[发明专利]一种采用激光退火生成镍硅化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体晶圆生产工业中镍硅化物生成工艺中，具体涉及一种采用激光退火生成镍硅化物的方法。

背景技术

随着半导体器件集成度的持续增加以及与这些器件相关的临界尺寸的持续减小，如何以低电阻材料制造半导体器件从而保持或者降低信号延迟成为人们关注的焦点，而CMOS器件的栅极导体和源极/漏极区的表面电阻和接触电阻的减小与后道互连同样重要。硅化物和自对准硅化物材料及工艺已经被广泛用于降低CMOS器件的栅极导体和源极/漏极区的表面电阻和接触电阻。

包括钛、钴和镍等金属及合金已经用于在半导体器件上形成硅化物层。然而，对于栅极长度小于约100nm的情况，传统的自对准硅化物工艺及材料倾向于存在开口、残留杂质、层内不均匀等各种问题，而这些问题部分地源于硅化物材料层内的结块。绝大部分金属与硅反应从而形成所期望的硅化物层都需要进行高温退火处理，而高温处理使得这些问题更加明显。例如，在用钴形成硅化物时，最初形成硅化钴（CoSi），但是随着退火工艺的进行，特别是在较高温度下，硅化物倾向于包含越来越大量的硅，并且达到了一种更接近于二硅化钴（CoSi2）的成分。然而，对于具有小于约100nm的栅极长度的器件而言，在传统的钴自对准硅化物工艺中使用的第二高温硅化容易导致硅化物材料层内的结块，这增加了层内不均匀的程度并容易使所得器件的性能退化。

现有技术是采用两次普通退火转化生成镍硅化物，即在退火工艺中，将硅片整体置于高温环境中进行制备工艺，但是由于硅片源漏区及栅极底部的镍在长时间停留在高温条件下，镍容易产生过度扩散与深度Si在高温下结合形成的NiSi尖峰缺陷，从而导致漏电流影响器件性能。同时，由于传统工艺是将整个硅片置于炉中，对硅片的所有部位进行加热，在加热中需要的热量较大，进而产生较高的热预算，增加了生产成本。

中国专利（CN103035497A）公开了一种镍硅化物形成方法以及一种晶体管形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面材料含硅；在所述衬底表面形成金属层，所述金属层的材料含镍；形成金属层后，对衬底进行第一退火，形成第一镍硅化物层；向所述第一镍硅化物层注入硅离子；注入硅离子后，对所述第一镍硅化物层进行第二退火，形成第二镍硅化物层。通过本发明实施例提供的晶体管形成方法可以避免第二镍硅化物层向沟道区侵蚀，从而可以提高晶体管的可靠性。

该专利是通过第二退火前进行离子注入工艺，从而避免了因为第一镍硅化物层与沟道区的硅原子发生反应而造成第二镍硅化物层向沟道区侵蚀。但是该专利同样是采用传统的退火工艺进行退火，由于传统退火是将整个硅片置于反应炉中，对硅片的所有位置进行加热，不可避免的需要较大的能量来进行加热，而且退火速度也较慢，同时由于硅片源漏区及栅极底部的镍在长时间停留在高温条件下，容易产生纵向扩散或侧向扩散，与深度的Si结合生成镍硅化物尖峰，从而导致漏电流，影响器件性能。

发明内容

本发明公开了一种采用激光退火生成镍硅化物的方法，通过采用两次激光退火工艺来生成镍硅化物，避免了由于高温导致衬底出现的镍硅化物尖峰，从而导致漏电流，同时激光退火的工艺有减少了生产成本。

本发明采用的技术方案为：

种采用激光退火生成镍硅化物的方法，其中，包括以下步骤：

提供一硅片，该硅片包括一硅衬底，所述硅衬底上形成有栅极、源漏极，所述栅极还形成有侧壁；

对所述硅片进行清洗，去除表面的氧化层；

淀积一覆盖层覆盖所述衬底表面及栅极顶部及侧壁表面；

进行第一激光退火工艺，于所述源漏极及栅极内部形成第一镍硅化物层；

选择性刻蚀去除未反应的覆盖层；

进行第二激光退火工艺，将所述第一镍硅化物层转化为第二镍硅化物层。

上述的方法，其中，所述覆盖层包括一镍铂合金层和一阻挡层，所述阻挡层为氮化钛层或钛层。

上述的方法，其中，所述镍铂合金层中的铂含量为5%-10%。

上述的方法，其中，进行所述第一激光退火工艺的温度为250～300℃。

上述的方法，其中，所述第一镍硅化物层为Ni₂Si₂或Ni₂Si₂与NiSi的混合物。

上述的方法，其中，采用选择性湿法刻蚀工艺去除所述未反应的金属层。

上述的方法，其中，进行所述第二激光退火工艺的温度为400～550℃。

上述的方法，其中，所述第二硅化合物为NiSi。