CN116504717B - 金属硅化物的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种金属硅化物的制备方法。该方法包括：提供衬底，衬底具有待处理的硅区域；于衬底具有硅区域一侧形成图形化掩膜层，图形化掩膜层具有显露硅区域的开口图形；形成分别覆盖硅区域以及图形化掩膜层的金属材料层；形成覆盖金属材料层表面的硅基材料层；金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层；去除残留的硅基材料层；去除图形化掩膜层以及位于图形化掩膜层上方的初始金属硅化物层，并保留剩余的初始金属硅化物层为目标金属硅化物层。本申请提供的金属硅化物的制备方法通过对工艺的优化，有效提高了所获得的金属硅化物的形貌质量，同时降低了制备难度及制备成本。
Description
技术领域
本申请涉及半导体领域，特别是涉及一种金属硅化物的制备方法。
背景技术
金属硅化物（Silicide）工艺是半导体制备过程中较为常用的一种工艺，通过使得金属材料和硅基材料发生化学反应生成金属化合物，用以降低特定区域的接触电阻。然而，当前所采用的金属硅化物的制备方法，还存在如制备难度大、制备成本高以及所获得的金属硅化物的形貌质量不尽如人意等诸多待改进之处。
发明内容
基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种金属硅化物的制备方法，通过对工艺的优化，有效提高了所获得的金属硅化物的形貌质量，同时降低了制备难度及制备成本。
本申请一些实施例提供了一种金属硅化物的制备方法，包括如下步骤。
提供衬底，衬底具有待处理的硅区域。
于衬底具有硅区域一侧形成图形化掩膜层，图形化掩膜层具有显露硅区域的开口图形。
形成分别覆盖硅区域以及图形化掩膜层的金属材料层。
形成覆盖金属材料层表面的硅基材料层。
金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层。
去除残留的硅基材料层。
去除图形化掩膜层以及位于图形化掩膜层上方的初始金属硅化物层，并保留剩余的初始金属硅化物层为目标金属硅化物层。
本申请实施例中，对金属硅化物的制备工艺进行了优化，通过先于金属材料层之上形成硅基材料层，再对所得结构进行硅化处理，使得金属材料层中的金属原子可以分别与硅区域以及硅基材料层中的硅原子发生充分反应形成初始金属硅化物层，从而有效避免了金属材料层的残留。如此，仅需通过对残留的硅基材料层选择性的去除，便可以显露、获得位于预设区域的金属硅化物（即目标金属硅化物层），从而无需如相关技术中需要对残留金属材料层执行去除工艺。如此，本制备方法有效确保了所获得的金属硅化物的形貌质量，并降低了制备难度以及制备成本。
在一些实施例中，所述金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层包括：在形成硅基材料层的同时，使金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层。
在另一些实施例中，所述金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层包括：在形成硅基材料层之后，对形成硅基材料层后的所得结构进行退火处理，使金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层。
在一些实施例中，对形成硅基材料层后的所得结构进行退火处理的温度范围包括：300℃~600℃。
在一些实施例中，对形成硅基材料层后的所得结构进行退火处理的时长范围包括：10S~600S。
本申请实施例中，通过对退火处理的参数（例如温度以及时长）进行调节，以利于降低金属材料层中金属原子与硅区域以及硅基材料层中的硅原子的反应势垒，从而可以进一步确保反应的程度，从而有效避免了金属材料层的可能残留，并利于获得结构稳定、性能较佳的初始金属硅化物层。
在一些实施例中，硅基材料层的厚度与金属材料层的厚度的比值范围包括：0.1~10。
本申请实施例中，通过对硅基材料层与金属材料层的相对厚度关系进行控制，以利于确保金属材料层中的金属原子可以被充分消耗，从而有效避免了金属材料层的残留。
在一些实施例中，所述形成分别覆盖硅区域以及图形化掩膜层表面的金属材料层，包括：采用物理气相沉积工艺沿垂直衬底方向形成金属材料层。
本申请实施例中，利用物理气相沉积工艺所具备的方向性，控制于硅区域以及图形化掩膜层表面分别形成金属材料层，从而有利于限定后续步骤中金属材料层中的金属原子分别与硅区域及硅基材料层中的硅原子反应所生成的初始金属硅化物的形成位置，例如避免其覆盖到图形化掩膜层中开口图形的侧壁区域。如此，通过对图形化掩膜层的选择性去除，便可以将位于图形化掩膜层之上的初始金属硅化物连带剥离，以保留位于硅区域之上的初始金属硅化物层做为目标金属硅化物层。如此，避免了对初始金属硅化物的直接去除，从而有效确保了所获得的目标金属硅化物层的形貌质量。
在一些实施例中，采用湿法清洗工艺去除残留的硅基材料层。
在一些实施例中，湿法清洗的溶液包括：氨水、四甲基氢氧化铵溶液以及双氧水中的至少一种。
在一些实施例中，湿法清洗的溶液温度范围包括：0℃~100℃。
在一些实施例中，形成目标金属硅化物层之后，所述方法还包括：形成覆盖衬底未被目标金属硅化物层所覆盖表面的第一保护层。
在一些实施例中，形成图形化掩膜层之前，所述方法还包括如下步骤。
于衬底具有硅区域一侧表面形成第二保护材料层。
形成覆盖第二保护材料层表面的掩膜材料层。
相应的，所述形成图形化掩膜层，包括：依次刻蚀掩膜材料层和第二保护材料层，以对应形成图形化掩膜层和第二保护层；其中，开口图形沿垂直衬底方向贯穿图形化掩膜层以及第二保护层并显露出硅区域。
在一些实施例中，形成图形化掩膜层之前，所述方法还包括：对衬底执行标准清洗，以去除硅区域表面的自然氧化层。
本申请实施例中，通过对衬底执行标准清洗，可以有效去除硅区域的自然氧化层，并提高了硅区域表面的洁净度以及硅原子的富集度，从而可以进一步确保后续所获得的金属硅化物的形貌质量。
如上所述，本发明提供一种金属硅化物的制备方法，通过先于金属材料层之上形成硅基材料层，再对所得结构进行硅化处理，意想不到的效果是通过确保金属材料层中的金属原子分别与硅区域以及硅基材料层中的硅原子发生充分反应形成初始金属硅化物层，有效避免了金属材料层的残留。如此，不必执行如相关技术中对残留金属材料层的去除工艺，从而确保了所获得的目标金属硅化物的形貌质量并简化了制备工艺、降低了制备成本。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或传统技术中的技术方案，下面将对实施例或传统技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为一些实施例中提供的一种金属硅化物的制备方法的流程示意图；
图2为一些实施例中提供的一种执行步骤S100后所得结构的结构示意图；
图3为一些实施例中提供的一种形成掩膜材料层后所得结构的结构示意图；
图4为一些实施例中提供的一种形成图形化掩膜层后所得结构的结构示意图；
图5为一些实施例中提供的一种形成金属材料层后所得结构的结构示意图；
图6为一些实施例中提供的一种形成硅基材料层后所得结构的结构示意图；
图7为一些实施例中提供的一种形成初始金属硅化物层后所得结构的结构示意图；
图8为一些实施例中提供的一种去除残留的硅基材料层后所得结构的结构示意图；
图9为一些实施例中提供的一种形成目标金属硅化物层后所得结构的结构示意图；
图10为一些实施例中提供的一种形成第一保护层后所得结构的结构示意图；
图11为一些实施例中提供的另一种金属硅化物的制备方法的流程示意图；
图12为一些实施例中提供的一种形成第二保护材料层以及掩膜材料层后所得结构的结构示意图；
图13为一些实施例中提供的一种形成第二保护层以及图形化掩膜层后所得结构的结构示意图；
图14为一些实施例中提供的另一种形成目标金属硅化物层后所得结构的结构示意图；
图15为一些实施例中提供的又一种形成目标金属硅化物层后所得结构的结构示意图；
图16为一些实施例中提供的一种形成介质层后所得结构的结构示意图；
图17为一些实施例中提供的一种形成接触通孔后所得结构的结构示意图；
图18为一些实施例中提供的一种形成接触结构后所得结构的结构示意图。
附图标记说明：
1-衬底，2'-掩膜材料层，2-图形化掩膜层，3-金属材料层，4-硅基材料层，5'-初始金属硅化物层，5-目标金属硅化物层，6A-第一保护层，6B'-第二保护材料层，6B-第二保护层，AA-有源区，G-栅极结构，G1-多晶硅层，G2-侧墙，G3-栅介质层，A1-硅区域，H1-接触通孔，CT-接触结构，P1-开口图形。
具体实施方式
为了便于理解本申请，下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的实施例。但是，本申请可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使本申请的公开内容更加透彻全面。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本申请。
需要说明的是，当一个元件被认为是“连接”另一个元件时，它可以是直接连接到另一个元件，或者通过居中元件连接另一个元件。此外，以下实施例中的“连接”，如果被连接的对象之间具有电信号或数据的传递，则应理解为“电连接”、“通信连接”等。
在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也可以包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应当理解的是，术语“包括/包含”或“具有”等指定所陈述的特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的存在，但是不排除存在或添加一个或更多个其他特征、整体、步骤、操作、组件、部分或它们的组合的可能性。同时，在本说明书中使用的术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。
金属硅化物（Silicide）工艺是半导体制备过程中较为常用的一种工艺，通过使得金属材料和硅基材料发生化学反应生成金属化合物，用以降低部分区域的接触电阻。然而，当前所采用的金属硅化物的制备方法，还存在如制备难度大、制备成本高以及所获得的金属硅化物的形貌质量不尽如人意等诸多待改进之处。
请参阅图1，本申请一些实施例提供了一种金属硅化物的制备方法，通过对工艺的优化，有效提高了所获得的金属硅化物的形貌质量，同时降低了制备难度及制备成本。该制备方法包括如下步骤。
S100，提供衬底，衬底具有待处理的硅区域。
S200，于衬底具有硅区域一侧形成图形化掩膜层，图形化掩膜层具有显露硅区域的开口图形。
S300，形成分别覆盖硅区域以及图形化掩膜层的金属材料层。
S400，形成覆盖金属材料层表面的硅基材料层。
S500，金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层。
S600，去除残留的硅基材料层。
S700，去除图形化掩膜层以及位于图形化掩膜层上方的初始金属硅化物层，并保留剩余的初始金属硅化物层为目标金属硅化物层。
本申请实施例中，对金属硅化物的制备工艺进行了优化，通过先于金属材料层之上形成硅基材料层，再对所得结构进行硅化处理，使得金属材料层中的金属原子可以分别与硅区域以及硅基材料层中的硅原子发生充分反应形成初始金属硅化物层，从而有效避免了金属材料层的残留。如此，仅需通过对残留的硅基材料层选择性的去除，便可以显露、获得位于预设区域的金属硅化物（即目标金属硅化物层），从而无需如相关技术中需要对残留金属材料层执行去除工艺。如此，本制备方法有效确保了所获得的金属硅化物的形貌质量，并降低了制备难度以及制备成本。
在步骤S100中，请参阅图1中的S100及图2，提供衬底1，衬底1具有待处理的硅区域A1。
可以理解，本申请所提供的金属硅化物的制备方法用于在预设的硅区域A1之上形成金属硅化物以改善硅区域A1的接触电阻。此处，硅区域A1为至少含有硅原子的膜层/区域，例如可以为衬底1中的有源区AA的部分表面，或者，也可以为位于衬底1之上的栅极结构G中的多晶硅层G1的部分表面。本申请对此不做限定。
在一些硅区域A1为位于衬底1表面（例如有源区AA）的实施例中，衬底1至少包括硅衬底或者硅基衬底。例如，衬底1可以是诸如硅（Si）衬底、硅锗（SiGe）衬底、碳化硅（SiC）衬底。或者，还例如，衬底1可以是包括诸如Si和SiGe的叠层、Si和SiC的叠层或绝缘体上硅(SOI)的层状衬底等。
在一些硅区域A1为位于衬底1之上的其他结构表面的实施例中，衬底1可以采用半导体材料、绝缘材料、导体材料或者它们的材料种类的任意组合构成。例如，衬底1可以是诸如硅（Si）衬底、硅锗（SiGe）衬底、硅锗碳（SiGeC）衬底、碳化硅（SiC）衬底、砷化镓（GaAs）衬底、砷化铟（InAs）衬底、磷化铟（InP）衬底或其它的III/V半导体衬底或II/VI半导体衬底。或者，还例如，衬底1可以是包括诸如Si和SiGe的叠层、Si和SiC的叠层、绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上硅锗的层状衬底等。
为更清楚地示出本申请所提供的金属硅化物的制备方法中各工艺步骤的实施过程，以下一些实施例及附图中，以位于衬底1表面的硅区域A1为例进行了说明。可以理解，位于衬底1之上的其他结构（例如栅极结构G）表面的硅区域A1，可以同步执行相同的工艺步骤。本申请对此不做限定。
可选地，在执行后续步骤之前，还可以先对衬底1执行标准清洗，以去除硅区域A1表面的自然氧化层。
可以理解，在实际生产过程中，衬底1容易于空气或者处理溶液环境中被自然氧化，进而于表面生成一层自然氧化层。本申请实施例中，通过对衬底1执行标准清洗，以至少去除硅区域A1表面的自然氧化层，从而可以提高硅区域A1表面的洁净度以及硅原子的富集度，进而有利于提高后续于硅区域A1之上所形成的目标金属硅化物的形貌质量。
在步骤S200中，请参阅图1中的S200、图3及图4，于衬底1具有硅区域A1一侧形成图形化掩膜层2，图形化掩膜层2具有显露硅区域A1的开口图形P1。
示例地，可以于衬底1具有硅区域A1一侧表面形成掩膜材料层2'，通过对掩膜材料层2'执行图形化工艺形成图形化掩膜层2以及位于图形化掩膜层2中的开口图形P1，使得开口图形P1沿垂直衬底1方向贯穿图形化掩膜层2以显露出对应的硅区域A1。
示例的，掩膜材料层2'的材料包括但不限于：氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。在一些示例中，掩膜材料层的材料例如为氧化硅。氧化硅材料可以较为容易的制备获得，并且氧化硅材料同硅基衬底之间还具备良好的界面粘附性，有利于确保所获得的图形化掩膜层2在后续清洗、刻蚀等工艺步骤中可以较好地维持自身的形貌稳定。
示例地，掩膜材料层2'的厚度取值范围包括：500nm~10000nm。例如可以为：500nm、1000nm、3000nm、5000nm、8000nm或者10000um。此处，通过确保所形成的掩膜材料层2'的厚度位于一定范围内，以利于后续工艺步骤中，通过对图形化掩膜层2的去除，使得附着于图形化掩膜层2之上的多余膜层可以被连带剥离。
在步骤S300中，请参阅图1中的S300及图5，形成分别覆盖硅区域A1以及图形化掩膜层2的金属材料层3。
此处，需要对金属材料层3的形成位置进行控制，以避免其覆盖到开口图形P1的侧壁区域。如此，有利于在后续步骤中实现通过对图形化掩膜层2的选择性刻蚀，连带剥离位于图形化掩膜层2之上的初始金属硅化物。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、蒸镀或者原子层沉积等工艺，于硅区域A1以及图形化掩膜层2表面形成一层金属材料层3。在一些示例中，例如可以采用物理气相沉积工艺来制备金属材料层3，并通过对沉积方向相关的工艺参数（例如电场方向等）进行调节，以确保金属原子沿垂直衬底方向沉积于硅区域A1以及图形化掩膜层2的表面，并避免覆盖到开口图形P1的侧壁区域。
示例地，金属材料层3的材料包括但不限于：金属镍、金属铂、金属铝、金属铜或者金属银中的一种或多种。
在一些示例中，金属材料层3的材料可以为镍铂合金。采用镍铂合金材料所制备的金属材料层3可以具备良好的导电率以及耐氧化性，有利于确保并提高基于金属材料层3所形成的金属硅化物层的电学性能。
示例的，可以采用物理气相沉积工艺中的溅射工艺，通过采用惰性气体离子对镍铂合金靶材进行轰击，并控制电场方向等参数，使得被轰击下来的镍原子及铂原子可以定向移动（例如沿垂直衬底1方向移动），从而于硅区域A1以及图形化掩膜层2的表面形成均匀的金属材料层3。
在步骤S400中，请参阅图1中的S400及图6，形成覆盖金属材料层3表面的硅基材料层4。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、蒸发生长、分子束外延或者气相成膜等工艺，于金属材料层3表面形成硅基材料层4。
示例地，硅基材料层4的材料包括但不限于：单晶硅、多晶硅或者非晶硅。
在一些示例中，硅基材料层4的材料可以为非晶硅。采用非晶硅材料所制备的硅基材料层4的表面可以具有较为密集的硅的“悬挂键”，从而有利于后续步骤中硅原子与金属原子的充分结合，并形成初始金属硅化物。
需要说明的是，在一些实施例中，还通过对相关工艺参数（例如反应时长）进行调节，以对步骤S400中所形成的硅基材料层4与步骤S300中所形成的金属材料层3之间的相对厚度关系进行控制。
示例地，请继续参阅图6，硅基材料层4的厚度T2与金属材料层3的厚度T1的比值范围包括：0.1~10，例如可以为：0.1、0.5、0.8、1.0、2.0、5.0、8.0或10。
在一些示例中，硅基材料层4的厚度T2与金属材料层3的厚度T1的比值例如可以为2.0。
此处，通过对硅基材料层4与金属材料层3的相对厚度关系进行控制，以利于确保金属材料层3可以被充分消耗，从而有效避免了金属材料层3可能的残留。
在步骤S500中，请参阅图1中的S500及图7，金属材料层在硅基材料层和硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层5'。
此处，硅化作用是指：金属材料层3中的金属原子与硅区域A1及硅基材料层4中的硅原子在外部施加能量的作用下，突破了金属原子与硅原子之间的反应势垒，从而可以相互结合并形成金属-硅化合物（即本申请所称的初始金属硅化物层5'）。需要说明的是，与相关技术中，将采用两次退火工艺所先后获得的不同相结构的金属硅化物分别称为“初始金属硅化物”及“金属硅化物”不同，本申请所称的“初始金属硅化物”是为了与最终所需要的位于预设区域的“目标金属硅化物”进行位置区分而设置的名称，本申请所称的“初始金属硅化物层”是指位于图形化掩膜层2以及原硅区域A1之上的金属硅化物膜层，“目标金属硅化物”则指仅位于原硅区域A1之上的金属硅化物膜层。也即，本申请所称的“初始金属硅化物层”与“目标金属硅化物”为相同结构，二者仅存在覆盖位置的区别。
具体地，本申请针对初始金属硅化物层5'制备提供了以下几种实现方案。
在一些实施例中，在形成硅基材料层4的同时，使金属材料层3在硅基材料层4和硅区域A1的硅化作用下形成初始金属硅化物层5'。
示例地，在前述步骤S400中采用化学气相沉积工艺制备硅基材料层4，硅基材料层4及硅区域A1中的硅原子可以于硅基材料层4的制备过程中与金属材料层3中的金属原子发生反应，同步获得初始金属硅化物层5'。
在另一些实施例中，在形成硅基材料层4之后，对形成硅基材料层4后的所得结构进行退火处理，使金属材料层3在硅基材料层4和硅区域A1的硅化作用下形成初始金属硅化物层5'。
示例地，可以采用快速热退火工艺（Rapid Thermal Processing，简称RTP）对形成硅基材料层4后所得结构进行退火处理，以进一步降低硅基材料层4以及硅区域A1中的硅原子与金属材料层3中金属原子之间的反应势垒，从而可以确保二者之间发生较为充分的反应，进而可以获得具备较低电阻率的初始金属硅化物层5'。
示例地，对形成所述硅基材料层4后的所得结构进行退火处理的温度范围包括：300℃~600℃，例如可以为：300℃、400℃、420℃、450℃、500℃、550℃或者600℃。在一些示例中，退火温度例如可以为450℃。
示例地，对形成所述硅基材料层4后的所得结构进行退火处理的时长范围包括：10S~600S，例如可以为：10S、20S、30S、50S、80S、100S、300S、500S或者600S。在一些示例中，退火时长例如可以为50S。
此处，基于前述步骤S300以及步骤S400中，通过对硅基材料层4与金属材料层3之间的相对厚度关系进行控制，可以确保本步骤中硅基材料层4中的硅原子可以与金属材料层3中的金属原子充分反应，进而有效避免了金属材料层3的残留。可以理解，在完成初始金属硅化物层5'的制备后，会产生部分硅基材料层4的残留，而相较于去除残留的金属材料层3，去除残留的硅基材料层4显然更加便捷且高效。并且，还有效避免了在需要对残留的金属材料层3执行去除工艺时，对初始金属硅化物层5'的连带损伤。
在步骤S600中，请参阅图1中的S600及图8，去除残留的硅基材料层4。
示例地，可以采用诸如湿法刻蚀或者干法刻蚀工艺，选择性地去除残留的硅基材料层4。在一些示例中，采用湿法刻蚀工艺去除残留的硅基材料层4，以获得良好的去除效果，从而可以充分显露出初始金属硅化物层5'。
示例地，湿法刻蚀硅基材料层4的溶液包括但不限于：氨水、四甲基氢氧化铵溶液或者双氧水中的至少一种。
示例地，湿法刻蚀硅基材料层4的溶液温度范围包括：0℃~100℃，例如可以为：0℃、10℃、20℃、30℃、50℃、80℃或者100℃。
在步骤S700中，请参阅图1中的S700及图9，去除图形化掩膜层2以及位于图形化掩膜层2上方的初始金属硅化物层5'，并保留剩余的初始金属硅化物层5'为目标金属硅化物层5。
可以理解，前述步骤S200中所获得的图形化掩膜层2具备一定的厚度，本步骤中可以通过去除图形化掩膜层2，而连带地剥离附着于图形化掩膜层2上方的初始金属硅化物层5'。如此，可以不必对初始金属硅化物层5'直接执行去除工艺，从而避免了对剩余的初始金属硅化物层5'（即目标金属硅化物层5）造成连带损伤。此处，可以综合使用多种工艺手段来实现对图形化掩膜层2的去除以及对附着于图形化掩膜层2上方的初始金属硅化物层5'的剥离。
在一些实施例中，可以将去除残留的硅基材料层4后所得结构浸没于盛有刻蚀溶液的清洗槽中，使得刻蚀溶液可以充分浸润图形化掩膜层2，从而可以取得对图形化掩膜层2较佳的去除效果。可选地，可以采用超声振动装置驱动刻蚀槽中的刻蚀溶液高速振动，以利于剥离位于图形化掩膜层2上方的初始金属硅化物层5'。
示例地，在一些图形化掩膜层2的材料为氧化硅的实施例中，可以采用氢氟酸作为刻蚀溶液；在一些图形化掩膜层2的材料为氮化硅的实施例中，可以采用磷酸作为刻蚀溶液。
在另一些实施例中，还可以将去除残留的硅基材料层4后所得结构置于旋转机台上，并采用单片清洗设备向该结构表面高速喷淋刻蚀溶液及惰性气体，以利于图形化掩膜层2被刻蚀溶液充分刻蚀后，继续借助惰性气体的冲击作用以及旋转机台的离心力作用，高效地剥离位于原图形化掩膜层2上方的初始金属硅化物层5'。
示例地，惰性气体包括但不限于：氮气、氩气、氖气或者氦气。
值得一提的是，在对图形化掩膜层2执行去除工艺时，刻蚀溶液可能会对暴露出的衬底1表面造成连带损伤。因此，有必要对衬底1的裸露表面进行修复或者提供保护。以下一些实施例，分别从修复和保护角度提供了两种不同技术方案，以改善或消除前述不利影响。
请参阅图10，在一些实施例中，形成目标金属硅化物层5后，制备方法还包括：形成覆盖衬底1未被目标金属硅化物层5所覆盖表面的第一保护层6A。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、热氧化、蒸发生长、分子束外延或者气相成膜等工艺，于衬底1暴露表面形成第一保护层6A。
示例地，第一保护层6A的材料包括但不限于：氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。
示例地，可以采用热氧化工艺于衬底1暴露表面形成一层均匀的氧化层作为第一保护层6A。采用热氧化工艺所形成的第一保护层6A可以较好地修复衬底1的损伤界面并避免其在后续工艺步骤中受到杂质污染，并且还可以为形成于衬底1中的其他半导体器件提供额外保护。
请参阅图11，在另一些实施例中，形成图形化掩膜层之前，所述方法还包括步骤：S150和S160。
S150，于衬底具有硅区域一侧表面形成第二保护材料层。
S160，形成覆盖第二保护材料层表面的掩膜材料层。
相应的，形成图形化掩膜层，包括步骤S200'，依次刻蚀掩膜材料层和第二保护材料层，以对应形成图形化掩膜层和第二保护层；其中，开口图形沿垂直衬底方向贯穿图形化掩膜层以及第二保护层并显露出硅区域。
在步骤S150中，请参阅图11中的S150及图12，于衬底1具有硅区域A1一侧表面形成第二保护材料层6B'。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、蒸发生长、分子束外延或者气相成膜等工艺，于衬底1表面形成第二保护材料层6B'。
示例地，第二保护材料层6B'的材料包括但不限于：氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃（PSG）或者硼硅玻璃（BSG）。
在步骤S160中，请参阅图11中的S160及图12，形成覆盖第二保护材料层6B'表面的掩膜材料层2'。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、蒸发生长、分子束外延或者气相成膜等工艺，于第二保护材料层6B'表面形成掩膜材料层2'。
示例地，掩膜材料层2'的材料包括但不限于：氧化硅、氮化硅或者氮氧化硅。
在步骤S200'中，请参阅图11中的S200'及图13，依次刻蚀掩膜材料层2'和第二保护材料层6B'，以对应形成图形化掩膜层2和第二保护层6B；其中，开口图形P1沿垂直衬底1方向贯穿图形化掩膜层2以及第二保护层6B并显露出硅区域A1。
示例地，可以采用湿法刻蚀工艺或者干法刻蚀工艺，借助同一掩膜板于掩膜材料层2'表面向衬底1方向进行刻蚀，使得开口图形P1沿垂直衬底1方向依次贯穿图形化掩膜层2以及第二保护层6B，并显露出对应的硅区域A1。
示例地，可以采用干法刻蚀工艺，通过对刻蚀方向的调节，控制开口图形P1的延伸方向，以准确显露出对应的硅区域A1。
请参阅图11及图14，其中步骤S300~S700已在前述内容中做过详细说明，此处不再赘述。可以理解，在执行完步骤S300~S700之后，可以获得如图14所示的半导体结构。
请参阅图15，在一些对位于衬底1中有源区AA表面的硅区域A1以及位于衬底1之上的栅极结构G中多晶硅层G1表面的硅区域A1同步制备金属硅化物层5的实施例中，可以获得如图15所示结构。其中，金属硅化物层5至少形成于有源区AA的部分表面以及多晶硅层G1的部分表面。
请参阅图16至图18，在一些实施例中，可以基于图15所示结构继续制备与金属硅化物层5相连接的接触结构CT，以借助金属硅化物层5和接触结构CT将有源区AA和/或栅极结构G电连接至对应的金属互联层或外部控制电路。
请参阅图16，在一些实施例中，形成覆盖第二保护层6B、金属硅化物层5以及栅极结构G表面的介质层ILD。
示例地，可以采用诸如化学气相沉积、物理气相沉积、蒸发生长、分子束外延或者气相成膜等工艺，于第二保护层6B、金属硅化物层5以及栅极结构G表面形成介质层ILD。介质层ILD的厚度可以按照实际制备需要进行设置，本申请对此不作限定。
示例地，介质层ILD的材料包括但不限于：氧化硅、氮化硅、磷硅玻璃（PSG）或者硼硅玻璃（BSG）。
请参阅图17，在一些实施例中，于介质层ILD中形成多个接触通孔H1，各接触通孔H1均沿垂直衬底1方向贯穿介质层ILD并暴露出对应的金属硅化物层5。
示例地，接触通孔H1的横截面形状包括但不限于：圆形、方形或者异形。本申请对接触通孔H1的横截面形状及其尺寸均不做限定。
示例地，接触通孔H1的底部还低于对应的金属硅化物层5的顶表面，以利于后续形成于接触通孔H1中的接触结构CT可以与对应的金属硅化物层5之间形成良好的电连接。
请参阅图18，在一些实施例中，于接触通孔H1中，形成接触结构CT。
示例地，可以采用诸如原子层沉积、物理气相沉积、电镀或者蒸镀等工艺，形成填充接触通孔H1的接触结构CT。
示例的，接触结构CT的材料包括但不限于：金属钨、金属铜、金属铝、金属银或者氮化钛中的一种或多种。本申请一些附图仅以单层结构对接触结构CT进行了示意，但是可以理解，接触结构CT也可以为多层结构，例如，在一些示例中，接触结构CT可以包括由氮化钛材料以及金属钨材料所形成的叠层结构。本申请对接触结构CT的材料以及结构均不做限定。
综上，本发明提供一种金属硅化物的制备方法，通过先于金属材料层3之上形成硅基材料层4，再对所得结构进行硅化处理，意想不到的效果是通过确保金属材料层3中的金属原子分别与硅区域A1以及硅基材料层4中的硅原子发生充分反应形成初始金属硅化物层5'，有效避免了金属材料层3的残留。如此，不必执行如相关技术中对残留金属材料层3的去除工艺，从而确保了所获得的目标金属硅化物5的形貌质量并简化了制备工艺、降低了制备成本。
在本申请上述实施例中，除非本文中有明确的说明，所述方法中各步骤的执行并没有严格的顺序限制，这些步骤可以并不一定按照所描述的顺序执行，可以由其他的执行方式。而且，所述任一步骤的至少一部分步骤可以包括多个子步骤或者多个阶段，这些子步骤或者阶段并不必然是在同一时刻执行完成，而是可以在不同的时刻执行，这些子步骤或者阶段的执行顺序也不必然是依次进行，而是可以与其它步骤或者其它步骤的子步骤或者阶段的至少一部分轮流或者交替地执行。
在本说明书的描述中，参考术语“有些实施例”、“其他实施例”、“理想实施例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特征包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性描述不一定指的是相同的实施例或示例。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种金属硅化物的制备方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底具有待处理的硅区域；
于所述衬底具有所述硅区域一侧形成图形化掩膜层，所述图形化掩膜层具有显露所述硅区域的开口图形；
形成分别覆盖所述硅区域以及所述图形化掩膜层的金属材料层；
形成覆盖所述金属材料层表面的硅基材料层；
所述金属材料层在所述硅基材料层和所述硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层；
去除残留的所述硅基材料层；
去除所述图形化掩膜层以及位于所述图形化掩膜层上方的所述初始金属硅化物层，并保留剩余的所述初始金属硅化物层为目标金属硅化物层；
其中，形成所述图形化掩膜层之前，所述方法还包括：
于所述衬底具有所述硅区域一侧表面形成第二保护材料层；
形成覆盖所述第二保护材料层表面的掩膜材料层；
所述形成图形化掩膜层，包括：依次刻蚀所述掩膜材料层和所述第二保护材料层，以对应形成图形化掩膜层和第二保护层；其中，所述开口图形沿垂直所述衬底方向贯穿所述图形化掩膜层以及所述第二保护层并显露出所述硅区域。
2.根据权利要求1所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述金属材料层在所述硅基材料层和所述硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层，包括：
在形成所述硅基材料层的同时，使所述金属材料层在所述硅基材料层和所述硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层；
或者，在形成所述硅基材料层之后，对形成所述硅基材料层后的所得结构进行退火处理，使所述金属材料层在所述硅基材料层和所述硅区域的硅化作用下形成初始金属硅化物层。
3.根据权利要求2所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，对形成所述硅基材料层后的所得结构进行退火处理的温度范围包括：300℃~600℃；和/或，对形成所述硅基材料层后的所得结构进行退火处理的时长范围包括：10S~600S。
4.根据权利要求1所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述形成分别覆盖所述硅区域以及所述图形化掩膜层表面的金属材料层，包括：采用物理气相沉积工艺沿垂直所述衬底方向形成所述金属材料层。
5.根据权利要求4所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述硅基材料层的厚度与所述金属材料层的厚度的比值范围包括：0.1~10。
6.根据权利要求5所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，采用湿法清洗工艺去除剩余的所述硅基材料层。
7.根据权利要求6所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，所述湿法清洗的溶液包括：氨水、四甲基氢氧化铵溶液以及双氧水中的至少一种；和/或，所述湿法清洗的溶液温度范围包括：0℃~100℃。
8.根据权利要求1所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，形成所述目标金属硅化物层之后，所述方法还包括：形成覆盖所述衬底未被所述目标金属硅化物层和所述第二保护层所覆盖表面的第一保护层。
9.根据权利要求1所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，
所述金属材料层的材料包括：金属镍、金属铂、金属铝、金属铜或者金属银；
所述硅基材料层的材料包括：单晶硅、多晶硅或者非晶硅。
10.根据权利要求1-9中任一项所述的金属硅化物的制备方法，其特征在于，形成所述图形化掩膜层之前，所述方法还包括：对所述衬底执行标准清洗，以去除所述硅区域表面的自然氧化层。
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