CN102176414A - 金属硅化物的制备方法 - Google Patents

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顾学强
肖慧敏
陈力山
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Abstract

本发明公开了一种金属硅化物的制备方法，该方法通过在硅基底上制备金属硅化物之前，先进行第一道加热工艺，从而可去除在对所述硅基底进行表面清洗过程中残留的水汽，防止靠近场氧化层隔离结构边缘的金属硅化物变薄，使得在小线宽的源漏区和栅极上可以形成低阻的金属硅化物。

Description

金属硅化物的制备方法
技术领域
本发明涉及半导体工艺技术领域，尤其涉及一种金属硅化物的制备方法。
背景技术
在半导体工艺中，电路的速度除了受金属氧化物半导体(MOS)晶体管本身速度影响以外，还受到整个电路中的电阻和电容的影响。为了降低金属氧化物半导体(MOS)晶体管的栅极、源极和漏极电极上的电阻，以及接触孔的接触电阻，在深亚微米工艺中需要采用金属硅化物。从0.18um工艺开始，普遍采用钴硅化物，因为钴硅化物可以实现在较小的线宽上形成硅化物。
一般而言，金属硅化物由金属薄膜经两步热处理形成。请参考图1，图1为现有的制备金属硅化物的方法流程图，如图1所示，现有的制备金属硅化物的方法包括如下步骤：
首先，提供硅基底，并在所述硅基底上形成所需的器件结构，所述器件结构之间设置有场氧化层隔离结构；具体地，在所述硅基底上形成栅极、源极及漏极，并在所述漏极两侧形成侧墙(side wall)；
然后，对所述形成器件结构的硅基底进行清洗，去除其表面的自然氧化层；具体地，用氢氟酸对所述硅基底进行清洗，去除其表面的自然氧化层；
接着，在所述硅基底上沉积金属层，所述金属层覆盖所述器件结构；
随后，进行第一道加热工艺，使所述金属层与所述器件结构的栅极、源极及漏极反应，形成高阻值的中间相金属硅化物；
接下来，去除所述硅基底上未反应的金属层；具体地通过湿法腐蚀去除所述硅基底上的场氧化层及栅极侧墙上未反应的金属层；
最后，进行第二道加热工艺，使所述高阻值的中间相金属硅化物转变为低阻值的金属硅化物。
然而上述现有的制备金属硅化物的方法，在进行第一道加热工艺的过程中，硅基底上的场区氧化层会释放出一定量的水汽，使得水汽和硅反应，从而在金属层和金属硅化物的界面之间形成一层很薄的二氧化硅，这层二氧化硅会阻碍金属向硅的扩散，进而影响金属硅化物的形成；特别是在场区氧化层旁边，会出现金属硅化物变薄(edge thinning)的现象，在较小的线宽上会造成电阻显著上升，所以这种金属硅化物边缘变薄的现象会限制半导体工艺线宽的进一步缩小。并且对于钴硅化物来说，上述现象尤其突出。
因此，有必要对现有的金属硅化物的制备方法进行改进。
发明内容
本发明的目的在于提供一种金属硅化物的制备方法，以提高金属硅化物的性能。
为解决上述问题，本发明提出一种金属硅化物的制备方法，其中，所述金属硅化物形成在MOS器件的表面，所述MOS器件制备在硅基底上，该方法在对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除表面自然氧化层之后，先进行第一道加热工艺，再在所述MOS器件表面制备金属硅化物。
可选的，该方法具体包括如下步骤：
提供硅基底；
在所述硅基底上形成MOS器件，所述MOS器件之间设置有场氧化层隔离结构；
对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除其表面的自然氧化层；
对所述硅基底进行第一道加热工艺，去除所述场氧化层隔离结构中吸附的水汽；
在所述MOS器件表面制备金属硅化物。
可选的，所述MOS器件包括栅极、源极以及漏极，所述栅极的侧边形成有侧墙，所述金属硅化物形成在MOS器件的栅极、源极以及漏极的表面。
可选的，所述第一道加热工艺的工艺温度为500～900℃。
可选的，所述第一道加热工艺为快速加热工艺或加热板加热工艺。
可选的，在所述硅基底上制备金属硅化物具体包括如下步骤：
在所述硅基底上沉积金属层；
对所述硅基底进行第二道加热工艺，使所述金属层中的金属与所述MOS器件的栅极、源极以及漏极反应，形成中间相金属硅化物；
去除未反应的剩余的金属层；
对所述硅基底进行第三道加热工艺，使所述中间相金属硅化物产生相变，形成最终的金属硅化物。
可选的，所述去除未反应的剩余的金属层的方法为湿法腐蚀。
可选的，所述金属硅化物为钴硅化物。
与现有技术相比，本发明提供的金属硅化物的制备方法通过在硅基底上制备金属硅化物之前，先进行第一道加热工艺，从而可去除在对所述硅基底进行表面清洗过程中残留的水汽，防止靠近场氧化层隔离结构边缘的金属硅化物变薄，使得在小线宽的源漏区和栅极上可以形成低阻的金属硅化物。
附图说明
图1为现有的制备金属硅化物的方法流程图；
图2为本发明实施例提供的金属硅化物的制备方法的流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本发明提出的金属硅化物的制备方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
本发明的核心思想在于，提供一种金属硅化物的制备方法，该方法通过在硅基底上制备金属硅化物之前，先进行第一道加热工艺，从而可去除在对所述硅基底进行表面清洗过程中残留的水汽，防止靠近场氧化层隔离结构边缘的金属硅化物变薄，使得在小线宽的源漏区和栅极上可以形成低阻的金属硅化物。
请参考图2，图2为本发明实施例提供的金属硅化物的制备方法的流程图，其中，所述金属硅化物形成在MOS器件的表面，所述MOS器件制备在硅基底上，如图2所示，本发明实施例提供的金属硅化物的制备方法在对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除表面自然氧化层之后，先进行第一道加热工艺，再在所述MOS器件表面制备金属硅化物。具体地，该方法包括如下步骤：
首先，提供硅基底；
然后，在所述硅基底上形成MOS器件，所述MOS器件之间设置有场氧化层隔离结构；其中，所述MOS器件包括栅极、源极以及漏极，所述栅极的侧边形成有侧墙；
接着，对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除其表面的自然氧化层；具体地，采用氢氟酸对所述硅基底进行表面清洗，去除其表面的自然氧化层；
随后，对所述硅基底进行第一道加热工艺，去除所述场氧化层隔离结构中吸附的水汽；其中，所述第一道加热工艺的工艺温度为500～900℃；所述第一道加热工艺为快速加热工艺或加热板加热工艺；所谓快速加热工艺是指让温度迅速地升高至目标温度的一种加热工艺；所谓加热板加热工艺是指采用加热板进行加热，使温度慢慢地达到目标温度。
最后，在所述MOS器件表面制备金属硅化物；其中，所述金属硅化物形成在MOS器件的栅极、源极以及漏极的表面；具体地，在所述MOS器件表面制备金属硅化物又包括如下步骤：
首先，在所述硅基底上沉积金属层；具体地，采用PVD溅射法在所述硅基底上沉积金属层；
接着，对所述硅基底进行第二道加热工艺，使所述金属层中的金属与所述MOS器件的栅极、源极以及漏极反应，形成中间相金属硅化物；其中，所述中间相金属硅化物是一种高阻值的金属硅化物；
随后，去除未反应的剩余的金属层；具体地，通过湿法腐蚀选择性去除所述场氧化层隔离结构及所述侧墙上未反应的剩余的金属层；
接下来，对所述硅基底进行第三道加热工艺，使所述中间相金属硅化物产生相变，形成最终的金属硅化物；所述最终的金属硅化物为低阻值的金属硅化物。
由于本发明实施例提供的金属硅化物的制备方法在硅基底上制备金属硅化物之前，先进行第一道加热工艺，从而可去除在对所述硅基底进行表面清洗过程中残留的水汽，防止靠近场氧化层隔离结构边缘的金属硅化物变薄，使得在小线宽的源漏区和栅极上可以形成低阻的金属硅化物。
进一步地，所述金属硅化物为钴硅化物；相应地，所述金属层为钴金属层；这是因为对于钴硅化物来说，所述场氧化层隔离结构中吸附的水汽对其影响非常显著，从而相对于现有技术来说，本发明实施例提供的方法能显著改善钴硅化物的性能。然而应该认识到，本发明并不以此为限，任何因为场氧化层隔离结构中吸附的水汽而对其性能产生影响的金属硅化物都在本发明的保护范围之内，例如镍硅化物等。
综上所述，本发明提供了一种金属硅化物的制备方法，该方法通过在硅基底上制备金属硅化物之前，先进行第一道加热工艺，从而可去除在对所述硅基底进行表面清洗过程中残留的水汽，防止靠近场氧化层隔离结构边缘的金属硅化物变薄，使得在小线宽的源漏区和栅极上可以形成低阻的金属硅化物。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (8)

1.一种金属硅化物的制备方法，其中，所述金属硅化物形成在MOS器件的表面，所述MOS器件制备在硅基底上，其特征在于，该方法在对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除表面自然氧化层之后，先进行第一道加热工艺，再在所述MOS器件表面制备金属硅化物。
2.如权利要求1所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，该方法具体包括如下步骤：
提供硅基底；
在所述硅基底上形成MOS器件，所述MOS器件之间设置有场氧化层隔离结构；
对所述硅基底及所述MOS器件进行表面清洗，去除其表面的自然氧化层；
对所述硅基底进行第一道加热工艺，去除所述场氧化层隔离结构中吸附的水汽；
在所述MOS器件表面制备金属硅化物。
3.如权利要求2所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述MOS器件包括栅极、源极以及漏极，所述栅极的侧边形成有侧墙，所述金属硅化物形成在MOS器件的栅极、源极以及漏极的表面。
4.如权利要求2所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述第一道加热工艺的工艺温度为500～900℃。
5.如权利要求4所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述第一道加热工艺为快速加热工艺或加热板加热工艺。
6.如权利要求2所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，在所述硅基底上制备金属硅化物具体包括如下步骤：
在所述硅基底上沉积金属层；
对所述硅基底进行第二道加热工艺，使所述金属层中的金属与所述MOS器件的栅极、源极以及漏极反应，形成中间相金属硅化物；
去除未反应的剩余的金属层；
对所述硅基底进行第三道加热工艺，使所述中间相金属硅化物产生相变，形成最终的金属硅化物。
7.如权利要求6所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述去除未反应的剩余的金属层的方法为湿法腐蚀。
8.如权利要求1至7任一项所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述金属硅化物为钴硅化物。
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