TW267242B - - Google Patents

Description

A6 B6 2^7242 五、發明説明（1 ) A .發明專利範圍 本發明是有關一種改良的半導體積體電路元件之形成 方法，特別地指形成矽化物接面作為這些元件之一部份 的改良方法。 B.相翮技術 矽化物在超次微米金氧半場效電晶體（MOSFET)(金氧 半場效電晶體具有小於1500埃（Angstroms)的接面深度） 提供了低的薄片和接點電阻。 W化物的自我排列程序在超次微米金氧半場效電晶體 方面非常有用。自矽化物驅入之雜質同時也會降低由缺 陷所致之接面洩漏電流之産生。 在矽晶表面的矽化物形成是取決於金鼷矽晶介面的特性 。高純淨度的金屬沈積和潔淨的表面是矽化物產生反應 的必要條件。任何殘留物或污染源都將造成不均勻和粗 糙的矽化物層。 此整體程序需要在一穩定矽化物相態下形成。任何介 稞態的矽化物層都可能干涉到鄰近層面和影響元件的性 能。矽化物形成的整個機械结構和整體程序中熱量預算 是用來決定矽化鈷顆粒的尺寸。矽化鈷顆粒的高表面能 最會導致在退火過程中大型矽化物顆粒凝结成塊現象， 這些顆粒可能甚至滲透到擴散層*最後矽化物顆粒間的 矽磊晶再成長會使矽化物層退化。 此矽化物接面的洩漏電流是按指數而增大。一般地 -3 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐) ~ .....................................................................................^...................--·玎.....................線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局貝工消费合作社印製 A6 B6 ^^7242 五、發明説明（2 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ，在金靨沈積前矽晶表面先經氟化氫酸液（H F )清潔，矽 化鈷（CoSi?)在熱力上穩定的相能2是歷經C〇Si2和CoSi 相態於攝氏7 5 0度的退火溫度（3 0秒，快速熱力退火， RAT)所形成的。瑄造就了粗糙的矽化物/矽晶介面。更 進一步的程序，諸如將離子移入’砂化物，如果在擴散窗 角落的矽化物薄膜被拉動的情形下會導致矽晶晶體的損 傷。大顆粒會於更高的退火溫度凝结成塊，那也就是在 雜質驅入的期間。 無論是氟化氫沾浸法和浸浴法，或氟化氫嗔灑程序， 都不能保證在擴散窗（黏附，表面能量）具有一均勻潔 淨的矽晶表面，將擴散窗角落有效地清潔特別具有問題 。粗糙的矽化物/ δθ晶介面和承受高應力下的矽化物層 常導致大最凝结成塊的現象，層面退化和洩漏的接面， 皆是不利之處。 發明簡述 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本發明在超次微米金氧半埸效電晶體内提供缺陷加強 砂化鈷之形成和改良的矽化物接面。根據本發明的一觀 點，一 δ夕晶晶Η首先在氟化氫酸液中清潔，之後矽晶晶 Η被轉置一傳統式的鈷濺射器内藉低能量的離子以散射 方式將它濺射清潔，此低能量的散射方式於大塊矽晶上 形成一超淺的傷害區域，經過濺射清潔後，鈷金鼷於室 溫下沈積於矽晶晶Η表面Κ形成矽化鈷（C 〇 S ί 2 )層。 圖示簡單說明 -4- 本紙張尺度適用中國國家楳·準（CNS)甲4規格（210X297公釐） A6 B6 ^^7242 五、發明説明（3 ) 氧 於 一 有 具 ο » 解 K 了 晶 的晶 明砂 發的 本理 對處 肋潔 幫，，清 能經 更未 面一 圖 了 關示 有顯 考1 參圖 {請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 化物絕緣層開口的擴散窗K便使大塊矽晶暴露於外。 鼷2顯示圖1的矽晶晶片於氟化氫沾浸和濺射清潔過 後的情形，係根據本發明的具體實際例。 圖3顯示圖2的矽晶晶片於鈷沈積後的情形，係根據 本發明的具體實際例。 圖4顯示了圖3的矽晶晶Η於使用傳統選擇性涅式蝕 刻方法將未被反應的鈷金鼷除去後的情形，和 圖5是一流程圖，係根據本發明具體實際例的一種在 超次微米金氧半場效電晶體内矽化物接面形成的方法。 在各圖中出現的相同數字代表著相同組成的部分。 最佳《際應用之詳细說明 首先，將已於氟化氫沾浸法中預先清潔過的矽晶晶片 (傳統一般方式）轉置一傳統的鈷濺射器內。圖1顯示一 尚未被清潔的矽晶晶Η6 ,其氧化物絕緣層有一開口的 掮散窗5 Μ使將整體矽晶2暴露於外。擴散窗的形成可 W傳統的方式達成，此並非本發明的主題。 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 根據本發明的具體實際例，於圖1中顯示的一種類形 砂晶晶片首先是在一氟化氫沾浸法中被清潔，然後再被 轉置傳統的鈷濺射器内，其次，此濺射器被抽至真空且 晶片的矽表面被濺射清潔，在鈷濺射器内，Μ低能量氤 (Ar + )的正離子，例如，在一應用材料ΑΜΕ5500鈷濺射器 -5- 本紙張尺度適用中Η國家樣準（CNS)甲4規格（210X-2S7公釐） A6 B6 2^7242 五、發明説明（4 ) 内，此恰當的參數值被使用在此濺射清潔為於1«A(微 安）和1.5keV (仟電子伏特）下進行10分鐘，此點須要了 解的是，目前使用的方法須時時不斷地對時間與能量值 依所使用之濺射器特性而與上例不同，可加Μ彈性調整 改寧。一般的時間和能最值的範圍是0.5〜1.5keV和1〜 2u A下進行10〜15分鐘，無論如何，選取的能量值必須 避免輻射線傷害到整體基體，最多祗能傷害到藉擴散窗 露於外之矽晶最外數層（在3至20分子層）。 圖2顯示圖1接受過氟化氫沾浸法和清潔後的矽晶晶 Η .在氟化氫沾浸法進行中一部分濺射的氧化物絕緣層 從每一晶Η上除去，此低能量的氬（Ar + )正離子於濺射 清潔中Μ散射方式進行Μ致造成整體矽晶2露出外表的 數分子層受到傷害，此濺射導致之超淺傷害區域7比起 利用其它方式只經氟化氫清潔，所得到的一光滑樣品件 更有大最且重要的核化位置8提供給矽化物的形成。在 濺射清潔中利用低能量的方法之優點是能對傷害區域之 深度有著較佳的控制和限制在少數的分子層（一般約為 20),同時也能造成核化位置更平均地在被傷害區域產 出。又其優點是，此濺射清潔導致的傷窖並不依賴產品 晶Η的特殊外形，無論是面罩的角落或是擴散窗的矽表 面都是Κ同等機會暴露於氬（Ar)正離子下。 其次，在室溫下（約攝氏25度）鈷金屬4被沈積於晶Η 之上，且使用與晶片被濺射清潔相同的濺射器。圖3顯 本紙張尺度適用中困國家樣準（CNS>甲4规格（210X297公釐） :...................................................................................裝......................訂.....................線 {請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 2^242 A6 B6 五、發明説明（5 ) 示了圖2的矽晶晶片於實施鈷沈積後之情形，有利的是 ,此晶Η並不從鈷濺射器内移走，所Μ並不曝露於大氣 中也無法污染原會滲入此清潔與沈積步驟，預先實施猫 射清潔的優點是於釋熱反應中，矽化鈷（C〇Si2)在熱力 上之键定相態階段的缺陷誘導形成，小於30奈米 (NANOMETERS)之矽化鈷層紙Η A形成並不需要任何退火 步驟，.而厚的矽化鈷層在低溫下並不需要經過相態的轉 举即可形成。這是因為鈷的高度擴散性和矽化鈷的同位 素相態。 同時應了解的是為了傷害變得更淺些在濺射清潔程序 之後可加人一於大約攝氏700〜800度的退火步驟，即使 使用此一退火步驟，這些被傷害地點的數量一般仍足敷 供給一穗定的矽化鈷層。 在鈷沈積後，此晶Η被施以一般傳統潮濕式蝕刻方式 Μ致於可將沈積但未發生反應的鈷除去。圖4顯示了圖 3的矽晶晶片於傳統選擇性蝕刻程序後的情形。 國5 (步驟520-512)是一簡要流程圖，敘述上述在一 超次微米金氧半場效電晶體内形成矽化物接面的方法。 本發明其中之一便利之處是矽化鈷層對溫度的穩定度 已被改進。離子移植進入矽化物並不會在矽晶内產生任 何晶賴傷害。又，於雜質過度撺散期間並不使矽化物層 退化。 本發明的其它有利處尚包含高精確度的複製程序，均 -7 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS>甲4規格（210x297公釐） .....................................................................................裝......................訂.....................線 t請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局员工消费合作社印製 A6 B6 267242 五、發明説明（6 ) 勻的砂化物層（少許或毫無結塊規象）和能被控制的矽化 鈷形成。同時，本發明提供在溫度穩定度上已被改進的 δ々化鈷接面區和改進的接面洩漏電流。於濺射預先清潔 後，5夕化物/ 晶的介面非常光滑，因此，接面的深度 比較易於被掌握Μ及矽化鈷經由超淺接面的洩漏管道亦 被防丨1:。 許多修改過後的上述較佳具體實例應用亦可由精通此 技IS的人員構想出來，因此應了解此一 Μ範例來敘述的 較佳具體實例並非是一種限制，本發明專利之範圍是由 附錄的申請項目來規範。 .....................................................................................^ ......................、町.....................I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)f_4规格（210X297公釐）

Claims (1)

1. 2^7242 A7 B7 C7 D7 申請專利範圍 接 物 化 矽 成 形 内 體 ： 晶為 電徵 效特 場與 半驟 氧步 金的 米含 微包 次其 超’ 一 法 在方 種的 一 面 内 器 射 濺.，一 Η 於 晶置 晶移 矽片 的晶 潔晶 清矽 先將 預 液後 酸之 氫潔 化清 氟先 Μ 預 射 濺 式 方 擊 撞Μ 子 離 正 的 氬 最 能 低 使 , 及 内 器鈷 射化 濺矽 在潔 清 出一 移成 器形 射於 濺致 自 Μ Η 上 晶之 晶 片 矽晶 將晶 要矽 需於 不積 並沈 ，靨 後金 潔鈷 清將 射 可 濺接 於首 正 的 氬 量 能 低Μ 中 其 法 方 之 項 「-. 1 層第 丨圍 2 .1範 s WU ο 禾 (C專 鈷請 化申 矽如 2 子 離 約 大 於 是 擊 撞 特 伏 子 電 仟 微 1 和 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝 安 ο Γ 行 進 下 是 積 沈 的 屬 金 鈷 中 其 法 方 之 項 11 第 _ ο 範行 利進 專下 請溫 申.室 如於 成。正 形驟的 的步氬 層火量 鈷退能 化的低 矽步 Μ 中 一 中 其進其 ，要 ， 法需法 方不方 之而之 項，項 1 間 2 第期第 _ 積園 範沈範 利鼷利 專金專 請鈷請 申於申 如是如 鈷 於 層 鈷 化 。 矽 鐘該 分中 5 tN 1 其 於 ， 大法 不方 為之 間項 時 4 的第 擊園 撞範 i—. r+專 (A請 子申 離如 1 值 r 1 e 阻 t tie電 noH -na薄 丨低 米一 奈有 3 具 於 ， 小體 度晶 深電 其效 ，場 成半 形氧 間金 期米 積微 沈次 龎種 金一 ’ .^1 .線 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 於埃 大00 不15 方 平 每 姆 歐 Γ e Γ a U 於 小 面 接 ο Γ 象 現 塊 成 结 凝 的 物 化 矽 無 且 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐） 2^7242 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範圍 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 接 .，清 於 有窗 氬} 積 氬丨 是et撞。 物 内射 致 内散 量ev沈 量ev層om作行 化 器濺ΜΗ擴 能(k的 能(k鈷aη量進 矽 射式 上。晶到 低特 鼷 低特 化(η能子 成 濺方 片驟晶害 用伏 金 用伏。矽米低離 形 鈷擊 晶步矽傷 利子 鈷 利子鐘該奈 Μ 正 内 ；一撞 晶火於祗 中電 中 中電分中30中的 體 片於 Μ 矽退中中。其仟 其 其仟15其於其氬 晶 晶置子 在的其潔層 ，5 , , 5 至，小，用 電 晶移離 積步，清子法1..法 法110法度法利 效：矽 Η 的 沈一法射分方約 方 方約行方深方係 場為的晶量 鼷進方濺 7 之大 之 之大進之其之且 半驟潔晶能 金更之述至項於 項 項於下項，項， 氧步清砂低 姑需項上 3 8 是fToo 8 是 P 8 成10鐘 金的先將使 將不8在面第擊i第 第擊am第形第分 米含預.，， ，且第 a 表圍撞 圍。圍撞0-圍間圍10 微包液後内及後，圍，晶範範行範}cr範期範於 次其酸之器.，潔層範成矽利r+WA利進利Γ+ml利積利小 超，氫潔射 Η 清鈷利形的專(A(w專下專(A(m專沈專或 一 法化清濺晶射化專窗外請子安請溫請子安請_ 請於 在方氟先鈷晶灘矽請散於申離微申宰申離微申金申等 種的 K 預於矽於成申擴露如正1如於如ΪΗ1如鈷如約 一面 潔 形如一處.的和.是 ·的和 ·於.擊 ..........................-...................................................-:::^......................-可.................... (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210X297公釐） 2^242 A7 B7 C7 D7 六、申請專利範圍 接 Η 内矽及移窗 積 物 晶器潔.，内散 沈 化 晶射清層器擴 的 矽 矽濺射子射在 屬 成 的鈷濺分濺於 金 形 窗一以20鈷致 鈷 内 散於擊於自 Μ 中 體 擴置撞大片上 其 晶 有移子不晶片 , 電：具片離 害晶晶 法 效為一晶正傷矽晶 方 場驟潔晶氬的將矽 之 半步清矽用窗不在 項 氧的先將利散並積 〇15 金含預，，擴，沈層第。 米包液後内使後屬鈷圍行 微其酸之器致潔金化範進 次，氫潔射以清鈷矽利下 超法化清濺，射將一專溫 在方氟先鈷片濺而成請室 種的 Κ 預於晶於，形申於 一面 晶 出處如是 .........................................-...........................................裝......................訂.....................線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)甲4規格（210x297公釐}