金屬矽化物薄膜的製備方法
2023-05-17 13:18:16 1
專利名稱：金屬矽化物薄膜的製備方法
技術領域：
本發明涉及半導體器件的製造工藝，具體地說，涉及一種在半導體器件中 製備金屬矽化物薄膜的方法。
背景技術：
金屬矽化物(Salicide )製備工藝已經成為超高速CMOS邏輯大規模集成電 路的關鍵製造工藝之一。金屬矽化物薄膜可以減小源/漏極和柵極的薄膜電阻， 降低其接觸電阻，並且可以縮短了與柵極相關的RC延遲。應用於半導體器件的 金屬矽化物主要有矽化鴒(WSi2)、矽化汰(TiSi2)以及矽化鈷(CoSi2)。對於90納米技術節點的邏輯器件，矽化鈷是比較常用的金屬矽化物。現有 的製備方法是首先在晶圓的柵極區側面形成側牆(spacer),其用來限制源漏 極區離子注入窗口的大小。然後是採用酸性溶液將源漏極區和柵極區的上面的 氧化層完全去掉；然後進行光刻步驟，即在晶圓表面上塗光阻、曝光、顯影， 形成離子注入窗口；進行離子注入，完成後，將剩餘的光阻移除；然後對晶圓 表面進行預清洗，將晶圓表面的氧化物或者其他雜質去掉；接下來在晶圓表面 澱積金屬鈷，可以採用快速熱處理工藝使金屬鈷與晶圓表面的矽發生反應矽化 鈷薄膜。然而，實際應用中發現，採用上述製備方法形成的矽化鈷薄膜經常出現部 分缺失，嚴重影響邏輯器件的電路特性，造成成品率的降低。研究發現，產生 矽化鈷薄膜缺失是因為在上述光刻步驟中，光阻與源漏極區或者柵極區的矽發 生反應，在其表面形成一種類似聚合物薄膜，且在後續步驟中無法去除，從而 阻止了金屬鈷與矽的反應。發明內容有鑑於此，本發明解決的技術問題是提供一種金屬矽化物薄膜的製備方法， 其可以在源漏極區和柵極區上形成均勻的金屬矽化物薄膜。
為解決上述技術問題，本發明提供了一種金屬矽化物薄膜的製備方法，其 用於在晶圓的源漏極區和柵極區表面上形成金屬矽化物薄膜，該製備方法包括如下步驟在柵極區側面形成側牆；在晶圓表面塗光阻，進行光刻步驟形成離 子注入窗口，晶圓表面有一層氧化物將光阻與柵極區和源漏極區隔離；進行離 子注入步驟，完成後將剩餘光阻移除；進行預清洗步驟，將晶圓表面的氧化層 去掉；在晶圓表面澱積金屬，金屬與源漏極區和柵極區表面的矽發生反應形成 矽化物薄膜。與現有技術相比，本發明的製備方法，通過在光阻與源漏極區和柵'極區之 間保留一定厚度的氧化層，阻止了光阻與矽發生反應形成類似聚合物薄膜，從 而獲得了均勻性較好的金屬矽化物薄膜，提高了產品的成品率。
通過以下對本發明一實施例結合其附圖的描述，可以進一步理解其發明的 目的、具體結構特徵和優點。其中，附圖為圖1是晶圓對應本發明製備方法的每個步驟的截面示意圖。 圖2是本發明製備方法的流程示意圖。
具體實施方式
以下對本發明金屬矽化物薄膜的製備方法的較佳實施例進行描述。本實施 例提供的製備方法應用於90納米技術節點的邏輯器件。該金屬矽化物薄膜以矽 化鈷為例，但本發明的製備方法不限於製備矽化鈷，也可以是製備矽化汰或者 其他金屬的矽化物。晶圓的半導體襯底1分為有源區和無源區，製作的邏輯器件就是形成在有 源區上。在半導體襯底的有源區上依次形成有柵氧化層5和多晶矽層，對該多 晶矽層進行光刻步驟，形成柵極區2，半導體襯底上的源漏極區位於柵極區兩側 3。請參閱圖1和圖2,本發明提供的製備方法就是在晶圓的柵極區2和源漏極 區3形成矽化鈷薄膜，該方法包括如下步驟首先向晶圓表面澱積絕緣層，根據具體製程的需要，該絕緣層可以是二氧 化矽、氮化矽，也可以由二氧化矽、氮化矽兩層組成；然後進行蝕刻步驟，在柵極極區兩側形成側牆(spacer) 4; '採用酸性溶液進行去除氧化層的步驟，該氧化層是二氧化矽，由晶圓表面 的矽和空氣中的氧氣反應生成；其中該去除步驟只能去除一定厚度的氧化層， 要確保留下的氧化層6可以覆蓋住整個柵極區和源漏極區；可以理解的是，該 去除步驟也可以省略；經過該步驟後保留氧化層6的較佳厚度是30A (埃)；在晶圓表面塗光阻7，進行光刻步驟即進行曝光、顯影步驟，製作出源漏極 區2的離子注入區域；在該步驟中，由於晶圓表面存在氧化層6，從而可以避免 光阻7與源漏極區3和柵極區2上的矽發生反應，不會出現背景技術部分提到 的類似聚合物薄膜；然後，根據製造邏輯器件的需要，向源漏極區2注入氮離子、磷霧子或者 其他需要的離子8;離子注入完成後，將剩餘的光阻7去除；然後，採用氬氟酸對晶圓表面進行預清洗步驟，將晶圓表面保留的氧化物 或者其他雜質清除掉；最後進行矽化鈷薄膜9形成步驟首先採用濺射方式在晶圓表面澱積一層金屬鈷；然後進行快速熱處理(RTA)步驟，使金屬鈷與源漏極區3和柵極區2 表面的矽發生反應，在源漏極區3和柵極區2的表面形成一層均勻的矽化鈷薄 膜9。 '本發明提供的製備方法，由於光阻7與源漏極區3和柵極區2之間有一定 厚度的氧化層6，避免了光阻7與矽發生反應形成類似聚合物薄膜，這樣在矽化 鈷形成步驟中，金屬鈷可以與源漏極區3和柵極區2表面任一位置的矽發生反 應，從而獲得均勻性較好的矽化鈷薄膜。採用本發明提供的製備方法，提高了 產品的成品率。上述描述，僅是對本發明較佳實施例的具體描述，並非對本發明的任何限 定，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據上述揭示內容進行簡單修改、 添加、變換，且均屬於權利要求書中保護的內容。
權利要求
1. 一種金屬矽化物薄膜的製備方法，其用於在晶圓的源漏極區和柵極區表面上形成金屬矽化物薄膜，其特徵在於，該製備方法包括如下步驟在柵極區側面形成側牆；在晶圓表面塗光阻，進行光刻步驟形成離子注入窗口，晶圓表面有一層氧化物將光阻與柵極區和源漏極區隔離；進行離子注入步驟，完成後將剩餘光阻移除；進行預清洗步驟，將晶圓表面的氧化層去掉；在晶圓表面澱積金屬，金屬與源漏極區和柵極區表面的矽發生反應形成矽化物薄膜。
2. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在晶圓表面塗光阻步驟之前還 包括去除晶圓表面部分氧化層的步驟。
3. 如權利要求2所述的製備方法，其特徵在於保留在光阻與柵極區和源漏極區 之間的氧化層厚度為30A。
4. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在晶圓表面澱積金屬採用賊射方 式形成。
5. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於在晶圓表面澱積的金屬是鈷。
6. 如權利要求1所述的製備方法，其特徵在於金屬與源漏極區和柵極區表面的 矽在快速熱處理條件下，形成矽化物薄膜。
全文摘要
本發明公開了一種金屬矽化物薄膜的製備方法，其用於在晶圓的源漏極區和柵極區表面上形成金屬矽化物薄膜，涉及半導體領域的製造工藝。該製備方法包括如下步驟在柵極區側面形成側牆；在晶圓表面塗光阻，進行光刻步驟形成離子注入窗口，晶圓表面有一層氧化物將光阻與柵極區和源漏極區隔離；進行離子注入步驟，完成後將剩餘光阻移除；進行預清洗步驟，將晶圓表面的氧化層去掉；在晶圓表面澱積金屬，金屬與源漏極區和柵極區表面的矽發生反應形成矽化物薄膜。本發明的製備方法，通過在光阻與源漏極區和柵極區之間保留一定厚度的氧化層，阻止了光阻與矽發生反應，從而在源漏極區和柵極區獲得了均勻性較好的金屬矽化物薄膜。
文檔編號H01L21/283GK101399203SQ20071004668
公開日2009年4月1日 申請日期2007年9月29日 優先權日2007年9月29日
發明者劉運龍, 許廣勤 申請人:中芯國際集成電路製造(上海)有限公司