コンタクト構造物の形成方法、及びこれを利用した半導体装置の製造方法
【課題】コンタクト構造物の形成方法及びこれを利用した半導体装置の製造方法を提供する。
【解決手段】コンタクト領域１０３を有する対象体１００上に絶縁層１０６を形成した後、絶縁層１０６をエッチングしてコンタクト領域１０３を露出させる開口を形成する。露出されたコンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する。シリコン及び酸素を含有する物質膜と金属膜を反応させて、少なくともコンタクト領域１０３上に金属酸化物シリサイド膜１２１を形成した後、金属酸化物シリサイド膜１２１上の開口を埋める導電膜を形成する。コンタクト領域とコンタクトとの間に金属、シリコン、及び酸素が三成分系を成す金属酸化物シリサイド膜を均一に形成することができるため、改善された熱安定性及び電気的特性を有する。
【解決手段】コンタクト領域１０３を有する対象体１００上に絶縁層１０６を形成した後、絶縁層１０６をエッチングしてコンタクト領域１０３を露出させる開口を形成する。露出されたコンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する。シリコン及び酸素を含有する物質膜と金属膜を反応させて、少なくともコンタクト領域１０３上に金属酸化物シリサイド膜１２１を形成した後、金属酸化物シリサイド膜１２１上の開口を埋める導電膜を形成する。コンタクト領域とコンタクトとの間に金属、シリコン、及び酸素が三成分系を成す金属酸化物シリサイド膜を均一に形成することができるため、改善された熱安定性及び電気的特性を有する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクト構造物の形成方法、及びこれを利用した半導体装置の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は優れた特性を有する金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物を形成する方法と、このようなコンタクト構造物を適用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、揮発性半導体装置または不揮発性半導体装置において、基板のコンタクト領域上に形成されるコンタクトまたはプラグの接触抵抗を減少させるために、前記基板のコンタクト領域と前記コンタクトまたはプラグとの間に金属シリサイド膜（ｍｅｔａｌ ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を形成する。即ち、前記基板のコンタクト領域に含まれたシリコンと金属膜に含まれた金属を反応させるシリサイデーション（ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）工程を適用して前記コンタクト領域と前記コンタクトとの間に金属シリサイド膜を形成することによって、前記コンタクトと前記コンタクト領域との間の接触抵抗または界面抵抗を減少させている。
【０００３】
一般的に、コンタクト領域上に金属シリサイド膜を効果的に形成するためには、前記コンタクト領域表面に自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ）またはその他の絶縁物質を除去するために洗浄工程を進行した後、洗浄されたコンタクト領域上に金属膜を形成し、シリサイデーション工程を進行することと知られている。
【０００４】
図１は、従来の半導体装置の製造過程で、コンタクトを形成する工程の問題点を説明するための断面図である。
【０００５】
図１に示したように、従来のコンタクト形成方法によれば、図示しないコンタクト領域を有するシリコン基板１上に絶縁層３を形成した後、絶縁層３をエッチングして基板１のコンタクト領域を露出させるコンタクトホール５を形成する。
【０００６】
コンタクトホール５を通じて露出される前記コンタクト領域上に形成された図示しない自然酸化膜を完全に除去する。ここで、前記自然酸化膜は、通常、フッ化水素（ＨＦ）を含む溶液を使用する洗浄工程を通じて前記コンタクト領域から除去される。
【０００７】
前記自然酸化膜が除去されたコンタクト領域、コンタクトホール５の側壁、及び絶縁層３上にチタン（Ｔｉ）を含む金属膜７を形成したのち、金属膜７が形成されたシリコン基板１を熱処理して前記コンタクト領域上に金属シリサイド膜９を形成する。ここで、金属膜７がチタンで構成される場合、金属シリサイド膜９はチタンシリサイド（ＴｉＳｉX）からなる。
【０００８】
しかし、上述の従来の半導体装置のコンタクト形成方法において、コンタクト領域上に形成された自然酸化膜を完全に除去した後に、シリサイデーション工程を遂行するために、シリサイデーション工程の工程温度、工程時間などの影響によって金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域の表面上に均一に形成されず、非常に不規則に形成されるか、或いは凝集（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）されるという問題点が発生する。また、金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域上に要求される厚さで厚く形成されることが容易ではないだけでなく、前記コンタクト領域と金属シリサイド膜９との間にボイド（ｖｏｉｄ）が発生されやすい短所がある。具体的には、図１の「Ｉ」部分に示したように、前記シリサイデーション工程の間、金属及びシリコンの移動によってシリコン基板１と金属シリサイド膜９との間にボイドが生成されやすく、金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域上に均一な厚さで形成され難い。また、金属シリサイド膜９に造成が明白でない不均一膜１１が生成される現象をもたらす。このような不規則な成長及び凝集が生じた金属シリサイド膜９上にコンタクトが形成される場合、前記コンタクト領域と前記コンタクトとの間の界面抵抗を望む水準に制御し難く、結局、このようなコンタクトを含む半導体装置の電気的特性を低下させることになる。
【０００９】
上述の問題点を考慮して、特許文献１には自然酸化膜を除去せずにコバルト膜と自然酸化膜の二重層構造を取り入れて、基板とポリシリコンプラグとの間にコバルトシリサイド膜を形成する半導体素子の製造方法が開示されている。しかし、前記特許文献１に開示された半導体素子の製造方法においても、非常に薄い厚さで基板上に不均一に存在する自然酸化膜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、このような金属シリサイド膜が望む水準の厚い厚さで均一に形成され難く、金属シリサイド膜の密度及び電気的特性を均一に維持することが容易ではないという問題点が発生する。これによって、前記金属シリサイド膜を含むコンタクトと基板のコンタクト領域との間の界面抵抗を適切に制御し難くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−０００２９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した従来のコンタクトの問題点を解決するために、本発明の目的は、改善された熱的安定性及び電気的特性を有する均一な金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物の形成方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上述のコンタクト構造物を備えて、向上された電気的及び熱的特性を確保することのできる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の本発明の目的を達成するために、本発明の一態様によるコンタクト構造物の形成方法において、コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する。前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する。前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成した後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成してコンタクト構造物を形成する。ここで、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることができる。また、前記金属酸化物シリサイド膜は前記開口の側壁上にも形成されることができる。例えば、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、オゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または、過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることができる。また、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコンゲルマニウム酸化物からなることができる。他方、前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及び／またはジルコニウムからなることができる。前記金属酸化物シリサイド膜は、ＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有する酸素、シリコン、及び金属の三成分系に構成されることができる。前記金属膜上には拡散防止膜が追加的に形成されることができる。
【００１４】
上述の本発明の他の目的を達成するために、本発明の一態様による半導体装置の製造方法において、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成した後、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する。前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成し、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜とを反応させて前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成すると同時に前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する。前記基板上に前記ゲート構造物を覆いながら、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成した後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する。ここで、前記金属酸化物シリサイド膜はＭＯXＳｉYの組成を有することができ、前記金属シリサイド膜はＭＳｉZの組成を有することができる。
【００１５】
また、上述の本発明の他の目的を達成するために、本発明の他の態様による半導体装置の製造方法において、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成し、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する。前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する。前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁、及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する。その後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する。
【００１６】
＜解決手段１＞
請求項１と対応する解決手段１は、コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜を反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法である。
【００１７】
＜解決手段２＞
請求項２と対応する解決手段２は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は化学的な酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００１８】
＜解決手段３＞
請求項３と対応する解決手段３は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はオゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることを特徴とする解決手段２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００１９】
＜解決手段４＞
請求項４と対応する解決手段４は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液を５〜２００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２０】
＜解決手段５＞
解決手段５は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はフッ化水素が５０：１〜１，０００：１に希釈された溶液及び１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液を５〜６００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２１】
＜解決手段６＞
解決手段６は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は前記過酸化水素を含む溶液を約１０〜６００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２２】
＜解決手段７＞
解決手段７は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は５０〜９０％の酸素含量を有する雰囲気下で、前記対象体を１０〜６０秒間、熱処理して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２３】
＜解決手段８＞
解決手段８は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は酸素（Ｏ2）を含む雰囲気下で、フッ素を含むガスを前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２４】
＜解決手段９＞
請求項５と対応する解決手段９は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコンゲルマニウム酸化物を含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２５】
＜解決手段１０＞
請求項６と対応する解決手段１０は、前記金属は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２６】
＜解決手段１１＞
請求項７と対応する解決手段１１は、前記金属酸化物シリサイド膜は前記開口の側壁上にも形成されることを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２７】
＜解決手段１２＞
請求項８と対応する解決手段１２は、前記金属酸化物シリサイド膜は、酸素、シリコン、及び金属が三成分系を成すＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有することを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２８】
＜解決手段１３＞
解決手段１３は、前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする解決手段１２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２９】
＜解決手段１４＞
前記金属酸化物シリサイド膜を形成する前に、前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００３０】
＜解決手段１５＞
請求項１０と対応する解決手段１５は、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜と反応させて前記コンタクト領域上に前記金属酸化物シリサイド膜を形成し、前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する段階と、前記基板上に前記ゲート構造物を覆い、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法である。
【００３１】
＜解決手段１６＞
解決手段１６は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はシリコン酸化物、シリコンゲルマニウム酸化物またはシリコン酸窒化物を含むことを特徴とする解決手段１５記載の半導体装置の製造方法である。
【００３２】
＜解決手段１７＞
解決手段１７は、前記金属酸化物シリサイド膜はＭＯXＳｉYの組成を有し、前記金属シリサイド膜はＭＳｉZの構成を有することを特徴とする解決手段１５記載の半導体装置の製造方法である。
【００３３】
＜解決手段１８＞
請求項１１と対応する解決手段１８は、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜を反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法である。
【００３４】
＜解決手段１９＞
解決手段１９は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は前記開口の側壁上にも形成されることを特徴とする解決手段１８記載の半導体装置の製造方法。
【００３５】
＜解決手段２０＞
解決手段２０は、前記金属シリサイド膜を形成する前に前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする解決手段１８記載の半導体装置の製造方法。
【００３６】
＜解決手段２１＞
請求項１２と対応する解決手段１２は、基板上のコンタクト領域を露出する開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記物質膜上に金属膜を形成する段階と、前記物質膜上に前記金属膜を反応させて前記コンタクト領域上に直接金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法である。
【００３７】
＜解決手段２２＞
解決手段２２は、前記コンタクト領域上に前記物質膜を形成する際、前記コンタクト領域上に自然酸化膜が存在しないことを特徴とする解決手段２１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【００３８】
＜解決手段２３＞
解決手段２３は、前記物質膜は化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程、高密度プラズマ化学気相蒸着（ＨＤＰ−ＣＶＤ）工程、残渣処理工程、または原子層積層（ＡＬＤ）工程を利用して形成されることを特徴とする解決手段２１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、対象体または基板のコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、当該シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行するため、コンタクト領域とコンタクトとの間に金属、シリコン、及び酸素の三成分系を有する固溶体をなす金属酸化物シリサイド膜を均一に形成することができる。ここで、酸素が金属酸化物シリサイド膜に均一に採用されるため、このような金属酸化物シリサイド膜の凝集現象を効果的に防ぐことができ、前記金属酸化物シリサイド膜が優れた熱的安定性を有することができる。コンタクト構造物がこのような金属酸化物シリサイド膜を含む場合、前記コンタクト構造物と前記基板のコンタクト領域との間の界面抵抗または接触抵抗を適切に制御することができる。また、上述の特性を有するコンタクト構造物を揮発性半導体装置または不揮発性半導体装置に適用する場合、前記半導体装置の電気的及び熱的特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の半導体装置の製造過程で、コンタクトを形成する工程の問題点を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図７】従来のコンタクト領域上に形成される金属シリサイド膜の組成をＥＤＳにより分析したグラフである。
【図８】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の組成をＥＤＳにより分析したグラフである。
【図９】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物のコンタクト抵抗を測定したグラフである。
【図１０】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を測定したグラフである。
【図１１】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を分析したグラフである。
【図１２】本発明の実験例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の厚さと、比較例によるコンタクト構造物の金属シリサイド膜の厚さを測定したグラフである。
【図１３】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第４実施例によるコンタクト構造物を含むＤＡＲＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】本発明の第４実施例によるコンタクト構造物を含むＤＡＲＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第５実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２６】本発明の第５実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施例によるコンタクト構造物の形成方法及びこれを利用した半導体装置の製造方法について、添付図面を参照して詳しく説明するが、本発明が下記の実施例に限定されることではなく、該当分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想の範囲内で本発明を多様な別の形態で具現することができる。即ち、特定の構造的または機能的説明は、ただ、本発明の実施例を説明するための目的として例示されたもので、本発明の実施例は多様な形態に実施されることができ、本文で説明した例に限定されることと理解されてはならない。本文で説明した例によって限定されることではないため、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、または代替物を含むことと理解されるべきである。
【００４２】
第１、第２、第３などの用語は多様な構成要素を説明するに使われることができるが、このような構成要素は前記用語によって限定されることではない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利内で、第１構成要素は第２構成要素と命名されることができ、類似に第２構成要素も第１構成要素と命名されることができる。ある構成要素が他の構成要素に「接して」或いは「接続されて」または「接続されている」と言及された場合には、他の構成要素に直接的に接しているか、または接触されていることもできるが、間に他の構成要素が存在することができると理解されるべきである。反面、有る構成要素が他の構成要素に「直接接して」いるか、または「直接接続されて」いると言及される場合には、間に他の構成要素が存在しないことと理解されるべきである。構成要素間の関係を説明する別の表現、即ち、「〜間に」または「〜に隣接する」なども同様に解釈されるべきである。
【００４３】
本明細書において使われた用語は、ただ、特定の実施例を説明するために使われたもので、本発明を限定しようとする旨ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現も含む。本発明明細書において、「含む」、「有する」、または「具備する」などの用語は、実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。別に定義されない限り、技術的あるいは科学的用語を含んでここで使用される全ての用語は本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同一な意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されているものと同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有することと解釈され、本明細書に明白に定義しない限り、理想的あるいは過度に形式的な意味で解釈されてはならない。
【００４４】
（第１実施例）
図２〜図６は、本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【００４５】
図２を参照すれば、対象体１００の所定部分にコンタクト領域１０３を形成した後、対象体１００上に絶縁層１０６を形成する。この場合、対象体１００上にはトランジスタのような図示しないスイッチング素子が提供される。
【００４６】
対象体１００は、半導体基板、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、金属酸化物単結晶基板などを含むことができる。また、対象体１００は、その上部に半導体層が形成されたガラス基板あるいはセラミック基板などを含むことができる。本実施例において、対象体１００は、シリコン基板、シリコンゲルマニウム基板などのようなシリコンを含む基板である。
【００４７】
コンタクト領域１０３は、イオン注入工程を通じて対象体１００の所定部分に不純物を注入して形成される。例えば、コンタクト領域１０３は、トランジスタのソース／ドレイン領域に該当する。
【００４８】
絶縁層１０６は、酸化物、窒化物、及び／または酸窒化物を使用して対象体１００上に形成される。例えば、絶縁層１０６は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、及び／またはシリコン酸窒化物を使用して形成することができる。本実施例において、絶縁層１０６は、ＵＳＧ（ｕｎｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＢＳＧ（ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（ｂｏｒｏ-ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＦＯＸ（ｆｌｏｗａｂｌｅ ｏｘｉｄｅ）、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＰＥ-ＴＥＯＳ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ-ＴＥＯＳ）、ＨＤＰ-ＣＶＤ（ｈｉｇｈ-ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ-ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）酸化物などからなることができる。また、絶縁層１０６は、スピンコーティング工程、化学気相蒸着工程（ＣＶＤ）工程、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程（ＨＤＰ-ＣＶＤ）などを利用して形成されることができる。本発明の他の実施例によれば、絶縁層１０６は、酸化膜、窒化膜、及び／または酸窒化膜を含む多層膜構造で対象体１００上に形成される。
【００４９】
再び、図２を参照すれば、絶縁層１０６を部分的にエッチングして絶縁層１０６に対象体１００のコンタクト領域１０３を露出させる開口１０９を形成する。例えば、開口１０９は、図示しないフォトレジストパターンまたは図示しないハードマスクをエッチングマスクに利用する乾式エッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈ）工程または湿式エッチング（ｗｅｔ ｅｔｃｈ）工程を通じて形成される。本実施例において、開口１０９は、上部の幅が下部より広い構造に形成される。即ち、開口１０９の側壁は、対象体１００に対して所定の傾きを有する。
【００５０】
開口１０９を通じて露出されるコンタクト領域１０３上には、シリコン及び酸素を主成分として含む物質膜（ｌａｙｅｒ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ）１１２が形成される。シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、化学的酸化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）工程、熱酸化（ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、原子層積層（ＡＬＤ）工程などを利用して形成されることができる。例えば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、シリコン酸化物、シリコンゲルマニウム酸化物、またはシリコン酸窒化物を使用して形成される。
【００５１】
シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の厚さは、後続して形成される金属膜１１５（図３参照）の厚さ及び後続して進行されるシリサイデーション（ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）工程の温度、時間などの工程条件などによって変化させることができる。例えば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、コンタクト領域１０３の表面から約１Å〜１００Å程度の厚さに形成することができる。ここで、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の最大厚さは、後述するシリサイデーション工程の間、金属膜１１５と完全に反応して金属、酸素、及びシリコンが三成分系をなす金属酸化物シリサイド膜１２１を形成することができる程度まで可能になる。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２内に含まれたシリコン原子及び酸素原子が金属膜１１５に含まれた金属と三成分系をなすことのできる程度まで、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の厚さを拡張することができる。
【００５２】
本実施例によれば、オゾン（ｏｚｏｎｅ）を含む溶液、オゾン及びフッ化水素（ＨＦ）を含む溶液、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含む溶液などを使用する化学的酸化工程を利用してコンタクト領域１０３上に要求される厚さのシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を均一に形成することができる。
【００５３】
本発明の他の実施例によれば、前記トランジスタのゲート電極の形成後に遂行される残渣処理工程を通じて、コンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。例えば、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気の下でフッ素を含むガスを利用するか、或いはＳＣ１（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ１）溶液を利用して対象体１００に対して残渣処理工程を遂行する間、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２が形成される。この場合、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、コンタクト領域１０３の上面から約２０Å以下の厚さで形成される。
【００５４】
本実施例によって、オゾンを含む溶液を使用してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成する場合、約５〜２００秒の間に約１０〜５０ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有する溶液を対象体１００上に提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。
【００５５】
本発明の他の実施例によって、オゾン及びフッ化水素を含む溶液を使用してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成する場合、フッ化水素が約５０：１〜１０００：１程度に希釈された溶液及び約１０〜５０ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有する溶液を対象体１００上に約５〜６００秒の間提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。また、対象体１００上に過酸化水素を含む溶液を約１０〜６００秒程度提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。
【００５６】
他方、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気の下で、約１０〜６０秒の間に熱酸化工程を遂行してコンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。この場合、要求される特性を有するシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成するための雰囲気内の酸素含量は約５０〜９０％程度にすることができる。また、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、酸素プラズマを利用するアッシング（ａｓｈｉｎｇ）工程を利用してコンタクト領域１０３上に形成されることができる。
【００５７】
図３を参照すれば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２、開口１０９の側壁、及び絶縁層１０６上に連続的に金属膜１１５を形成する。例えば、金属膜１１５は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びジルコニウム（Ｚｒ）などを使用して形成されることができる。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。また、金属膜１１５は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して酸化膜１１２上に形成することができる。
【００５８】
金属膜１１５上には、拡散防止膜１１８が形成される。拡散防止膜１１８は、後続する工程の間、金属酸化物シリサイド膜（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｌａｙｅｒ）１２１（図４参照）から金属元素が拡散されることを防ぐ役割をする。拡散防止膜１１８は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して、金属化合物を金属膜１１５上に積層して形成することができる。例えば、拡散防止膜１１８は、チタン窒化物（ＴｉＮX）、タングステン窒化物（ＷＮX）、ニッケル窒化物（ＮｉＮX）、タンタル窒化物（ＴａＮX）、ハフニウム窒化物（ＨｆＮX）を使用して形成することができる。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。
【００５９】
本発明の他の実施例によれば、金属膜１１５の造成と後述するシリサイデーション工程の条件などによって金属膜１１５上に拡散防止膜１１８が形成されないこともある。
【００６０】
図４を参照すれば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とに対してシリサイデーション工程を遂行することによって、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とを金属酸化物シリサイド膜１２１に変化させる。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とが形成された対象体１００を熱処理してコンタクト領域１０３と拡散防止膜１１８との間に金属酸化物シリサイド膜１２１を形成する。これによって、金属酸化物シリサイド膜１２１は、金属、酸素、及びシリコンの三成分系を有するＭＯXＳｉYの組成を有することができる。ここで、Ｍは金属を意味し、例えば、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムなどがこれに含まれることができる。本実施例において、金属酸化物リサイド膜１２１は、急速熱処理工程（ＲＴＰ）を利用して形成される。例えば、金属酸化物シリサイド膜１２１を形成するための急速熱処理工程は、約４００℃〜６００℃程度の温度で、約１０〜６０秒間遂行されること。
【００６１】
本実施例において、絶縁層１０６がシリコン酸化物を含む場合、上述のシリサイデーション工程の間、金属膜１１５は、絶縁層１０６とシリコン及び酸素を含む物質膜１１２との両方と反応する。これによって、金属酸化物シリサイド膜１２１は、コンタクト領域１０３以外にも絶縁層１０６と拡散防止膜１１８との間にも形成される。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とが全体的に金属酸化物シリサイド膜１２１に変化する。
【００６２】
本発明の他の実施例において、絶縁層１０６がシリコン及び酸素を含まない場合には、金属酸化物シリサイド膜１２１は、コンタクト領域１０３上のみに形成される。具体的には、金属膜１１５がシリコン及び酸素を含む物質膜１１２のみと反応するので、金属膜１１５の中で、コンタクト領域１０３上部に位置する部分のみがシリコン及び酸素を含む物質膜１１２との反応を通じて金属酸化物シリサイド膜１２１を形成することができる。
【００６３】
図５を参照すると、開口１０９を埋めながら拡散防止膜１１８上に導電膜１２４を形成する。導電膜１２４は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。例えば、導電膜１２４は、不純物がドーピングされたポリシリコン、タングステン、チタン、タンタル、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン窒化物、チタン窒化物、アルミニウム窒化物などを使用して形成することができる。また、導電膜１２４は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して拡散防止膜１１８上に形成することができる。
【００６４】
本実施例において、金属酸化物シリサイド膜１２１上に拡散防止膜１１８が提供される場合には、導電膜１２４を形成する工程、或いは後続する工程の間、金属酸化物シリサイド膜１２１から金属元素が拡散される現象を効果的に防止することができる。
【００６５】
図６を参照すれば、絶縁層１０６が露出されるまで、導電膜１２４、拡散防止膜１１８及び金属酸化物シリサイド膜１２１を部分的に除去してコンタクト領域１０３上に開口１０９を埋めるコンタクト構造物１４０を完成する。コンタクト構造物１４０はコンタクト構造物１０３上に順次に形成された金属酸化物シリサイド膜パターン１２２、拡散防止膜パターン１１９、及び導電膜パターン１２５を備える。例えば、コンタクト構造物１４０は化学機械的研磨ＣＭＰ工程及び／またはエッチバック（ｅｔｃｈ−ｂａｃｋ）工程を利用して形成されることができる。
【００６６】
図７は、従来のコンタクト領域上に形成されるチタンシリサイド膜の組成を、ＥＤＳ（ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃoｐｙ）を利用して分析したグラフであり、図８は本実施例によるコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイド膜の組成を、ＥＤＳを利用して分析したグラフである。
【００６７】
図７を参照すると、従来のチタンシリサイド膜には酸素原子がほぼ含まれず、これによって従来のチタンシリサイド膜は酸素、シリコン、及びチタンが三成分系を成し難い造成を有することがわかる。しかし、図８に示したように、本実施例によるチタン酸化物シリサイド膜は、酸素とチタンが同等の比率で存在するため、酸素、シリコン、及びチタンが三成分系を成すＴｉＯXＳｉYの組成を有することが確認できる。従って、本実施例による金属酸化物シリサイド膜は、従来の金属シリサイド膜に比べて優れた密度と熱的安定性を有しながら向上された電気的特性を確保することができる。
【００６８】
また、従来の場合のように、シリコン基板上に存在する自然酸化膜を除去し、シリサイデーション工程を進行する場合には、金属シリサイド膜が基板上で凝集される問題点が発生する。これに比べて、シリコン基板上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合には、基板上で金属酸化物シリサイド膜が凝集される現象がほとんど観察されない。一方、従来のようにシリコンゲルマニウム基板上に存在する自然酸化膜を除去し、シリサイデーション工程を進行させる場合にも、金属シリサイド膜がシリコンゲルマニウム基板上で相当凝集される。しかし、シリコンゲルマニウム基板上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合にはシリコンゲルマニウム基板上で金属酸化物シリサイド膜が凝集される現象が著しく減少されるようになる。
【００６９】
上述のように、本実施例によれば、対象体１００のコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成した後、このようなシリコン及び酸素を含む物質膜１１２上に金属膜１１５を形成し、シリサイデーション工程を遂行するため、前記コンタクト領域１０３とコンタクト或いはプラグとの間に金属、シリコン、及び酸素が三成分系を成す金属酸化物シリサイド膜１２１を厚くて均一に形成することができる。ここで、酸素が金属酸化物シリサイド膜１２１に均一に採用されることができるため、金属酸化物シリサイド膜１２１が凝集される現象を効果的に防止することができ、金属酸化物シリサイド膜１２１が優れた熱的及び電気的安定性を有することができる。コンタクト構造物１４０がこのような金属酸化物シリサイド膜１２１を含む場合、コンタクト構造物１４０とコンタクト領域１０３との間の界面抵抗を要求される水準に適切に制御することができる。
【００７０】
以下、本発明の多様な実験例及び比較例によるコンタクト構造物の製造方法と特性について説明する。
【００７１】
（実験例１）
シリコン基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に絶縁膜を形成した。前記絶縁膜にコンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記コンタクト領域上に約１５ｐｐｍ程度の濃度を有する溶液及び約１０００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約９０秒間提供してシリコン酸化膜を形成した。
【００７２】
前記シリコン酸化膜上にチタン膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行して前記シリコン酸化膜及び前記チタン膜を反応させることによって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７３】
（実験例２）
シリコン基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に絶縁膜を形成した。前記絶縁膜にコンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記コンタクト領域上に約２５ｐｐｍ程度の濃度を有するオゾン溶液を約１５０秒間提供してシリコン酸化膜を形成した。
【００７４】
前記シリコン酸化膜上にチタン膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行して前記シリコン酸化膜及び前記チタン膜を、チタン酸化物シリサイド膜に変化させた。
【００７５】
（実験例３）
基板のコンタクト領域上に、約３５ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有するオゾン溶液を約８０秒間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７６】
（実験例４）
基板のコンタクト領域上に、約３０ｐｐｍ程度の濃度を有するオゾン溶液及び約２００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１２０秒程度提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７７】
（実験例５）
基板のコンタクト領域上に約４５ｐｐｍの濃度を有するオゾン溶液を約１５０秒間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７８】
（実験例６）
基板のコンタクト領域上に、約１０ｐｐｍの濃度を有するオゾン溶液及び約５００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約３００秒程度間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７９】
（比較例１）
コンタクト領域を有する基板上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜に前記コンタクト領域を露出させる開口を形成した。前記開口を通じて露出されるコンタクト領域上の自然酸化膜を約２００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約４０秒間提供して除去した。その後、実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８０】
（比較例２）
約３００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約６０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８１】
（比較例３）
約１,０００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１５０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８２】
（比較例４）
約８００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１２０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験実施例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８３】
（比較例５）
約５００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約６０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８４】
約６００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約８０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験実施例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８５】
上述の実験例１〜実験例６によって多様な工程でコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合には前記コンタクト領域上に均一にチタン酸化物シリサイド膜が形成される点を確認することができる。ただ、希釈されたフッ化水素を含む溶液をオゾン溶液と共に使用してシリコン酸化膜を形成する場合にはチタン酸化物シリサイド膜が相対的に薄い厚さに形成される場合もあった。これに比べて、比較例１〜比較例６のように、フッ化水素を含む溶液にコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した状態でシリサイデーション工程を遂行する場合、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜が均一に形成されず、凝集されるか或いは移動する現象が観察された。
【００８６】
図９は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物のコンタクト抵抗を測定したグラフである。図９において、「ＩＩ」は、比較例１〜比較例６によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、チタンシリサイド膜を形成する場合を示す。また、「ＩＩＩ」は、実験例１、実験例４、及び実験例６のようにオゾンを含む溶液及び希釈されたフッ化水素を含む溶液を使用してシリコン酸化膜を形成した後、チタン酸化物シリサイド膜を形成する場合を意味する。さらにまた、「ＩＶ」は、実験例２、実験例３、及び実験例５のようにオゾンを含む溶液を使用してシリコン酸化膜を形成した後にチタン酸化物シリサイド膜を形成する場合を示す。
【００８７】
図９に示したように、オゾン及びフッ化水素を含む溶液或いはオゾンを含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のコンタクト抵抗は、自然酸化膜を除去し、形成された金属シリサイドを含むコンタクト構造物のコンタクト抵抗に比べて約３０％以上大きく減少することが確認できる。
【００８８】
図１０は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量をＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を利用して測定したグラフである。図１０において、「ＶＩ」は、実験例１によってオゾンを含む溶液及びフッ化水素を含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含む第１コンタクト構造物内のシリコンの含量を示し、「ＶＩＩ」は、前記第１コンタクト構造物のチタン窒化物の含量を意味し、「ＶＩＩＩ」は、前記第１コンタクト構造物の酸素の含量を示す。また、「ＩＸ」は、比較例１によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含む第２コンタクト構造物の酸素の含量を示し、「Ｘ」は、実験例５によってオゾンを含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含む第３コンタクト構造物のシリコンの含量を意味する。
【００８９】
図１０を参照すると、前記第１〜第３コンタクト構造物において、チタン酸化物シリサイド膜とシリコン基板との間の界面においての酸素の含量には、それほど差がみられない。しかし、オゾンを含む溶液を使用する場合には、酸素の量が豊富であるため、チタン酸化物シリサイド膜を厚く形成することができる。また、オゾンを含む溶液を適用する場合には、チタン酸化物シリサイド膜からチタン窒化膜に行くほど酸素の含量が増加するようになり、チタン窒化膜とチタン酸化物シリサイド膜との間の界面で酸素は拡散されて除去されたことが認められる。一方、チタン酸化物シリサイド膜からシリコン基板またはチタン窒化膜に行くほど濃度が増加する現象が観察される。
【００９０】
図１１は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を利用して分析したグラフである。図１１において、「ＸＩ」は、実験例３のようにオゾンを含む溶液を使用してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物内の成分の含量を意味し、「ＸＩＩ」は、比較例２によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含むコンタクト構造物の成分の含量を示す。
【００９１】
図１１に示したように、化学的酸化工程を通じて形成されたシリコン酸化物を適用する場合には、チタン酸化物シリサイドの相（ｐｈａｓｅ）が最も多く表れ、反応しないチタンは相対的に少なく表れる。これに比べて、自然酸化膜を除去した場合には、生成されたチタンシリサイドと反応しないチタンとは、ほぼ同等に表れる。このような点から、化学的酸化工程を通じた酸化物がチタン酸化物シリサイドの形成を促す事実がわかる。
【００９２】
図１２は、上述の実験例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の厚さと比較例によるコンタクト構造物の金属シリサイド膜の厚さを測定したグラフである。図１２において、「ＸＩＩＩ」は、比較例１のようにフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含むコンタクト構造物のチタンシリサイド膜の厚さを意味し、「ＸＩＶ」は、実験例６によってオゾン及びフッ化水素を含む溶液を約３００秒間提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイドの厚さを示す。また、「ＸＶ」は、実験例１のようにオゾン及びフッ化水素を含む溶液を約９０秒間提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイドの厚さを意味し、「ＸＶＩ」は、実験例５によってオゾンを含む溶液を約６０秒提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイド膜の厚さを示す。
【００９３】
図１２を参照すると、自然酸化膜を除去した後に形成されたチタン膜とチタンシリサイド膜との間の厚さの比率が約１：１．２程度であることに比べて、化学的酸化工程を通じて形成されたシリコン酸化膜が適用された場合にはチタン膜とチタン酸化物シリサイド膜との間の厚さの比率は約１：１．８程度に随分増加することになる。これによって、要求される水準の厚い厚さを有するチタン酸化物シリサイド膜を備えるコンタクト構造物を具現できることがわかる。
【００９４】
（第２実施例）
図１３〜図１７は、本発明の第２実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００９５】
図１３を参照すると、シリコン基板、ゲルマニウム基板、またはシリコンゲルマニウム基板などの半導体基板２００上に、アクティブ領域及びフィールド領域を定義する素子分離膜２０３を形成する。素子分離膜２０３は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程のような素子分離膜を通じて形成される。例えば、素子分離膜２０３は、ＵＳＧ、ＳＯＧ、ＦＯＸ、ＴＥＯＳ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物などのシリコン酸化物で構成される。
【００９６】
半導体基板２００のアクティブ領域上に、ゲート絶縁膜パターン２０５とゲート電極２１１とを順次に形成する。本実施例によると、前記アクティブ領域上に図示しないゲート絶縁膜及び図示しないゲート導電膜を順次に形成した後、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート導電膜とを順次にパターニングして、ゲート絶縁膜パターン２０５とゲート電極２１１とを形成することができる。ゲート絶縁膜パターン２０５は、酸化物または金属酸化物を使用して形成することができる。ゲート電極２１１は、ポリシリコン、金属、または金属化合物を使用して形成することができる。例えば、ゲート絶縁膜パターン２０５は、シリコン酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物などを使用して形成される。また、ゲート電極２０５は、ドーピングされたポリシリコン、タングステン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅、タングステン窒化物、チタン窒化物、タンタル窒化物、アルミニウム窒化物などを使用して形成することができる。本実施例において、ゲート電極２０８を形成した後に遂行される残渣処理工程を通じて、図１４に示す第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２が、基板２００とゲート電極２０８上に形成される。例えば、ポリシリコンを含むゲート電極２０８の形成後に、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気下で、フッ素を含むガスを提供するか、またはＳＣ１溶液を使用して基板２００に対し残渣処理工程を遂行する間、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２が形成される。
【００９７】
ゲート電極１０８を覆いながら半導体基板２００上に図示しないスペーサー形成用絶縁膜を形成した後、前記スペーサー形成用絶縁膜をエッチングしてゲート電極１０８及びゲート絶縁膜パターン２０５の側壁上にゲートスペーサー２１１を形成する。ゲートスペーサー２１１は、異方性エッチング工程を通じて形成することができ、窒化物及び／または酸窒化物に構成される。例えば、ゲートスペーサー２１１は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物及び／またはチタン酸窒化物を使用して形成することができる。
【００９８】
図１４を参照すると、ゲート電極２０８に隣接する半導体基板２００の部分に不純物を注入して第１不純物領域２１４と第２不純物領域２１７とを形成する。例えば、ゲート電極２０８をイオン注入マスクで利用するイオン注入工程を通じて第１及び第２不純物領域２１４、２１７を形成することができる。第１及び第２不純物領域２１４、２１７は、各々トランジスタのドレイン領域及びソース領域に該当する。
【００９９】
第１及び第２不純物領域２１４、２１７上には、各々第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１が形成される。また、ゲート電極２０８がシリコンを含む場合、ゲート電極２０８上には、第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２２が形成される。本実施例において、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、各々化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、原子層積層工程などを利用して形成されることができる。また、上述したように、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、残渣処理工程を通じて形成することができる。第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２を形成する工程は、図２を参照して説明した工程と実質的に同一であるため、これに対する説明は省略する。
【０１００】
第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、ゲートスペーサー２１１上に均一な厚さの金属膜２２３を形成する。例えば、金属膜２２３は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、ジルコニウムなどを使用して形成される。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。一方、金属膜２２３は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２とゲートスペーサー２１１上に形成されることができる。
【０１０１】
図１５を参照すると、金属膜２２３と第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２とに対してシリサイデーション工程を遂行して、第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を形成する。続いて、前記シリサイデーション工程の間、反応しない部分の金属膜２２３を除去して第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を完成する。このような第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８形成する工程は、図４を参照して説明した工程と実質的に同一であるため、これに対する説明は省略する。
【０１０２】
第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７は、各々金属、酸素、及びシリコンを含むＭＯXＳｉYの組成を有し、第１及び第２不純物領域２１４、２１７上に形成される。第３金属酸化物シリサイドパターン２２８も、ＭＯXＳｉYの組成を有し、ゲート電極２０８上に提供されてゲート電極２０８の接触抵抗を減少させることができる。即ち、第１及び第２コンタクト構造物の第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７を形成する工程と、トランジスタの第３金属酸化物シリサイドパターン２２８を形成する工程と、を同時に遂行することができる。
【０１０３】
本発明の他の実施例において、ゲート電極がシリコンを含む場合、ゲート電極２０８上に第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２２を形成しないこともある。その際、前記シリサイデーション工程を遂行すれば、第１及び第２不純物２１４、２１７上には、各々第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７が形成されるが、ゲート電極２０８上には第３金属酸化物シリサイドパターン２２８ではなく、単純に図示しない金属シリサイド膜パターンが形成される。ここで、前記金属シリサイド膜パターンは、酸素が含まれないＭＳｉZの組成を有することになる。
【０１０４】
図１６を参照すると、第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を覆いながら、半導体基板２００上に層間絶縁膜２２９を形成する。層間絶縁膜２２９は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＳＯＧ、ＵＳＧ、ＦＯＸ、ＴＥＯＳ、ＰＥ-ＴＥＯＳ、ＨＤＰ-ＣＶＤ酸化物などのシリコン酸化物を使用して形成することができる。また、層間絶縁膜２２９は、化学気相蒸着工程、スピンコーティング工程、プラズマ強化化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程などを利用して形成されることができる。
【０１０５】
層間絶縁膜２２９を部分的にエッチングして、第１及び第２不純物領域２１４、２１７上に形成された第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７を各々露出させる図示しない第１及び第２開口を形成する。前記第１及び第２開口は、フォトレジストパターンまたはハードマスクを採用するエッチング工程を通じて形成することができる。例えば、前記第１及び第２開口は、異方性エッチング工程を利用して形成することができ、各々半導体基板２００に対して所定の角度に傾いた側壁を有することができる。
【０１０６】
前記第１及び第２開口を埋めつつ、第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７と層間絶縁膜２２９上に導電膜２３２を形成する。導電膜２３２は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物からなることができ、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを通じて形成されることができる。
【０１０７】
図１７を参照すると、化学機械的研磨工程及び／またはエッチバック工程を利用して層間絶縁膜２２９が露出されるまで導電膜２３２を部分的に除去することによって、前記第１及び第２開口を埋める第１及び第２コンタクト構造物を形成する。前記第１コンタクト構造物は、第１不純物領域２１４に接触し、第１金属酸化物シリサイドパターン２２６と第１導電膜パターン２３３を含む。第２不純物領域２１７に接触する前記第２コンタクト構造物は、第２金属酸化物シリサイドパターン２２７及び第２導電膜パターン２３４を備える。
【０１０８】
（第３実施例）
図１８〜図２２は、本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【０１０９】
図１８を参照すると、半導体基板２５０上に素子分離膜２５３を形成した後、半導体基板２００のアクティブ領域上にゲート構造物を形成する。前記ゲート構造物はゲート絶縁膜パターン２５６、ゲート電極２５９、及びゲートマスク２６２を含む。
【０１１０】
前記ゲート構造物の側壁上にはゲートスペーサー２６５が提供される。素子分離膜２５３、ゲート絶縁膜パターン２５６、ゲート電極２５９、及びゲートスペーサー２６５を形成する工程は、図１３を参照して説明する工程と実質的に同一である。
【０１１１】
ゲートマスク２６２は、ゲート電極２５９に対してエッチング選択比を使用して形成される。例えば、ゲートマスク２６２は、シリコン窒化物あるいはシリコン酸窒化物を使用して形成することができる。
【０１１２】
前記ゲート構造物に隣接する部分の半導体基板２５０に不純物をドーピングして第１及び第２不純物領域２６８、２７１を形成する。このような第１及び第２不純物領域２６８、２７１を形成する工程は、図１４を参照して説明した工程と実質的に同一であり、第１及び第２不純物領域２６８、２７１は、各々トランジスタのソース領域及びドレイン領域に該当する。
【０１１３】
図１４を参照すると、半導体基板２５０上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜２７４を形成した後、層間絶縁膜２７４を部分的にエッチングして第１及び第２不純物領域２６８、２７１を各々露出させる第１及び第２開口２７７、２７８を形成する。層間絶縁膜２７４は、シリコン酸化物を使用して形成することができ、第１及び第２開口２７７、２７８は、写真エッチング工程を通じて形成されることができる。
【０１１４】
露出された第１及び第２不純物領域２６８、２７１上に、各々第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２を形成する。第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２を形成する工程は、図２または図１４を参照して説明した工程と実質的に同一である。
【０１１５】
図２０を参照すると、第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２、第１及び第２開口２７７、２７８の側壁、及び層間絶縁膜２７４上に、金属膜２８４を形成する。
【０１１６】
金属膜２８４上には、拡散防止膜２８７が形成される。拡散防止膜２８７は、金属化合物を使用して形成することができ、後続する工程の間、金属膜２８４または金属酸化物シリサイド膜２９０からの金属原子の拡散を防ぐ機能を有する。
【０１１７】
図２１を参照すると、第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２と金属膜２８４とに対してシリサイデーション工程を遂行して、少なくとも第１及び第２不純物領域２６８、２７１上に金属酸化物シリサイド膜２９０を形成する。このような金属酸化物シリサイド膜２９０を形成する工程は、図４を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。本発明の実施例において、層間絶縁膜２７４がシリコン酸化物を含む場合には、金属酸化物シリサイド膜２９０は、第１及び第２開口２７７、２７８の側壁と層間絶縁膜２７４上にも形成される。
【０１１８】
図２２を参照すると、第１及び第２開口２７７、２７８を埋めながら拡散防止膜２８７上に図示しない導電膜を形成する。前記導電膜は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。
【０１１９】
層間絶縁膜２７４が露出されるまで前記導電膜、拡散防止膜２８７、及び金属酸化物シリサイド膜２９０を部分的に除去して、第１及び第２不純物領域２６８、２７１に各々接触する第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する。第１コンタクト構造物２９７は、第１金属酸化物シリサイド膜パターン２９１、第１拡散防止膜パターン２８８及び第２導電膜パターン２９５を含む。第２コンタクト構造物２９８は、第１金属酸化物シリサイド膜パターン２９２、第２拡散防止膜パターン２８９、及び第２導電膜パターン２９６を備える。
【０１２０】
（第４実施例）
図２３及び図２４は、本発明の上記複数の実施例によるコンタクト構造物を含むＤＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。図２３及び図２４に例示的に図示したＤＲＡＭ装置の製造方法において、基板２５０上に第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する工程は、図１８〜図２２を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。
【０１２１】
図２３を参照すると、層間絶縁膜２７４、第１コンタクト構造物２９７、及び第２コンタクト構造物２９８上に、第２層間絶縁膜３００を形成する。第２層間絶縁膜３００は、層間絶縁膜２７４と実質的に同一であるかまたは類似する工程を利用して形成されることができる。しかし、第２層間絶縁膜３００は、層間絶縁膜２７４と相違する酸化物からなることができる。
【０１２２】
第２層間絶縁膜３００上に図示しないビットラインを形成した後、前記ビットラインを覆いながら第２層間絶縁膜３００上に第３層間絶縁膜３０３を形成する。前記ビットラインは、ゲート絶縁膜パターン２５６を除けば、ワードラインに該当するゲート構造物２６３と実質的に同一構造を有することができ、第１コンタクト構造物２９７と第１不純物領域２６８とに電気的に接続される。例えば、第２層間絶縁膜３００を貫通して第１コンタクト構造物２９７に接触される図示しないビットラインパッドによって、前記ビットラインと第１コンタクト構造物２９７とを互いに電気的に接触させることができる。第３層間絶縁膜３０３は、第１層間絶縁膜２７４と実質的に同一工程を通じて形成されることができる。
【０１２３】
第３層間絶縁膜３０３と第２層間絶縁膜３００とを部分的にエッチングして、第２コンタクト構造物２９８を露出させる図示しないホールを形成した後、第２コンタクト構造物２９８上に当該ホールを埋めるパッド３０６を形成する。パッド３０６を形成する工程は、第２コンタクト構造物２９８の第２導電膜パターン２９６を形成する工程と実質的に同一であるかまたは類似である。パッド３０６は、第２コンタクト構造物２９８を通じて第２不純物領域２７１に電気的に接続される。
【０１２４】
図２４を参照すると、パッド３０６と第３層間絶縁膜３０３上に、第４層間絶縁膜３０９とエッチング阻止膜３１２とを形成する。第４層間絶縁膜３０９を層間絶縁膜２７４と同一であるかまたは類似する酸化物を使用して形成することができる。エッチング阻止膜３１２は、第４層間絶縁膜３０９に対してエッチング選択比を有する物質、例えばシリコン窒化物、を使用して形成することができる。
【０１２５】
エッチング阻止膜３１２上に図示しないモールド膜を形成した後、当該モールド膜に下部電極３１５を形成するための図示しない下部電極形成ホールを形成する。
【０１２６】
パッド３０６と前記下部電極形成ホールの内壁上に下部電極３１５を形成した後、前記モールド膜を除去する。下部電極３１５上に誘電膜３１８と上部電極３２１とを積層して、第２コンタクト構造物２９８に電気的に接続されるコンデンサを含むＤＲＡＭ装置を形成する。
【０１２７】
（第５実施形態）
図２５及び図２６は、本発明の上記複数の実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。図２５及び図２６に例示的に図示したＰＲＡＭ装置の製造方法において、基板２５０上に第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する工程は、図１８〜図２２を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。
【０１２８】
図２５を参照すれば、第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９９と層間絶縁膜２７４上に、第１絶縁膜３５０と第２絶縁膜３５３とを順次に形成する。第１及び第２絶縁膜３５０、３５３は、下部電極３５９を形成するためのモールド膜の役割を果たすことができる。例えば、第１絶縁膜３５０は、シリコン酸化膜のような酸化物からなることができ、第２絶縁膜３５３は、シリコン窒化物などの窒化物を使用して形成されることができる。
【０１２９】
第１及び第２絶縁膜３５０、３５３は、部分的にエッチングして、第２コンタクト構造物２９８を露出させる図示しない開口を形成した後、当該開口の側壁上にスペーサー３５６を形成する。スペーサー３５６は、窒化物を使用して形成することができ、前記開口の広さを調節することで前記開口内に形成される下部電極３５９の幅を要求される水準に制御することができる。しかし、前記開口が要求される適切な幅を有する場合には、スペーサー３５６を形成する過程は省略することができる。
【０１３０】
スペーサー３５６と第２コンタクト構造物２９８上に下部電極３５９を形成した後、下部電極３５９上に前記開口を埋める充填部材３６２を形成する。これによって、前記開口内においては、スペーサー３５６、下部電極３５９、及び充填部材３６２を含む電極構造体が形成されることができる。例えば、下部電極３５９は、シリンダーの形状またはリング形状を有することができ、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。充填部材３６２は窒化物、酸化物、または酸窒化物からなることができる。
【０１３１】
図２６を参照すると、前記電極構造体上に相変化物質層パターン３６５と上部電極３６８とを形成する。相変化物質層パターン３６５は、ＧＳＴを含むカルコゲン化合物を使用して形成することができ、上部電極３６８は、金属及び／または金属化合物からなることができる。
【０１３２】
第２絶縁膜３５３上に相変化物質層パターン３６５及び上部電極３６８を覆う上部層間絶縁膜３７１を形成した後、上部層間絶縁膜３７１を部分的にエッチングして上部電極３６８を露出させる図示しない上部開口を形成する。前記上部開口を埋めながら上部層間絶縁膜３７１上に金属及び／または金属窒化物を含む上部配線３７４を形成することによって、半導体基板２５０上にＰＲＡＭ装置を形成する。
【０１３３】
以上、本発明の実施例によるコンタクト構造物の形成方法及びこれを利用した半導体装置の製造方法を例示的に説明したが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明によると、界面抵抗を適切に制御できる均一であり優れた熱的安定性を有する金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物を半導体装置に適用することによって、前記半導体装置の熱的特性を改善することができると同時に、その電気的特性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１００：対象体、１０３：コンタクト領域、１０６：絶縁層、１０９：開口、１１２：シリコン及び酸素を有する物質膜、１１５、２２３、２８４：金属膜、１１８、２８７：拡散防止膜、１１９：拡散防止膜パターン、１２１、２９０：金属酸化物シリサイド膜、１２２：金属酸化物シリサイド膜パターン、１２４、２３２：導電膜、１２５：導電膜パターン、１４０：コンタクト構造物、２００、２５０：半導体基板、２０３、２５３：素子分離膜、２０５、２５６：ゲート絶縁膜パターン、２０８、２５９：ゲート電極、２１１、２６５：ゲートスペーサー、２１４、２６８：第１不純物領域、２１７、２７１：第２不純物領域、２２０、２２１、２２２：第１〜第３シリコン及び酸素を有する物質膜、２２６、２２７、２２８：第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン、２２９、２７４：層間絶縁膜、２３３、２９５：第１導電膜パターン、２３４、２９６：第２導電膜パターン、２６２：ゲートマスク、２７７、２７８：第１及び第２開口、２８８、２９０：第１及び第２拡散防止膜パターン、２９１、２９２：第１及び第２金属酸化物シリサイド膜パターン、２９７、２９８：第１及び第２コンタクト構造物、３００、３０３、３０９：第２〜第４層間絶縁膜、３０６：パッド、３１２：エッチング阻止膜、３１５、３５９：下部電極、３１８：誘電膜、３２１、３６８：上部電極、３５０、３５１：第１及び第２絶縁膜、３５６：スペーサー、３６２：充填部材、３６５：相変化物質層パターン、３７１：上部層間絶縁膜、３７４：上部配線
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンタクト構造物の形成方法、及びこれを利用した半導体装置の製造方法に関する。より詳しくは、本発明は優れた特性を有する金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物を形成する方法と、このようなコンタクト構造物を適用した半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、揮発性半導体装置または不揮発性半導体装置において、基板のコンタクト領域上に形成されるコンタクトまたはプラグの接触抵抗を減少させるために、前記基板のコンタクト領域と前記コンタクトまたはプラグとの間に金属シリサイド膜（ｍｅｔａｌ ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を形成する。即ち、前記基板のコンタクト領域に含まれたシリコンと金属膜に含まれた金属を反応させるシリサイデーション（ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）工程を適用して前記コンタクト領域と前記コンタクトとの間に金属シリサイド膜を形成することによって、前記コンタクトと前記コンタクト領域との間の接触抵抗または界面抵抗を減少させている。
【０００３】
一般的に、コンタクト領域上に金属シリサイド膜を効果的に形成するためには、前記コンタクト領域表面に自然酸化膜（ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ ｆｉｌｍ）またはその他の絶縁物質を除去するために洗浄工程を進行した後、洗浄されたコンタクト領域上に金属膜を形成し、シリサイデーション工程を進行することと知られている。
【０００４】
図１は、従来の半導体装置の製造過程で、コンタクトを形成する工程の問題点を説明するための断面図である。
【０００５】
図１に示したように、従来のコンタクト形成方法によれば、図示しないコンタクト領域を有するシリコン基板１上に絶縁層３を形成した後、絶縁層３をエッチングして基板１のコンタクト領域を露出させるコンタクトホール５を形成する。
【０００６】
コンタクトホール５を通じて露出される前記コンタクト領域上に形成された図示しない自然酸化膜を完全に除去する。ここで、前記自然酸化膜は、通常、フッ化水素（ＨＦ）を含む溶液を使用する洗浄工程を通じて前記コンタクト領域から除去される。
【０００７】
前記自然酸化膜が除去されたコンタクト領域、コンタクトホール５の側壁、及び絶縁層３上にチタン（Ｔｉ）を含む金属膜７を形成したのち、金属膜７が形成されたシリコン基板１を熱処理して前記コンタクト領域上に金属シリサイド膜９を形成する。ここで、金属膜７がチタンで構成される場合、金属シリサイド膜９はチタンシリサイド（ＴｉＳｉX）からなる。
【０００８】
しかし、上述の従来の半導体装置のコンタクト形成方法において、コンタクト領域上に形成された自然酸化膜を完全に除去した後に、シリサイデーション工程を遂行するために、シリサイデーション工程の工程温度、工程時間などの影響によって金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域の表面上に均一に形成されず、非常に不規則に形成されるか、或いは凝集（ａｇｇｌｏｍｅｒａｔｉｏｎ）されるという問題点が発生する。また、金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域上に要求される厚さで厚く形成されることが容易ではないだけでなく、前記コンタクト領域と金属シリサイド膜９との間にボイド（ｖｏｉｄ）が発生されやすい短所がある。具体的には、図１の「Ｉ」部分に示したように、前記シリサイデーション工程の間、金属及びシリコンの移動によってシリコン基板１と金属シリサイド膜９との間にボイドが生成されやすく、金属シリサイド膜９が前記コンタクト領域上に均一な厚さで形成され難い。また、金属シリサイド膜９に造成が明白でない不均一膜１１が生成される現象をもたらす。このような不規則な成長及び凝集が生じた金属シリサイド膜９上にコンタクトが形成される場合、前記コンタクト領域と前記コンタクトとの間の界面抵抗を望む水準に制御し難く、結局、このようなコンタクトを含む半導体装置の電気的特性を低下させることになる。
【０００９】
上述の問題点を考慮して、特許文献１には自然酸化膜を除去せずにコバルト膜と自然酸化膜の二重層構造を取り入れて、基板とポリシリコンプラグとの間にコバルトシリサイド膜を形成する半導体素子の製造方法が開示されている。しかし、前記特許文献１に開示された半導体素子の製造方法においても、非常に薄い厚さで基板上に不均一に存在する自然酸化膜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、このような金属シリサイド膜が望む水準の厚い厚さで均一に形成され難く、金属シリサイド膜の密度及び電気的特性を均一に維持することが容易ではないという問題点が発生する。これによって、前記金属シリサイド膜を含むコンタクトと基板のコンタクト領域との間の界面抵抗を適切に制御し難くなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】韓国特許公開第２００５−０００２９９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
上述した従来のコンタクトの問題点を解決するために、本発明の目的は、改善された熱的安定性及び電気的特性を有する均一な金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物の形成方法を提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、上述のコンタクト構造物を備えて、向上された電気的及び熱的特性を確保することのできる半導体装置の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上述の本発明の目的を達成するために、本発明の一態様によるコンタクト構造物の形成方法において、コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成した後、前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する。前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する。前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成した後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成してコンタクト構造物を形成する。ここで、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることができる。また、前記金属酸化物シリサイド膜は前記開口の側壁上にも形成されることができる。例えば、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、オゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または、過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることができる。また、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコンゲルマニウム酸化物からなることができる。他方、前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及び／またはジルコニウムからなることができる。前記金属酸化物シリサイド膜は、ＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有する酸素、シリコン、及び金属の三成分系に構成されることができる。前記金属膜上には拡散防止膜が追加的に形成されることができる。
【００１４】
上述の本発明の他の目的を達成するために、本発明の一態様による半導体装置の製造方法において、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成した後、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する。前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成し、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜とを反応させて前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成すると同時に前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する。前記基板上に前記ゲート構造物を覆いながら、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成した後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する。ここで、前記金属酸化物シリサイド膜はＭＯXＳｉYの組成を有することができ、前記金属シリサイド膜はＭＳｉZの組成を有することができる。
【００１５】
また、上述の本発明の他の目的を達成するために、本発明の他の態様による半導体装置の製造方法において、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成し、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する。前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する。前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁、及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成した後、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する。その後、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する。
【００１６】
＜解決手段１＞
請求項１と対応する解決手段１は、コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成する段階と、前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜を反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法である。
【００１７】
＜解決手段２＞
請求項２と対応する解決手段２は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は化学的な酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００１８】
＜解決手段３＞
請求項３と対応する解決手段３は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はオゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることを特徴とする解決手段２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００１９】
＜解決手段４＞
請求項４と対応する解決手段４は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液を５〜２００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２０】
＜解決手段５＞
解決手段５は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はフッ化水素が５０：１〜１，０００：１に希釈された溶液及び１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液を５〜６００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２１】
＜解決手段６＞
解決手段６は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は前記過酸化水素を含む溶液を約１０〜６００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２２】
＜解決手段７＞
解決手段７は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は５０〜９０％の酸素含量を有する雰囲気下で、前記対象体を１０〜６０秒間、熱処理して形成されることを特徴とする解決手段３記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２３】
＜解決手段８＞
解決手段８は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は酸素（Ｏ2）を含む雰囲気下で、フッ素を含むガスを前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする解決手段２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２４】
＜解決手段９＞
請求項５と対応する解決手段９は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコンゲルマニウム酸化物を含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２５】
＜解決手段１０＞
請求項６と対応する解決手段１０は、前記金属は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２６】
＜解決手段１１＞
請求項７と対応する解決手段１１は、前記金属酸化物シリサイド膜は前記開口の側壁上にも形成されることを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２７】
＜解決手段１２＞
請求項８と対応する解決手段１２は、前記金属酸化物シリサイド膜は、酸素、シリコン、及び金属が三成分系を成すＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有することを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２８】
＜解決手段１３＞
解決手段１３は、前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする解決手段１２記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００２９】
＜解決手段１４＞
前記金属酸化物シリサイド膜を形成する前に、前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする解決手段１記載のコンタクト構造物の形成方法である。
【００３０】
＜解決手段１５＞
請求項１０と対応する解決手段１５は、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜と反応させて前記コンタクト領域上に前記金属酸化物シリサイド膜を形成し、前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する段階と、前記基板上に前記ゲート構造物を覆い、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法である。
【００３１】
＜解決手段１６＞
解決手段１６は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜はシリコン酸化物、シリコンゲルマニウム酸化物またはシリコン酸窒化物を含むことを特徴とする解決手段１５記載の半導体装置の製造方法である。
【００３２】
＜解決手段１７＞
解決手段１７は、前記金属酸化物シリサイド膜はＭＯXＳｉYの組成を有し、前記金属シリサイド膜はＭＳｉZの構成を有することを特徴とする解決手段１５記載の半導体装置の製造方法である。
【００３３】
＜解決手段１８＞
請求項１１と対応する解決手段１８は、基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成する段階と、前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜を反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法である。
【００３４】
＜解決手段１９＞
解決手段１９は、前記シリコン及び酸素を含む物質膜は前記開口の側壁上にも形成されることを特徴とする解決手段１８記載の半導体装置の製造方法。
【００３５】
＜解決手段２０＞
解決手段２０は、前記金属シリサイド膜を形成する前に前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする解決手段１８記載の半導体装置の製造方法。
【００３６】
＜解決手段２１＞
請求項１２と対応する解決手段１２は、基板上のコンタクト領域を露出する開口を形成する段階と、前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、前記物質膜上に金属膜を形成する段階と、前記物質膜上に前記金属膜を反応させて前記コンタクト領域上に直接金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法である。
【００３７】
＜解決手段２２＞
解決手段２２は、前記コンタクト領域上に前記物質膜を形成する際、前記コンタクト領域上に自然酸化膜が存在しないことを特徴とする解決手段２１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【００３８】
＜解決手段２３＞
解決手段２３は、前記物質膜は化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着（ＣＶＤ）工程、高密度プラズマ化学気相蒸着（ＨＤＰ−ＣＶＤ）工程、残渣処理工程、または原子層積層（ＡＬＤ）工程を利用して形成されることを特徴とする解決手段２１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【発明の効果】
【００３９】
本発明によれば、対象体または基板のコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、当該シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行するため、コンタクト領域とコンタクトとの間に金属、シリコン、及び酸素の三成分系を有する固溶体をなす金属酸化物シリサイド膜を均一に形成することができる。ここで、酸素が金属酸化物シリサイド膜に均一に採用されるため、このような金属酸化物シリサイド膜の凝集現象を効果的に防ぐことができ、前記金属酸化物シリサイド膜が優れた熱的安定性を有することができる。コンタクト構造物がこのような金属酸化物シリサイド膜を含む場合、前記コンタクト構造物と前記基板のコンタクト領域との間の界面抵抗または接触抵抗を適切に制御することができる。また、上述の特性を有するコンタクト構造物を揮発性半導体装置または不揮発性半導体装置に適用する場合、前記半導体装置の電気的及び熱的特性の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１】従来の半導体装置の製造過程で、コンタクトを形成する工程の問題点を説明するための断面図である。
【図２】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図３】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図４】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図５】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図６】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【図７】従来のコンタクト領域上に形成される金属シリサイド膜の組成をＥＤＳにより分析したグラフである。
【図８】本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の組成をＥＤＳにより分析したグラフである。
【図９】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物のコンタクト抵抗を測定したグラフである。
【図１０】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を測定したグラフである。
【図１１】本発明の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を分析したグラフである。
【図１２】本発明の実験例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の厚さと、比較例によるコンタクト構造物の金属シリサイド膜の厚さを測定したグラフである。
【図１３】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１４】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１５】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１６】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１７】本発明の第２実施例によるコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１８】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図１９】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２０】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２１】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２２】本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２３】本発明の第４実施例によるコンタクト構造物を含むＤＡＲＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２４】本発明の第４実施例によるコンタクト構造物を含むＤＡＲＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２５】本発明の第５実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【図２６】本発明の第５実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
以下、本発明の実施例によるコンタクト構造物の形成方法及びこれを利用した半導体装置の製造方法について、添付図面を参照して詳しく説明するが、本発明が下記の実施例に限定されることではなく、該当分野において通常の知識を有する者であれば、本発明の技術的思想の範囲内で本発明を多様な別の形態で具現することができる。即ち、特定の構造的または機能的説明は、ただ、本発明の実施例を説明するための目的として例示されたもので、本発明の実施例は多様な形態に実施されることができ、本文で説明した例に限定されることと理解されてはならない。本文で説明した例によって限定されることではないため、本発明の思想及び技術範囲に含まれる全ての変更、均等物、または代替物を含むことと理解されるべきである。
【００４２】
第１、第２、第３などの用語は多様な構成要素を説明するに使われることができるが、このような構成要素は前記用語によって限定されることではない。前記用語は１つの構成要素を他の構成要素から区別する目的のみに使用される。例えば、本発明の権利内で、第１構成要素は第２構成要素と命名されることができ、類似に第２構成要素も第１構成要素と命名されることができる。ある構成要素が他の構成要素に「接して」或いは「接続されて」または「接続されている」と言及された場合には、他の構成要素に直接的に接しているか、または接触されていることもできるが、間に他の構成要素が存在することができると理解されるべきである。反面、有る構成要素が他の構成要素に「直接接して」いるか、または「直接接続されて」いると言及される場合には、間に他の構成要素が存在しないことと理解されるべきである。構成要素間の関係を説明する別の表現、即ち、「〜間に」または「〜に隣接する」なども同様に解釈されるべきである。
【００４３】
本明細書において使われた用語は、ただ、特定の実施例を説明するために使われたもので、本発明を限定しようとする旨ではない。単数の表現は、文脈上明白に異なる意味を有しない限り、複数の表現も含む。本発明明細書において、「含む」、「有する」、または「具備する」などの用語は、実施された特徴、数字、段階、動作、構成要素、またはこれらを組み合わせたものが存在することを指定しようとすることであって、１つまたはそれ以上の別の特徴、数字、段階、動作、構成要素、またはこれらを組み合わせたものの存在または付加可能性を予め排除しないことと理解されるべきである。別に定義されない限り、技術的あるいは科学的用語を含んでここで使用される全ての用語は本発明に属する技術分野において通常の知識を有する者によって一般的に理解されることと同一な意味を有する。一般的に使用される辞書で定義されているものと同じ用語は関連技術の文脈上に有する意味と一致する意味を有することと解釈され、本明細書に明白に定義しない限り、理想的あるいは過度に形式的な意味で解釈されてはならない。
【００４４】
（第１実施例）
図２〜図６は、本発明の第１実施例によるコンタクト構造物の形成方法を説明するための断面図である。
【００４５】
図２を参照すれば、対象体１００の所定部分にコンタクト領域１０３を形成した後、対象体１００上に絶縁層１０６を形成する。この場合、対象体１００上にはトランジスタのような図示しないスイッチング素子が提供される。
【００４６】
対象体１００は、半導体基板、ＳＯＩ（ｓｉｌｉｃｏｎ ｏｎ ｉｎｓｕｌａｔｏｒ）基板、金属酸化物単結晶基板などを含むことができる。また、対象体１００は、その上部に半導体層が形成されたガラス基板あるいはセラミック基板などを含むことができる。本実施例において、対象体１００は、シリコン基板、シリコンゲルマニウム基板などのようなシリコンを含む基板である。
【００４７】
コンタクト領域１０３は、イオン注入工程を通じて対象体１００の所定部分に不純物を注入して形成される。例えば、コンタクト領域１０３は、トランジスタのソース／ドレイン領域に該当する。
【００４８】
絶縁層１０６は、酸化物、窒化物、及び／または酸窒化物を使用して対象体１００上に形成される。例えば、絶縁層１０６は、シリコン酸化物、シリコン窒化物、及び／またはシリコン酸窒化物を使用して形成することができる。本実施例において、絶縁層１０６は、ＵＳＧ（ｕｎｄｏｐｅｄ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＳＯＧ（ｓｐｉｎ ｏｎ ｇｌａｓｓ）、ＰＳＧ（ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＢＳＧ（ｂｏｒｏｎ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＢＰＳＧ（ｂｏｒｏ-ｐｈｏｓｐｈｏｒ ｓｉｌｉｃａｔｅ ｇｌａｓｓ）、ＦＯＸ（ｆｌｏｗａｂｌｅ ｏｘｉｄｅ）、ＴＥＯＳ（ｔｅｔｒａｅｔｈｙｌｏｒｔｈｏｓｉｌｉｃａｔｅ）、ＰＥ-ＴＥＯＳ（ｐｌａｓｍａ ｅｎｈａｎｃｅｄ-ＴＥＯＳ）、ＨＤＰ-ＣＶＤ（ｈｉｇｈ-ｄｅｎｓｉｔｙ ｐｌａｓｍａ-ｃｈｅｍｉｃａｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）酸化物などからなることができる。また、絶縁層１０６は、スピンコーティング工程、化学気相蒸着工程（ＣＶＤ）工程、プラズマ強化化学気相蒸着（ＰＥＣＶＤ）工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程（ＨＤＰ-ＣＶＤ）などを利用して形成されることができる。本発明の他の実施例によれば、絶縁層１０６は、酸化膜、窒化膜、及び／または酸窒化膜を含む多層膜構造で対象体１００上に形成される。
【００４９】
再び、図２を参照すれば、絶縁層１０６を部分的にエッチングして絶縁層１０６に対象体１００のコンタクト領域１０３を露出させる開口１０９を形成する。例えば、開口１０９は、図示しないフォトレジストパターンまたは図示しないハードマスクをエッチングマスクに利用する乾式エッチング（ｄｒｙ ｅｔｃｈ）工程または湿式エッチング（ｗｅｔ ｅｔｃｈ）工程を通じて形成される。本実施例において、開口１０９は、上部の幅が下部より広い構造に形成される。即ち、開口１０９の側壁は、対象体１００に対して所定の傾きを有する。
【００５０】
開口１０９を通じて露出されるコンタクト領域１０３上には、シリコン及び酸素を主成分として含む物質膜（ｌａｙｅｒ ｅｓｓｅｎｔｉａｌｌｙ ｃｏｎｓｉｓｔｉｎｇ ｏｆ ｓｉｌｉｃｏｎ ａｎｄ ｏｘｙｇｅｎ）１１２が形成される。シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、化学的酸化（ｃｈｅｍｉｃａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）工程、熱酸化（ｔｈｅｒｍａｌ ｏｘｉｄａｔｉｏｎ）工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、原子層積層（ＡＬＤ）工程などを利用して形成されることができる。例えば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、シリコン酸化物、シリコンゲルマニウム酸化物、またはシリコン酸窒化物を使用して形成される。
【００５１】
シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の厚さは、後続して形成される金属膜１１５（図３参照）の厚さ及び後続して進行されるシリサイデーション（ｓｉｌｉｃｉｄａｔｉｏｎ）工程の温度、時間などの工程条件などによって変化させることができる。例えば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、コンタクト領域１０３の表面から約１Å〜１００Å程度の厚さに形成することができる。ここで、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の最大厚さは、後述するシリサイデーション工程の間、金属膜１１５と完全に反応して金属、酸素、及びシリコンが三成分系をなす金属酸化物シリサイド膜１２１を形成することができる程度まで可能になる。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２内に含まれたシリコン原子及び酸素原子が金属膜１１５に含まれた金属と三成分系をなすことのできる程度まで、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２の厚さを拡張することができる。
【００５２】
本実施例によれば、オゾン（ｏｚｏｎｅ）を含む溶液、オゾン及びフッ化水素（ＨＦ）を含む溶液、過酸化水素（Ｈ2Ｏ2）を含む溶液などを使用する化学的酸化工程を利用してコンタクト領域１０３上に要求される厚さのシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を均一に形成することができる。
【００５３】
本発明の他の実施例によれば、前記トランジスタのゲート電極の形成後に遂行される残渣処理工程を通じて、コンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。例えば、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気の下でフッ素を含むガスを利用するか、或いはＳＣ１（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｌｅａｎｉｎｇ１）溶液を利用して対象体１００に対して残渣処理工程を遂行する間、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２が形成される。この場合、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、コンタクト領域１０３の上面から約２０Å以下の厚さで形成される。
【００５４】
本実施例によって、オゾンを含む溶液を使用してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成する場合、約５〜２００秒の間に約１０〜５０ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有する溶液を対象体１００上に提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。
【００５５】
本発明の他の実施例によって、オゾン及びフッ化水素を含む溶液を使用してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成する場合、フッ化水素が約５０：１〜１０００：１程度に希釈された溶液及び約１０〜５０ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有する溶液を対象体１００上に約５〜６００秒の間提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。また、対象体１００上に過酸化水素を含む溶液を約１０〜６００秒程度提供してシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。
【００５６】
他方、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気の下で、約１０〜６０秒の間に熱酸化工程を遂行してコンタクト領域１０３上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成することができる。この場合、要求される特性を有するシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成するための雰囲気内の酸素含量は約５０〜９０％程度にすることができる。また、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２は、酸素プラズマを利用するアッシング（ａｓｈｉｎｇ）工程を利用してコンタクト領域１０３上に形成されることができる。
【００５７】
図３を参照すれば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２、開口１０９の側壁、及び絶縁層１０６上に連続的に金属膜１１５を形成する。例えば、金属膜１１５は、チタン（Ｔｉ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）、白金（Ｐｔ）、クロム（Ｃｒ）、イリジウム（Ｉｒ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、ハフニウム（Ｈｆ）、ルテニウム（Ｒｕ）、及びジルコニウム（Ｚｒ）などを使用して形成されることができる。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。また、金属膜１１５は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着（ＰＬＤ）工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して酸化膜１１２上に形成することができる。
【００５８】
金属膜１１５上には、拡散防止膜１１８が形成される。拡散防止膜１１８は、後続する工程の間、金属酸化物シリサイド膜（ｍｅｔａｌ ｏｘｉｄｅ ｓｉｌｉｃｉｄｅ ｌａｙｅｒ）１２１（図４参照）から金属元素が拡散されることを防ぐ役割をする。拡散防止膜１１８は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して、金属化合物を金属膜１１５上に積層して形成することができる。例えば、拡散防止膜１１８は、チタン窒化物（ＴｉＮX）、タングステン窒化物（ＷＮX）、ニッケル窒化物（ＮｉＮX）、タンタル窒化物（ＴａＮX）、ハフニウム窒化物（ＨｆＮX）を使用して形成することができる。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。
【００５９】
本発明の他の実施例によれば、金属膜１１５の造成と後述するシリサイデーション工程の条件などによって金属膜１１５上に拡散防止膜１１８が形成されないこともある。
【００６０】
図４を参照すれば、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とに対してシリサイデーション工程を遂行することによって、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とを金属酸化物シリサイド膜１２１に変化させる。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とが形成された対象体１００を熱処理してコンタクト領域１０３と拡散防止膜１１８との間に金属酸化物シリサイド膜１２１を形成する。これによって、金属酸化物シリサイド膜１２１は、金属、酸素、及びシリコンの三成分系を有するＭＯXＳｉYの組成を有することができる。ここで、Ｍは金属を意味し、例えば、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムなどがこれに含まれることができる。本実施例において、金属酸化物リサイド膜１２１は、急速熱処理工程（ＲＴＰ）を利用して形成される。例えば、金属酸化物シリサイド膜１２１を形成するための急速熱処理工程は、約４００℃〜６００℃程度の温度で、約１０〜６０秒間遂行されること。
【００６１】
本実施例において、絶縁層１０６がシリコン酸化物を含む場合、上述のシリサイデーション工程の間、金属膜１１５は、絶縁層１０６とシリコン及び酸素を含む物質膜１１２との両方と反応する。これによって、金属酸化物シリサイド膜１２１は、コンタクト領域１０３以外にも絶縁層１０６と拡散防止膜１１８との間にも形成される。即ち、シリコン及び酸素を含む物質膜１１２と金属膜１１５とが全体的に金属酸化物シリサイド膜１２１に変化する。
【００６２】
本発明の他の実施例において、絶縁層１０６がシリコン及び酸素を含まない場合には、金属酸化物シリサイド膜１２１は、コンタクト領域１０３上のみに形成される。具体的には、金属膜１１５がシリコン及び酸素を含む物質膜１１２のみと反応するので、金属膜１１５の中で、コンタクト領域１０３上部に位置する部分のみがシリコン及び酸素を含む物質膜１１２との反応を通じて金属酸化物シリサイド膜１２１を形成することができる。
【００６３】
図５を参照すると、開口１０９を埋めながら拡散防止膜１１８上に導電膜１２４を形成する。導電膜１２４は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。例えば、導電膜１２４は、不純物がドーピングされたポリシリコン、タングステン、チタン、タンタル、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、タングステン窒化物、チタン窒化物、アルミニウム窒化物などを使用して形成することができる。また、導電膜１２４は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して拡散防止膜１１８上に形成することができる。
【００６４】
本実施例において、金属酸化物シリサイド膜１２１上に拡散防止膜１１８が提供される場合には、導電膜１２４を形成する工程、或いは後続する工程の間、金属酸化物シリサイド膜１２１から金属元素が拡散される現象を効果的に防止することができる。
【００６５】
図６を参照すれば、絶縁層１０６が露出されるまで、導電膜１２４、拡散防止膜１１８及び金属酸化物シリサイド膜１２１を部分的に除去してコンタクト領域１０３上に開口１０９を埋めるコンタクト構造物１４０を完成する。コンタクト構造物１４０はコンタクト構造物１０３上に順次に形成された金属酸化物シリサイド膜パターン１２２、拡散防止膜パターン１１９、及び導電膜パターン１２５を備える。例えば、コンタクト構造物１４０は化学機械的研磨ＣＭＰ工程及び／またはエッチバック（ｅｔｃｈ−ｂａｃｋ）工程を利用して形成されることができる。
【００６６】
図７は、従来のコンタクト領域上に形成されるチタンシリサイド膜の組成を、ＥＤＳ（ｅｎｅｒｇｙ ｄｉｓｐｅｒｓｉｖｅ ｓｐｅｃｔｒｏｓｃoｐｙ）を利用して分析したグラフであり、図８は本実施例によるコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイド膜の組成を、ＥＤＳを利用して分析したグラフである。
【００６７】
図７を参照すると、従来のチタンシリサイド膜には酸素原子がほぼ含まれず、これによって従来のチタンシリサイド膜は酸素、シリコン、及びチタンが三成分系を成し難い造成を有することがわかる。しかし、図８に示したように、本実施例によるチタン酸化物シリサイド膜は、酸素とチタンが同等の比率で存在するため、酸素、シリコン、及びチタンが三成分系を成すＴｉＯXＳｉYの組成を有することが確認できる。従って、本実施例による金属酸化物シリサイド膜は、従来の金属シリサイド膜に比べて優れた密度と熱的安定性を有しながら向上された電気的特性を確保することができる。
【００６８】
また、従来の場合のように、シリコン基板上に存在する自然酸化膜を除去し、シリサイデーション工程を進行する場合には、金属シリサイド膜が基板上で凝集される問題点が発生する。これに比べて、シリコン基板上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合には、基板上で金属酸化物シリサイド膜が凝集される現象がほとんど観察されない。一方、従来のようにシリコンゲルマニウム基板上に存在する自然酸化膜を除去し、シリサイデーション工程を進行させる場合にも、金属シリサイド膜がシリコンゲルマニウム基板上で相当凝集される。しかし、シリコンゲルマニウム基板上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合にはシリコンゲルマニウム基板上で金属酸化物シリサイド膜が凝集される現象が著しく減少されるようになる。
【００６９】
上述のように、本実施例によれば、対象体１００のコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜１１２を形成した後、このようなシリコン及び酸素を含む物質膜１１２上に金属膜１１５を形成し、シリサイデーション工程を遂行するため、前記コンタクト領域１０３とコンタクト或いはプラグとの間に金属、シリコン、及び酸素が三成分系を成す金属酸化物シリサイド膜１２１を厚くて均一に形成することができる。ここで、酸素が金属酸化物シリサイド膜１２１に均一に採用されることができるため、金属酸化物シリサイド膜１２１が凝集される現象を効果的に防止することができ、金属酸化物シリサイド膜１２１が優れた熱的及び電気的安定性を有することができる。コンタクト構造物１４０がこのような金属酸化物シリサイド膜１２１を含む場合、コンタクト構造物１４０とコンタクト領域１０３との間の界面抵抗を要求される水準に適切に制御することができる。
【００７０】
以下、本発明の多様な実験例及び比較例によるコンタクト構造物の製造方法と特性について説明する。
【００７１】
（実験例１）
シリコン基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に絶縁膜を形成した。前記絶縁膜にコンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記コンタクト領域上に約１５ｐｐｍ程度の濃度を有する溶液及び約１０００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約９０秒間提供してシリコン酸化膜を形成した。
【００７２】
前記シリコン酸化膜上にチタン膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行して前記シリコン酸化膜及び前記チタン膜を反応させることによって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７３】
（実験例２）
シリコン基板にコンタクト領域を形成した後、前記基板上に絶縁膜を形成した。前記絶縁膜にコンタクト領域を露出させる開口を形成した後、前記コンタクト領域上に約２５ｐｐｍ程度の濃度を有するオゾン溶液を約１５０秒間提供してシリコン酸化膜を形成した。
【００７４】
前記シリコン酸化膜上にチタン膜を形成し、シリサイデーション工程を遂行して前記シリコン酸化膜及び前記チタン膜を、チタン酸化物シリサイド膜に変化させた。
【００７５】
（実験例３）
基板のコンタクト領域上に、約３５ｐｐｍ程度のオゾン濃度を有するオゾン溶液を約８０秒間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７６】
（実験例４）
基板のコンタクト領域上に、約３０ｐｐｍ程度の濃度を有するオゾン溶液及び約２００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１２０秒程度提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７７】
（実験例５）
基板のコンタクト領域上に約４５ｐｐｍの濃度を有するオゾン溶液を約１５０秒間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７８】
（実験例６）
基板のコンタクト領域上に、約１０ｐｐｍの濃度を有するオゾン溶液及び約５００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約３００秒程度間提供して前記コンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成する点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタン酸化物シリサイド膜を形成した。
【００７９】
（比較例１）
コンタクト領域を有する基板上に絶縁膜を形成した後、絶縁膜に前記コンタクト領域を露出させる開口を形成した。前記開口を通じて露出されるコンタクト領域上の自然酸化膜を約２００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約４０秒間提供して除去した。その後、実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８０】
（比較例２）
約３００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約６０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８１】
（比較例３）
約１,０００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１５０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８２】
（比較例４）
約８００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約１２０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験実施例１の場合と実質的に同一工程によって、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８３】
（比較例５）
約５００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約６０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８４】
約６００：１程度に希釈されたフッ化水素溶液を約８０秒間提供してコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した点以外には実験実施例１の場合と実質的に同一工程によって、前記基板上にチタンシリサイド膜を形成した。
【００８５】
上述の実験例１〜実験例６によって多様な工程でコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を遂行する場合には前記コンタクト領域上に均一にチタン酸化物シリサイド膜が形成される点を確認することができる。ただ、希釈されたフッ化水素を含む溶液をオゾン溶液と共に使用してシリコン酸化膜を形成する場合にはチタン酸化物シリサイド膜が相対的に薄い厚さに形成される場合もあった。これに比べて、比較例１〜比較例６のように、フッ化水素を含む溶液にコンタクト領域上の自然酸化膜を除去した状態でシリサイデーション工程を遂行する場合、前記コンタクト領域上にチタンシリサイド膜が均一に形成されず、凝集されるか或いは移動する現象が観察された。
【００８６】
図９は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物のコンタクト抵抗を測定したグラフである。図９において、「ＩＩ」は、比較例１〜比較例６によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、チタンシリサイド膜を形成する場合を示す。また、「ＩＩＩ」は、実験例１、実験例４、及び実験例６のようにオゾンを含む溶液及び希釈されたフッ化水素を含む溶液を使用してシリコン酸化膜を形成した後、チタン酸化物シリサイド膜を形成する場合を意味する。さらにまた、「ＩＶ」は、実験例２、実験例３、及び実験例５のようにオゾンを含む溶液を使用してシリコン酸化膜を形成した後にチタン酸化物シリサイド膜を形成する場合を示す。
【００８７】
図９に示したように、オゾン及びフッ化水素を含む溶液或いはオゾンを含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のコンタクト抵抗は、自然酸化膜を除去し、形成された金属シリサイドを含むコンタクト構造物のコンタクト抵抗に比べて約３０％以上大きく減少することが確認できる。
【００８８】
図１０は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量をＳＩＭＳ（ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｉｏｎ ｍａｓｓ ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）を利用して測定したグラフである。図１０において、「ＶＩ」は、実験例１によってオゾンを含む溶液及びフッ化水素を含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含む第１コンタクト構造物内のシリコンの含量を示し、「ＶＩＩ」は、前記第１コンタクト構造物のチタン窒化物の含量を意味し、「ＶＩＩＩ」は、前記第１コンタクト構造物の酸素の含量を示す。また、「ＩＸ」は、比較例１によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含む第２コンタクト構造物の酸素の含量を示し、「Ｘ」は、実験例５によってオゾンを含む溶液を使用して基板のコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含む第３コンタクト構造物のシリコンの含量を意味する。
【００８９】
図１０を参照すると、前記第１〜第３コンタクト構造物において、チタン酸化物シリサイド膜とシリコン基板との間の界面においての酸素の含量には、それほど差がみられない。しかし、オゾンを含む溶液を使用する場合には、酸素の量が豊富であるため、チタン酸化物シリサイド膜を厚く形成することができる。また、オゾンを含む溶液を適用する場合には、チタン酸化物シリサイド膜からチタン窒化膜に行くほど酸素の含量が増加するようになり、チタン窒化膜とチタン酸化物シリサイド膜との間の界面で酸素は拡散されて除去されたことが認められる。一方、チタン酸化物シリサイド膜からシリコン基板またはチタン窒化膜に行くほど濃度が増加する現象が観察される。
【００９０】
図１１は、上述の実験例及び比較例によるコンタクト構造物内の成分の含量を、ＸＲＤ（Ｘ−ｒａｙ ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ）を利用して分析したグラフである。図１１において、「ＸＩ」は、実験例３のようにオゾンを含む溶液を使用してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物内の成分の含量を意味し、「ＸＩＩ」は、比較例２によってフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含むコンタクト構造物の成分の含量を示す。
【００９１】
図１１に示したように、化学的酸化工程を通じて形成されたシリコン酸化物を適用する場合には、チタン酸化物シリサイドの相（ｐｈａｓｅ）が最も多く表れ、反応しないチタンは相対的に少なく表れる。これに比べて、自然酸化膜を除去した場合には、生成されたチタンシリサイドと反応しないチタンとは、ほぼ同等に表れる。このような点から、化学的酸化工程を通じた酸化物がチタン酸化物シリサイドの形成を促す事実がわかる。
【００９２】
図１２は、上述の実験例によるコンタクト構造物の金属酸化物シリサイド膜の厚さと比較例によるコンタクト構造物の金属シリサイド膜の厚さを測定したグラフである。図１２において、「ＸＩＩＩ」は、比較例１のようにフッ化水素溶液を使用して自然酸化膜を除去した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタンシリサイドを含むコンタクト構造物のチタンシリサイド膜の厚さを意味し、「ＸＩＶ」は、実験例６によってオゾン及びフッ化水素を含む溶液を約３００秒間提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイドの厚さを示す。また、「ＸＶ」は、実験例１のようにオゾン及びフッ化水素を含む溶液を約９０秒間提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイドの厚さを意味し、「ＸＶＩ」は、実験例５によってオゾンを含む溶液を約６０秒提供してコンタクト領域上にシリコン酸化膜を形成した後、シリサイデーション工程を通じて形成されたチタン酸化物シリサイドを含むコンタクト構造物のチタン酸化物シリサイド膜の厚さを示す。
【００９３】
図１２を参照すると、自然酸化膜を除去した後に形成されたチタン膜とチタンシリサイド膜との間の厚さの比率が約１：１．２程度であることに比べて、化学的酸化工程を通じて形成されたシリコン酸化膜が適用された場合にはチタン膜とチタン酸化物シリサイド膜との間の厚さの比率は約１：１．８程度に随分増加することになる。これによって、要求される水準の厚い厚さを有するチタン酸化物シリサイド膜を備えるコンタクト構造物を具現できることがわかる。
【００９４】
（第２実施例）
図１３〜図１７は、本発明の第２実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【００９５】
図１３を参照すると、シリコン基板、ゲルマニウム基板、またはシリコンゲルマニウム基板などの半導体基板２００上に、アクティブ領域及びフィールド領域を定義する素子分離膜２０３を形成する。素子分離膜２０３は、シャロートレンチアイソレーション（ＳＴＩ）工程のような素子分離膜を通じて形成される。例えば、素子分離膜２０３は、ＵＳＧ、ＳＯＧ、ＦＯＸ、ＴＥＯＳ、ＰＥ−ＴＥＯＳ、ＨＤＰ−ＣＶＤ酸化物などのシリコン酸化物で構成される。
【００９６】
半導体基板２００のアクティブ領域上に、ゲート絶縁膜パターン２０５とゲート電極２１１とを順次に形成する。本実施例によると、前記アクティブ領域上に図示しないゲート絶縁膜及び図示しないゲート導電膜を順次に形成した後、前記ゲート絶縁膜と前記ゲート導電膜とを順次にパターニングして、ゲート絶縁膜パターン２０５とゲート電極２１１とを形成することができる。ゲート絶縁膜パターン２０５は、酸化物または金属酸化物を使用して形成することができる。ゲート電極２１１は、ポリシリコン、金属、または金属化合物を使用して形成することができる。例えば、ゲート絶縁膜パターン２０５は、シリコン酸化物、ハフニウム酸化物、ジルコニウム酸化物、タンタル酸化物、チタン酸化物などを使用して形成される。また、ゲート電極２０５は、ドーピングされたポリシリコン、タングステン、チタン、タンタル、アルミニウム、銅、タングステン窒化物、チタン窒化物、タンタル窒化物、アルミニウム窒化物などを使用して形成することができる。本実施例において、ゲート電極２０８を形成した後に遂行される残渣処理工程を通じて、図１４に示す第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２が、基板２００とゲート電極２０８上に形成される。例えば、ポリシリコンを含むゲート電極２０８の形成後に、酸素（Ｏ2）を含む雰囲気下で、フッ素を含むガスを提供するか、またはＳＣ１溶液を使用して基板２００に対し残渣処理工程を遂行する間、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２が形成される。
【００９７】
ゲート電極１０８を覆いながら半導体基板２００上に図示しないスペーサー形成用絶縁膜を形成した後、前記スペーサー形成用絶縁膜をエッチングしてゲート電極１０８及びゲート絶縁膜パターン２０５の側壁上にゲートスペーサー２１１を形成する。ゲートスペーサー２１１は、異方性エッチング工程を通じて形成することができ、窒化物及び／または酸窒化物に構成される。例えば、ゲートスペーサー２１１は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物及び／またはチタン酸窒化物を使用して形成することができる。
【００９８】
図１４を参照すると、ゲート電極２０８に隣接する半導体基板２００の部分に不純物を注入して第１不純物領域２１４と第２不純物領域２１７とを形成する。例えば、ゲート電極２０８をイオン注入マスクで利用するイオン注入工程を通じて第１及び第２不純物領域２１４、２１７を形成することができる。第１及び第２不純物領域２１４、２１７は、各々トランジスタのドレイン領域及びソース領域に該当する。
【００９９】
第１及び第２不純物領域２１４、２１７上には、各々第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１が形成される。また、ゲート電極２０８がシリコンを含む場合、ゲート電極２０８上には、第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２２が形成される。本実施例において、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、各々化学的酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、原子層積層工程などを利用して形成されることができる。また、上述したように、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、残渣処理工程を通じて形成することができる。第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２を形成する工程は、図２を参照して説明した工程と実質的に同一であるため、これに対する説明は省略する。
【０１００】
第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２は、ゲートスペーサー２１１上に均一な厚さの金属膜２２３を形成する。例えば、金属膜２２３は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、ジルコニウムなどを使用して形成される。これらは、単独または互いに混合されて使用することができる。一方、金属膜２２３は、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを利用して、第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２とゲートスペーサー２１１上に形成されることができる。
【０１０１】
図１５を参照すると、金属膜２２３と第１〜第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２０、２２１、２２２とに対してシリサイデーション工程を遂行して、第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を形成する。続いて、前記シリサイデーション工程の間、反応しない部分の金属膜２２３を除去して第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を完成する。このような第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８形成する工程は、図４を参照して説明した工程と実質的に同一であるため、これに対する説明は省略する。
【０１０２】
第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７は、各々金属、酸素、及びシリコンを含むＭＯXＳｉYの組成を有し、第１及び第２不純物領域２１４、２１７上に形成される。第３金属酸化物シリサイドパターン２２８も、ＭＯXＳｉYの組成を有し、ゲート電極２０８上に提供されてゲート電極２０８の接触抵抗を減少させることができる。即ち、第１及び第２コンタクト構造物の第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７を形成する工程と、トランジスタの第３金属酸化物シリサイドパターン２２８を形成する工程と、を同時に遂行することができる。
【０１０３】
本発明の他の実施例において、ゲート電極がシリコンを含む場合、ゲート電極２０８上に第３シリコン及び酸素を含む物質膜２２２を形成しないこともある。その際、前記シリサイデーション工程を遂行すれば、第１及び第２不純物２１４、２１７上には、各々第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７が形成されるが、ゲート電極２０８上には第３金属酸化物シリサイドパターン２２８ではなく、単純に図示しない金属シリサイド膜パターンが形成される。ここで、前記金属シリサイド膜パターンは、酸素が含まれないＭＳｉZの組成を有することになる。
【０１０４】
図１６を参照すると、第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７、２２８を覆いながら、半導体基板２００上に層間絶縁膜２２９を形成する。層間絶縁膜２２９は、ＢＰＳＧ、ＰＳＧ、ＢＳＧ、ＳＯＧ、ＵＳＧ、ＦＯＸ、ＴＥＯＳ、ＰＥ-ＴＥＯＳ、ＨＤＰ-ＣＶＤ酸化物などのシリコン酸化物を使用して形成することができる。また、層間絶縁膜２２９は、化学気相蒸着工程、スピンコーティング工程、プラズマ強化化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程などを利用して形成されることができる。
【０１０５】
層間絶縁膜２２９を部分的にエッチングして、第１及び第２不純物領域２１４、２１７上に形成された第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７を各々露出させる図示しない第１及び第２開口を形成する。前記第１及び第２開口は、フォトレジストパターンまたはハードマスクを採用するエッチング工程を通じて形成することができる。例えば、前記第１及び第２開口は、異方性エッチング工程を利用して形成することができ、各々半導体基板２００に対して所定の角度に傾いた側壁を有することができる。
【０１０６】
前記第１及び第２開口を埋めつつ、第１及び第２金属酸化物シリサイドパターン２２６、２２７と層間絶縁膜２２９上に導電膜２３２を形成する。導電膜２３２は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物からなることができ、原子層積層工程、スパッタリング工程、化学気相蒸着工程、パルスレーザー蒸着工程、真空蒸着工程、めっき工程などを通じて形成されることができる。
【０１０７】
図１７を参照すると、化学機械的研磨工程及び／またはエッチバック工程を利用して層間絶縁膜２２９が露出されるまで導電膜２３２を部分的に除去することによって、前記第１及び第２開口を埋める第１及び第２コンタクト構造物を形成する。前記第１コンタクト構造物は、第１不純物領域２１４に接触し、第１金属酸化物シリサイドパターン２２６と第１導電膜パターン２３３を含む。第２不純物領域２１７に接触する前記第２コンタクト構造物は、第２金属酸化物シリサイドパターン２２７及び第２導電膜パターン２３４を備える。
【０１０８】
（第３実施例）
図１８〜図２２は、本発明の第３実施例によってコンタクト構造物を含む半導体装置の製造方法を説明するための断面図である。
【０１０９】
図１８を参照すると、半導体基板２５０上に素子分離膜２５３を形成した後、半導体基板２００のアクティブ領域上にゲート構造物を形成する。前記ゲート構造物はゲート絶縁膜パターン２５６、ゲート電極２５９、及びゲートマスク２６２を含む。
【０１１０】
前記ゲート構造物の側壁上にはゲートスペーサー２６５が提供される。素子分離膜２５３、ゲート絶縁膜パターン２５６、ゲート電極２５９、及びゲートスペーサー２６５を形成する工程は、図１３を参照して説明する工程と実質的に同一である。
【０１１１】
ゲートマスク２６２は、ゲート電極２５９に対してエッチング選択比を使用して形成される。例えば、ゲートマスク２６２は、シリコン窒化物あるいはシリコン酸窒化物を使用して形成することができる。
【０１１２】
前記ゲート構造物に隣接する部分の半導体基板２５０に不純物をドーピングして第１及び第２不純物領域２６８、２７１を形成する。このような第１及び第２不純物領域２６８、２７１を形成する工程は、図１４を参照して説明した工程と実質的に同一であり、第１及び第２不純物領域２６８、２７１は、各々トランジスタのソース領域及びドレイン領域に該当する。
【０１１３】
図１４を参照すると、半導体基板２５０上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜２７４を形成した後、層間絶縁膜２７４を部分的にエッチングして第１及び第２不純物領域２６８、２７１を各々露出させる第１及び第２開口２７７、２７８を形成する。層間絶縁膜２７４は、シリコン酸化物を使用して形成することができ、第１及び第２開口２７７、２７８は、写真エッチング工程を通じて形成されることができる。
【０１１４】
露出された第１及び第２不純物領域２６８、２７１上に、各々第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２を形成する。第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２を形成する工程は、図２または図１４を参照して説明した工程と実質的に同一である。
【０１１５】
図２０を参照すると、第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２、第１及び第２開口２７７、２７８の側壁、及び層間絶縁膜２７４上に、金属膜２８４を形成する。
【０１１６】
金属膜２８４上には、拡散防止膜２８７が形成される。拡散防止膜２８７は、金属化合物を使用して形成することができ、後続する工程の間、金属膜２８４または金属酸化物シリサイド膜２９０からの金属原子の拡散を防ぐ機能を有する。
【０１１７】
図２１を参照すると、第１及び第２シリコン及び酸素を含む物質膜２８１、２８２と金属膜２８４とに対してシリサイデーション工程を遂行して、少なくとも第１及び第２不純物領域２６８、２７１上に金属酸化物シリサイド膜２９０を形成する。このような金属酸化物シリサイド膜２９０を形成する工程は、図４を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。本発明の実施例において、層間絶縁膜２７４がシリコン酸化物を含む場合には、金属酸化物シリサイド膜２９０は、第１及び第２開口２７７、２７８の側壁と層間絶縁膜２７４上にも形成される。
【０１１８】
図２２を参照すると、第１及び第２開口２７７、２７８を埋めながら拡散防止膜２８７上に図示しない導電膜を形成する。前記導電膜は、ポリシリコン、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。
【０１１９】
層間絶縁膜２７４が露出されるまで前記導電膜、拡散防止膜２８７、及び金属酸化物シリサイド膜２９０を部分的に除去して、第１及び第２不純物領域２６８、２７１に各々接触する第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する。第１コンタクト構造物２９７は、第１金属酸化物シリサイド膜パターン２９１、第１拡散防止膜パターン２８８及び第２導電膜パターン２９５を含む。第２コンタクト構造物２９８は、第１金属酸化物シリサイド膜パターン２９２、第２拡散防止膜パターン２８９、及び第２導電膜パターン２９６を備える。
【０１２０】
（第４実施例）
図２３及び図２４は、本発明の上記複数の実施例によるコンタクト構造物を含むＤＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。図２３及び図２４に例示的に図示したＤＲＡＭ装置の製造方法において、基板２５０上に第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する工程は、図１８〜図２２を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。
【０１２１】
図２３を参照すると、層間絶縁膜２７４、第１コンタクト構造物２９７、及び第２コンタクト構造物２９８上に、第２層間絶縁膜３００を形成する。第２層間絶縁膜３００は、層間絶縁膜２７４と実質的に同一であるかまたは類似する工程を利用して形成されることができる。しかし、第２層間絶縁膜３００は、層間絶縁膜２７４と相違する酸化物からなることができる。
【０１２２】
第２層間絶縁膜３００上に図示しないビットラインを形成した後、前記ビットラインを覆いながら第２層間絶縁膜３００上に第３層間絶縁膜３０３を形成する。前記ビットラインは、ゲート絶縁膜パターン２５６を除けば、ワードラインに該当するゲート構造物２６３と実質的に同一構造を有することができ、第１コンタクト構造物２９７と第１不純物領域２６８とに電気的に接続される。例えば、第２層間絶縁膜３００を貫通して第１コンタクト構造物２９７に接触される図示しないビットラインパッドによって、前記ビットラインと第１コンタクト構造物２９７とを互いに電気的に接触させることができる。第３層間絶縁膜３０３は、第１層間絶縁膜２７４と実質的に同一工程を通じて形成されることができる。
【０１２３】
第３層間絶縁膜３０３と第２層間絶縁膜３００とを部分的にエッチングして、第２コンタクト構造物２９８を露出させる図示しないホールを形成した後、第２コンタクト構造物２９８上に当該ホールを埋めるパッド３０６を形成する。パッド３０６を形成する工程は、第２コンタクト構造物２９８の第２導電膜パターン２９６を形成する工程と実質的に同一であるかまたは類似である。パッド３０６は、第２コンタクト構造物２９８を通じて第２不純物領域２７１に電気的に接続される。
【０１２４】
図２４を参照すると、パッド３０６と第３層間絶縁膜３０３上に、第４層間絶縁膜３０９とエッチング阻止膜３１２とを形成する。第４層間絶縁膜３０９を層間絶縁膜２７４と同一であるかまたは類似する酸化物を使用して形成することができる。エッチング阻止膜３１２は、第４層間絶縁膜３０９に対してエッチング選択比を有する物質、例えばシリコン窒化物、を使用して形成することができる。
【０１２５】
エッチング阻止膜３１２上に図示しないモールド膜を形成した後、当該モールド膜に下部電極３１５を形成するための図示しない下部電極形成ホールを形成する。
【０１２６】
パッド３０６と前記下部電極形成ホールの内壁上に下部電極３１５を形成した後、前記モールド膜を除去する。下部電極３１５上に誘電膜３１８と上部電極３２１とを積層して、第２コンタクト構造物２９８に電気的に接続されるコンデンサを含むＤＲＡＭ装置を形成する。
【０１２７】
（第５実施形態）
図２５及び図２６は、本発明の上記複数の実施例によるコンタクト構造物を含むＰＲＡＭ装置の製造方法を説明するための断面図である。図２５及び図２６に例示的に図示したＰＲＡＭ装置の製造方法において、基板２５０上に第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９８を形成する工程は、図１８〜図２２を参照して説明した工程と実質的に同一であるかまたは類似である。
【０１２８】
図２５を参照すれば、第１及び第２コンタクト構造物２９７、２９９と層間絶縁膜２７４上に、第１絶縁膜３５０と第２絶縁膜３５３とを順次に形成する。第１及び第２絶縁膜３５０、３５３は、下部電極３５９を形成するためのモールド膜の役割を果たすことができる。例えば、第１絶縁膜３５０は、シリコン酸化膜のような酸化物からなることができ、第２絶縁膜３５３は、シリコン窒化物などの窒化物を使用して形成されることができる。
【０１２９】
第１及び第２絶縁膜３５０、３５３は、部分的にエッチングして、第２コンタクト構造物２９８を露出させる図示しない開口を形成した後、当該開口の側壁上にスペーサー３５６を形成する。スペーサー３５６は、窒化物を使用して形成することができ、前記開口の広さを調節することで前記開口内に形成される下部電極３５９の幅を要求される水準に制御することができる。しかし、前記開口が要求される適切な幅を有する場合には、スペーサー３５６を形成する過程は省略することができる。
【０１３０】
スペーサー３５６と第２コンタクト構造物２９８上に下部電極３５９を形成した後、下部電極３５９上に前記開口を埋める充填部材３６２を形成する。これによって、前記開口内においては、スペーサー３５６、下部電極３５９、及び充填部材３６２を含む電極構造体が形成されることができる。例えば、下部電極３５９は、シリンダーの形状またはリング形状を有することができ、金属及び／または金属化合物を使用して形成することができる。充填部材３６２は窒化物、酸化物、または酸窒化物からなることができる。
【０１３１】
図２６を参照すると、前記電極構造体上に相変化物質層パターン３６５と上部電極３６８とを形成する。相変化物質層パターン３６５は、ＧＳＴを含むカルコゲン化合物を使用して形成することができ、上部電極３６８は、金属及び／または金属化合物からなることができる。
【０１３２】
第２絶縁膜３５３上に相変化物質層パターン３６５及び上部電極３６８を覆う上部層間絶縁膜３７１を形成した後、上部層間絶縁膜３７１を部分的にエッチングして上部電極３６８を露出させる図示しない上部開口を形成する。前記上部開口を埋めながら上部層間絶縁膜３７１上に金属及び／または金属窒化物を含む上部配線３７４を形成することによって、半導体基板２５０上にＰＲＡＭ装置を形成する。
【０１３３】
以上、本発明の実施例によるコンタクト構造物の形成方法及びこれを利用した半導体装置の製造方法を例示的に説明したが、本発明の属する技術の分野における通常の知識を有する者であれば、特徴請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において、各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、これらについても、当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。
【産業上の利用可能性】
【０１３４】
本発明によると、界面抵抗を適切に制御できる均一であり優れた熱的安定性を有する金属酸化物シリサイド膜を含むコンタクト構造物を半導体装置に適用することによって、前記半導体装置の熱的特性を改善することができると同時に、その電気的特性の向上を図ることができる。
【符号の説明】
【０１３５】
１００：対象体、１０３：コンタクト領域、１０６：絶縁層、１０９：開口、１１２：シリコン及び酸素を有する物質膜、１１５、２２３、２８４：金属膜、１１８、２８７：拡散防止膜、１１９：拡散防止膜パターン、１２１、２９０：金属酸化物シリサイド膜、１２２：金属酸化物シリサイド膜パターン、１２４、２３２：導電膜、１２５：導電膜パターン、１４０：コンタクト構造物、２００、２５０：半導体基板、２０３、２５３：素子分離膜、２０５、２５６：ゲート絶縁膜パターン、２０８、２５９：ゲート電極、２１１、２６５：ゲートスペーサー、２１４、２６８：第１不純物領域、２１７、２７１：第２不純物領域、２２０、２２１、２２２：第１〜第３シリコン及び酸素を有する物質膜、２２６、２２７、２２８：第１〜第３金属酸化物シリサイドパターン、２２９、２７４：層間絶縁膜、２３３、２９５：第１導電膜パターン、２３４、２９６：第２導電膜パターン、２６２：ゲートマスク、２７７、２７８：第１及び第２開口、２８８、２９０：第１及び第２拡散防止膜パターン、２９１、２９２：第１及び第２金属酸化物シリサイド膜パターン、２９７、２９８：第１及び第２コンタクト構造物、３００、３０３、３０９：第２〜第４層間絶縁膜、３０６：パッド、３１２：エッチング阻止膜、３１５、３５９：下部電極、３１８：誘電膜、３２１、３６８：上部電極、３５０、３５１：第１及び第２絶縁膜、３５６：スペーサー、３６２：充填部材、３６５：相変化物質層パターン、３７１：上部層間絶縁膜、３７４：上部配線
【特許請求の範囲】
【請求項１】
コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、
を含むコンタクト構造物の形成方法。
【請求項２】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、化学的な酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項３】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、オゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることを特徴とする請求項２記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項４】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液５〜２００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする請求項３記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項５】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコン・ゲルマニウム酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項６】
前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項７】
前記金属酸化物シリサイド膜は、前記開口の側壁上に形成されることを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項８】
前記金属酸化物シリサイド膜は、酸素、シリコン、及び金属が三成分系を成すＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有することを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項９】
前記金属酸化物シリサイド膜を形成する前に、前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項１０】
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、
前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、
前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜と反応させて、前記コンタクト領域上に前記金属酸化物シリサイド膜を形成し、前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する段階と、
前記基板上に前記ゲート構造物を覆い、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、
前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、
前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板上のコンタクト領域を露出する開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に前記金属膜を反応させて前記コンタクト領域上に直接金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法。
【請求項１】
コンタクト領域を有する対象体上に絶縁層を形成する段階と、
前記絶縁層をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、
を含むコンタクト構造物の形成方法。
【請求項２】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、化学的な酸化工程、熱酸化工程、化学気相蒸着工程、高密度プラズマ化学気相蒸着工程、残渣処理工程、または原子層積層工程を利用して形成されることを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項３】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、オゾンを含む溶液、オゾン及びフッ化水素を含む溶液、または過酸化水素を含む溶液を使用して形成されることを特徴とする請求項２記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項４】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は１０〜５０ｐｐｍのオゾン濃度を有する溶液５〜２００秒間、前記対象体上に提供して形成されることを特徴とする請求項３記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項５】
前記シリコン及び酸素を含む物質膜は、シリコン酸化物、シリコン酸窒化物、またはシリコン・ゲルマニウム酸化物を含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項６】
前記金属膜は、チタン、ニッケル、コバルト、白金、クロム、イリジウム、タングステン、タンタル、ハフニウム、ルテニウム、及びジルコニウムからなるグループのうちで選択された１つ以上を含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項７】
前記金属酸化物シリサイド膜は、前記開口の側壁上に形成されることを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項８】
前記金属酸化物シリサイド膜は、酸素、シリコン、及び金属が三成分系を成すＭＯXＳｉY（ここで、Ｍは金属を示す）の組成を有することを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項９】
前記金属酸化物シリサイド膜を形成する前に、前記金属膜上に拡散防止膜を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のコンタクト構造物の形成方法。
【請求項１０】
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、
前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、
前記コンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記ゲート電極を前記金属膜と反応させて、前記コンタクト領域上に前記金属酸化物シリサイド膜を形成し、前記ゲート電極上に金属シリサイド膜を形成する段階と、
前記基板上に前記ゲート構造物を覆い、前記金属酸化物シリサイド膜を露出させる開口を有する層間絶縁膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
基板上にゲート絶縁膜及びゲート電極を含むゲート構造物を形成する段階と、
前記ゲート構造物に隣接する前記基板にコンタクト領域を形成する段階と、
前記基板上に前記ゲート構造物を覆う層間絶縁膜を形成する段階と、
前記層間絶縁膜をエッチングして前記コンタクト領域を露出させる開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜、前記開口の側壁及び前記層間絶縁膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜と前記金属膜とを反応させて、少なくとも前記コンタクト領域上に金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、
前記金属酸化物シリサイド膜上に前記開口を埋める導電膜を形成する段階と、を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
基板上のコンタクト領域を露出する開口を形成する段階と、
前記露出されたコンタクト領域上にシリコン及び酸素を含む物質膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に金属膜を形成する段階と、
前記シリコン及び酸素を含む物質膜上に前記金属膜を反応させて前記コンタクト領域上に直接金属酸化物シリサイド膜を形成する段階と、を含むコンタクト構造物の形成方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図１６】
【図１７】
【図１８】
【図１９】
【図２０】
【図２１】
【図２２】
【図２３】
【図２４】
【図２５】
【図２６】
【公開番号】特開２００９−２７２６３０（Ｐ２００９−２７２６３０Ａ）
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−１１１８０８（Ｐ２００９−１１１８０８）
【出願日】平成２１年５月１日（２００９．５．１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年１１月１９日（２００９．１１．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年５月１日（２００９．５．１）
【出願人】（３９００１９８３９）三星電子株式会社 (8,520)
【氏名又は名称原語表記】ＳＡＭＳＵＮＧ ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣＳ ＣＯ．，ＬＴＤ．
【住所又は居所原語表記】４１６，Ｍａｅｔａｎ−ｄｏｎｇ，Ｙｅｏｎｇｔｏｎｇ−ｇｕ，Ｓｕｗｏｎ−ｓｉ，Ｇｙｅｏｎｇｇｉ−ｄｏ ４４２−７４２（ＫＲ）
【Ｆターム（参考）】
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