[發明專利]一種采用激光退火生成鎳硅化物的方法

在審

• 申請號: 201310505125.5
• 申請日: 2013-10-23
• 公開（公告）號: CN103681312A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發明（設計）人: 曹威;傅昶
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/324
• 分類號: H01L21/324
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 竺路玲

技術領域

本發明涉及半導體晶圓生產工業中鎳硅化物生成工藝中，具體涉及一種采用激光退火生成鎳硅化物的方法。

背景技術

隨著半導體器件集成度的持續增加以及與這些器件相關的臨界尺寸的持續減小，如何以低電阻材料制造半導體器件從而保持或者降低信號延遲成為人們關注的焦點，而CMOS器件的柵極導體和源極/漏極區的表面電阻和接觸電阻的減小與后道互連同樣重要。硅化物和自對準硅化物材料及工藝已經被廣泛用于降低CMOS器件的柵極導體和源極/漏極區的表面電阻和接觸電阻。

包括鈦、鈷和鎳等金屬及合金已經用于在半導體器件上形成硅化物層。然而，對于柵極長度小于約100nm的情況，傳統的自對準硅化物工藝及材料傾向于存在開口、殘留雜質、層內不均勻等各種問題，而這些問題部分地源于硅化物材料層內的結塊。絕大部分金屬與硅反應從而形成所期望的硅化物層都需要進行高溫退火處理，而高溫處理使得這些問題更加明顯。例如，在用鈷形成硅化物時，最初形成硅化鈷（CoSi），但是隨著退火工藝的進行，特別是在較高溫度下，硅化物傾向于包含越來越大量的硅，并且達到了一種更接近于二硅化鈷（CoSi2）的成分。然而，對于具有小于約100nm的柵極長度的器件而言，在傳統的鈷自對準硅化物工藝中使用的第二高溫硅化容易導致硅化物材料層內的結塊，這增加了層內不均勻的程度并容易使所得器件的性能退化。

現有技術是采用兩次普通退火轉化生成鎳硅化物，即在退火工藝中，將硅片整體置于高溫環境中進行制備工藝，但是由于硅片源漏區及柵極底部的鎳在長時間停留在高溫條件下，鎳容易產生過度擴散與深度Si在高溫下結合形成的NiSi尖峰缺陷，從而導致漏電流影響器件性能。同時，由于傳統工藝是將整個硅片置于爐中，對硅片的所有部位進行加熱，在加熱中需要的熱量較大，進而產生較高的熱預算，增加了生產成本。

中國專利（CN103035497A）公開了一種鎳硅化物形成方法以及一種晶體管形成方法，包括：提供襯底，所述襯底表面材料含硅；在所述襯底表面形成金屬層，所述金屬層的材料含鎳；形成金屬層后，對襯底進行第一退火，形成第一鎳硅化物層；向所述第一鎳硅化物層注入硅離子；注入硅離子后，對所述第一鎳硅化物層進行第二退火，形成第二鎳硅化物層。通過本發明實施例提供的晶體管形成方法可以避免第二鎳硅化物層向溝道區侵蝕，從而可以提高晶體管的可靠性。

該專利是通過第二退火前進行離子注入工藝，從而避免了因為第一鎳硅化物層與溝道區的硅原子發生反應而造成第二鎳硅化物層向溝道區侵蝕。但是該專利同樣是采用傳統的退火工藝進行退火，由于傳統退火是將整個硅片置于反應爐中，對硅片的所有位置進行加熱，不可避免的需要較大的能量來進行加熱，而且退火速度也較慢，同時由于硅片源漏區及柵極底部的鎳在長時間停留在高溫條件下，容易產生縱向擴散或側向擴散，與深度的Si結合生成鎳硅化物尖峰，從而導致漏電流，影響器件性能。

發明內容

本發明公開了一種采用激光退火生成鎳硅化物的方法，通過采用兩次激光退火工藝來生成鎳硅化物，避免了由于高溫導致襯底出現的鎳硅化物尖峰，從而導致漏電流，同時激光退火的工藝有減少了生產成本。

本發明采用的技術方案為：

種采用激光退火生成鎳硅化物的方法，其中，包括以下步驟：

提供一硅片，該硅片包括一硅襯底，所述硅襯底上形成有柵極、源漏極，所述柵極還形成有側壁；

對所述硅片進行清洗，去除表面的氧化層；

淀積一覆蓋層覆蓋所述襯底表面及柵極頂部及側壁表面；

進行第一激光退火工藝，于所述源漏極及柵極內部形成第一鎳硅化物層；

選擇性刻蝕去除未反應的覆蓋層；

進行第二激光退火工藝，將所述第一鎳硅化物層轉化為第二鎳硅化物層。

上述的方法，其中，所述覆蓋層包括一鎳鉑合金層和一阻擋層，所述阻擋層為氮化鈦層或鈦層。

上述的方法，其中，所述鎳鉑合金層中的鉑含量為5%-10%。

上述的方法，其中，進行所述第一激光退火工藝的溫度為250～300℃。

上述的方法，其中，所述第一鎳硅化物層為Ni₂Si₂或Ni₂Si₂與NiSi的混合物。

上述的方法，其中，采用選擇性濕法刻蝕工藝去除所述未反應的金屬層。

上述的方法，其中，進行所述第二激光退火工藝的溫度為400～550℃。

上述的方法，其中，所述第二硅化合物為NiSi。