealing and forming a metal silicide film on the semiconductor substrate are well known. For example, the following patent documents are disclosed: .
特開平０７−０６６１５２号公報（特許文献１）には、レーザアニールを使用した不純物活性化技術が記載されており、例えば、照射するレーザ光の波長において反射率が最大もしくは最小となるように、酸化シリコン膜を成膜してアニール温度を変えることが記載されている。特に、特許文献１には、ＸｅＣｌエキシマレーザ（波長＝３０８ｎｍ）により、ＭＯＳＦＥＴ（Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor）のソース領域とドレイン領域に導入されている不純物を活性化することが記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-066512 (Patent Document 1) describes an impurity activation technique using laser annealing. For example, the reflectance is maximized or minimized at the wavelength of laser light to be irradiated. It describes that the annealing temperature is changed by forming a silicon oxide film. In particular, Patent Document 1 describes that an impurity introduced into a source region and a drain region of a MOSFET (Metal Oxide Semiconductor Field Effect Transistor) is activated by a XeCl excimer laser (wavelength = 308 nm).
特開２００４−１４０１７５号公報（特許文献２）には、ＸｅＣｌエキシマレーザを使用したレーザアニールにおいて、レーザ光の反射を防止する機能を有する反射防止膜の膜厚をレーザ光の波長との関係で規定し、所望の領域の温度が高くなるように制御する技術が記載されている。 In JP 2004-140175 A (Patent Document 2), in laser annealing using a XeCl excimer laser, the film thickness of an antireflection film having a function of preventing reflection of laser light is related to the wavelength of laser light. A technique for defining and controlling the temperature of a desired region to be high is described.
特開２００８−３１１６３３号公報（特許文献３）には、エキシマレーザを利用したシリサイド形成技術について、加熱対象外領域に反射膜を設けて、所望の領域に金属シリサイド膜を形成する技術が記載されている。特に、特許文献３では、反射膜として金属膜を使用することが記載されており、さらには、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜を複数層積層することにより生じる薄膜干渉効果を利用して反射膜とするという記載もある。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2008-31633 (Patent Document 3) describes a technique for forming a metal silicide film in a desired region by providing a reflective film in a region not to be heated as a silicide forming technology using an excimer laser. ing. In particular,
特開２００３−２２９５６８号公報（特許文献４）には、ＸｅＣｌエキシマレーザの反射率をゲート電極上と、ソース領域およびドレイン領域上で変える技術が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2003-229568 (Patent Document 4) describes a technique for changing the reflectance of a XeCl excimer laser on a gate electrode and on a source region and a drain region.
特開平０７−０５８１２４号公報（特許文献５）には、反射率を調整する膜の厚さに対するＸｅＣｌエキシマレーザの反射率特性が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-058124 (Patent Document 5) describes the reflectance characteristics of a XeCl excimer laser with respect to the thickness of a film for adjusting the reflectance.
特開２００８−１５３４４２号公報（特許文献６）には、シリコンを使用したＭＯＳＦＥＴの製造工程において、長波長レーザ（波長＝３μｍ以上）によるレーザアニールを使用して金属シリサイド膜を形成する際、ゲート電極上にシリサイド金属膜以外の金属膜を成膜し、この金属膜をレーザ光の反射膜として利用する技術が記載されている。 In Japanese Patent Laid-Open No. 2008-153442 (Patent Document 6), when a metal silicide film is formed by using laser annealing with a long wavelength laser (wavelength = 3 μm or more) in a MOSFET manufacturing process using silicon. A technique is described in which a metal film other than a silicide metal film is formed on an electrode, and this metal film is used as a laser light reflecting film.
特開２００９−０１６４８３号公報（特許文献７）には、ＣＯ２レーザによる加熱によって、シリコン（Ｓｉ）とゲルマニウム（Ｇｅ）を反応させて、ソース領域およびドレイン領域に単結晶シリコンゲルマニウムを形成する技術が記載されている。 Japanese Patent Laid-Open No. 2009-016483 (Patent Document 7) discloses a technique for forming single crystal silicon germanium in a source region and a drain region by reacting silicon (Si) and germanium (Ge) by heating with a CO 2 laser. Is described.
特開平０７−１１５０７２号公報（特許文献８）には、ゲート電極上に反射膜を成膜した後、エキシマレーザを使用してアニールする技術が記載されている。 Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-115072 (Patent Document 8) describes a technique in which a reflective film is formed on a gate electrode and then annealed using an excimer laser.
例えば、半導体デバイスであるＭＯＳＦＥＴの製造工程では、ＭＯＳＦＥＴのソース領域やドレイン領域とプラグとを低抵抗で接続し、かつ、オーミック接触（オーム性の電気的接触）させるために、ＭＯＳＦＥＴのソース領域やドレイン領域の表面に、コバルトシリサイド膜、ニッケルシリサイド膜、プラチナシリサイド膜などからなる金属シリサイド膜を形成することが行なわれている。この金属シリサイド膜を形成する工程は、例えば、半導体基板上に金属膜を形成した後、半導体基板の所定領域にレーザ光を照射することにより行なわれる。これにより、レーザ光を照射した所定領域の温度が上昇し、所定領域において、半導体基板と金属膜が反応して金属シリサイド膜が形成される。 For example, in the manufacturing process of a MOSFET which is a semiconductor device, the source region or the drain region of the MOSFET and the plug are connected with a low resistance, and the ohmic contact (ohmic electrical contact) is performed. A metal silicide film made of a cobalt silicide film, a nickel silicide film, a platinum silicide film, or the like is formed on the surface of the drain region. The step of forming the metal silicide film is performed, for example, by irradiating a predetermined region of the semiconductor substrate with laser light after forming the metal film on the semiconductor substrate. As a result, the temperature of the predetermined region irradiated with the laser light rises, and in the predetermined region, the semiconductor substrate and the metal film react to form a metal silicide film.
ここで、ソース領域やドレイン領域に代表されるシリサイド化したい領域の大きさは、数μｍ×数μｍ程度であるが、レーザ光の照射径（スポット径）（直径）は、数１００μｍにもなる。つまり、レーザ光の照射領域は、シリサイド化領域よりもかなり大きくなっている。このことは、シリサイド化したい領域以外のシリサイド化したくない領域にも、レーザ光が照射されてしまうことを意味する。レーザ光が照射された領域は、レーザ光の強度にも依存するが、数１００℃まで加熱されるため、シリサイド化したくない領域もレーザ光の照射によって加熱されることになる。ところが、シリサイド化したくない領域には、例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜のように、デバイス特性に大きな影響を与える薄膜が成膜されていることが多い。上述したゲート絶縁膜は、熱負荷に対して敏感であるため、所望の条件で成膜した後のプロセスにおいては、ゲート絶縁膜に加わる熱負荷を抑制する必要がある。つまり、レーザ光を使用したレーザアニールでは、いかにして、シリサイド化したくない領域に加わる熱負荷を充分に低減することができるかが重要となってくる。 Here, the size of the region to be silicided, represented by the source region and the drain region, is about several μm × several μm, but the irradiation diameter (spot diameter) (diameter) of the laser beam is several hundred μm. . That is, the laser light irradiation region is considerably larger than the silicidation region. This means that a region other than the region that is desired to be silicided is irradiated with the laser beam. Although the region irradiated with the laser light depends on the intensity of the laser light, it is heated to several hundred degrees C. Therefore, the region that is not desired to be silicided is also heated by the laser light irradiation. However, a thin film that has a great influence on device characteristics is often formed in a region that is not desired to be silicided, such as a gate insulating film of a MOSFET. Since the gate insulating film described above is sensitive to a thermal load, it is necessary to suppress the thermal load applied to the gate insulating film in a process after film formation under desired conditions. That is, in laser annealing using laser light, it is important how the thermal load applied to the region that is not desired to be silicided can be sufficiently reduced.
この点に関し、レーザ光を用いたレーザアニールにおいて、所定領域のみを加熱するために、加熱する領域（シリサイド化したい領域）を被覆する薄膜の膜厚と、加熱したくない領域（シリサイド化したくない領域）を被覆する薄膜の膜厚を分ける技術がある。具体的には、レーザ光の可干渉性の高さを利用して、レーザ光の干渉効果により、加熱する領域を被覆する薄膜の膜厚と、加熱しない領域を被覆する薄膜の膜厚とを相違させることにより、レーザ光の反射率を変化させる技術である。加熱する領域を被覆する薄膜には、レーザ光の反射率が低くなるような膜厚を成膜し、加熱したくない領域を被覆する薄膜には、レーザ光の反射率が高くなるような膜厚を成膜する。このとき、薄膜の材質は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜などの絶縁膜、もしくは、ニッケル膜、アルミニウム膜などの金属膜が使用される。薄膜の膜厚は照射するレーザ光の波長程度が適切であり、ＸｅＣｌエキシマレーザであれば、約３００ｎｍ程度の膜厚の薄膜を使用する。 In this regard, in laser annealing using laser light, in order to heat only a predetermined region, the film thickness of the thin film covering the region to be heated (region to be silicided) and the region not to be heated (not to be silicided) There is a technique for dividing the thickness of the thin film covering the region. Specifically, by using the high coherence of laser light, the film thickness of the thin film covering the area to be heated and the film thickness of the thin film covering the area not to be heated are affected by the interference effect of the laser light. This is a technique for changing the reflectance of laser light by making the difference. A thin film that covers the region to be heated has a film thickness that reduces the reflectance of the laser beam, and a thin film that covers the region that is not to be heated has a film that has a high reflectance of the laser beam. Deposit thickness. At this time, the material of the thin film is an insulating film such as a silicon oxide film or a silicon nitride film, or a metal film such as a nickel film or an aluminum film. The thickness of the thin film is appropriately about the wavelength of the laser beam to be irradiated. If it is a XeCl excimer laser, a thin film having a thickness of about 300 nm is used.
しかし、上述した技術では、レーザ光の反射率に差をつけることにのみ着目しており、加熱された半導体基板（もしくは、金属膜）と反射率を調整する薄膜（以下、反射率調整膜という）との反応は考慮されていない。例えば、半導体基板を加熱して、ソース領域やドレイン領域に導入された不純物を活性化するためにレーザアニールを使用する場合、不純物が反射率調整膜に偏析する可能性があり、所望の電気的特性が得られない可能性がある。また、半導体基板と金属膜を反応させて金属シリサイド膜を形成するためにレーザアニールを使用する場合には、金属膜と反射率調整膜が反応して、不必要な膜が形成されてしまう可能性がある。 However, the above-described technique focuses only on the difference in the reflectance of the laser beam, and is a heated semiconductor substrate (or metal film) and a thin film for adjusting the reflectance (hereinafter referred to as a reflectance adjusting film). ) Reaction is not considered. For example, when laser annealing is used to heat a semiconductor substrate and activate impurities introduced into a source region or a drain region, the impurities may segregate in the reflectance adjustment film, and a desired electrical Characteristics may not be obtained. In addition, when laser annealing is used to form a metal silicide film by reacting a semiconductor substrate and a metal film, the metal film and the reflectance adjustment film may react to form an unnecessary film. There is sex.
本発明の目的は、レーザアニールによって金属シリサイド膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、金属シリサイド膜を形成する領域以外の領域に加わる熱負荷を低減して、半導体装置の特性劣化を抑制できる技術を提供することにある。 An object of the present invention is to reduce a thermal load applied to a region other than a region where a metal silicide film is formed in a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a metal silicide film by laser annealing, thereby reducing characteristics of the semiconductor device. It is to provide a technology that can be suppressed.
本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。 The above and other objects and novel features of the present invention will be apparent from the description of this specification and the accompanying drawings.
本願において開示される発明のうち、代表的なものの概要を簡単に説明すれば、次のとおりである。 Of the inventions disclosed in the present application, the outline of typical ones will be briefly described as follows.
本発明における半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板上に金属膜を形成する工程と、（ｂ）前記金属膜上に選択的に絶縁膜からなる透過膜を形成する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体基板の上方から前記半導体基板に対して紫外線レーザ光を照射することにより、選択的に形成された前記透過膜の下層において、前記半導体基板と前記金属膜を反応させて金属シリサイド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes (a) a step of forming a metal film on a semiconductor substrate, (b) a step of selectively forming a transmission film made of an insulating film on the metal film, and (c) ) After the step (b), the semiconductor substrate and the metal film are formed under the selectively formed transmission film by irradiating the semiconductor substrate with ultraviolet laser light from above the semiconductor substrate. And reacting to form a metal silicide film.
また、本発明における半導体装置の製造方法は、（ａ）半導体基板上に金属膜を形成する工程と、（ｂ）前記金属膜上に選択的に１μｍ以上の膜厚を有する導体膜からなる反射膜を形成する工程と、（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記半導体基板の上方から前記半導体基板に対して赤外線レーザ光を照射することにより、選択的に前記半導体基板と前記金属膜を反応させて金属シリサイド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 The semiconductor device manufacturing method according to the present invention includes: (a) a step of forming a metal film on a semiconductor substrate; and (b) a reflection made of a conductor film having a thickness of 1 μm or more selectively on the metal film. A step of forming a film, and (c) after the step (b), the semiconductor substrate and the metal film are selectively reacted by irradiating the semiconductor substrate with infrared laser light from above the semiconductor substrate. And a step of forming a metal silicide film.
本願において開示される発明のうち、代表的なものによって得られる効果を簡単に説明すれば以下のとおりである。 Among the inventions disclosed in the present application, effects obtained by typical ones will be briefly described as follows.
レーザアニールによって金属シリサイド膜を形成する工程を含む半導体装置の製造方法において、金属シリサイド膜を形成する領域以外の領域に加わる熱負荷を低減して、半導体装置の特性劣化を抑制できる。 In a method for manufacturing a semiconductor device including a step of forming a metal silicide film by laser annealing, it is possible to reduce a thermal load applied to a region other than a region where the metal silicide film is formed, and to suppress deterioration of characteristics of the semiconductor device.
以下の実施の形態においては便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明等の関係にある。 In the following embodiments, when it is necessary for the sake of convenience, the description will be divided into a plurality of sections or embodiments. However, unless otherwise specified, they are not irrelevant to each other. There are some or all of the modifications, details, supplementary explanations, and the like.
また、以下の実施の形態において、要素の数等（個数、数値、量、範囲等を含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合等を除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でもよい。 Further, in the following embodiments, when referring to the number of elements (including the number, numerical value, quantity, range, etc.), especially when clearly indicated and when clearly limited to a specific number in principle, etc. Except, it is not limited to the specific number, and may be more or less than the specific number.
さらに、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。 Further, in the following embodiments, the constituent elements (including element steps and the like) are not necessarily indispensable unless otherwise specified and apparently essential in principle. Needless to say.
同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうではないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。 Similarly, in the following embodiments, when referring to the shape, positional relationship, etc., of components, etc., unless otherwise specified, and in principle, it is considered that this is not clearly the case, it is substantially the same. Including those that are approximate or similar to the shape. The same applies to the above numerical values and ranges.
また、実施の形態を説明するための全図において、同一の部材には原則として同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。なお、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。 In all the drawings for explaining the embodiments, the same members are denoted by the same reference symbols in principle, and the repeated explanation thereof is omitted. In order to make the drawings easy to understand, even a plan view may be hatched.
（実施の形態１）
＜実施の形態１における基本思想＞
まず、本実施の形態１における基本思想について図面を参照しながら説明する。図１に示すように、半導体基板１Ｓを用意し、この半導体基板１Ｓの表面（上面、主面）上に金属膜ＭＦを形成する。この金属膜ＭＦは、例えば、コバルト膜、ニッケル膜、あるいは、プラチナ膜などから構成されており、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。ここで、半導体基板１Ｓ上の領域を領域ＡＲ１と領域ＡＲ２に分けることにする。具体的に、領域ＡＲ１は、金属シリサイド膜を形成する領域であり、領域ＡＲ２は、金属シリサイド膜を形成しない領域として定義される。金属膜ＭＦは、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２を含む半導体基板１Ｓの表面上を覆うように形成される。
(Embodiment 1)
<Basic idea in Embodiment 1>
First, the basic idea in the first embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 1, a
次に、図２に示すように、金属膜ＭＦ上に透過膜ＰＦを形成する。この透過膜ＰＦは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜から構成することができ、例えば、ＣＶＤ法（Chemical Vapor Deposition）により形成することができる。透過膜ＰＦは、図２に示す段階では、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２に形成される。 Next, as shown in FIG. 2, a permeable film PF is formed on the metal film MF. The permeable film PF can be composed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and can be formed by, for example, a CVD method (Chemical Vapor Deposition). . The permeable membrane PF is formed in the region AR1 and the region AR2 in the stage shown in FIG.
続いて、図３に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、領域ＡＲ２に形成されている透過膜ＰＦを除去する。これにより、領域ＡＲ１においては、金属膜ＭＦ上に透過膜ＰＦが形成される一方、領域ＡＲ２においては、金属膜ＭＦ上に形成されている透過膜ＰＦが除去される。つまり、本実施の形態１では、領域ＡＲ１にだけ選択的に透過膜ＰＦを形成することができる。 Subsequently, as shown in FIG. 3, the transmissive film PF formed in the region AR2 is removed by using a photolithography technique and an etching technique. As a result, the permeable film PF is formed on the metal film MF in the region AR1, while the permeable film PF formed on the metal film MF is removed in the region AR2. That is, in the first embodiment, it is possible to selectively form the permeable film PF only in the region AR1.
その後、図４に示すように、半導体基板１Ｓの領域ＡＲ１および領域ＡＲ２にわたって紫外線レーザ光ＵＶを照射する。このとき、半導体基板１Ｓの領域ＡＲ１においては、紫外線レーザ光ＵＶが透過膜ＰＦを透過して、透過膜ＰＦの下層に形成されている金属膜ＭＦに紫外線レーザ光ＵＶが照射される。すると、紫外線レーザ光ＵＶの一部は、金属膜ＭＦに吸収されるが、一部の紫外線レーザ光ＵＶは、金属膜ＭＦから反射される。ところが、領域ＡＲ１においては、金属膜ＭＦで反射された紫外線レーザ光ＵＶが、透過膜ＰＦと外部空間との境界において反射され、再び、金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶが照射されることになる。つまり、本実施の形態１では、領域ＡＲ１に透過膜ＰＦを形成することにより、紫外線レーザ光ＵＶを透過させて金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶを照射することができるとともに、金属膜ＭＦで反射した紫外線レーザ光ＵＶも透過膜ＰＦでの多重反射によって金属膜ＭＦへ再び照射させることができる。この結果、透過膜ＰＦを形成している領域ＡＲ１においては、紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率を向上させることができる。このことは、領域ＡＲ１においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶを増やすことができるため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を高くできることを意味する。
Thereafter, as shown in FIG. 4, the ultraviolet laser light UV is irradiated over the region AR1 and the region AR2 of the
一方、領域ＡＲ２においては、透過膜ＰＦが形成されていないため、直接、金属膜ＭＦ上に紫外線レーザ光ＵＶが照射される。このとき、金属膜ＭＦによって大部分の紫外線レーザ光ＵＶは反射される。このことから、領域ＡＲ２においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶが領域ＡＲ１よりも減少する。このことは、領域ＡＲ２における紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率が低下するため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を領域ＡＲ１に比べて低くすることができることを意味する。
On the other hand, in the region AR2, since the transmissive film PF is not formed, the ultraviolet laser light UV is directly irradiated onto the metal film MF. At this time, most of the ultraviolet laser beam UV is reflected by the metal film MF. For this reason, in the area AR2, the ultraviolet laser beam UV absorbed by the metal film MF is smaller than that in the area AR1. This means that the absorption efficiency of the ultraviolet laser light UV into the metal film MF in the region AR2 is lowered, and therefore the temperatures of the metal film MF and the
この結果、図５に示すように、例えば、領域ＡＲ１においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも高くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じる。したがって、領域ＡＲ１においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成される。一方、領域ＡＲ２においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも低くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じない。つまり、領域ＡＲ２においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成されないことになる。
As a result, as shown in FIG. 5, in the region AR1, for example, the temperature of the
このように本実施の形態１の基本思想は、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）に透過膜ＰＦを形成し、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に透過膜ＰＦを形成しないことにより、紫外線レーザ光ＵＶを照射した際、シリサイド化する領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも高くする一方、シリサイド化しない領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも低くすることができる。この結果、シリサイド化しない領域の温度を低く抑えることができ、シリサイド化反応を生じさせないとともに、シリサイド化しない領域に加わる熱負荷を抑制することができる。つまり、本実施の形態１の基本思想は、透過膜ＰＦの形成の有無によって、紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへ吸収効率を変化させることにより、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度とシリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度との間に差を設けることに特徴がある。そして、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度が共晶化温度より高くなり、かつ、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度が共晶化温度よりも低くなるように温度差を設けることにより、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）にだけ選択的に金属シリサイド膜ＳＬを形成することができるのである。 As described above, the basic idea of the first embodiment is that the transmissive film PF is formed in the silicided region (region AR1) and the transmissive film PF is not formed in the non-silicided region (region AR2). When UV is irradiated, the temperature of the silicidation region is made higher than the eutectic temperature for silicidation, while the temperature of the non-silicidation region is made lower than the eutectic temperature for silicidation. it can. As a result, the temperature of the non-silicided region can be kept low, the silicidation reaction does not occur, and the thermal load applied to the non-silicided region can be suppressed. That is, the basic idea of the first embodiment is that the temperature and silicide of the region to be silicided (region AR1) are changed by changing the absorption efficiency of the ultraviolet laser light UV to the metal film MF depending on whether or not the transmission film PF is formed. It is characterized in that a difference is provided between the temperature of the region (region AR2) that is not changed. Then, by providing a temperature difference so that the temperature of the silicided region (region AR1) is higher than the eutectic temperature, and the temperature of the non-silicided region (region AR2) is lower than the eutectic temperature. The metal silicide film SL can be selectively formed only in the region to be silicided (region AR1).
特に、本実施の形態１における基本思想においては、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の金属膜ＭＦが露出しており、金属膜ＭＦ上に透過膜ＰＦが形成されていない。このため、少なくとも、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）においては、金属膜ＭＦと金属膜ＭＦ上に形成される膜との不所望な反応を抑制することができる。さらに、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）においては、熱伝導率の良い金属膜ＭＦが露出しているため、金属膜ＭＦからの熱拡散が速やかに行なわれる。このことから、領域ＡＲ２においては、金属膜ＭＦでの紫外線レーザ光ＵＶの反射および熱伝導率の良好な金属膜ＭＦ自体からの速やかな熱拡散の相乗効果によって、領域ＡＲ２の温度を共晶化温度よりも低くすることができる。 In particular, according to the basic idea in the first embodiment, the metal film MF in the region (region AR2) that is not silicided is exposed, and the transmission film PF is not formed on the metal film MF. For this reason, at least in a region (region AR2) where silicidation is not performed, an undesired reaction between the metal film MF and the film formed over the metal film MF can be suppressed. Furthermore, since the metal film MF with good thermal conductivity is exposed in the region that is not silicided (region AR2), thermal diffusion from the metal film MF is performed quickly. From this, in the region AR2, the temperature of the region AR2 is eutectic due to the synergistic effect of the reflection of the ultraviolet laser beam UV on the metal film MF and the rapid thermal diffusion from the metal film MF itself having good thermal conductivity. It can be lower than the temperature.
ここで、本実施の形態１における透過膜ＰＦとは、紫外線レーザ光ＵＶを透過する膜という意味で使用している。例えば、紫外線レーザ光ＵＶは、波長が２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内にあるパルスレーザ光から構成されており、この紫外線レーザ光ＵＶを透過する性質を有している膜を透過膜ＰＦとして定義している。具体的に、透過膜ＰＦは、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜から構成することができる。 Here, the transmissive film PF in the first embodiment is used to mean a film that transmits the ultraviolet laser beam UV. For example, the ultraviolet laser light UV is composed of pulsed laser light having a wavelength in the range of 200 nm to 600 nm, and a film having the property of transmitting the ultraviolet laser light UV is defined as a transmission film PF. Yes. Specifically, the permeable film PF can be composed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
次に、紫外線レーザ光ＵＶを照射した場合、透過膜ＰＦの有無、あるいは、透過膜ＰＦの膜厚によって、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面の温度がどのように変化するかについての実験結果を説明する。図６は、透過膜ＰＦの膜厚と、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面の温度（金属膜／基板界面温度）との関係を示すグラフである。図６において、横軸は、透過膜ＰＦの膜厚を示しており、縦軸は、金属膜／基板界面温度を示している。図６に示す破線は、シリサイド反応が生じる共晶化温度を示しており、この共晶化温度よりも高くなるとシリサイド反応が生じる一方、共晶化温度よりも低くなるとシリサイド反応が生じなくなることを示している。
Next, an experiment on how the temperature at the interface between the
まず、図６に示すグラフ中の●印は、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が５００ｍＪ／ｃｍ２の場合を示しており、▲印は、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が６００ｍＪ／ｃｍ２の場合を示している。図６に示すように、例えば、透過膜ＰＦの膜厚が０、すなわち、透過膜ＰＦを形成しない場合、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が５００ｍＪ／ｃｍ２と６００ｍＪ／ｃｍ２のいずれにおいても、金属膜／基板界面温度は、破線で示す共晶化温度よりも低くなっていることがわかる。つまり、透過膜ＰＦを形成しないで、金属膜ＭＦに紫外線レーザ光ＵＶを照射する場合には、金属膜ＭＦと半導体基板１Ｓの間でシリサイド反応が生じないことがわかる。一方、例えば、透過膜ＰＦの膜厚が５０ｎｍである場合、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が５００ｍＪ／ｃｍ２と６００ｍＪ／ｃｍ２のいずれにおいても、金属膜／基板界面温度は、破線で示す共晶化温度よりも高くなっていることがわかる。つまり、５０ｎｍ程度の膜厚の透過膜ＰＦを金属膜ＭＦ上に形成した状態で紫外線レーザ光ＵＶを照射する場合には、金属膜ＭＦと半導体基板１Ｓの間でシリサイド反応が生じることがわかる。この実験結果からも、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）に透過膜ＰＦを形成し、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に透過膜ＰＦを形成しないことにより、紫外線レーザ光ＵＶを照射した際、シリサイド化する領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも高くする一方、シリサイド化しない領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも低くするという本実施の形態１における基本思想が妥当であることが裏付けられていることがわかる。
First, the mark ● in the graph shown in FIG. 6 indicates the case where the irradiation energy density of the ultraviolet laser light UV is 500 mJ / cm 2 , and the mark ▲ indicates the irradiation energy density of the ultraviolet laser light UV is 600 mJ / cm 2. Shows the case. As shown in FIG. 6, for example, a thickness of the permeable membrane PF is 0, i.e., when not forming a transparent film PF, in both the irradiation energy density of the ultraviolet laser light UV is 500 mJ / cm 2 and 600 mJ / cm 2 It can be seen that the metal film / substrate interface temperature is lower than the eutectic temperature indicated by the broken line. That is, when the metal film MF is irradiated with the ultraviolet laser light UV without forming the transmission film PF, it is understood that no silicide reaction occurs between the metal film MF and the
なお、図６では、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が５００ｍＪ／ｃｍ２の場合と６００ｍＪ／ｃｍ２の場合について説明したが、例えば、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が、４００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下である場合にも同様の効果を得ることができる。すなわち、紫外線レーザ光ＵＶの照射エネルギー密度が、４００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下である場合においても、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）に透過膜ＰＦを形成し、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に透過膜ＰＦを形成しないことにより、紫外線レーザ光ＵＶを照射した際、シリサイド化する領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも高くする一方、シリサイド化しない領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも低くすることができる。 In FIG. 6, the irradiation energy density of the ultraviolet laser light UV case has been described where the 600 mJ / cm 2 of 500 mJ / cm 2, for example, the irradiation energy density of the ultraviolet laser light UV is, 400 mJ / cm 2 or more The same effect can be obtained also when it is 800 mJ / cm 2 or less. That is, even when the irradiation energy density of the ultraviolet laser beam UV is 400 mJ / cm 2 or more and 800 mJ / cm 2 or less, the transmission film PF is formed in the silicidation region (region AR1), and the non-silicidation region (region) By not forming the transmission film PF in AR2), when the ultraviolet laser light UV is irradiated, the temperature of the region to be silicided is set higher than the eutectic temperature for silicidation, while the temperature of the region not silicided is The eutectic temperature for silicidation can be lowered.
続いて、本実施の形態１における基本思想の変形例について説明する。図７は、本変形例１における金属シリサイド膜ＳＬの製造方法の一工程を示す図である。図７は、領域ＡＲ１に透過膜ＰＦを形成し、かつ、領域ＡＲ２の透過膜ＰＦを形成しない状態で、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２に紫外線レーザ光ＵＶを照射することにより、領域ＡＲ１にだけ金属シリサイド膜ＳＬを形成する工程を示している。ここで、本変形例１の特徴点は、紫外線レーザ光ＵＶの波長をλ、自然数をｍ、透過膜ＰＦの屈折率をｎとした場合、領域ＡＲ１に形成されている透過膜ＰＦの膜厚ｄが、（２ｍ＋１）／４×λ／ｎ−λ／４≦ｄ≦（２ｍ＋１）／４×λ／ｎ＋λ／４の関係を満たす点にある。具体的には、領域ＡＲ１に形成されている透過膜ＰＦの膜厚ｄが、ｄ＝（２ｍ＋１）／４×λ／ｎを満たしていることに本質がある。この場合、領域ＡＲ１に照射された紫外線レーザ光ＵＶの一部は反射するが、この反射する紫外線レーザ光ＵＶには、主に、透過膜ＰＦを透過して、透過膜ＰＦの下層に形成されている金属膜ＭＦの表面で反射する紫外線レーザ光ＵＶ（第１紫外線レーザ光と呼ぶ）と、透過膜ＰＦの表面で反射する紫外線レーザ光ＵＶ（第２紫外線レーザ光と呼ぶ）がある。この第１紫外線レーザ光と第２紫外線レーザ光が重ねあわされて反射光となるが、透過膜ＰＦの膜厚ｄによって、第１紫外線レーザ光と第２紫外線レーザ光との間に光路長差が生じる。したがって、第１紫外線レーザ光と第２紫外線レーザ光とは、上述した光路長差に起因する位相差が生じ、位相差によって、重ね合わされる第１紫外線レーザ光の光強度と第２紫外線レーザ光の光強度が強め合ったり、弱め合ったりする。 Subsequently, a modified example of the basic idea in the first embodiment will be described. FIG. 7 is a diagram illustrating one process of the method for manufacturing the metal silicide film SL in the first modification. FIG. 7 shows that the metal silicide is applied only to the area AR1 by irradiating the area AR1 and the area AR2 with the ultraviolet laser light UV in a state where the permeable film PF is formed in the area AR1 and the permeable film PF in the area AR2 is not formed. A process of forming a film SL is shown. Here, the feature of the first modification is that the wavelength of the ultraviolet laser beam UV is λ, the natural number is m, and the refractive index of the transmission film PF is n, the film thickness of the transmission film PF formed in the region AR1. d is a point satisfying the relationship of (2m + 1) / 4 × λ / n−λ / 4 ≦ d ≦ (2m + 1) / 4 × λ / n + λ / 4. Specifically, the essence is that the film thickness d of the permeable membrane PF formed in the region AR1 satisfies d = (2m + 1) / 4 × λ / n. In this case, a part of the ultraviolet laser light UV irradiated to the area AR1 is reflected, but the reflected ultraviolet laser light UV is mainly transmitted through the transmission film PF and formed below the transmission film PF. There are ultraviolet laser light UV (referred to as first ultraviolet laser light) reflected on the surface of the metal film MF and ultraviolet laser light UV (referred to as second ultraviolet laser light) reflected on the surface of the transmission film PF. The first ultraviolet laser beam and the second ultraviolet laser beam are overlapped to become reflected light, but the optical path length difference between the first ultraviolet laser beam and the second ultraviolet laser beam depends on the film thickness d of the transmission film PF. Occurs. Therefore, the first ultraviolet laser beam and the second ultraviolet laser beam have a phase difference due to the optical path length difference described above, and the light intensity of the first ultraviolet laser beam and the second ultraviolet laser beam superimposed by the phase difference. The light intensity of each other increases or decreases.
そこで、本変形例１では、領域ＡＲ１に形成されている透過膜ＰＦの膜厚ｄが、ｄ＝（２ｍ＋１）／４×λ／ｎの関係を満たすようにしている。これにより、第１紫外線レーザ光と第２紫外線レーザ光が弱め合う関係となる結果、領域ＡＲ１で反射される紫外線レーザ光ＵＶの光強度を低減することができる。このことは、領域ＡＲ１に照射された紫外線レーザ光ＵＶの反射を少なくして、金属膜ＭＦでの吸収効率を向上できることを意味している。したがって、本変形例１によれば、紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦでの吸収効率を向上できることから、効率良く金属膜ＭＦと半導体基板１Ｓの界面温度を上昇させることができる。つまり、本変形例１によれば、透過膜ＰＦを形成している領域ＡＲ１における紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへ吸収効率を向上できるため、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度とシリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度との間に温度差を設けやすくなることになる。このことは、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２に照射される紫外線レーザ光ＵＶのエネルギー密度を比較的小さくする場合においても、領域ＡＲ１では、効率良く金属膜ＭＦと半導体基板１Ｓの界面温度をシリサイド反応が生じる共晶化温度以上にすることができること意味する。このことは、裏を返せば、紫外線レーザ光ＵＶのエネルギー密度を比較的小さくできるので、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度上昇を抑制できることも意味している。すなわち、本変形例１によれば、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に加わる熱負荷を効果的に抑制しながら、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度を共晶化温度以上にすることができる効果が得られる。したがって、本変形例１によれば、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に加わる熱負荷を低減して、半導体装置の特性劣化を抑制しながら、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）に金属シリサイド膜ＳＬを形成することができる。例えば、波長λ＝３５５ｎｍのパルスレーザを使用し、透過膜ＰＦとして、屈折率ｎ＝１．４６の酸化シリコン膜を使用し、かつ、ｍ＝１とする場合、透過膜ＰＦの膜厚ｄはｄ＝１８０ｎｍとなる。
Therefore, in the first modification, the film thickness d of the permeable film PF formed in the region AR1 is set so as to satisfy the relationship d = (2m + 1) / 4 × λ / n. As a result, the first ultraviolet laser beam and the second ultraviolet laser beam have a weakening relationship, and as a result, the light intensity of the ultraviolet laser beam UV reflected by the region AR1 can be reduced. This means that the absorption efficiency of the metal film MF can be improved by reducing the reflection of the ultraviolet laser light UV applied to the area AR1. Therefore, according to the first modification, since the absorption efficiency of the ultraviolet laser beam UV in the metal film MF can be improved, the interface temperature between the metal film MF and the
なお、領域ＡＲ１で反射される紫外線レーザ光ＵＶの光強度を低減する観点から、領域ＡＲ１に形成される透過膜ＰＦの膜厚ｄは、ｄ＝（２ｍ＋１）／４×λ／ｎの関係を満たすことが望ましいが、例えば、透過膜ＰＦの膜厚ｄが、（２ｍ＋１）／４×λ／ｎ−λ／４≦ｄ≦（２ｍ＋１）／４×λ／ｎ＋λ／４の範囲に入る場合であれば、領域ＡＲ１で反射される紫外線レーザ光ＵＶの光強度を効果的に低減することができる。 From the viewpoint of reducing the light intensity of the ultraviolet laser beam UV reflected by the area AR1, the film thickness d of the transmission film PF formed in the area AR1 has a relationship of d = (2m + 1) / 4 × λ / n. For example, when the thickness d of the permeable membrane PF falls within the range of (2m + 1) / 4 × λ / n−λ / 4 ≦ d ≦ (2m + 1) / 4 × λ / n + λ / 4. If so, the light intensity of the ultraviolet laser beam UV reflected by the area AR1 can be effectively reduced.
次に、本実施の形態１における基本思想のさらなる変形例について説明する。図８は、本変形例２における金属シリサイド膜ＳＬの製造方法の一工程を示す図である。図８は、領域ＡＲ１に透過膜ＰＦを形成し、かつ、領域ＡＲ２の透過膜ＰＦを形成しない状態で、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２に紫外線レーザ光ＵＶを照射することにより、領域ＡＲ１にだけ金属シリサイド膜ＳＬを形成する工程を示している。ここで、本変形例２の特徴点は、シリサイド化しない領域である領域ＡＲ２において、半導体基板１Ｓ上に直接金属膜ＭＦを形成するのではなく、半導体基板１Ｓ上に窒化チタン膜ＴＦ１、金属膜ＭＦおよび窒化チタン膜ＴＦ２を順次積層する点にある。例えば、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）は、共晶化温度に達しないため、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦが直接接触していても、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとのシリサイド反応は生じないものと考えられるが、領域ＡＲ２の温度が共晶化温度付近に達する場合には、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの間でシリサイド反応が生じる可能性も考えられる。
Next, a further modification of the basic idea in the first embodiment will be described. FIG. 8 is a diagram showing one step of the method for manufacturing the metal silicide film SL in the second modification. FIG. 8 shows that the metal silicide is applied only to the area AR1 by irradiating the area AR1 and the area AR2 with the ultraviolet laser light UV in a state where the transmission film PF is formed in the area AR1 and the transmission film PF in the area AR2 is not formed. A process of forming a film SL is shown. Here, the feature of the second modification is that the metal film MF is not directly formed on the
そこで、本変形例２に示すように、半導体基板１Ｓ上に窒化チタン膜ＴＦ１、金属膜ＭＦおよび窒化チタン膜ＴＦ２を順次積層して形成することにより、例えば、領域ＡＲ２の温度が共晶化温度付近に達する場合であっても、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの間に窒化チタン膜ＴＦ１が介在するため、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの間でシリサイド反応が生じることを確実に防止することができる。
Therefore, as shown in the second modification, a titanium nitride film TF1, a metal film MF, and a titanium nitride film TF2 are sequentially stacked on the
以上では、本実施の形態１における基本思想について説明したが、以下に、本実施の形態１における基本思想が有効に作用する例について説明する。具体的に、本実施の形態１における基本思想を、炭化珪素膜（ＳｉＣ膜）を使用したパワーＭＩＳＦＥＴ（Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor）に適用する例について説明する。 Although the basic idea in the first embodiment has been described above, an example in which the basic idea in the first embodiment works effectively will be described below. Specifically, an example in which the basic idea in the first embodiment is applied to a power MISFET (Metal Insulator Semiconductor Field Effect Transistor) using a silicon carbide film (SiC film) will be described.
＜炭化珪素を使用したパワーＭＩＳＦＥＴの利点＞
数ワット以上の電力を扱える大電力用途のトランジスタをパワーＭＩＳＦＥＴといい、種々の構造のものが検討されている。パワーＭＩＳＦＥＴにおいて、オン抵抗の低減と耐圧の向上とは基板材料のバンドギャップで規定されるトレードオフの関係にある。このとき、絶縁破壊電圧強度は基板材料のバンドギャップの大きさに依存するため、基板材料としてバンドギャップの大きな材料を使用することにより耐圧の確保が容易となる。したがって、パワーＭＩＳＦＥＴとして広く用いられているシリコン素子の性能を超えるためには、シリコンよりもバンドギャップが大きな基板材料を用いることが有効である。特に、炭化珪素(炭化シリコン、ＳｉＣ)は、シリコンに比べバンドギャップが約３倍と十分に大きいこと、ｐ型およびｎ型の導電型を容易に形成できること、熱酸化により酸化膜を形成できることなどの特徴を有することから、高性能のパワーＭＩＳＦＥＴを実現できる可能性があり大きな注目を集めている。つまり、炭化珪素は、シリコンよりもバンドギャップが大きいことから、絶縁破壊耐圧を確保しやすく、炭化珪素を使用したパワーＭＩＳＦＥＴにおいて、シリコンを使用したパワーＭＩＳＦＥＴと同等の絶縁破壊耐圧を得る場合、耐圧を確保するためのエピタキシャル層の厚さを薄くすることができる。この結果、炭化珪素を使用したパワーＭＩＳＦＥＴでは、シリコンを使用したパワーＭＩＳＦＥＴよりもオン抵抗を低くすることができる。すなわち、炭化珪素を使用したパワーＭＩＳＦＥＴでは、絶縁破壊耐圧の向上とオン抵抗の低減を両立することができることから、高性能のパワーＭＩＳＦＥＴを実現できる可能性があり大きな注目を集めている。
<Advantages of power MISFET using silicon carbide>
A transistor for high power use that can handle power of several watts or more is called a power MISFET, and various structures have been studied. In the power MISFET, the reduction in on-resistance and the improvement in breakdown voltage have a trade-off relationship defined by the band gap of the substrate material. At this time, since the breakdown voltage strength depends on the band gap size of the substrate material, it is easy to secure a breakdown voltage by using a material having a large band gap as the substrate material. Therefore, in order to exceed the performance of silicon elements widely used as power MISFETs, it is effective to use a substrate material having a larger band gap than silicon. In particular, silicon carbide (silicon carbide, SiC) has a sufficiently large band gap of about three times that of silicon, can easily form p-type and n-type conductivity, and can form an oxide film by thermal oxidation. Therefore, there is a possibility that a high-performance power MISFET can be realized. That is, since silicon carbide has a larger band gap than silicon, it is easy to ensure a breakdown voltage. In a power MISFET using silicon carbide, when a breakdown voltage equivalent to that of a power MISFET using silicon is obtained, The thickness of the epitaxial layer for ensuring the thickness can be reduced. As a result, in the power MISFET using silicon carbide, the on-resistance can be made lower than that in the power MISFET using silicon. In other words, a power MISFET using silicon carbide has been attracting much attention because there is a possibility of realizing a high-performance power MISFET because it can achieve both improvement in breakdown voltage and reduction in on-resistance.
＜炭化珪素を使用したパワーＭＩＳＦＥＴの問題点＞
しかし、炭化珪素は、化学的に不活性という性質があり、化学的処理を使用した加工が難しいという問題点がある。具体的に、炭化珪素を使用した半導体デバイスでは、ドライエッチング工程、ウェットエッチング工程、酸化工程、不純物拡散工程、あるいは、シリサイド工程の難易度が高くなるのである。例えば、シリコンを使用した半導体デバイスでは、ゲート絶縁膜の形成温度は１０００℃程度である一方、金属シリサイド膜の形成温度は、４００℃〜５００℃程度である。通常、金属シリサイド膜の形成工程は、ゲート絶縁膜の形成工程よりも後の工程で行なわれるが、シリコンを使用した半導体デバイスでは、金属シリサイド膜の形成温度が４００℃〜５００℃程度であることから、金属シリサイド膜の形成工程で実施される熱処理がゲート絶縁膜に与える影響は少ない。
<Problems of power MISFET using silicon carbide>
However, silicon carbide has a problem of being chemically inert and difficult to process using chemical treatment. Specifically, in a semiconductor device using silicon carbide, the difficulty of a dry etching process, a wet etching process, an oxidation process, an impurity diffusion process, or a silicide process becomes high. For example, in a semiconductor device using silicon, the formation temperature of the gate insulating film is about 1000 ° C., while the formation temperature of the metal silicide film is about 400 ° C. to 500 ° C. Usually, the metal silicide film forming step is performed after the gate insulating film forming step. In a semiconductor device using silicon, the metal silicide film forming temperature is about 400 ° C. to 500 ° C. Therefore, the heat treatment performed in the process of forming the metal silicide film has little influence on the gate insulating film.
これに対し、炭化珪素を使用した半導体デバイスでは、ゲート絶縁膜の形成温度は１７００℃程度にもなり、かつ、金属シリサイド膜の形成温度も、１０００℃程度と高温になる。このことから、炭化珪素を使用した半導体デバイスにおいて、半導体基板全体を１０００℃程度に加熱した状態で金属シリサイド膜を形成すると、金属シリサイド膜を形成する領域以外に形成されているゲート絶縁膜にも１０００℃程度の熱負荷が加わることになり、ゲート絶縁膜にダメージが加わってしまう。このように、炭化珪素を使用した半導体デバイスでは、金属シリサイド膜の形成温度が１０００℃程度と高温になることから、金属シリサイド膜を形成工程が他の領域に形成されている構成要素にダメージを与えやすくなり、半導体装置の特性劣化が起き易い。 On the other hand, in a semiconductor device using silicon carbide, the formation temperature of the gate insulating film is about 1700 ° C., and the formation temperature of the metal silicide film is as high as about 1000 ° C. Therefore, in a semiconductor device using silicon carbide, when a metal silicide film is formed in a state where the entire semiconductor substrate is heated to about 1000 ° C., the gate insulating film formed outside the region where the metal silicide film is formed is also applied. A thermal load of about 1000 ° C. is applied, and the gate insulating film is damaged. As described above, in the semiconductor device using silicon carbide, the formation temperature of the metal silicide film is as high as about 1000 ° C., so that the metal silicide film formation process damages the components formed in other regions. It becomes easy to give, and characteristic deterioration of the semiconductor device is likely to occur.
この点に関し、金属シリサイド膜を形成する工程として、半導体基板全体を加熱するのではなく、例えば、半導体基板上に金属膜を形成した後、半導体基板の所定領域にレーザ光を照射することにより行なう方法がある。この方法によれば、レーザ光を照射した所定領域の温度が上昇し、所定領域において、半導体基板と金属膜が反応して金属シリサイド膜が形成される。したがって、上述したレーザアニールは、レーザ光を照射した局所領域だけを加熱することができるため、金属シリサイド膜を形成しない他の領域は加熱されずに済む。この結果、レーザアニールによれば、シリサイド化しない領域に加わる熱負荷を低減できるので、シリサイド化しない他の領域に形成されているデバイスの構成要素にダメージを与えにくくすることができると考えられる。 In this regard, the step of forming the metal silicide film is not performed by heating the entire semiconductor substrate, for example, by forming a metal film on the semiconductor substrate and then irradiating a predetermined region of the semiconductor substrate with laser light. There is a way. According to this method, the temperature of the predetermined region irradiated with the laser light rises, and in the predetermined region, the semiconductor substrate and the metal film react to form a metal silicide film. Therefore, in the laser annealing described above, only the local region irradiated with the laser light can be heated, so that other regions where the metal silicide film is not formed need not be heated. As a result, according to the laser annealing, the thermal load applied to the non-silicided region can be reduced, so that it is considered possible to make it difficult to damage the components of the device formed in other regions that are not silicided.
ところが、ソース領域やドレイン領域に代表されるシリサイド化したい領域の大きさは、数μｍ×数μｍ程度であるが、レーザ光の照射径（スポット径）（直径）は、数１００μｍにもなる。つまり、レーザ光の照射領域は、シリサイド化領域よりもかなり大きくなっている。このことは、シリサイド化したい領域以外のシリサイド化したくない領域にも、レーザ光が照射されてしまうことを意味する。レーザ光が照射された領域は加熱されるため、シリサイド化したくない領域もレーザ光の照射によって加熱されることになる。しかし、シリサイド化したくない領域には、例えば、ＭＯＳＦＥＴのゲート絶縁膜のように、デバイス特性に大きな影響を与える薄膜が成膜されていることが多い。上述したゲート絶縁膜は、熱負荷に対して敏感であるため、所望の条件で成膜した後のプロセスにおいては、ゲート絶縁膜に加わる熱負荷を抑制する必要がある。つまり、レーザ光を使用したレーザアニールでは、いかにして、シリサイド化したくない領域に加わる熱負荷を充分に低減することができるかが重要となってくる。特に、炭化珪素を使用した半導体デバイスでは、金属シリサイド膜の形成温度が１０００℃程度の高温となるため、シリサイド化したくない領域に加わる熱負荷を充分に低減することが重要となる。 However, the size of the region to be silicided, represented by the source region and the drain region, is about several μm × several μm, but the irradiation diameter (spot diameter) (diameter) of the laser beam is several hundred μm. That is, the laser light irradiation region is considerably larger than the silicidation region. This means that a region other than the region that is desired to be silicided is irradiated with the laser beam. Since the region irradiated with the laser light is heated, the region that is not desired to be silicided is also heated by the laser light irradiation. However, a thin film that has a great influence on device characteristics is often formed in a region that is not desired to be silicided, such as a gate insulating film of a MOSFET. Since the gate insulating film described above is sensitive to a thermal load, it is necessary to suppress the thermal load applied to the gate insulating film in a process after film formation under desired conditions. That is, in laser annealing using laser light, it is important how the thermal load applied to the region that is not desired to be silicided can be sufficiently reduced. In particular, in a semiconductor device using silicon carbide, the formation temperature of the metal silicide film is as high as about 1000 ° C., so it is important to sufficiently reduce the thermal load applied to the region that is not desired to be silicided.
そこで、特に、高温の熱処理が必要とされる炭化珪素を使用した半導体デバイスに、本実施の形態１における基本思想を適用することが有用であることがわかる。以下では、炭化珪素を使用した半導体デバイスの一例として、炭化珪素を使用した縦型のパワーＭＩＳＦＥＴを取り上げ、この半導体装置の製造方法に本実施の形態１における基本思想を適用する例について図面を参照しながら説明する。 Thus, it can be seen that it is particularly useful to apply the basic idea of the first embodiment to a semiconductor device using silicon carbide that requires high-temperature heat treatment. Hereinafter, a vertical power MISFET using silicon carbide will be taken as an example of a semiconductor device using silicon carbide, and the drawings will be referred to for an example in which the basic idea in the first embodiment is applied to a method for manufacturing this semiconductor device. While explaining.
＜半導体装置の製造方法＞
まず、図９に示すように、例えば、ｎ型の単結晶の炭化珪素（ＳｉＣ）からなる半導体基板１Ｓ（ドレイン領域となる）の表面（主面）に、１０μｍ〜１００μｍ程度の厚さを有し、かつ、１０×１０１６／ｃｍ３程度のドナー密度を有する炭化珪素からなるエピタキシャル層ＥＰＩを形成する。次に、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、エピタキシャル層ＥＰＩの表面にｐ型ウェルＰＷＬを形成する。ｐ型ウェルＰＷＬは、例えば、アルミニウム（Ａｌ）などのｐ型不純物をエピタキシャル層ＥＰＩ内に導入することにより形成される。その後、フォトリソグラフィ技術およびイオン注入法を使用することにより、ｐ型ウェルＰＷＬに内包されるようにソース領域ＳＲを形成する。ソース領域ＳＲは、ｎ＋型半導体領域からなり、例えば、窒素（Ｎ）などのｎ型不純物をｐ型ウェルＰＷＬ内に導入することにより形成される。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
First, as shown in FIG. 9, for example, the surface (main surface) of a
続いて、図１０に示すように、半導体基板１Ｓの表面に層間絶縁膜ＩＬを形成する。層間絶縁膜ＩＬは、例えば、酸化シリコン膜からなり、例えば、ＣＶＤ法を使用することにより形成することができる。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、層間絶縁膜ＩＬに開口部ＯＰを形成し、開口部ＯＰから露出する半導体基板１Ｓの表面にゲート絶縁膜ＧＯＸを形成する。ゲート絶縁膜ＧＯＸは、例えば、薄い酸化シリコン膜から形成されており、例えば、熱酸化法を使用することにより形成することができる。なお、酸化シリコン膜の表面にＮＯガス（一酸化窒素ガス）を導入して窒化処理を施し、酸化シリコン膜と半導体基板１Ｓの界面に窒素を導入することもできる。
Subsequently, as shown in FIG. 10, an interlayer insulating film IL is formed on the surface of the
次に、図１１に示すように、開口部ＯＰの底部に形成されているゲート絶縁膜ＧＯＸ上から開口部ＯＰの内壁を覆って層間絶縁膜ＩＬに乗り上げるようにゲート電極Ｇを形成する。ゲート電極Ｇは、例えば、開口部ＯＰ内を含む層間絶縁膜ＩＬ上に、例えば、ＣＶＤ法を使用してポリシリコン膜を形成し、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用して、ポリシリコン膜をパターニングすることにより形成することができる。 Next, as shown in FIG. 11, the gate electrode G is formed so as to cover the inner wall of the opening OP from the top of the gate insulating film GOX formed at the bottom of the opening OP and run over the interlayer insulating film IL. For example, the gate electrode G is formed on the interlayer insulating film IL including the inside of the opening OP by using, for example, a CVD method to form a polysilicon film, and using a photolithography technique and an etching technique to form the polysilicon film. It can be formed by patterning.
続いて、図１２に示すように、ゲート電極Ｇを覆う層間絶縁膜ＩＬ上に保護膜ＰＲＦを形成する。この保護膜ＰＲＦは、例えば、ＣＶＤ法を使用して形成することができ、この後の工程で成膜する金属膜とゲート電極Ｇが直接接触することを防止する機能を有している。つまり、保護膜ＰＲＦは、紫外線レーザ光を照射した際の熱によって、金属膜とゲート電極Ｇが反応することを防止するために設けられる膜である。 Subsequently, as shown in FIG. 12, a protective film PRF is formed on the interlayer insulating film IL covering the gate electrode G. The protective film PRF can be formed by using, for example, a CVD method, and has a function of preventing the metal film to be formed in the subsequent process from directly contacting the gate electrode G. That is, the protective film PRF is a film provided to prevent the metal film and the gate electrode G from reacting with heat when irradiated with ultraviolet laser light.
次に、図１３に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、保護膜ＰＲＦおよび層間絶縁膜ＩＬを貫通して、ソース領域ＳＲを露出するコンタクトホールＣＮＴを形成する。そして、図１４に示すように、コンタクトホールＣＮＴ内を含む保護膜ＰＲＦ上に金属膜ＭＦを形成する。金属膜ＭＦは、例えば、コバルト膜、ニッケル膜、あるいは、プラチナ膜などから構成されており、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。このとき、コンタクトホールＣＮＴの底部においては、金属膜ＭＦとソース領域ＳＲが直接接触することになる。 Next, as shown in FIG. 13, by using a photolithography technique and an etching technique, a contact hole CNT that penetrates the protective film PRF and the interlayer insulating film IL and exposes the source region SR is formed. Then, as shown in FIG. 14, a metal film MF is formed on the protective film PRF including the inside of the contact hole CNT. The metal film MF is composed of, for example, a cobalt film, a nickel film, or a platinum film, and can be formed by using, for example, a sputtering method. At this time, the metal film MF and the source region SR are in direct contact with each other at the bottom of the contact hole CNT.
続いて、図１５に示すように、金属膜ＭＦ上に透過膜ＰＦを形成する。透過膜ＰＦは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜から形成され、例えば、ＣＶＤ法により形成することができる。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、透過膜ＰＦをパターニングする。透過膜ＰＦのパターニングは、平面視において、コンタクトホールＣＮＴを覆うように行なわれ、それ以外の領域に形成されている透過膜ＰＦを除去するように行なわれる。 Subsequently, as shown in FIG. 15, a permeable film PF is formed on the metal film MF. The transmission film PF is formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and can be formed by, for example, a CVD method. Thereafter, the transmissive film PF is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. The patterning of the permeable film PF is performed so as to cover the contact hole CNT in plan view, and is performed so as to remove the permeable film PF formed in other regions.
その後、図１６に示すように、半導体基板１Ｓの上方から紫外線レーザ光ＵＶを照射する。このとき、半導体基板１Ｓの透過膜形成領域においては、紫外線レーザ光ＵＶが透過膜ＰＦを透過して、透過膜ＰＦの下層に形成されている金属膜ＭＦに紫外線レーザ光ＵＶが照射される。すると、紫外線レーザ光ＵＶの一部は、金属膜ＭＦに吸収されるが、一部の紫外線レーザ光ＵＶは、金属膜ＭＦから反射される。ところが、透過膜形成領域においては、金属膜ＭＦで反射された紫外線レーザ光ＵＶが、透過膜ＰＦと外部空間との境界において反射され、再び、金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶが照射されることになる。つまり、本実施の形態１では、透過膜形成領域に透過膜ＰＦを形成することにより、紫外線レーザ光ＵＶを透過させて金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶを照射することができるとともに、金属膜ＭＦで反射した紫外線レーザ光ＵＶも透過膜ＰＦでの多重反射によって金属膜ＭＦへ再び照射させることができる。この結果、透過膜ＰＦを形成している透過膜形成領域においては、紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率を向上させることができる。このことは、透過膜形成領域においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶを増やすことができるため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を高くできることを意味する。
Thereafter, as shown in FIG. 16, the ultraviolet laser beam UV is irradiated from above the
一方、金属膜露出領域においては、透過膜ＰＦが形成されていないため、直接、金属膜ＭＦ上に紫外線レーザ光ＵＶが照射される。このとき、金属膜ＭＦによって大部分の紫外線レーザ光ＵＶは反射される。このことから、金属膜露出領域においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶが透過膜形成領域よりも減少する。このことは、金属膜露出領域における紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率が低下するため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を透過膜形成領域に比べて低くすることができることを意味する。
On the other hand, since the permeable film PF is not formed in the exposed region of the metal film, the ultraviolet laser beam UV is directly irradiated onto the metal film MF. At this time, most of the ultraviolet laser beam UV is reflected by the metal film MF. For this reason, in the exposed region of the metal film, the ultraviolet laser beam UV absorbed by the metal film MF is reduced as compared with the transmissive film forming region. This means that the absorption efficiency of the ultraviolet laser beam UV into the metal film MF in the exposed region of the metal film is lowered, so that the temperatures of the metal film MF and the
この結果、図１６に示すように、例えば、透過膜形成領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも高くなり、半導体基板１Ｓ（ソース領域ＳＲ）と金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じる。したがって、透過膜形成領域においては、半導体基板１Ｓ（ソース領域ＳＲ）と金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成される。一方、金属膜露出領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも低くなる。このとき、金属膜露出領域に形成されているゲート電極Ｇと金属膜ＭＦの間に保護膜ＰＲＦが介在しているため、ゲート電極Ｇと金属膜ＭＦとのシリサイド反応を防止することができる。つまり、ゲート電極Ｇは、ポリシリコン膜から形成されているため、金属膜ＭＦと直接接触すると、シリサイド反応が生じる可能性がある。この点に関し、本実施の形態１では、金属露出領域の温度が、シリサイド化するための共晶化温度よりも低いため、ゲート電極Ｇと金属膜ＭＦが直接接触してもシリサイド反応が起こらないと考えられるが、金属膜露出領域の温度が共晶化温度付近に達する場合を想定すると、ゲート電極Ｇと金属膜ＭＦとの間でシリサイド反応が生じる可能性も考えられる。しかし、本実施の形態１では、ゲート電極Ｇと金属膜ＭＦとの間に保護膜ＰＲＦを介在させているので、例えば、金属膜露出領域の温度が共晶化温度付近に達する場合であっても、ゲート電極Ｇと金属膜ＭＦとの間でシリサイド反応が生じることを確実に防止することができる。さらに、本実施の形態１では、少なくとも、透過膜形成領域の温度よりも金属膜露出領域の温度を低くすることができるので、ゲート絶縁膜に加わるダメージも低減することができる。このことから、本実施の形態１によれば、半導体装置の特性劣化を抑制しつつ、金属シリサイド膜ＳＬを形成することができる。
As a result, as shown in FIG. 16, for example, in the transmissive film formation region, the temperature of the
なお、金属膜ＭＦがニッケル膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはニッケルシリサイド膜となり、金属膜ＭＦがコバルト膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはコバルトシリサイド膜となる。また、金属膜ＭＦがプラチナ膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはプラチナシリサイド膜となり、金属膜ＭＦがチタン膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはチタンシリサイド膜となる。 When the metal film MF is a nickel film, the metal silicide film SL is a nickel silicide film, and when the metal film MF is a cobalt film, the metal silicide film SL is a cobalt silicide film. When the metal film MF is a platinum film, the metal silicide film SL is a platinum silicide film, and when the metal film MF is a titanium film, the metal silicide film SL is a titanium silicide film.
次に、図１７に示すように、エッチング技術を使用することにより、パターニングした透過膜ＰＦおよびシリサイド化しなかった金属膜ＭＦを除去する。ここで、金属膜ＭＦと金属シリサイド膜ＳＬは、化学的反応性が異なるため、ドライエッチングやウェットエッチングのいずれにおいても、金属シリサイド膜ＳＬに影響を与えることなく、金属膜ＭＦだけを除去することができる。 Next, as shown in FIG. 17, the patterned transmission film PF and the metal film MF that has not been silicided are removed by using an etching technique. Here, since the metal film MF and the metal silicide film SL have different chemical reactivity, only the metal film MF is removed without affecting the metal silicide film SL in both dry etching and wet etching. Can do.
続いて、図１８に示すように、コンタクトホールＣＮＴ内を含む保護膜ＰＲＦ上に、例えば、スパッタリング法を使用することにより、例えば、アルミニウム膜からなる導体膜を形成する。そして、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、アルミニウム膜からなる導体膜をパターニングする。これにより、ソースコンタクトＳＣＮＴおよびゲートコンタクトＧＣＮＴを形成することができる。ソースコンタクトＳＣＮＴは、金属シリサイド膜ＳＬとの電気的接続を確保する機能を有し、ゲートコンタクトＧＣＮＴは、ゲート電極Ｇとの電気的接続を確保する機能を有している。なお、ソースコンタクトＳＣＮＴとゲートコンタクトＧＣＮＴは電気的に絶縁されている。以上のようにして、本実施の形態１における半導体装置を製造することができる。 Subsequently, as shown in FIG. 18, a conductor film made of, for example, an aluminum film is formed on the protective film PRF including the inside of the contact hole CNT by using, for example, a sputtering method. Then, the conductor film made of an aluminum film is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. Thereby, the source contact SCNT and the gate contact GCNT can be formed. The source contact SCNT has a function of securing electrical connection with the metal silicide film SL, and the gate contact GCNT has a function of securing electrical connection with the gate electrode G. Note that the source contact SCNT and the gate contact GCNT are electrically insulated. As described above, the semiconductor device according to the first embodiment can be manufactured.
さらに、本実施の形態１における半導体装置の製造方法の変形例について説明する。まず、図９〜図１２までは、前記実施の形態１と同様である。続いて、図１９に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、保護膜ＰＲＦをパターニングする。保護膜ＰＲＦのパターニングは、開口部ＯＰの内部に形成されているゲート電極Ｇを露出するように行なわれる。その後、図２０に示すように、露出しているゲート電極Ｇ上を含む保護膜ＰＲＦ上にバリア膜ＢＦ１を形成する。このバリア膜ＢＦ１は、例えば、窒化チタン膜からなり、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。 Further, a modification of the method for manufacturing the semiconductor device in the first embodiment will be described. First, FIGS. 9 to 12 are the same as those in the first embodiment. Subsequently, as shown in FIG. 19, the protective film PRF is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. The patterning of the protective film PRF is performed so as to expose the gate electrode G formed inside the opening OP. Thereafter, as shown in FIG. 20, a barrier film BF1 is formed on the protective film PRF including the exposed gate electrode G. The barrier film BF1 is made of, for example, a titanium nitride film, and can be formed by using, for example, a sputtering method.
次に、図２１に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、バリア膜ＢＦ１、保護膜ＰＲＦおよび層間絶縁膜ＩＬを貫通して、ソース領域ＳＲを露出するコンタクトホールＣＮＴを形成する。そして、コンタクトホールＣＮＴ内を含むバリア膜ＢＦ１上に金属膜ＭＦを形成する。金属膜ＭＦは、例えば、コバルト膜、ニッケル膜、あるいは、プラチナ膜などから構成されており、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。このとき、コンタクトホールＣＮＴの底部においては、金属膜ＭＦとソース領域ＳＲが直接接触することになる。 Next, as shown in FIG. 21, a contact hole CNT that exposes the source region SR is formed through the barrier film BF1, the protective film PRF, and the interlayer insulating film IL by using a photolithography technique and an etching technique. To do. Then, a metal film MF is formed on the barrier film BF1 including the inside of the contact hole CNT. The metal film MF is composed of, for example, a cobalt film, a nickel film, or a platinum film, and can be formed by using, for example, a sputtering method. At this time, the metal film MF and the source region SR are in direct contact with each other at the bottom of the contact hole CNT.
続いて、図２２に示すように、金属膜ＭＦ上に透過膜ＰＦを形成する。透過膜ＰＦは、例えば、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜から形成され、例えば、ＣＶＤ法により形成することができる。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、透過膜ＰＦをパターニングする。透過膜ＰＦのパターニングは、平面視において、コンタクトホールＣＮＴを覆うように行なわれ、それ以外の領域に形成されている透過膜ＰＦを除去するように行なわれる。 Subsequently, as shown in FIG. 22, a permeable film PF is formed on the metal film MF. The transmission film PF is formed of, for example, a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and can be formed by, for example, a CVD method. Thereafter, the transmissive film PF is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. The patterning of the permeable film PF is performed so as to cover the contact hole CNT in plan view, and is performed so as to remove the permeable film PF formed in other regions.
その後、図２３に示すように、半導体基板１Ｓの上方から紫外線レーザ光ＵＶを照射する。このとき、半導体基板１Ｓの透過膜形成領域においては、紫外線レーザ光ＵＶが透過膜ＰＦを透過して、透過膜ＰＦの下層に形成されている金属膜ＭＦに紫外線レーザ光ＵＶが照射される。すると、紫外線レーザ光ＵＶの一部は、金属膜ＭＦに吸収されるが、一部の紫外線レーザ光ＵＶは、金属膜ＭＦから反射される。ところが、透過膜形成領域においては、金属膜ＭＦで反射された紫外線レーザ光ＵＶが、透過膜ＰＦと外部空間との境界において反射され、再び、金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶが照射されることになる。つまり、本変形例でも、透過膜形成領域に透過膜ＰＦを形成することにより、紫外線レーザ光ＵＶを透過させて金属膜ＭＦへ紫外線レーザ光ＵＶを照射することができるとともに、金属膜ＭＦで反射した紫外線レーザ光ＵＶも透過膜ＰＦでの多重反射によって金属膜ＭＦへ再び照射させることができる。この結果、透過膜ＰＦを形成している透過膜形成領域においては、紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率を向上させることができる。このことは、透過膜形成領域においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶを増やすことができるため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を高くできることを意味する。
Thereafter, as shown in FIG. 23, ultraviolet laser light UV is irradiated from above the
一方、金属膜露出領域においては、透過膜ＰＦが形成されていないため、直接、金属膜ＭＦ上に紫外線レーザ光ＵＶが照射される。このとき、金属膜ＭＦによって大部分の紫外線レーザ光ＵＶは反射される。このことから、金属膜露出領域においては、金属膜ＭＦに吸収される紫外線レーザ光ＵＶが透過膜形成領域よりも減少する。このことは、金属膜露出領域における紫外線レーザ光ＵＶの金属膜ＭＦへの吸収効率が低下するため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を透過膜形成領域に比べて低くすることができることを意味する。
On the other hand, since the permeable film PF is not formed in the exposed region of the metal film, the ultraviolet laser beam UV is directly irradiated onto the metal film MF. At this time, most of the ultraviolet laser beam UV is reflected by the metal film MF. For this reason, in the exposed region of the metal film, the ultraviolet laser beam UV absorbed by the metal film MF is reduced as compared with the transmissive film forming region. This means that the absorption efficiency of the ultraviolet laser beam UV into the metal film MF in the exposed region of the metal film is lowered, so that the temperatures of the metal film MF and the
この結果、図２３に示すように、例えば、透過膜形成領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも高くなり、半導体基板１Ｓ（ソース領域ＳＲ）と金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じる。したがって、透過膜形成領域においては、半導体基板１Ｓ（ソース領域ＳＲ）と金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成される。一方、金属膜露出領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも低くなる。そして、本変形例においては、保護膜ＰＲＦと金属膜ＭＦとの間にバリア膜ＢＦ１を介在させている。このため、紫外線レーザ光ＵＶを照射することにより加熱された金属膜ＭＦと保護膜ＰＲＦが反応して導電性反応物が生成されることを抑制できる。その後の工程は、前記実施の形態１と同様である。
As a result, as shown in FIG. 23, for example, in the transmissive film formation region, the temperature of the
なお、図２４に示すように、バリア膜ＢＦ１上に金属膜ＭＦを形成した後、この金属膜ＭＦ上に、例えば、窒化チタン膜からなるバリア膜ＢＦ２を形成し、このバリア膜ＢＦ２上に選択的に透過膜ＰＦを形成するようにしてもよい。この場合、紫外線レーザ光ＵＶを照射することによる熱で、透過膜ＰＦと金属膜ＭＦが反応することを抑制することができる。すなわち、図２４に示す例では、透過膜ＰＦと金属膜ＭＦの間にバリア膜ＢＦ２を介在させているので、透過膜ＰＦと金属膜ＭＦとの不所望な反応を抑制することができる。 As shown in FIG. 24, after the metal film MF is formed on the barrier film BF1, a barrier film BF2 made of, for example, a titanium nitride film is formed on the metal film MF, and selected on the barrier film BF2. Alternatively, the permeable membrane PF may be formed. In this case, it is possible to suppress the reaction between the transmission film PF and the metal film MF due to the heat generated by the irradiation with the ultraviolet laser beam UV. That is, in the example shown in FIG. 24, since the barrier film BF2 is interposed between the permeable film PF and the metal film MF, an undesired reaction between the permeable film PF and the metal film MF can be suppressed.
（実施の形態２）
＜実施の形態２における基本思想＞
まず、本実施の形態２における基本思想について図面を参照しながら説明する。図２５に示すように、半導体基板１Ｓを用意し、この半導体基板１Ｓの表面（上面、主面）上に金属膜ＭＦを形成する。この金属膜ＭＦは、例えば、コバルト膜、ニッケル膜、チタン膜あるいは、プラチナ膜などから構成されており、例えば、スパッタリング法を使用することにより形成することができる。ここで、半導体基板１Ｓ上の領域を領域ＡＲ１と領域ＡＲ２に分けることにする。具体的に、領域ＡＲ１は、金属シリサイド膜を形成する領域であり、領域ＡＲ２は、金属シリサイド膜を形成しない領域として定義される。金属膜ＭＦは、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２を含む半導体基板１Ｓの表面上を覆うように形成される。
(Embodiment 2)
<Basic idea in Embodiment 2>
First, the basic idea in the second embodiment will be described with reference to the drawings. As shown in FIG. 25, a
次に、図２６に示すように、金属膜ＭＦ上に反射膜ＲＥＦを形成する。この反射膜ＲＥＦは、例えば、タングステン膜、アルミニウム膜、あるいは、炭化シリコン膜などから構成することができ、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法により形成することができる。反射膜ＲＥＦは、図２６に示す段階では、領域ＡＲ１および領域ＡＲ２に形成される。 Next, as shown in FIG. 26, a reflective film REF is formed on the metal film MF. The reflective film REF can be made of, for example, a tungsten film, an aluminum film, or a silicon carbide film, and can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. The reflective film REF is formed in the region AR1 and the region AR2 in the stage shown in FIG.
続いて、図２７に示すように、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、領域ＡＲ１に形成されている反射膜ＲＥＦを除去する。これにより、領域ＡＲ２においては、金属膜ＭＦ上に反射膜ＲＥＦが形成される一方、領域ＡＲ１においては、金属膜ＭＦ上に形成されている反射膜ＲＥＦが除去される。つまり、本実施の形態２では、領域ＡＲ２にだけ選択的に反射膜ＲＥＦを形成することができる。 Subsequently, as shown in FIG. 27, the reflective film REF formed in the region AR1 is removed by using a photolithography technique and an etching technique. As a result, the reflective film REF is formed on the metal film MF in the region AR2, while the reflective film REF formed on the metal film MF is removed in the region AR1. That is, in the second embodiment, the reflective film REF can be selectively formed only in the region AR2.
その後、図２８に示すように、半導体基板１Ｓの領域ＡＲ１および領域ＡＲ２にわたって赤外線レーザ光ＩＦを照射する。このとき、半導体基板１Ｓの領域ＡＲ１においては、赤外線レーザ光ＩＦを反射する反射膜ＲＥＦが形成されていないので、直接、赤外線レーザ光ＩＦが金属膜ＭＦに照射される。この結果、反射膜ＲＥＦを形成していない領域ＡＲ１においては、赤外線レーザ光ＩＦが効率良く金属膜ＭＦへ吸収される。このことは、領域ＡＲ１においては、金属膜ＭＦに吸収される赤外線レーザ光ＩＦを増やすことができるため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を高くできることを意味する。
Thereafter, as shown in FIG. 28, the infrared laser light IF is irradiated over the region AR1 and the region AR2 of the
一方、領域ＡＲ２においては、反射膜ＲＥＦが形成されているため、この反射膜ＲＥＦに対して赤外線レーザ光ＩＦが照射される。このとき、反射膜ＲＥＦによって大部分の赤外線レーザ光ＩＦは反射される。このことから、領域ＡＲ２においては、反射膜ＲＥＦの下層に形成されている金属膜ＭＦに吸収される赤外線レーザ光ＩＦが領域ＡＲ１よりも減少する。このことは、領域ＡＲ２における赤外線レーザ光ＩＦの金属膜ＭＦへの吸収効率が低下するため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を領域ＡＲ１に比べて低くすることができることを意味する。
On the other hand, since the reflective film REF is formed in the area AR2, the infrared laser light IF is irradiated to the reflective film REF. At this time, most of the infrared laser light IF is reflected by the reflective film REF. For this reason, in the area AR2, the infrared laser light IF absorbed by the metal film MF formed in the lower layer of the reflective film REF is smaller than in the area AR1. This means that the absorption efficiency of the infrared laser light IF into the metal film MF in the region AR2 is lowered, and therefore the temperatures of the metal film MF and the
この結果、図２９に示すように、例えば、領域ＡＲ１においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも高くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じる。したがって、領域ＡＲ１においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成される。一方、領域ＡＲ２においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも低くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じない。つまり、領域ＡＲ２においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成されないことになる。
As a result, as shown in FIG. 29, for example, in the region AR1, the temperature of the
このように本実施の形態２の基本思想は、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）に反射膜ＲＥＦを形成せず、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）に反射膜ＲＥＦを形成することにより、赤外線レーザ光ＩＦを照射した際、シリサイド化する領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも高くする一方、シリサイド化しない領域の温度をシリサイド化するための共晶化温度よりも低くすることができる。この結果、シリサイド化しない領域の温度を低く抑えることができ、シリサイド化反応を生じさせないとともに、シリサイド化しない領域に加わる熱負荷を抑制することができる。つまり、本実施の形態２の基本思想は、反射膜ＲＥＦの形成の有無によって、赤外線レーザ光ＩＦの金属膜ＭＦへ吸収効率を変化させることにより、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度とシリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度との間に差を設けることに特徴がある。そして、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の温度が共晶化温度より高くなり、かつ、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度が共晶化温度よりも低くなるように温度差を設けることにより、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）にだけ選択的に金属シリサイド膜ＳＬを形成することができるのである。 As described above, the basic idea of the second embodiment is that the reflection film REF is not formed in the region to be silicided (region AR1), and the reflection film REF is formed in the region (region AR2) that is not to be silicided. When irradiated with optical IF, the temperature of the silicidation region is set higher than the eutectic temperature for silicidation, while the temperature of the non-silicidation region is set lower than the eutectic temperature for silicidation. Can do. As a result, the temperature of the non-silicided region can be kept low, the silicidation reaction does not occur, and the thermal load applied to the non-silicided region can be suppressed. That is, the basic idea of the second embodiment is that the temperature and silicide of the region to be silicided (region AR1) are changed by changing the absorption efficiency of the infrared laser light IF to the metal film MF depending on whether or not the reflective film REF is formed. It is characterized in that a difference is provided between the temperature of the region (region AR2) that is not changed. Then, by providing a temperature difference so that the temperature of the silicided region (region AR1) is higher than the eutectic temperature, and the temperature of the non-silicided region (region AR2) is lower than the eutectic temperature. The metal silicide film SL can be selectively formed only in the region to be silicided (region AR1).
特に、本実施の形態２における基本思想においては、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の金属膜ＭＦが露出しており、金属膜ＭＦ上に反射膜ＲＥＦが形成されていない。このため、少なくとも、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）においては、金属膜ＭＦと金属膜ＭＦ上に形成される膜との不所望な反応を抑制することができる。また、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）には、金属膜ＭＦ上に反射膜ＲＥＦが形成されているが、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）では、照射された赤外線レーザ光ＩＦの大部分が反射膜ＲＥＦで反射されてしまうため、反射膜ＲＥＦの下層に形成されている金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度上昇を抑制することができる。このため、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度は比較的低くすることができるので、金属膜ＭＦと反射膜ＲＥＦとの反応を抑制することができる。
In particular, in the basic idea in the second embodiment, the metal film MF in the silicided region (region AR1) is exposed, and the reflective film REF is not formed on the metal film MF. For this reason, at least in the region to be silicided (region AR1), an undesirable reaction between the metal film MF and the film formed over the metal film MF can be suppressed. In addition, the reflective film REF is formed on the metal film MF in the non-silicided region (region AR2), but most of the irradiated infrared laser beam IF is reflected in the non-silicided region (region AR2). Since the light is reflected by the film REF, the temperature rise of the metal film MF and the
さらに、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）においては、熱伝導率の良い反射膜ＲＥＦが形成されているため、反射膜ＲＥＦからの熱拡散が速やかに行なわれる。このことから、領域ＡＲ２においては、反射膜ＲＥＦでの赤外線レーザ光ＩＦの反射および熱伝導率の良好な反射膜ＲＥＦ自体からの速やかな熱拡散の相乗効果によって、領域ＡＲ２の温度を共晶化温度よりも低くすることができる。つまり、本実施の形態２で設けている反射膜ＲＥＦの主要な機能は、照射された赤外線レーザ光ＩＦを充分に反射させることにあるが、反射膜ＲＥＦ自体は、例えば、熱伝導性の良い金属膜から構成されるので、反射膜ＲＥＦ自体からの熱拡散も効率良く行なうことができるのである。すなわち、本実施の形態２における反射膜ＲＥＦは、赤外線レーザ光ＩＦを充分に反射させる機能と、熱を効率良く拡散させる機能を有しており、これらの２つの機能の相乗効果によって、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度上昇を効果的に抑制することができる。 Furthermore, since the reflective film REF having a good thermal conductivity is formed in the region that is not silicided (region AR2), thermal diffusion from the reflective film REF is performed quickly. Therefore, in the area AR2, the temperature of the area AR2 is eutectic due to the synergistic effect of the reflection of the infrared laser light IF by the reflection film REF and the rapid thermal diffusion from the reflection film REF itself having a good thermal conductivity. It can be lower than the temperature. That is, the main function of the reflective film REF provided in the second embodiment is to sufficiently reflect the irradiated infrared laser beam IF, but the reflective film REF itself has, for example, good thermal conductivity. Since it is composed of a metal film, thermal diffusion from the reflective film REF itself can also be performed efficiently. That is, the reflective film REF in Embodiment 2 has a function of sufficiently reflecting the infrared laser beam IF and a function of efficiently diffusing heat, and silicidation is achieved by a synergistic effect of these two functions. It is possible to effectively suppress the temperature rise in the area (area AR2) that is not.
ここで、本実施の形態２における反射膜ＲＥＦとは、赤外線レーザ光ＩＦを反射する膜という意味で使用している。例えば、赤外線レーザ光ＩＦは、波長が２．８μｍ〜１０．６μｍの範囲内にある連続発振レーザ光から構成されており、この赤外線レーザ光ＩＦを透過する性質を有している膜を反射膜ＲＥＦとして定義している。具体的に、反射膜ＲＥＦは、タングステン膜、アルミニウム膜、あるいは、炭化シリコン膜などから構成することができから構成することができる。特に、タングステン膜およびアルミニウム膜は、赤外線レーザ光ＩＦの反射率が高いとともに、加工性が良好である利点を有しているので、反射膜ＲＥＦとして使用することが望ましい。 Here, the reflection film REF in Embodiment 2 is used to mean a film that reflects the infrared laser beam IF. For example, the infrared laser beam IF is composed of a continuous wave laser beam having a wavelength in the range of 2.8 μm to 10.6 μm, and a film having a property of transmitting the infrared laser beam IF is a reflective film. It is defined as REF. Specifically, the reflective film REF can be composed of a tungsten film, an aluminum film, a silicon carbide film, or the like. In particular, the tungsten film and the aluminum film have the advantages of high reflectivity of the infrared laser light IF and good workability, so that it is desirable to use the film as the reflective film REF.
そして、本実施の形態２における反射膜ＲＥＦの膜厚は、１μｍ以上であることが望ましい。なぜなら、反射膜ＲＥＦの膜厚が、対象となっている赤外線レーザ光ＩＦの波長と同程度にすると反射効率が向上するからである。すなわち、反射膜ＲＥＦでの赤外線レーザ光ＩＦの反射を充分に行なって、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）の温度上昇を抑制する観点からは、反射膜ＲＥＦの膜厚が１μｍ以上であることが望ましいのである。 The film thickness of the reflective film REF in the second embodiment is desirably 1 μm or more. This is because the reflection efficiency is improved when the film thickness of the reflection film REF is set to be equal to the wavelength of the target infrared laser beam IF. That is, from the viewpoint of sufficiently reflecting the infrared laser beam IF by the reflective film REF and suppressing the temperature rise in the non-silicided region (region AR2), the thickness of the reflective film REF is 1 μm or more. It is desirable.
なお、反射膜ＲＥＦの材料を下層に形成されている金属膜ＭＦと同じ材料から構成することもできる。この場合、例えば、プロセスを簡素化することができる。ここで、反射膜ＲＥＦを金属膜ＭＦと同じ材料から構成する場合、赤外線レーザ光ＩＦを充分に反射させることができるかが疑問になる。例えば、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）では、金属膜ＭＦが露出しているが、この金属膜ＭＦでの反射は少なく、大部分は金属膜ＭＦに吸収されることを前提としている。したがって、シリサイド化しない領域（領域ＡＲ２）においても、金属膜ＭＦ上に形成される反射膜ＲＥＦを金属膜ＭＦと同じ材料から構成する場合、シリサイド化する領域（領域ＡＲ１）の類推から、赤外線レーザ光ＩＦの吸収が充分に行なわれないのではないかという疑問が生じる。しかし、反射膜ＲＥＦの膜厚が、対象となっている赤外線レーザ光ＩＦの波長と同程度にすると反射効率が向上するため、反射膜ＲＥＦを金属膜ＭＦと同じ材料から構成する場合であっても、反射膜ＲＥＦの膜厚を赤外線レーザ光ＩＦの波長と同程度の膜厚にすることにより、反射効率を向上させることができるのである。つまり、本実施の形態２では、同じ材料の反射膜ＲＥＦであっても、膜厚を調整することにより、反射効率が変化するという性質をうまく利用しているのである。これにより、反射膜ＲＥＦを金属膜ＭＦと同じ材料から構成することもできる。 Note that the material of the reflective film REF can be made of the same material as that of the metal film MF formed in the lower layer. In this case, for example, the process can be simplified. Here, when the reflective film REF is made of the same material as the metal film MF, it is questionable whether the infrared laser light IF can be sufficiently reflected. For example, although the metal film MF is exposed in the region to be silicided (region AR1), reflection on the metal film MF is small, and it is assumed that most of the metal film MF is absorbed by the metal film MF. Therefore, in the region where the silicide is not formed (region AR2), when the reflective film REF formed on the metal film MF is made of the same material as that of the metal film MF, an infrared laser is derived from the analogy of the region to be silicided (region AR1). The question arises that the optical IF may not be sufficiently absorbed. However, when the thickness of the reflective film REF is approximately the same as the wavelength of the target infrared laser light IF, the reflection efficiency is improved. Therefore, the reflective film REF is made of the same material as the metal film MF. However, the reflection efficiency can be improved by setting the film thickness of the reflective film REF to the same thickness as the wavelength of the infrared laser beam IF. In other words, in the second embodiment, even the reflective film REF made of the same material makes good use of the property that the reflection efficiency changes by adjusting the film thickness. Thereby, the reflective film REF can also be comprised from the same material as the metal film MF.
＜半導体装置の製造方法＞
以下では、炭化珪素を使用した半導体デバイスの一例として、炭化珪素を使用した縦型のパワーＭＩＳＦＥＴを取り上げ、この半導体装置の製造方法に本実施の形態２における基本思想を適用する例について図面を参照しながら説明する。
<Method for Manufacturing Semiconductor Device>
Hereinafter, a vertical power MISFET using silicon carbide will be taken as an example of a semiconductor device using silicon carbide, and the drawings will be referred to for an example in which the basic idea of the second embodiment is applied to a method for manufacturing this semiconductor device. While explaining.
図９〜図１４までは、前記実施の形態１と同様である。そして、図３０に示すように、金属膜ＭＦ上に反射膜ＲＥＦを形成する。反射膜ＲＥＦは、例えば、タングステン膜、アルミニウム膜、あるいは、炭化シリコン膜などの導体膜から形成され、例えば、スパッタリング法やＣＶＤ法により形成することができる。その後、フォトリソグラフィ技術およびエッチング技術を使用することにより、反射膜ＲＥＦをパターニングする。反射膜ＲＥＦのパターニングは、平面視において、コンタクトホールＣＮＴの形成領域を開口し、かつ、その他の領域を覆うように行なわれる。 9 to 14 are the same as those in the first embodiment. Then, as shown in FIG. 30, a reflective film REF is formed on the metal film MF. The reflective film REF is formed of a conductive film such as a tungsten film, an aluminum film, or a silicon carbide film, and can be formed by, for example, a sputtering method or a CVD method. Thereafter, the reflective film REF is patterned by using a photolithography technique and an etching technique. Patterning of the reflective film REF is performed so as to open a contact hole CNT formation region and cover other regions in plan view.
その後、図３１に示すように、半導体基板１Ｓの金属膜露出領域および反射膜形成領域にわたって赤外線レーザ光ＩＦを照射する。このとき、半導体基板１Ｓの金属膜露出領域においては、赤外線レーザ光ＩＦを反射する反射膜ＲＥＦが形成されていないので、直接、赤外線レーザ光ＩＦが金属膜ＭＦに照射される。この結果、反射膜ＲＥＦを形成していない金属膜露出領域においては、赤外線レーザ光ＩＦが効率良く金属膜ＭＦへ吸収される。このことは、金属膜露出領域においては、金属膜ＭＦに吸収される赤外線レーザ光ＩＦを増やすことができるため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を高くできることを意味する。
Thereafter, as shown in FIG. 31, the infrared laser light IF is irradiated over the metal film exposed region and the reflective film forming region of the
一方、反射膜形成領域においては、反射膜ＲＥＦが形成されているため、この反射膜ＲＥＦに対して赤外線レーザ光ＩＦが照射される。このとき、反射膜ＲＥＦによって大部分の赤外線レーザ光ＩＦは反射される。このことから、反射膜形成領域においては、反射膜ＲＥＦの下層に形成されている金属膜ＭＦに吸収される赤外線レーザ光ＩＦが金属膜露出領域よりも減少する。このことは、反射膜形成領域における赤外線レーザ光ＩＦの金属膜ＭＦへの吸収効率が低下するため、金属膜ＭＦおよび半導体基板１Ｓの温度を金属膜露出領域に比べて低くすることができることを意味する。
On the other hand, since the reflective film REF is formed in the reflective film formation region, the infrared laser light IF is irradiated to the reflective film REF. At this time, most of the infrared laser light IF is reflected by the reflective film REF. For this reason, in the reflective film formation region, the infrared laser light IF absorbed by the metal film MF formed in the lower layer of the reflective film REF is smaller than in the metal film exposed region. This means that the absorption efficiency of the infrared laser beam IF into the metal film MF in the reflective film formation region is lowered, and therefore the temperature of the metal film MF and the
この結果、図３１に示すように、例えば、金属膜露出領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも高くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じる。したがって、金属膜露出領域においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成される。一方、反射膜形成領域においては、半導体基板１Ｓの温度がシリサイド化するための共晶化温度よりも低くなり、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦの間にシリサイド反応が生じない。つまり、反射膜形成領域においては、半導体基板１Ｓと金属膜ＭＦとの界面に金属シリサイド膜ＳＬが形成されないことになる。
As a result, as shown in FIG. 31, for example, in the exposed region of the metal film, the temperature of the
なお、金属膜ＭＦがニッケル膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはニッケルシリサイド膜となり、金属膜ＭＦがコバルト膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはコバルトシリサイド膜となる。また、金属膜ＭＦがプラチナ膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはプラチナシリサイド膜となり、金属膜ＭＦがチタン膜の場合、金属シリサイド膜ＳＬはチタンシリサイド膜となる。その後の工程は、前記実施の形態１と同様である。以上のようにして、本実施の形態２における半導体装置を製造することができる。 When the metal film MF is a nickel film, the metal silicide film SL is a nickel silicide film, and when the metal film MF is a cobalt film, the metal silicide film SL is a cobalt silicide film. When the metal film MF is a platinum film, the metal silicide film SL is a platinum silicide film, and when the metal film MF is a titanium film, the metal silicide film SL is a titanium silicide film. Subsequent steps are the same as those in the first embodiment. As described above, the semiconductor device according to the second embodiment can be manufactured.
以上、本発明者によってなされた発明をその実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は前記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。 As mentioned above, the invention made by the present inventor has been specifically described based on the embodiment. However, the invention is not limited to the embodiment, and various modifications can be made without departing from the scope of the invention. Needless to say.
本発明は、半導体装置を製造する製造業に幅広く利用することができる。 The present invention can be widely used in the manufacturing industry for manufacturing semiconductor devices.
１Ｓ 半導体基板
ＡＲ１ 領域
ＡＲ２ 領域
ＢＦ１ バリア膜
ＢＦ２ バリア膜
ＣＮＴ コンタクトホール
ＥＰＩ エピタキシャル層
Ｇ ゲート電極
ＧＣＮＴ ゲートコンタクト
ＧＯＸ ゲート絶縁膜
ＩＦ 赤外線レーザ光
ＩＬ 層間絶縁膜
ＭＦ 金属膜
ＯＰ 開口部
ＰＦ 透過膜
ＰＲＦ 保護膜
ＰＷＬ ｐ型ウェル
ＲＥＦ 反射膜
ＳＣＮＴ ソースコンタクト
ＳＬ 金属シリサイド膜
ＳＲ ソース領域
ＴＦ１ 窒化チタン膜
ＴＦ２ 窒化チタン膜
ＵＶ 紫外線レーザ光
1S semiconductor substrate AR1 region AR2 region BF1 barrier film BF2 barrier film CNT contact hole EPI epitaxial layer G gate electrode GCNT gate contact GOX gate insulating film IF infrared laser light IL interlayer insulating film MF metal film OP opening PF transparent film PRF protective film PWL p-type well REF reflective film SCNT source contact SL metal silicide film SR source region TF1 titanium nitride film TF2 titanium nitride film UV UV laser light
Claims (4)
（ｂ）前記コンタクトホールを覆う透過膜を形成する工程と、
（ｃ）前記（ｂ）工程後、前記炭化珪素基板の上方から前記炭化珪素基板に対して、前記コンタクトホールの上方の前記透過膜の上面での反射の効率が多重反射によって減じられるレーザ光を照射することにより、前記コンタクトホールの底面において、前記炭化珪素基板と前記金属膜を反応させて金属シリサイド膜を形成する工程と、を備えることを特徴とする半導体装置の製造方法。 (A) forming a metal film on the silicon carbide substrate in the contact hole ;
(B) forming a permeable film covering the contact hole ;
(C) the (b) after the step, to the silicon carbide substrate from above of the silicon carbide substrate, the laser light efficiency is reduced by the multiple reflections of the reflection on the upper surface of the permeable membrane above the contact hole And a step of reacting the silicon carbide substrate with the metal film to form a metal silicide film on the bottom surface of the contact hole by irradiation.
前記レーザ光は、波長が２００ｎｍ〜６００ｎｍの範囲内にあるパルスレーザ光であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Manufacturing method of the preceding sharp laser light is a semiconductor device, wherein the wavelength of pulsed laser light in the range of 200 nm to 600 nm.
前記透過膜は、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜、あるいは、酸化シリコン膜と窒化シリコン膜の積層膜から形成されていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the transmission film is formed of a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a stacked film of a silicon oxide film and a silicon nitride film.
前記レーザ光のエネルギー密度は、４００ｍＪ／ｃｍ２以上８００ｍＪ／ｃｍ２以下であることを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 1,
Energy density before sharp laser light is a method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that at 400 mJ / cm 2 or more 800 mJ / cm 2 or less.
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