[發(fā)明專利]金屬硅化物形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811043131.2
• 申請日: 2018-09-07
• 公開（公告）號: CN110890275B
• 公開（公告）日: 2022-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 不公告發(fā)明人
• 申請（專利權）人: 長鑫存儲技術有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/67
• 代理公司: 北京律智知識產(chǎn)權代理有限公司 11438
• 代理人: 袁禮君;闞梓瑄

本公開提供了一種金屬硅化物形成方法，屬于半導體技術領域。該方法包括：在硅襯底表面沉積金屬層；進行第一熱處理，使所述金屬層的金屬原子擴散到所述硅襯底中，形成第一金屬硅化物；進行第二熱處理，使所述第一金屬硅化物轉變?yōu)榈诙饘俟杌铮黄渲校龅谝粺崽幚淼臏囟鹊陀谒龅诙崽幚淼臏囟取１竟_可以降低金屬硅化物形成過程中金屬原子的過度擴散，并改善金屬硅化物的厚度均勻性，提高半導體器件的性能與使用壽命。

技術領域

本公開涉及半導體技術領域，尤其涉及一種金屬硅化物形成方法。

背景技術

在背景技術部分公開的信息僅用于加強對本公開的背景的理解，因此可以包括不構成對本領域普通技術人員已知的現(xiàn)有技術的信息。

在半導體制造中，通常采用沉積金屬原子加擴散的工藝形成金屬硅化物，其中擴散多數(shù)是通過快速熱處理(RTP)工藝實現(xiàn)的，使硅襯底上方的金屬原子在快速熱處理中擴散到硅襯底中，二者反應生成金屬硅化物。

發(fā)明內(nèi)容

現(xiàn)有的金屬硅化物形成方法中，快速熱處理一般采用浸入式退火方式(Soakanneal)，由于浸入式退火的溫度較高且時間較長，容易導致金屬原子的過度擴散，且由于不同區(qū)域的組分不同以及金屬原子的分布不同，容易導致金屬硅化物的厚度不均勻。例如圖1所示為柵極結構中形成金屬硅化物的過程，在柵極101上沉積金屬層102，金屬層102覆蓋柵極101的上方與兩側的保護層，在快速熱處理時兩側的金屬原子無法橫向擴散，于是較多的聚集在柵極101上方兩側的位置，導致最終形成的金屬硅化物103兩側厚中間薄；又例如圖2所示為接觸結構中形成金屬硅化物的過程，在硅襯底201上方的氧化層203之間沉積金屬層202，在快速熱處理時兩側的金屬原子受到橫向擴散的限制，較多的聚集在中間區(qū)域，導致最終形成的金屬硅化物204兩側薄中間厚。因此，通過浸入式退火形成金屬硅化物的方法不易控制金屬硅化物的形狀與尺寸，容易導致厚度不均勻，且消耗過多的硅襯底，從而影響半導體器件的性能與使用壽命。

本公開的目的在于提供一種金屬硅化物形成方法，進而至少在一定程度上克服現(xiàn)有的金屬硅化物形成方法容易造成金屬過量擴散以及金屬硅化物厚度不均的問題。

本公開的其他特性和優(yōu)點將通過下面的詳細描述變得顯然，或部分地通過本公開的實踐而習得。

根據(jù)本公開的一個方面，提供一種金屬硅化物形成方法，包括：在硅襯底表面沉積金屬層；進行第一熱處理，使所述金屬層的金屬原子擴散到所述硅襯底中，形成第一金屬硅化物；進行第二熱處理，使所述第一金屬硅化物轉變?yōu)榈诙饘俟杌铮黄渲校龅谝粺崽幚淼臏囟鹊陀谒龅诙崽幚淼臏囟取?/p>

在本公開的一種示例性實施例中，所述金屬層的成分包括鈷、鈷合金、鈦、鈦合金、鎳或鎳合金，所述硅襯底的材料包括多晶硅。

在本公開的一種示例性實施例中，所述金屬原子為鈷原子；所述第一熱處理為快速退火工藝，退火溫度為300～500℃，保溫時間為20～40s；所述第二熱處理為快速退火工藝，退火溫度為600～800℃，保溫時間為10～30s。

在本公開的一種示例性實施例中，所述進行第二熱處理包括：從所述第一熱處理的退火溫度直接升溫到所述第二熱處理的退火溫度，以進行所述第二熱處理；其中，所述第一熱處理的升溫速率為5～20℃/s，所述第二熱處理的升溫速率為5～20℃/s，所述第一熱處理的升溫速率低于所述第二熱處理的升溫速率。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第二熱處理在保溫后至少包括第一冷卻階段與第二冷卻階段，所述第一冷卻階段的降溫速率為15～50℃/s，所述第二冷卻階段的降溫速率為15～50℃/s，所述第一冷卻階段的降溫速率高于所述第二冷卻階段的降溫速率。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第一熱處理的保溫時間大于所述第二熱處理的保溫時間。

在本公開的一種示例性實施例中，所述第一金屬硅化物的金屬原子比例高于所述第二金屬硅化物的金屬原子比例。