[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻的仿真方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110185880.0
• 申請(qǐng)日: 2011-07-04
• 公開（公告）號(hào): CN102254846A
• 公開（公告）日: 2011-11-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 范象泉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/66
• 分類號(hào): H01L21/66;G06F17/50
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻的仿真方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，器件尺寸持續(xù)縮小以提高集成電路集成度。隨著器件尺寸的持續(xù)縮小，低電阻值的柵極成為業(yè)界廣泛探討的議題，其中尤以金屬硅化物材料的使用最為廣泛。低電阻值的金屬硅化物目前廣泛應(yīng)用于集成電路組件的柵極與源/漏極上，用以降低接觸電阻。其中，較為常見的金屬硅化物制造方法為自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(SALICIDE)技術(shù)，其方法包括：將用以反應(yīng)形成金屬硅化物的金屬材料形成于硅襯底上，再藉由熱處理使所述金屬材料與硅反應(yīng)而在柵極與源/漏極上形成金屬硅化物。

例如圖1至圖3就示出了應(yīng)用上述自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)的一種半導(dǎo)體器件制造過程。參照?qǐng)D1所示，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10中具有隔離結(jié)構(gòu)12，在隔離結(jié)構(gòu)12間的半導(dǎo)體襯底10上已形成有柵極結(jié)構(gòu)14及圍繞柵極結(jié)構(gòu)14的間隙壁18，柵極結(jié)構(gòu)14兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10中已形成有輕摻雜源/漏極區(qū)域16及重?fù)诫s源/漏極區(qū)域20。

參照?qǐng)D2所示，在所述半導(dǎo)體襯底10上形成金屬層22，并隨后對(duì)半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行一次快速熱退火(RTA)，使得所述金屬層22與其下方的柵極結(jié)構(gòu)14以及源/漏極區(qū)域反應(yīng)生成金屬硅化物24。

參照?qǐng)D3所示，在生成金屬硅化物24后，去除未反應(yīng)形成金屬硅化物24的殘余金屬層22，僅保留柵極結(jié)構(gòu)14與源/漏極區(qū)域上的金屬硅化物24。并且，再次對(duì)半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行快速熱退火，以降低所生成的金屬硅化物24的電阻值。至此，完成了半導(dǎo)體器件中金屬硅化物的制造。

目前，業(yè)界所使用的金屬硅化物中，以硅化鈦(TiSi₂)、硅化鈷(CoSi₂)及硅化鎳(NiSi)的電阻率最低，約為15～20μohm·cm。就硅化鈷材料而言，其具有較佳的熱穩(wěn)定性，且其方塊電阻(sheet?resistance)值也不像硅化鈦材料那樣與器件線寬有較大關(guān)系，因而成為深亞微米制程中常用的材料。

在制造具有金屬硅化物的半導(dǎo)體器件過程中，為了優(yōu)化制程以及分析器件性能，通常都會(huì)采用仿真的方式模擬金屬硅化物的電阻，以提供有用的參考數(shù)據(jù)。其中一種常用的仿真方法是沿用現(xiàn)有多晶硅柵極結(jié)構(gòu)電阻的仿真模型進(jìn)行仿真。然而，在實(shí)際操作中發(fā)現(xiàn)，由于在形成金屬硅化物的過程中會(huì)經(jīng)歷多次熱處理過程，使得金屬硅化物中電阻的分布情況變得復(fù)雜；另外，由于電路設(shè)計(jì)中對(duì)小電阻精度的需求，也需要更精確的模型來模擬硅化物電阻。采用現(xiàn)有的仿真模型已不能滿足精確模擬金屬硅化物電阻的需要，亟待有一種針對(duì)性的解決方案。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻的仿真方法，以提供較為精確的金屬硅化物電阻模擬結(jié)果。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻的仿真方法，包括：

對(duì)于同一具有金屬硅化物層的半導(dǎo)體器件，選取長度或?qū)挾戎辽儆幸徊幌嗤亩嘟M金屬硅化物層樣本，測量各組金屬硅化物層樣本的平均方塊電阻；

判斷各組金屬硅化物層樣本的平均方塊電阻是否相同；若相同，則確定所述半導(dǎo)體器件中的金屬硅化物層由單相金屬硅化物材料構(gòu)成；若不相同，則確定所述半導(dǎo)體器件中的金屬硅化物層由多相金屬硅化物材料構(gòu)成；

對(duì)于單相金屬硅化物材料，以所述單相金屬硅化物材料對(duì)應(yīng)的方塊電阻值作為電阻模型中的方塊電阻參數(shù)，建立單相金屬硅化物材料的電阻模型；在后續(xù)對(duì)于所述半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻仿真時(shí)，基于所述單相金屬硅化物材料的電阻模型，結(jié)合仿真時(shí)的電壓及溫度環(huán)境，對(duì)所述金屬硅化物層電阻進(jìn)行仿真；

對(duì)于多相金屬硅化物材料，獲取多相金屬硅化物材料在所述半導(dǎo)體器件的金屬硅化物層中的分布情況；根據(jù)所述分布情況，獲取各相金屬硅化物材料的方塊電阻與所述金屬硅化物層的方塊電阻的關(guān)系；基于所述各相金屬硅化物材料的方塊電阻與所述金屬硅化物層的方塊電阻的關(guān)系形成電阻模型中的方塊電阻參數(shù)，建立多相金屬硅化物材料的電阻模型；在后續(xù)對(duì)于所述半導(dǎo)體器件中金屬硅化物層電阻仿真時(shí)，基于所述多相金屬硅化物材料的電阻模型，結(jié)合仿真時(shí)所處的電壓及溫度環(huán)境，對(duì)所述金屬硅化物層電阻進(jìn)行仿真。