CN102446744A - 一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法 - Google Patents

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周军
傅昶
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Abstract

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，通过选择性镀镍的方法在硅区域沉积所需厚度的镍，不仅消除了等离子体损伤的可能性，且镍只沉积在硅区域，因此参与镍硅反应的镍的总量可控，能精确的控制镍的厚度，从而能够得到所需的成相，还不会产生多余的镍；而只需要一次退火即可在硅区域形成所需的镍硅化物，不仅节约工艺成本，还简化了工艺流程。

Description

一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法
技术领域
本发明涉及半导体集成电路及其制造领域，尤其涉及一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法。
背景技术
在半导体加工工业中，一般采用形成自对准硅化物工艺，形成半导体装置上半导体结构的预先界定区域中的集成低电阻材料。其中，自对准硅化物工艺，是一种使半导体结构的硅区域与金属反应形成硅化物区域的工艺，该自对准的硅化物可在半导体结构上选择形成，而不必图案化或蚀刻已沉积的硅化物，藉以形成一些低电阻的区域。
随着半导体制程的微缩，在65nm及其以下工艺中，镍（Ni）已经被普遍使用来与硅（Si）材料反应，以在半导体结构上形成自对准硅化物。其中，使用镍形成硅化物时，由于镍是扩散源，且会首先扩散进硅中形成富镍的Ni2Si，然后继续扩散形成所需的NiSi，如果再继续扩散则会形成富硅的NiSi2，而富镍的Ni2Si和富硅的NiSi2的电阻率均比较高，都不能形成低电阻的区域。
目前，一般采用两步退火的工艺来实现，对镍的量的控制以形成所需厚度的采用的NiSi。首先，在硅片上采用物理气相沉积（physical vapor deposition，简称PVD）的方法沉积镍和覆盖层；其次，进行一次退火，镍在与硅反应形成镍硅化物之后，用湿法去除覆盖层和在硅片的其他区域残余未反应的镍，然后进行二次退火，从而在硅区域形成镍硅化物。但是，上述工艺因为采用物理气相沉积的方法沉积镍，所以会产生一定的等离子体损伤（plasma damage）；而且在硅片的其他区域的镍也会有部分参与镍硅反应，即如图1所示，会使位于氮化硅之上的镍向硅区域渗透，使得参与反应的镍的总量难以控制，从而影响到最终形成的镍硅化物的成相，形成如图2所示的过硅化1的现象。
发明内容
本发明公开了一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，包括以下步骤：
步骤S1：在一衬底上形成有硅区域，并至少包含有氧化硅区域或氮化硅区域； 
步骤S2：采用氢氟酸溶液对衬底进行选择性镀镍，于硅区域上形成镍薄膜； 
步骤S3：进行快速热退火工艺。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，还包括于步骤S2中形成镍薄膜后淀积阻挡层。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，阻挡层的材质为Ti、TiN等。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，还包括于步骤S3后去除阻挡层。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，硅区域包括栅极区域和源漏区域。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，氧化硅区域包括侧墙和浅沟槽区域。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，步骤S2中形成镍薄膜后，氧化硅区域或氮化硅区域均不包含镍。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，进行步骤S2中采用氢氟酸溶液对衬底进行选择性镀镍时，其电镀过程中加入有Pt等。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，步骤S3中进行快速热退火工艺的温度为300-500℃。
上述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其中，步骤S3中进行快速热退火工艺的时间为10-60s。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，通过选择性镀镍的方法在硅区域沉积所需厚度的镍，不仅消除了等离子体损伤的可能性，且镍只沉积在硅区域，因此参与镍硅反应的镍的总量可控，能精确的控制镍的厚度，从而能够得到所需的成相，还不会产生多余的镍；而只需要一次退火即可在硅区域形成所需的镍硅化物，不仅节约工艺成本，还简化了工艺流程。
附图说明
图1是本发明背景技术中退火工艺时位于其他区域的镍向硅区域渗透的结构示意图；
图2是本发明背景技术中退火工艺时位于其他区域的镍向硅区域渗透形成过硅化现象的结构示意图；
图3是本发明一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法的流程示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步的说明：
图3是本发明一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法的流程示意图；如图3所示，本发明一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法：
首先，在一衬底（晶圆）上制备由栅极区域和源漏区域构成的硅区域，并同时制备氧化硅区域和/或氮化硅区域；其中，氧化硅区域和氮化硅区域两者之中至少包含一个。其中，氧化硅区域包括侧墙和浅沟槽区域。
然后，采用一定浓度的稀释氢氟酸溶液进行选择性镀镍，于硅区域上形成镍薄膜；由于当硅浸入一定浓度的含镍离子的氢氟酸溶液中5s至600s时，此时镍离子通过电化学还原反应会沉积在硅区域，形成镍种子层即镍薄膜，其反应方程式为--：2Ni2++Si+6HF→2Ni+SiF6 2-+6H+；而氮化硅和氮化硅则不会参与反应，因此氮化硅区域和氮化硅区域不会形成镍的薄膜。
其中，可在镀镍的过程中加入如Pt等除镍外的其他金属，以形成所需厚度的镍薄膜。
最后，根据工艺实施条件，若等待时间（Q time）较短，且衬底（晶圆（wafer））保存环境良好如储存在氮气环境中等，可以直接进行快速退火工艺，之后进行后续工艺操作；反之，则需要形成镍的薄膜后淀积阻挡层覆盖衬底（晶圆），以预防其被氧化，并于快速退火工艺后去除该阻挡层，然后进入后续工艺操作。
其中，快速退火工艺的温度范围为300-500℃，反应时间范围为10-60s，且阻挡层的材质为Ti、TiN等。
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明提出一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，通过选择性镀镍的方法在硅区域沉积所需厚度的镍，不仅消除了等离子体损伤的可能性，且镍只沉积在硅区域，因此参与镍硅反应的镍的总量可控，能精确的控制镍的厚度，从而能够得到所需的成相，还不会产生多余的镍；而只需要一次退火即可在硅区域形成所需的镍硅化物，不仅节约工艺成本，还简化了工艺流程。
通过说明和附图，给出了具体实施方式的特定结构的典型实施例，基于本发明精神，还可作其他的转换。尽管上述发明提出了现有的较佳实施例，然而，这些内容并不作为局限。
对于本领域的技术人员而言，阅读上述说明后，各种变化和修正无疑将显而易见。因此，所附的权利要求书应看作是涵盖本发明的真实意图和范围的全部变化和修正。在权利要求书范围内任何和所有等价的范围与内容，都应认为仍属本发明的意图和范围内。

Claims (10)

1.一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤S1：在一衬底上形成有硅区域，并至少包含有氧化硅区域或氮化硅区域； 
步骤S2：采用氢氟酸溶液对衬底进行选择性镀镍，于硅区域上形成镍薄膜； 
步骤S3：进行快速热退火工艺。
2.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，还包括于步骤S2中形成镍薄膜后淀积阻挡层。
3.根据权利要求2所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，阻挡层的材质为Ti、TiN。
4.根据权利要求2所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，还包括于步骤S3后去除阻挡层。
5.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，硅区域包括栅极区域和源漏区域。
6.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，氧化硅区域包括侧墙和浅沟槽区域。
7.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，步骤S2中形成镍薄膜后，氧化硅区域或氮化硅区域均不包含镍。
8.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，进行步骤S2中采用氢氟酸溶液对衬底进行选择性镀镍时，其电镀过程中加入有Pt。
9.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，步骤S3中进行快速热退火工艺的温度为300-500℃。
10.根据权利要求1所述的去除形成镍硅化物后多余镍的方法，其特征在于，步骤S3中进行快速热退火工艺的时间为10-60s。
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