專利名稱：半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法
技術領域：
本發明涉及一種半導體元件的自行對準金屬硅化物層(salicidelayer)形成方法，尤其涉及一種利用高溫金屬濺鍍來形成一自行對準金屬硅化物層的自行對準金屬硅化物層形成方法。
在半導體元件制造過程中，一般為了降低導電層的電阻，通常會在多晶硅(Polysilicon)上形成一金屬硅化物層(Metal Silicide)，簡稱硅化金屬(Silicide)。而，隨著半導體元件集成度(Integrity)的增加，為降低漏極與源極的薄層電阻(Sheet Resistance)，并確保金屬與半導體元件(如MOS)間的淺接面(Shallow Junction)的完整，一種稱為”自行對準金屬硅化物(Self-Aligned Silicide)”工藝的應用，便逐漸地使用在超大規模集成電路(VLSI)的制造過程中。此工藝又簡稱為Salicide工藝。
承上所述，常用的自行對準金屬硅化物工藝包含有一金屬濺鍍步驟、一第一快速升溫退火步驟、一選擇性蝕刻步驟，及一第二快速升溫退火步驟。以使用金屬鈷(Co)濺鍍為例，其中，在上述第一快速升溫退火步驟中，其使用溫度約為500℃，維持時間為30秒，據以形成一例如CoSi或Co2Si的中間體(inter-mediate)。之后，再經上述的選擇性蝕刻步驟及第二快速升溫退火步驟，進而形成一自行對準金屬硅化物。
就上述自行對準金屬硅化物工藝而言，其須經過兩次快速升溫退火，然而，眾所周知，利用快速升溫退火來進行高溫硅化并不容易控制，因此常會導致成品率(Yield)下降，進而增加成本。所以，如何減少快速升溫退火次數實為一重要課題。因為，減少快速升溫退火次數除可減少生產時間(cycletime)外，尚可進一步避免高溫硅化不容易控制的缺點，進而達到有效降低成本的功效。
為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，使用該方法可減少快速升溫退火次數，進而減少生產時間、增加成品率、降低成本。
為達到上述目的，本發明提供一種半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，其包含一在至少400℃的溫度環境下，將一金屬材料濺鍍在一半導體元件上的金屬濺鍍步驟；一以選擇性蝕刻方式將未反應及反應后剩余的金屬材料去除的蝕刻步驟及一以快速升溫退火方式來形成一自行對準金屬硅化物層的高溫退火步驟。
而本發明的特征是在金屬濺鍍步驟中，通過提高金屬濺鍍的反應溫度，以便在金屬濺鍍過程中原位(in-situ)形成一中間體，據以減少一次快速升溫退火。
本發明的有益效果是通過上述方法，可在金屬濺鍍步驟中，通過高溫金屬濺鍍的方式，在金屬濺鍍過程中原位形成中間體，這樣，則可減少在常用的自行對準金屬硅化物工藝中的第一次快速升溫退火。這樣，可減少快速升溫退火次數，進而減少生產時間、增加成品率、降低成本。
下面結合附圖對本發明進行詳細說明
圖1是說明本發明半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法的示意圖，其是一形成有一鈷硅化物層的MOS元件的剖面側視圖；圖2是說明本發明半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法的另一示意圖，其表示圖1所示的元件經蝕刻步驟與高溫退火步驟后的MOS元件的剖面側視圖。
圖中符號說明1 MOS元件11 鈷硅化物層12 漏極13 源極14 柵極在具體說明之前需要預先說明的是，在本發明的較佳實施例中是以作為半導體元件的MOS元件為說明例。以下將依照附圖來具體說明本發明的較佳實施例。
本發明半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法包含一金屬濺鍍步驟、一蝕刻步驟，及一高溫退火步驟。
在該金屬濺鍍步驟中，其在至少400℃之溫度環境下，將一金屬材料濺鍍在一半導體元件上，在本實施例中，如圖1所示，其是在溫度400℃-450℃左右的環境下，將作為金屬材料的鈷濺鍍在一MOS元件1上，以便在該MOS元件1的三極(漏極12、源極13、柵極14)形成區域上形成一具有鈷的中間體(CoSi或Co2Si)的鈷硅化物層11；在該蝕刻步驟中，如圖2所示，是以選擇性蝕刻(selective etching)方式將未反應及反應后剩余的鈷(當然，不見得純以鈷的形式留下)去除，在本實施例中是利用氨水與雙氧水來進行蝕刻；又在高溫退火(anneal)步驟中，是以快速升溫(rapid thermal)退火方式來形成一自行對準金屬硅化物層，更具體地說，在本步驟中是快速升溫至800℃左右，并維持30秒，以將中間體變成CoSi2。
通過本發明半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，由于可在金屬濺鍍步驟中，通過高溫金屬濺鍍方式，而在金屬濺鍍過程中原位形成中間體，因此，可在自行對準金屬硅化物制造過程中減少一次快速升溫退火。所以，可以縮短生產時間。又由于本發明半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法減少一次快速升溫退火，因此可避免快速升溫不易控制的缺點，所以可增加成品率。
綜上所述，由于通過本發明的半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法可以縮短生產時間并增加成品率，因此可大幅降低成本。
在較佳實施例的詳細說明中所提出的具體的實施例僅為了易于說明本發明的技術內容，而并非將本發明狹義地限制在該實施例，在不超出本發明的精神及權利要求書的情況下，可作種種變化實施。
權利要求
1.一種半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，包括一金屬濺鍍步驟，在至少400℃的溫度環境下，將一金屬材料濺鍍在該半導體元件上；一蝕刻步驟，是以選擇性蝕刻方式將未反應及反應后剩余的金屬材料去除及一高溫退火步驟，是以快速升溫退火方式來形成一自行對準金屬硅化物層。
2.根據權利要求1所述半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，其特征在于該金屬材料為鈷。
3.根據權利要求1所述半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，其特征在于在該金屬濺鍍步驟中，溫度環境為400℃---450℃。
4.根據權利要求1所述半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，其特征在于在高溫退火步驟中快速升溫至800℃左右，維持30秒。
5.根據權利要求2所述半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法，其特征在于該自行對準金屬硅化物層為CoSi2。
全文摘要
一種半導體元件的自行對準金屬硅化物層形成方法,包含一在至少400℃的溫度環境下,將一金屬材料濺鍍在一半導體元件上的金屬濺鍍步驟;一以選擇性蝕刻方式將未反應及反應后剩余的金屬材料去除的蝕刻步驟:及一以快速升溫退火方式來形成一自行對準金屬硅化物層的高溫退火步驟。據此,可通過高溫金屬濺鍍方式,而在金屬濺鍍過程中原位形成中間體,則可在制造過程中減少一次快速升溫退火,進而減少生產時間、增加成品率、降低成本。
文檔編號H01L21/324GK1377063SQ01110108
公開日2002年10月30日 申請日期2001年3月23日 優先權日2001年3月23日
發明者袁鎮國, 黃昭元, 林志孟 申請人:矽統科技股份有限公司