[发明专利]自对准金属硅化物的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种自对准金属硅化物的形成方法。

背景技术

在半导体制造技术中，金属硅化物由于具有较低的电阻率且和其他材料具有很好的粘合性而被广泛应用于源/漏接触和栅极接触来降低接触电阻。高熔点的金属与硅发生反应而熔合形成金属硅化物，通过一步或者多步退火工艺可以形成低电阻率的金属硅化物。随着半导体工艺水平的提高，特别是在90nm及其以下技术节点，为了获得更低的接触电阻，镍及镍铂合金成为形成金属硅化物的主要材料。

硅化物自对准(Salicide)技术是集成电路制造目前常见的金属硅化物的形成工艺，Salicide指的是完成栅刻蚀以及源漏注入以后，以溅射的方式在多晶硅上淀积一层金属层(一般为Ti，Co或者Ni)然后进行第一次快速高温退火，使多晶硅表面和淀积的金属发生反应，形成金属硅化物。根据退火温度设定，使得其它绝缘层(Nitride或者Oxide)上的淀积金属不能跟绝缘层反应产生不希望得硅化物，因此是一种自对准的过程。然后再用一种选择性很强的湿法刻蚀清除不需要的金属淀积层，留下栅极及其它需要做硅化物的Salicide。

如图1A所示，首先提供半导体基底100，所述半导体基底100内形成有多个MOS晶体管(图1中仅以一个MOS晶体管为例)，相邻的MOS晶体管之间形成有隔离区110，所述隔离区110内填充有绝缘材料；所述MOS晶体管包括：形成在半导体基底100上的栅氧化层104，在所述栅氧化层104上形成的栅极103，在所述栅极103及栅氧化层104的两侧形成的侧墙105，所述栅极103两侧半导体基底100内形成的源极101和漏极102。

如图1B所示，在所述半导体基底100的表面形成金属层106，所述金属层106覆盖所述源极101、漏极102、栅极103和侧墙105，所述金属层106的材料为镍铂合金。

如图1C所示，对所述半导体基底100进行退火工艺，通过退火，所述源极101、漏极102、栅极103表面上的金属层106材料与所述源极101、漏极102和栅极103中的硅材料发生反应生成金属硅化物层，分别为101a、102a、103a。

如图1D所示，之后通过选择性刻蚀将没有发生反应的金属层106去除，使得形成的金属硅化物层101a、102a、103a暴露在所述半导体基底100的表面。

如图1E所示，为了形成低电阻率的金属硅化物，需要对于半导体基底100再次进行退火工艺，但是随着集成电路特征尺寸不断缩小，而目前采用的镍铂合金在退火过程中会出现扩散过快现象，扩散过快的现象会造成漏源和半导体基底接触面出现桥结问题而产生漏电流，严重影响集成电路保存能力，进一步地，所述半导体基底的结深越来越浅，导致可用于金属硅化物的硅越来越少。

发明内容

本发明解决的问题是防止镍铂合金在退火过程中会出现扩散过快现象，扩散过快的现象会造成漏源和半导体基底接触面出现桥结问题而产生漏电流，严重影响集成电路保存能力，进一步地，半导体基底的结深越来越浅，导致可用于金属硅化物的硅越来越少。

本发明提供了一种自对准金属硅化物的形成方法，包括：提供半导体基底，所述半导体基底表面至少有一硅区域；在半导体基底的表面形成第一金属层；第一次快速退火，形成第一金属硅化物层；刻蚀去除第一金属层中未发生反应的部分；在第一金属硅化物层上沉积形成生长层；在所述半导体基底的表面形成第二金属层；第二次快速退火，形成第二金属硅化物层。

优选的，所述第一金属层占所述第一金属层和所述第二金属层的金属层总厚度的5％～20％，厚度在10埃～50埃。

优选的，所述第一金属层的材料选自镍铂合金，铂在所述镍铂合金中所占重量比例为2％～20％。

优选的，所述第二金属层中的厚度占所述金属层总厚度的80％至95％，厚度在50埃～200埃。

优选的，所述第二金属层的材料选自镍金属。

优选的，所述形成第一金属层和所述第二金属层均采用为物理气相沉积。沉积过程的载气为氩气，所述氩气的流量为10sccm至60sccm，所述第一金属层和所述第二金属层的形成过程使用的功率为500～5000瓦。

优选的，所述形成生长层采用化学气相沉积，选择硅烷作为中间化合物，形成生长层的厚度为40～160埃，反应温度为400摄氏度至700摄氏度，反应腔的压力值为1托至5托。

优选的，所述第一次快速退火的温度250摄氏度至450摄氏度，持续时间为3秒至5秒，载气选自氦气、氩气、氮气中的一种，本发明选用氩气。