CN1390676A - 一种去除硅化物形成过程中多余金属的方法 - Google Patents

一种去除硅化物形成过程中多余金属的方法 Download PDF

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Abstract

在先进的集成电路制造工艺中，通常使用硅化物工艺降低晶体管的源漏区域和多晶硅电极的电阻。硅化物形成过程中产生多余金属。本发明采用加入臭氧的化学溶剂去除残留金属，既可以向APM/SPM中通入一定量的臭氧，也可以用臭氧替代APM/SPM中的双氧水。使用加入臭氧的新型溶剂大大降低了工艺成本，提高了工艺性能。

Description

一种去除硅化物形成过程中多余金属的方法
技术领域
本发明属于集成电路制造工艺技术领域，具体涉及一种去除硅化物形成过程中多余金属的方法。
背景技术
随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小。目前主流工艺0.18μm技术就是指栅极的长度为0.18微米。在线宽不断缩小的同时，为了提高晶体管的性能，源/漏结的深度也在不断减小，在0.18微米工艺下结的深度只有数十纳米。
目前的集成电路制造工艺中都使用硅化物工艺技术来减少源漏区域和多晶电极的电阻。无论是0.35/0.25微米技术的钛硅化物(TiSi2)还是0.18/0.13微米技术的钴硅化物(CoSi2)都用到了两步硅化物形成工艺。在首先PVD淀积形成硅化物所需的金属后，通过第一次较低温度的RTP(快速热退火)处理淀积的金属形成高电阻的硅化物。然后通过化学溶剂APM(氨水和双氧水混合)/SPM(硫酸和双氧水混合)去除在场氧化层和栅极侧壁边墙(spacer)上残留的或未反应的金属(即多余金属)，并留下产生的硅化物(这一步称为选择性腐蚀)。最后通过第二次较高温度的RTP处理以形成低电阻的硅化物。
用APM溶液湿法有选择性地去除未反应金属，如Co或者Ti，然后用SPM溶液清洗硅片表面，虽然可以达到工艺要求，但是由于双氧水存在易分解、寿命短、要求不断更新溶液的缺点，造成了溶剂的大量消耗，提高了生产成本。
发明内容
本发明的目的在于提出一种成本低、性能优异的选择性去除硅化物形成过程中多余金属的方法。
本发明提出的选择性去除硅化物形成过程中多余金属的方法，是在原工艺过程中的APM和SPM溶液中溶入臭氧气体或者用臭氧替代APM和SPM溶剂中双氧水。具体而言，在两步形成硅化物的工艺中，在第一步快速热退火后，采用上述新型溶剂将场氧化层(如LOCOS(局部氧化隔离)或者STI(浅沟槽隔离))上以及栅极边墙侧壁(spacer)上的残余金属，如Co(钴)或者Ti(钛)、TiN(氮化钛)，去除，然后通过第二步高温快速热退火形成低电阻的硅化物。
在向APM和SPM溶液中充入臭氧时，通入臭氧的流量在4-8L/min之间；在用臭氧替代APM和SPM溶剂中双氧水时，通入臭氧的流量在2-10L/min之间。
在向APM溶液中充入臭氧时或者用臭氧替代APM溶剂中双氧水时，所用时间可控制在30-120秒范围内；在向SPM溶液中充入臭氧时或者用臭氧替代SPM溶剂中双氧水时，所用时间可控制在5-10分钟范围内。
本发明中，由于采用了臭氧这种气体，充分发挥了臭氧氧化性好的特点，这与双氧水的性质是一样的，从而具备了替代性。其次臭氧的成本远远低于双氧水，因而大大降低了工艺成本。此外臭氧经过国外广泛的研究发现它具有清洗性能优越的特点，因此可以进一步提高选择性刻蚀的效果，而且工艺的实现也是相当简单的。
附图说明
图1为选择性腐蚀前硅片表面硅化物分布图。图中整个硅片覆盖着金属或硅化物。
图2为选择性腐蚀后硅片表面硅化物分布图，图中仅在晶体管的三个电极区域(源极、栅极、漏极)上存在硅化物。
附图标号：1为晶体管源极、2为晶体管栅极、3为晶体管漏极、4为金属或硅化物、5为硅化物。
具体实施方式
本发明的实施过程如下：1.用稀释的氢氟酸清洁硅片表面2.通过PVD的方法在硅片表面整片淀积形成硅化物需要的金属，如15nmCo(钴)/8nmTi
(钛)3.采用快速热退火(RTP)的方法，在较低温度，如550度，形成高电阻的硅化物，如CoSi
(硅化钴)4.用臭氧替代APM/SPM中的双氧水，臭氧的流量范围可在2-10L/min之间选择，所用时间
可控制在5分钟或10分钟，将残余金属给腐蚀掉，如spacer上的Co和(或)Ti。5.通过更高温度的快速热退火，如850度，形成低电阻的硅化物，如CoSi2(二硅化钴)。

Claims (5)

1、一种去除在硅化物形成过程中多余金属的方法，其特征在于在两步形成硅化物的工艺中，在第一步快速热退火后，采用在APM和SPM溶液中溶入臭氧或者用臭氧替代APM和SPM溶剂中双氧水的方法将场氧化层上以及栅极边墙侧壁上的残余金属去除，然后通过第二步高温快速热退火形成低电阻的硅化物。
2、根据权利要求1所述的去除在硅化物形成过程中多余金属的方法，其特征在于在向APM和SPM溶液中充入臭氧时，通入臭氧的流量在4-8L/min之间。
3、根据权利要求1所述的去除在硅化物形成过程中多余金属的方法，其特征在于在用臭氧替代APM和SPM溶剂中双氧水时，通入臭氧的流量在2-10L/min之间。
4、根据权利要求2、3所述的去除在硅化物形成过程中多余金属的方法，其特征在于在向APM溶液中充入臭氧时或者用臭氧替代APM溶剂中双氧水时，所用时间可控制在30-120秒范围内。
5、根据权利要求2、3所述的去除在硅化物形成过程中多余金属的方法，其特征在于在向SPM溶液中充入臭氧时或者用臭氧替代SPM溶剂中双氧水时，所用时间可控制在5-10分钟范围内。
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