[发明专利]半导体装置的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体装置的制造方法，特别是涉及使用钨作为向硅的接触材料的构造的制造方法。

背景技术

在使用硅基板形成的半导体元件中，在提高集成度的同时，布线和接点的尺寸的微细化成为必要。作为对微细化有效的构造，知道在接触孔中掩埋作为接触材料的钨(W)的钨插头。在CCD(Charge Coupled Device)图像传感器中，伴随着高析像度化和芯片尺寸的缩小，用钨插头形成对硅基板或多晶硅布线的接触。

图7是表示对接触材料使用钨的以往的接点的构造模式剖视图。图7表示对硅基板2或者栅极6的接点的构造。在硅基板2之上，形成氧化硅膜(SiO₂)4作为栅绝缘膜，然后，堆积多晶硅等材料，由光刻构图后，用干蚀刻形成栅极6。接着，堆积氧化硅膜(SiO₂)8作为层间绝缘膜，形成接触孔10。在接触孔10中掩埋钨16，形成钨插头。作为一般知道的钨插头的形成方法，在接触孔10内首先通过溅射形成钛(钛)膜12，接着通过溅射或者CVD(Chemical Vapor Deposi钛on)，形成氮化钛(氮化钛)膜14。然后，通过CVD堆积钨16，形成钨插头。形成氮化钛氮化钛膜14的溅射处理首先在氮气氛中使靶表面的钛反应(氮化)，在靶表面形成氮化钛。用氩(Ar)等溅射形成的氮化钛，在半导体元件表面堆积。

经过对硅基板2导入杂质并且形成电荷传送沟道区、沟道分离区、浮游扩散区(Floa氮化钛g Diffusion：FD)区等扩散区的步骤、在硅基板2上堆积绝缘膜以及多晶硅层的步骤、形成对多晶硅层或扩散层的接点并且再形成金属布线的步骤，制造CCD图像传感器。在制造步骤的相对结束阶段，在氢等气体气氛中进行退火处理。退火处理在此前的制造步骤中在硅基板2和栅绝缘膜4的界面产生的自由键以气氛中或堆积的膜中产生的氢结束，能减少界面能级密度。在CCD图像传感器或者CMOS图像传感器等处理由光产生的电荷的模拟器件中，与存储器元件或逻辑电路等数字器件相比，基于在硅基板和栅绝缘膜的界面存在的自由键的能级对元件性能带来的影响大。因此，在CCD图像传感器等模拟器件中，退火处理变为重要的步骤之一。

发明内容

以往的钨插头的构造如上所述，在接点，作为阻挡金属，具有钛膜12和氮化钛膜14。它们在退火处理的阶段，已经形成、存在。这里，知道钛具有捕获氢的性质。因此，在以往的钨插头的构造中，在钛膜12或者在氮化钛的生成时未充分氮化，所以原封不动残留在氮化钛膜14中的钛把在退火处理时，从气氛中或堆积的膜中向硅基板2和栅绝缘膜4的界面扩散的氢在途中捕获，有时存在作为目的的硅基板2和栅绝缘膜4的界面上存在的自由键不以氢充分结束的问题。因此，无法有效进行退火，在CCD图像传感器或者CMOS图像传感器等处理由光产生的电荷的半导体元件中，在元件性能上产生不良影响。例如，在CCD图像传感器中，由于衬里布线部分的钛对摄像部的传送电极的影响，受光像素或者传送部的暗电流增加。

本发明的半导体装置的制造方法包括：在硅部上形成在底面具有该硅部露出的开口部的绝缘膜的绝缘膜形成步骤；堆积钛，至少在所述开口部的所述底面形成钛膜的钛堆积步骤；通过第一退火处理，使所述硅部和所述钛膜反应，在所述底面形成钛硅化物膜的硅化物形成步骤；在所述硅化物形成步骤之后，除去残存的所述钛膜的钛膜除去步骤；所述钛膜除去步骤之后，在所述开口部堆积通过所述钛硅化物膜与所述硅部电连接的钨的钨插头形成步骤；至少进行到所述钛膜除去步骤之后，进行第二退火处理的界面能级密度降低步骤。

根据本发明，在开口部掩埋钨之前形成钛膜，但是该钛膜用于形成钛硅化物膜。即通过加热处理，该钛膜在与硅基板和称作栅极的硅部和钨电极应该电接触的开口部的底面自对齐地形成钛硅化物膜，除去在底面以外由于未反应而残留的钛膜。因此，能防止在此后进行的退火处理中，从气氛中或堆积的膜中产生的氢由钛捕获。

在所述制造方法中，还能进行：在钛膜除去步骤之后，在形成在所述开口部的所述底面的所述钛硅化物膜上堆积氮化钛膜的氮化钛堆积步骤；在所述钨插头形成步骤之前，在包含氮的气氛中进行第三退火处理，使所述钛硅化物膜丛高电阻相向低电阻相转变的相转变步骤。

在关于在硅基板表面具有产生与入射光对应的信号电荷的区域或积蓄所述信号电荷的区域的半导体装置的制造方法中，在能降低所述硅基板和该形成在该硅基板表面的绝缘膜之间的界面能级密度的条件下，进行所述第二退火处理。