專利名稱：自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造技術(shù)中，金屬硅化物由于具有較低的電阻率且和其他材料具有很好 的粘合性而被廣泛應(yīng)用于源/漏接觸和柵極接觸來降低接觸電阻。高熔點(diǎn)的金屬與硅發(fā)生 反應(yīng)生成金屬硅化物，通過一步或者多步退火工藝可以形成低電阻率的金屬硅化物。隨著 半導(dǎo)體工藝水平的提高，特別是在90nm及其以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)，為了獲得更低的接觸電阻，鎳 及鎳的合金成為形成金屬硅化物的主要材料。在已經(jīng)公開的申請?zhí)枮?00780015617. 9的中國專利申請中公開了一種自對準(zhǔn)金 屬硅化物的形成方法，該方法選擇鎳合金作為形成金屬硅化物的材料。圖1至圖3給出了 該方法形成自對準(zhǔn)硅化物各階段的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域I和第二區(qū)域II，所 述第一區(qū)域和第二區(qū)域被隔離區(qū)140隔離，所述隔離區(qū)140內(nèi)填充有絕緣材料；形成在半導(dǎo) 體襯底100第一區(qū)域I的并位于半導(dǎo)體襯底100上的第一柵極區(qū)110，所述第一柵極區(qū)110 包括形成在半導(dǎo)體襯底100表面的柵介質(zhì)層111，形成在柵介質(zhì)層111上的柵電極112，位 于柵介質(zhì)層111和柵電極112的兩側(cè)的側(cè)墻113 ；形成在半導(dǎo)體襯底100第一區(qū)域I的、位 于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)且位于柵極區(qū)110兩側(cè)的第一源極120和第一漏極130 ；形成在半導(dǎo)體 襯底100第二區(qū)域II的并位于半導(dǎo)體襯底100上的第二柵極區(qū)150，所述第二柵極區(qū)150 包括形成在半導(dǎo)體襯底100表面的柵介質(zhì)層151，形成在柵介質(zhì)層151上的柵電極152，位 于柵介質(zhì)層151和柵電極152的兩側(cè)的側(cè)墻153 ；形成在半導(dǎo)體襯底100第二區(qū)域II的、 位于半導(dǎo)體襯底100內(nèi)且位于柵極區(qū)150兩側(cè)的第二源極160和第二漏極170。如圖2所示，在所述第二區(qū)域形成覆蓋所述第二源極160、第二漏極170和第二柵 極區(qū)150的隔離層180，所述隔離層用于隔離所述第二源極160、第二漏極170和第二柵極 區(qū)150，避免后續(xù)形成金屬硅化物的工藝在所述第二源極160、漏極第二 170和第二柵極區(qū) 150形成金屬硅化物。如圖3所示，在所述第一區(qū)域的第一源極120、第一漏極130和柵電極112內(nèi)形成 對應(yīng)的金屬硅化物層(190a、190b和190c)。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成的金屬硅化物層之前還包括采用化學(xué)試劑去除所述第 一源極120、第一漏極130和柵電極112表面的自然氧化層，所述化學(xué)試劑去除自然氧化層 的步驟會消耗部分隔離層180，為此現(xiàn)有技術(shù)中的隔離層180厚度一般為2000埃以上，但過 厚的隔離層180使得器件的尺寸控制比較困難，無法降低器件的尺寸且增加成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，降低成本且能夠降 低器件的尺寸。
為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的半 導(dǎo)體襯底表面至少有一硅區(qū)域；在所述第二區(qū)域形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的隔離層；采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層；采用射頻濺射形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層的金屬層；采用射頻濺射在所述金屬層表面形成保護(hù)層；對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，形成金屬硅化物層；去除保護(hù)層和未反應(yīng)的金屬層。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)通過采用較薄的隔離層隔離不需要形成 金屬硅化物的區(qū)域，降低成本，提供生產(chǎn)效率；且本發(fā)明還采用射頻濺射去除自然氧化層且 消耗較少的隔離層；所述射頻濺射能夠與后續(xù)的金屬層形成工藝、保護(hù)層的形成工藝采用 同一設(shè)備，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。


通過附圖中所示的本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的更具體說明，本發(fā)明的上述及其它目 的、特征和優(yōu)勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按 實(shí)際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的自對準(zhǔn)金屬硅化物形成方法的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的一個實(shí)施例的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的流程示意圖；圖5至圖11為本發(fā)明的一個實(shí)施例的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的結(jié)構(gòu)示意 圖。
具體實(shí)施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況 下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時，為便于說明，表 示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實(shí)例，其在此不應(yīng) 限制本發(fā)明保護(hù)的范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有技術(shù)會形成一層2000埃以上的隔離層用以保護(hù)不需要形 成金屬硅化物的區(qū)域，但過厚的隔離層使得器件的尺寸控制比較困難，無法降低器件的尺 寸且增加成本。為此，本發(fā)明的發(fā)明人經(jīng)過大量實(shí)驗(yàn)，提供了一種優(yōu)化的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形 成方法，參考圖4，包括步驟步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域I和第二區(qū)域II，所述 第一區(qū)域I的半導(dǎo)體襯底表面至少有一硅區(qū)域；步驟S102，在所述第二區(qū)域II形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的隔離層；步驟S103，采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層；
步驟S104，采用射頻濺射形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層的金屬層；步驟S105，采用射頻濺射在所述金屬層表面形成保護(hù)層；步驟S106，對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，形成金屬硅化物層；步驟S107，去除保護(hù)層和未反應(yīng)的金屬層。圖5至圖11為本發(fā)明的一個實(shí)施例的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的過程示意 圖。下面結(jié)合圖5至圖11對本發(fā)明的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法進(jìn)行說明。參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)可以是單晶硅，所述半 導(dǎo)體襯底200的材質(zhì)也可以是硅鍺化合物，所述半導(dǎo)體襯底200還可以是絕緣體上硅(S0I， Silicon On Insulator)結(jié)構(gòu)或硅上外延層結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體襯底200包括第一區(qū)域I和第二區(qū)域II，在本實(shí)施例中，為了便于說 明，以形成有2個MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底200為例做示范性說明，所述半導(dǎo)體襯底包括第一 區(qū)域I和第二區(qū)域II。具體的，所述第一區(qū)域和第二區(qū)域被隔離區(qū)240隔離，所述隔離區(qū)240內(nèi)填充有絕 緣材料；形成在半導(dǎo)體襯底200第一區(qū)域I的并位于半導(dǎo)體襯底200上的第一柵極區(qū)210， 所述第一柵極區(qū)210包括形成在半導(dǎo)體襯底200表面的柵介質(zhì)層211，形成在柵介質(zhì)層211 上的柵電極212，位于柵介質(zhì)層211和柵電極212的兩側(cè)的側(cè)墻213 ；形成在半導(dǎo)體襯底200 第一區(qū)域I的、位于半導(dǎo)體襯底200內(nèi)且位于柵極區(qū)210兩側(cè)的第一源極區(qū)220和第一漏極 區(qū)230 ；形成在半導(dǎo)體襯底200第二區(qū)域II的并位于半導(dǎo)體襯底200上的第二柵極區(qū)250， 所述第二柵極區(qū)250包括形成在半導(dǎo)體襯底200表面的柵介質(zhì)層251，形成在柵介質(zhì)層251 上的柵電極252，位于柵介質(zhì)層251和柵電極252的兩側(cè)的側(cè)墻253 ；形成在半導(dǎo)體襯底200 第二區(qū)域II的、位于半導(dǎo)體襯底200內(nèi)且位于柵極區(qū)250兩側(cè)的第二源極區(qū)260和第二漏 極區(qū)270。但是需要特別說明的是，其他的半導(dǎo)體襯底，例如，形成有2個以上的MOS結(jié)構(gòu)或 者形有MOS結(jié)構(gòu)與其他結(jié)構(gòu)(例如電容、電感結(jié)構(gòu))的半導(dǎo)體襯底200仍然包括在本實(shí)施 例提供的半導(dǎo)體襯底200范圍內(nèi)，在此特地說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。所述硅區(qū)域可以是所述半導(dǎo)體基底200內(nèi)的第一源極區(qū)220或/和第一漏極區(qū) 230 ；所述硅區(qū)域也可以是所述半導(dǎo)體基底200表面的第一柵電極212。在本實(shí)施例中，以所述硅區(qū)域?yàn)樵礃O區(qū)220、漏極區(qū)230和柵多晶硅層212為例做 示范性說明。需要特別指出的是，所述硅區(qū)域由于暴露在外界，所述硅區(qū)域表面會有一層自然 氧化層(未圖示)，所述自然氧化層厚度約為1納米至10納米。參考圖6，在所述第二區(qū)域II形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200和第二柵極區(qū)250的
隔離層觀0。所述隔離層280用于保護(hù)所述第二區(qū)域II的第二柵極區(qū)250、第二源極區(qū)260和 第二漏極區(qū)270，所述隔離層觀0的材料為氧化硅。所述隔離層280的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝，所述隔離層280形成步驟包括 在所述半導(dǎo)體襯底200表面形成覆蓋第一柵極區(qū)210和第二柵極區(qū)250的隔離薄膜(未圖 示)；在所述隔離薄膜表面形成暴露出第一區(qū)域的光刻膠圖形(未圖示)；以所述光刻膠圖 形為掩膜，去除所述第一區(qū)域的隔離薄膜，形成隔離層觀0 ；去除所述光刻膠圖形。
需要指出的是，本發(fā)明形成的隔離層280厚度為300埃至600埃，而現(xiàn)有技術(shù)形成 的隔離層厚度一般為2000埃以上，但過厚的隔離層使得器件的尺寸控制比較困難，無法降 低器件的尺寸且增加成本，本發(fā)明形成厚度為300埃至600埃避免了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷且降 低了形成隔離層的成本。參考圖7，采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層。所述去除自然氧化層用于使得后續(xù)形成的金屬層與硅區(qū)域的硅能夠順利反應(yīng)形 成金屬硅化物層。現(xiàn)有技術(shù)通常采用稀釋的氫氟酸去除自然氧化層，但是，現(xiàn)有技術(shù)的氫氟酸去除 工藝較難控制去除自然氧化層的速度，且現(xiàn)有技術(shù)去除自然氧化層的同時也會去除一部分 的隔離層，導(dǎo)致現(xiàn)有技術(shù)中的隔離層不能夠太薄。為此，本發(fā)明采用了射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層，由于自然氧化層厚 度都比較薄，約為1納米至10納米，射頻濺射工藝能夠去除自然氧化層的同時不會去除過 多的隔離層觀0。所述射頻濺射工藝具體參數(shù)包括射頻濺射功率為100瓦至300瓦，Ar流量為 5SCCM至10SCCM，處理時間為20秒至30秒。為了能夠更好的去除所述自然氧化層，在用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化 層步驟之前還可以采用As離子注入處理所述硅區(qū)域，使得所述射頻濺射去除所述硅區(qū)域 后續(xù)形成的金屬硅化物層不會出現(xiàn)橋接現(xiàn)象。參考圖8，采用射頻濺射形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層觀0的金屬層四0。所述金屬層290材料可以為Ti、Co或者Ni，所述形成金屬層四0的工藝可以為現(xiàn) 有的金屬層形成工藝，例如物理氣相沉積工藝。所述金屬層290在后續(xù)工藝中與所述硅區(qū)域的硅原子形成金屬硅化物。參考圖9，采用射頻濺射在所述金屬層290表面形成保護(hù)層四1。所述保護(hù)層291用于保護(hù)所述金屬層四0，避免所述金屬層290暴露在空氣中被氧 化。所述保護(hù)層291材料可以為TiN ；所述形成保護(hù)層的工藝可以為現(xiàn)有的保護(hù) 層形成工藝，例如物理氣相沉積工藝。需要特別指出的是，采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層；采用射頻濺射 形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層的金屬層；采用射頻濺射在所述金屬層表面形成保護(hù)層的步 驟可以在同一臺濺射設(shè)備中進(jìn)行，提高了效率且避免了由于步驟等待時間過長而使得金屬 層290氧化。參考圖10，對所述半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行退火，形成金屬硅化物層四2。所述退火工藝在快速退火爐中退火，所述退火工藝具體參數(shù)包括退火溫度為 700°C至750°C，保護(hù)氣體為氮?dú)?，氮?dú)饬髁繛?升/分鐘至5升/分鐘，退火時間為15秒至 25秒，直至形成金屬硅化物層四2。參考圖11，去除保護(hù)層291和未反應(yīng)的金屬層四0。所述去除保護(hù)層291工藝為化學(xué)試劑去除工藝，以保護(hù)層250為TiN為例，具體工 藝參數(shù)包括去除劑為吐304和H2O2，其中 H2O2為5 1，采用所述去除劑去除所述 保護(hù)層Wl。
所述去除未反應(yīng)的金屬層四0的工藝為化學(xué)試劑去除工藝，以金屬層四0為鈦為 例，具體工藝參數(shù)包括去除劑為NH40H、H20dn H2O,其中NH4OH H2O2 H2O為1 1 5， 采用所述去除劑去除未反應(yīng)的金屬層四0。需要特別指出的是，形成在第一區(qū)域I的側(cè)墻 213的金屬層290和第二區(qū)域II內(nèi)的金屬層四0因?yàn)闊o法形成金屬硅化物，同時也會被去除。本發(fā)明采用較薄的隔離層隔離不需要形成金屬硅化物的區(qū)域，降低成本，提供生 產(chǎn)效率，采用射頻濺射去除自然氧化層且消耗較少的隔離層，所述射頻濺射能夠與后續(xù)的 金屬層形成工藝、保護(hù)層的形成工藝采用同一設(shè)備，進(jìn)一步提高生產(chǎn)效率。雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù) 人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng) 當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的半導(dǎo)體 襯底表面至少有一硅區(qū)域；在所述第二區(qū)域形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的隔離層；采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層；采用射頻濺射形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層的金屬層；采用射頻濺射在所述金屬層表面形成保護(hù)層；對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，形成金屬硅化物層；去除保護(hù)層和未反應(yīng)的金屬層。
2.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述隔離層厚度 為300埃至600埃。
3.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述隔離層形成 工藝為化學(xué)氣相沉積工藝。
4.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述隔離層的材 料選自氧化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于去除所述硅區(qū)域的 自然氧化層、形成覆蓋所述硅區(qū)域和隔離層的金屬層、形成保護(hù)層的步驟在同一臺濺射設(shè) 備中進(jìn)行。
6.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，去除所述硅區(qū) 域的自然氧化層的具體參數(shù)包括射頻濺射功率為100瓦至300瓦，Ar流量為5SCCM至 10SCCM，處理時間為20秒至30秒。
7.如權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述金屬層材料 選自Ti, Co或者Ni。
全文摘要
一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域，所述第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底表面至少有一硅區(qū)域；在所述第二區(qū)域形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的隔離層；采用射頻濺射去除所述硅區(qū)域的自然氧化層；采用射頻濺射形成覆蓋所述硅區(qū)域、隔離層的金屬層；采用射頻濺射在所述金屬層表面形成保護(hù)層；對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火，形成金屬硅化物層；去除保護(hù)層和未反應(yīng)的金屬層。本發(fā)明提供的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法效率高，能耗低。
文檔編號H01L21/768GK102142366SQ201010105400
公開日2011年8月3日 申請日期2010年1月28日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月28日
發(fā)明者王栩, 石永昱 申請人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司