[發(fā)明專利]降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410162899.7
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103943482B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 周軍;賀忻
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/28
• 分類號(hào): H01L21/28
• 代理公司: 上海思微知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31237
• 代理人: 王宏婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體加工工業(yè)中，作為一種處理以形成半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的預(yù)先界定的區(qū)域上集成低電阻材料的方法，形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物是眾所周知的。具體地，自對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝，是一種使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅區(qū)域與金屬反應(yīng)以形成硅化物區(qū)域的方法。該自對(duì)準(zhǔn)的硅化物可在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上選擇形成，而不必圖案化或蝕刻已沉積的硅化物，藉以形成一些低電阻的區(qū)域。

隨著制程的微縮，至65nm及其以下，鎳已經(jīng)被普遍使用來(lái)與硅材料反應(yīng)以便在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物的金屬。硅化鎳在三種鎳的硅化物中表現(xiàn)出最低的表面電阻，因此是我們所需要形成的相，但其對(duì)溫度很敏感，因此在退火時(shí)需要非常小心。而且在加熱的過(guò)程中，鎳非常容易深入地?cái)U(kuò)散進(jìn)入硅中，形成spking或者嵌邊(piping)的缺陷，因此對(duì)于鎳的厚度和退火的溫度要求都很高，工藝窗口很窄。

形成硅化鎳的傳統(tǒng)工藝通常包括以下步驟：首先沉積氧化硅和/或氮化硅，通過(guò)光刻刻蝕將需要形成鎳硅化物的區(qū)域暴露出來(lái)，對(duì)暴露的硅表面進(jìn)行預(yù)清洗，除去自然氧化物；在清洗后的硅表面上沉積鎳或者鎳合金；在第一溫度（約250-300℃）下進(jìn)行低溫快速熱處理，使鎳或者鎳合金的至少一部分與硅反應(yīng)，以形成高電阻一硅化二鎳；移除未反應(yīng)的鎳或鎳合金；在第二溫度（約500℃）下進(jìn)行熱退火處理，使所述高電阻硅化鎳轉(zhuǎn)化為低電阻硅化鎳。

而隨著線寬的降低，通過(guò)物理氣相沉積的鎳在多晶硅柵極上的厚度與在活化區(qū)的厚度比越來(lái)越高，從而使得多晶硅柵極上形成的鎳硅化物較厚，這導(dǎo)致硅片上Efuse結(jié)構(gòu)中作為橋梁的鎳硅化物難以通過(guò)電遷移被熔斷，從而導(dǎo)致電路的失效。而如果降低沉積的鎳的厚度，從而減少多晶硅柵極上的鎳硅化物的厚度，這又會(huì)使得活化區(qū)的鎳硅化物厚度不夠，易發(fā)生鎳的piping，從而發(fā)生器件的失效。如何在保持活化區(qū)的鎳硅化物厚度的同時(shí)降低多晶硅柵極上的鎳硅化物的厚度，也就是降低柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比成為業(yè)界的難題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法。

為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其包括依次執(zhí)行：

第一步驟：在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，首先使用活化區(qū)的光罩通過(guò)光刻刻蝕打開(kāi)活化區(qū)的硅化物阻擋層；

第二步驟：在打開(kāi)活化區(qū)的硅化物阻擋層之后第一次沉積第一厚度的鎳，進(jìn)行第一次第一溫度退火，形成鎳的硅化物，然后濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳；

第三步驟：使用包含多晶硅柵極的光罩通過(guò)光刻刻蝕打開(kāi)包含多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層；

第四步驟：第二次沉積第二厚度的鎳，進(jìn)行第二次第一溫度退火，通過(guò)濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進(jìn)行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。

優(yōu)選地，第一溫度退火時(shí)退火的第一溫度為220-330℃，退火時(shí)間為10-60s。

優(yōu)選地，第二溫度退火時(shí)退火的第二溫度為380-550℃，退火時(shí)間為10-60s。

優(yōu)選地，在第二步驟中，第一次沉積第一厚度的鎳是通過(guò)物理氣相沉積的方式完成的，第一厚度優(yōu)選地為50-200A。

優(yōu)選地，在第二步驟中，在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且優(yōu)選地Ti或者TiN層的厚度為50-200A。

優(yōu)選地，包含多晶硅柵極的光罩中除了包含多晶硅柵極區(qū)之外，還包括除活化區(qū)之外其它需要形成鎳硅化物的區(qū)域。

優(yōu)選地，濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳采用的是SC₂。

優(yōu)選地，在第四步驟中，第二次沉積第二厚度的鎳是通過(guò)物理氣相沉積的方式完成的；第二厚度優(yōu)選地為30-150A。

優(yōu)選地，在第四步驟中，在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且Ti或者TiN層的厚度為50-200A。

優(yōu)選地，活化區(qū)的硅化物阻擋層以及多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層的硅化物阻擋層均由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A之間。

附圖說(shuō)明

結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中：

圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法的流程圖。