CN102723268A - 一种制备自对准镍硅化物的方法 - Google Patents

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孔祥涛
韩晓刚
张旭升
陈建维
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Abstract

本发明提供一种制备自对准镍硅化物的方法，首先，在包含源/漏裸露的半导体器件表面依次沉积第一含Pt镍薄膜层、第二含Pt镍薄膜层；其次，对器件进行第一次高温退火，并刻蚀除去高温退火后的器件中未反应的含Pt镍薄膜层；最后，对器件进行第二次高温退火形成均匀的低电阻硅化物，其中第一含Pt镍薄膜层中的铂量不低于第二铂镍薄膜层种的含量。本发明提供的方法中，先沉积的镍薄膜中Pt与硅反应形成硅化物以后，形成一道壁垒，可以抑止后续镍向硅的急速扩散，阻止NiSi转变为NiSi2。相对于传统的一次沉积高含量Pt的镍薄膜工艺，可显著降低生产成本。

Description

一种制备自对准镍硅化物的方法
技术领域
本发明涉及一种半导体制造领域，尤其涉及一种自对准镍硅化物的制备方法。
背景技术
目前的MOS器件中的NiSi制造工艺流程通常依次包括：硅片表面清洁、Ni和保护层溅射、第一次高温退火、湿式选择性刻蚀和第二次高温退火。
由于在退火形成镍硅化物的过程中，由于Ni是主要活动元素，退火时镍很容易钻入硅衬底深处形成缺陷，导致漏电流。而且镍硅化物热稳定性不好，容易形成高电阻的NiSi2。
目前的改善镍硅化物热稳定性主要方法是在镍薄膜中添加铂，延缓了NiSi向NiSi2的转变，提高相变温度。随着半导体器件由65纳米向45/32纳米以下发展，需要添加的铂含量越来越高。但是铂为贵重金属，这将导致生产成本的提高。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的不足之处，提供一种自对准镍硅化物的制备方法，以较低的成本改善NiSi退火过程中镍硅化物的热稳定性，避免镍过度扩散以及形成高电阻的NiSi2。
为了实现上述目的，本发明提供一种制备自对准镍硅化物的方法，首先，在包含源/漏裸露的半导体器件表面依次沉积第一含Pt镍薄膜层、第二含Pt镍薄膜层；其次，对器件进行第一次高温退火，并刻蚀除去高温退火后的器件中未反应的含Pt镍薄膜层；最后，对器件进行第二次高温退火形成均匀的低电阻硅化物，其中第一含Pt镍薄膜层中的铂量不低于第二铂镍薄膜层种的含量。
在本发明提供的一优选实施例中，其中所述制备方法还包括在沉积镍薄膜前对硅片的清洗步骤。
在本发明提供的一优选实施例中，其中所述第二含Pt镍薄膜层表面还沉积一保护层，所述保护层在随着未反应的含Pt镍薄膜层一同被除去。进一步优选，保护层为钛或氮化钛保护层。
在本发明提供的一优选实施例中，其中所述刻蚀为湿法刻蚀。
在本发明提供的一优选实施例中，其中所述第一含Pt镍薄膜层中Pt的含量为8~30%。
在本发明提供的一优选实施例中，其中所述第二含Pt镍薄膜层中Pt的含量为0~8%。
本发明提供的方法分两次进行溅射沉积薄膜，第一次沉积含高浓度Pt的镍薄膜，第二次沉积含低浓度Pt的镍薄膜，然后通过高温退火形成镍硅化物。先沉积的镍薄膜中Pt与硅反应形成硅化物以后，形成一道壁垒，可以抑止后续镍向硅的急速扩散，阻止NiSi转变为NiSi2。相对于传统的一次沉积高含量Pt的镍薄膜工艺，可显著降低生产成本。
附图说明
图1是本发明实施例1中的沉积完第一含Pt镍薄膜层、第二含Pt镍薄膜层和保护层后的结构示意图。
图2是本发明实施例1中完成第一次高温退火后的结构示意图。
图3是本发明实施例1中完成第二次高温退火后的结构示意图。
具体实施方式
本发明提供的方法中，制备镍薄膜时分两次沉积不同Pt含量的薄膜来改善镍硅化物热稳定性的同时降低制造成本。
以下通过实施例对本发明提供的制备方法，作进一步详细说明，以便更好理解本发明创造的内容，但实施例的内容并不限制发明创造的保护范围。
实施例1
首先，硅片通过预处理表面的氧化物后，送入高真空密闭的腔体，在半导体器件表面依次溅射沉积第一含Pt镍薄膜层11、第二含Pt镍薄膜层21和保护层31，所形成的结构如图1所示。第一含Pt镍薄膜层中11的Pt浓度较高，第二含Pt镍薄膜层21中的Pt浓度较低。优选，第一含Pt镍薄膜层11中Pt的含量为8~30%，第二含Pt镍薄膜层21中Pt的含量为0~8%。
如图2所示，将完成沉积后的器件进行第一次高温退火，使得金属与硅界面处形成NixPtySi化合物12。由于沉积时底部镍薄膜含Pt较高，可形成一道阻止后续镍向硅中急速扩散，提高NiSi转化为高电阻的NiSi化合物22。采用湿法刻蚀除去高温退火后的器件中未反应的含Pt镍薄膜层和保护层31。
最后，对器件进行第二次高温退火，NixPtySi化合物形成均匀的低电阻硅化物13，形成结构如图3所示。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，在沉积器件表面只沉积第一含Pt镍薄膜层11、第二含Pt镍薄膜层21，在湿法刻蚀除去未反应含Pt镍薄膜层时，省去去除保护层的步骤。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (7)

1.一种制备自对准镍硅化物的方法，其特征在于，首先，在包含源/漏裸露的半导体器件表面依次沉积第一含Pt镍薄膜层、第二含Pt镍薄膜层；其次，对器件进行第一次高温退火，并刻蚀除去高温退火后的器件中未反应的含Pt镍薄膜层；最后，对器件进行第二次高温退火形成均匀的低电阻硅化物，其中第一含Pt镍薄膜层中的铂量不低于第二铂镍薄膜层种的含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述制备方法还包括在沉积镍薄膜前对硅片的清洗步骤。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二含Pt镍薄膜层表面还沉积一保护层，所述保护层在随着未反应的含Pt镍薄膜层一同被除去。
4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述保护层为钛或氮化钛保护层。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述刻蚀为湿法刻蚀。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一含Pt镍薄膜层中Pt的含量为8~30%。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二含Pt镍薄膜层中Pt的含量为0~8%。
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