[发明专利]自对准金属硅化物的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种自对准金属硅化物的制造方法。

背景技术

金属硅化物由于其具有较低的电阻率且跟其它材料具有很好的粘合性能而被广泛应用于源漏接触和栅极接触来降低接触电阻。难熔的金属和硅一起发生反应而熔合形成金属硅化物，通过一步或多步退火工艺可以形成低电阻率的金属硅化物。随着半导体器件尺寸的日益缩小，对器件性能要求越来越高，特别是90nm及其以下技术节点，为获得更低的接触电阻，业界采用镍、钴等金属代替钛作为形成低电阻率的金属硅化物的金属材料。专利申请号为03814954.0的中国专利公开了一种镍金属硅化物的制造方法。图1～图3为该专利文件公开的镍金属硅化物材料的制造方法剖面图。

如图1所示，首先提供一半导体衬底100，在所述半导体衬底上形成隔离沟槽102并在其中填充绝缘材料，以形成有源区。在所述半导体衬底100上沉积氧化层108，在所述氧化层108上形成多晶硅层并通过光刻刻蚀形成栅极110。在所述栅极110及氧化层108两侧形成侧墙112，所述侧墙可以是一层或多层结构。在所述栅极两侧的半导体衬底100中进行离子注入形成源极104和漏极106。

如图2所示，在所述半导体衬底100、栅极110和侧墙112表面形成一金属层114，所述金属层114材料是镍。将所述形成有金属层114的半导体衬底100送入退火设备进行第一步退火，通过所述第一步退火，所述源极104和漏极106表面上的金属层114材料向下扩散到所述源极104和漏极106中，并与源漏区域104、106中的硅材料发生反应生成硅化物，栅极110上方的金属层114材料也同样与栅极110的多晶硅反应，生成金属硅化物114a，114b，114c。

通过选择性刻蚀将没有发生反应的金属层114材料去除并留下如图3所示的金属硅化物114a，114b，114c。

接着执行第二步退火处理，将通过所述第一步退火生成的金属硅化物114a，114b和114c电阻率降低，生成低电阻率的金属硅化物。

上述方法中，经过第一步退火后金属镍和硅反应生成高电阻率的Ni2Si，然后通过刻蚀去除多余的Ni，接着进行第二步退火工艺，将高电阻率的Ni2Si转化为低电阻率的NiSi。上述方法中第一步退火后生成的Ni2Si的厚度的均匀性较差，从而导致经过第二次退火后生成低电阻的NiSi的厚度的均匀性也很差，引起后续的接触塞与源、漏、栅的接触电阻的一致性很差，影响器件的性能。

发明内容

因此，本发明的目的在于提供一种自对准金属硅化物的制造方法，以解决现有方法形成的金属硅化物厚度均匀性较差的问题。

为达到上述目的，本发明提供的一种自对准金属硅化物的制造方法，包括：提供一半导体基底，在所述半导体基底表面至少有一硅区域；在所述半导体基底上形成金属层；对所述半导体基底执行第一步退火工艺；对所述半导体基底执行第二步退火工艺；通过刻蚀去除所述金属层。

该方法进一步包括在所述半导体基底上形成金属层之前对所述半导体基底表面进行预清洗的步骤。

优选的，所述金属层为钴、镍中的一种或其合金。

优选的，所述第一步退火为280至650度的温度下的快速热退火。

优选的，所述第一步退火的时间为3至60s。

优选的，所述第二步退火为360至900度的温度下的快速热退火。

优选的，所述第二步退火工艺的时间为3至60s。

所述刻蚀的方法为湿法刻蚀。

本发明还提供一种自对准金属硅化物的制造方法，包括：提供一半导体基底，在所述半导体基底表面至少有一硅区域；在所述半导体基底上形成金属层；对所述半导体基底执行第一步退火工艺并原位执行第二步退火工艺；通过刻蚀去除所述金属层。

优选的，所述第二步退火为360至900度的温度下的快速热退火。

优选的，所述第二步退火的持续时间为3至60s。

优选的，所述第二步退火的持续时间为0至3s。

优选的，所述金属层为钴、镍中的一种或其合金。

本发明还提高一种自对准金属硅化物的制造方法，包括：提供一半导体基底，在所述半导体基底表面至少有一硅区域；在所述半导体基底上形成金属层；将所述半导体基底升温至第一温度并持续时间T1，继续将所述半导体基底升温第二温度并持续时间T2；使所述半导体基底冷却至常温；通过刻蚀去除所述金属层。

优选的，所述第一温度范围为280至650度。

优选的，所述T1的范围为3至60s。