專利名稱：半導體器件中硅化物接觸的制造方法
技術領域：
本發明涉及半導體制造:R術領域，特別涉及一種半導休器件申硅化物接 觸的制造方法。
背景技術：
難熔的金屬和硅一起發生反應而熔合形成金屬硅化物，通過一步或多步 退火工藝可以形成低電阻率的金屬硅化物。金屬硅化物由于其具有較低的電 阻率且跟其它材料具有很好的粘合性能而被廣泛應用于源漏接觸和柵極接觸
來降低接觸電阻。專利申請號為03145935.8的中國專利公開了 一種金屬硅化物 接觸的制造方法。圖l ~圖5為該專利公開的制造方法的剖面示意圖。如圖l所 示，首先提供一具有隔離溝槽101的基底100，在所述基底100上形成絕緣層102 和導體層104，其中所述導體層104材料可以是多晶硅或摻雜多晶硅。如圖2所 示，通過光刻刻蝕定義導體層104和絕緣層102形成柵極l 04a和柵絕緣層102a。 如圖3所示，對所述柵極104a兩側的基底中進行離子注入形成源極106a和漏極 106b，在所迷4冊極104a兩側形成側墻108。如圖4所示，在所述基底表面上全面 沉積金屬層114,所述金屬層114材質可以是鴒、鉬、鈷、鈦、或其它可用于 半導體制程的金屬材料。如圖5所示，對所述金屬層114進行回火處理，以使 源極106a、漏極106b和柵極104a的硅材料與接觸的金屬層l 14發生反應生成金 屬硅化物接觸114a,并通過濕法刻蝕去除未與硅材料反應的金屬層114。
隨著半導體器件尺寸的日益縮小，對器件性能要求越來越高，特別是90nm 及其以下技術節點，為獲得更低的接觸電阻，業界采用鎳金屬作為形成低電
阻率的金屬硅化物的金屬材料，并在鎳金屬層上再沉積一覆蓋層例如氮化鈦， 以保護鎳不被氧化。對鎳金屬進行退火后生成低電阻的硅化鎳，未與硅反應 的鎳和氮化鈦需要通過濕法刻蝕去除， 一般的選取SC1 (氫氧化氨和雙氧水的 水溶液)和MII(磷酸、硝酸和甲酸的混合溶液)作為腐蝕液進行刻蝕，即先 通過SC1刻蝕上層的氮化鈦，再通過MII刻蝕未發生反應的鎳。然而現有用來 刻蝕鎳金屬和氮化鈦的腐蝕液SC1和MII對鎳和底層材料沒有很好的選擇性， 在刻蝕去除鎳和氮化鈦后會對側墻的材料進行刻蝕，造成側墻底部向柵極方 向凹陷，如圖6所示，氧化硅115 _氮化硅116結構的側墻底部由于被腐蝕而產生缺陷117。從而減小了側墻對4冊極的^f呆護作用和對源漏中載流子擴散的 抑止作用，會增大器件的漏電流，降低由此帶來的器件的穩定性。
發明內容
因此，本發明的目的在于提供一種半導體器件中硅化物接觸的制造方法， 以解決現有硅化物接觸制造過程中腐蝕液對側墻底部的腐蝕產生缺陷的問題。
為達到上述目的，本發明提供的一種半導體器件中硅化物接觸的制造方
法，包括
提供一具有器件層的半導體基底； 在所述半導體基底上形成金屬層； 對所述金屬層進行退火；
用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層選擇性刻蝕。 所述器件層包括金屬氧化物半導體晶體管。 所述金屬層材料包括鎳、鈦、鈷、鉭、4自、鍺、鴒、銅中的一種。 所述形成金屬層的方法為物理氣相沉積、化學氣相沉積、電鍍、原子層 沉積中的一種。
所述石危酸和雙氧水的比例為2:1 ~ 8: 1 。 所述硫酸和雙氧水的溫度大于60°C。 所述硫酸的濃度為98%。 所述退火的溫度為200 ~ 1000°C。
相應的，本發明還提供一種半導體器件中硅化物接觸的制造方法，包括
在半導體基底上形成金屬層； 在所述金屬層上形成覆蓋層； 對所述半導體基底進行退火；
用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層和覆蓋層選擇性刻蝕。 所述金屬層材料包括鎳、鈦、鈷、鉭、鈿、鍺、鎢、銅中的一種。 所述覆蓋層材質包括氮化鈦、鈦、鎢、鉭、鈷、中的一種或其組合。 所述硫酸和雙氧水的比例為2:1 ~ 8: 1。
與現有技術相比，本發明具有以下優點本發明硅化物接觸的制造方法 中采用硫酸和雙氧水的混合溶液作為濕法刻蝕的腐蝕液，具有刻蝕速度快，
選擇比高的優點。
硫酸和雙氧水混合溶液對鎳和其底層的氧化物和氮化物有很好刻蝕選擇 性，對氧化物和氮化物具有很慢的刻蝕速率因而不會造成鎳金屬層底層的氧
化硅和氮化硅被腐蝕而產生缺陷，避免了側墻底部缺陷的產生；且本發明采 用一步刻蝕工藝，相對于現有技術中先用SC1再用Mil的兩步刻蝕工藝，更 加節省時間和腐蝕液，有利于產率的提高和成本降低。
圖1~圖5為現有硅化物接觸的制造方法剖面圖6為現有硅化物接觸的制造方法產生的缺陷剖面示意圖7為根據本發明實施例的制造方法流程圖8~圖14為根據本發明實施例的制造方法剖面示意圖。
具體實施例方式
為使本發明的上述目的、特征和優點能夠更加明顯易懂，下面結合附圖 對本發明的具體實施方式
做詳細的說明。
圖7為根據本發明實施例的硅化物接觸制造方法的流程圖。
如圖7所示，首先，提供一具有器件層的半導體基底(S200)。所述器件 層包括半導體基底中的源極和漏極，所述源極和漏極之間的半導體基底上的 介質層，所述介質層上的柵極和所述柵極兩側的側墻。所述介質層為氧化硅 或碳氧硅化合物中的一種，所迷柵極可以是多晶硅、金屬硅化物、氮化硅形 成的堆棧結構，所述側墻可以是氧化硅、氮化硅中的一種或其組合。
對所述半導體基底表面進行清洗，以去除基底中源極和漏極上表面和柵 極上表面的氧化物。然后通過烘烤去除表面的水氣(degas )。將所述半導體基 底送入沉積工藝腔室進行金屬層例如鎳的沉積，沉積的方式可以是物理氣相 沉積、化學氣相沉積、電鍍或原子層沉積中的一種。通過沉積在所述半導體 基底表面形成一鎳金屬層，在所述鎳金屬層上再沉積一氮化鈦層以保護所述 鎳金屬層不被氧化(S210)。
將所述形成有金屬層的半導體基底進行退火處理(S220)。退火處理一般 分為兩步，首先在較低的溫度下進行退火，例如退火的溫度為300~700°C; 然后在較高的溫度下退火，例如退火的溫度為700 ~ 1000 °C。通過退火工藝， 所述半導體基底的源極和漏極上表面、柵極上表面的硅材料和金屬鎳反應生
成難熔的、電阻率低的金屬硅化物接觸。
完成退火工藝后，通過濕法選擇性刻蝕將所述半導體基底表面沒有和硅
材料反應生成金屬硅化物接觸的金屬鎳和氮化鈦去除(S230)。所迷濕法刻蝕的 腐蝕液采用硫酸和雙氧水(SPM)的混合物，所述硫酸和雙氧水的比例為2: 1~8: 1，溫度大于6(TC,硫酸的濃度為98%。采用硫酸和雙氧水的混合溶 液對所述金屬層鎳和氮化鈦層進行選擇性刻蝕，首先將氮化鈦層去除，接著 將沒有和硅發生反應的鎳去除，硫酸和雙氧水混合溶液對鎳和其底層的氣化 物和氮化物有很好刻蝕選擇性，對氧化物和氮化物具有很慢的刻蝕速率因而 不會造成鎳金屬層底層的氧化硅和氮化硅被腐蝕而產生缺陷，避免了側墻底 部缺陷的產生；且本發明采用一步刻蝕工藝，相對于現有技術中先用SC1再 用Mil的兩步刻蝕工藝，更加節省時間和腐蝕液，有利于產率的提高和成本 降低。
下面結合實施例詳細對本發明的制造方法進行描述。
圖8~圖14為根據本發明實施例的制造方法的剖面示意圖。
如圖8所示，首先提供一半導體基底200，所述半導體基底200材料可以 是多晶硅、單晶硅、非晶硅中的一種，所述半導體基底200結構也可以是絕 緣層上硅(SOI)。通過光刻刻蝕在所述半導體基底上形成隔離溝槽202并在 其中填充絕緣材料，所述絕緣材料可以是氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一種 或其組合。
如圖9所示，在所述半導體基底200上依次形成氧化層204和多晶硅層 206,形成的方式為化學氣相沉積或物理氣相沉積，可以通過摻入磷或硼雜質 改善多晶硅層206的電阻率，也可以將多晶硅層206的一部分形成金屬硅化 物以降低形成的柵極的電阻率。
如圖IO所示，通過光刻和刻蝕工藝形成柵極206a和柵氧化層204a。所 述氧化層204也可以作為下道工藝形成源極和漏極時離子注入的阻擋層，以 減小高能離子對基底的損傷并避免離子注入過深，待形成源極和漏極后再通 過刻蝕形成4冊氧化層204a。
如圖11所示，對所述柵極206a兩側的半導體基底進行摻雜以形成源極和 漏極209a、 209b，所述摻入的雜質離子與半導體基底200中的多數雜質離子不 同，例如所述半導體基底200為N型基底，其多數雜質離子為電子，則摻雜
形成源+及和漏4及209a、 209b的雜質離子為P型離子例如硼。然后在所述柵極 206a和氧化層204a兩側形成側墻208，所述側墻208可以是氧化硅、氮化硅 中的一種或其組合。以所述側墻208為氧化硅和氮化硅組合為例，其形成的 步驟為，首先在所述形成有柵極206a的半導體基底上形成氧化硅層，在所述 氧化硅層208a上形成氮化硅層，通過光刻和刻蝕工藝去除部分氧化硅層和氮 化硅層而留下柵極兩側氧化硅208a和氮化硅208b,同時柵極上方的氧化硅和 氮化硅堆棧也被除去，露出所述柵極206a上表面。
如圖12所示，在所述半導體基底200表面、柵極206a和側墻208表面 沉積一金屬層210,所述金屬層210材質可以是鎳、鈦、鈷、鉭、鉑、鍺、鴒、 銅中的一種或其組合。形成所述金屬層210的方法為物理氣相沉積、化學氣 相沉積、電鍍、原子層沉積中的一種。沉積的金屬層210的厚度為20 ~ 150 埃。
如圖13所示，在所述金屬層210上形成一覆蓋層212,所述覆蓋層材質 為氮化鈦、鈦、鴒、鉭、鈷中的一種或其組合， 其沉積的方式為物理氣 相沉積、化學氣相沉積、電鍍、原子層沉積中的一種，沉積的覆蓋層212的 厚度為50 ~ 300埃。覆蓋層212用以保護金屬層210不被氧化。
如圖14所示，將所述形成有金屬層210和覆蓋層212的半導體基底送入 高溫退火爐進行快速退火處理。退火處理一般分為兩步或多步。例如，首先 在較低的溫度如400 700。C下進行退火，然后在較高的溫度如700~100(TC 下退火；通過兩步退火工藝，所述金屬層210中的金屬材料向半導體基底200 中源極和漏極209a、 209b及柵極206a上表面的硅材料中擴散，與硅材料反應 形成難熔的金屬硅化物接觸210a,并改善所述金屬硅化物接觸210a的電阻率； 通過第二步退火工藝減小所述金屬硅化物接觸21 Oa的電阻率至理想的范圍例 如小于300uQ/cm。
完成退火工藝后，通過濕法選擇性刻蝕將所述沒有和硅材料反應生成金 屬硅化物接觸的金屬鎳和氮化鈦去除。所述濕法刻蝕的腐蝕液采用硫酸和雙 氧水(SPM)的混合物，所述硫酸和雙氧水的比例為2: 1~8: 1,溫度大于 60°C，硫酸的濃度為98%。采用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層鎳和 氮化鈦層進行選擇性刻蝕，首先將氮化鈦層去除，接著將沒有和硅發生反應 的鎳去除。金屬層210通過退火工藝使得源極209a和漏極209b、柵極206a上表面石圭材津牛反應生層金屬石圭化物4妻觸210a，而半導體基底上其它區域例如側 墻208外表面由于是氧化硅或氮化硅材料而未與金屬層210反應，通過硫酸 和雙氧水的混合液腐蝕將未反應的金屬層210材料去除，硫酸和雙氧水混合 溶液對鎳和其底層的氧化物和氮化物有很好刻蝕選擇性，對氧化物和氮化物 具有很慢的刻蝕速率因而不會造成鎳金屬層底層的氧化硅和氮化硅被腐蝕而 產生缺陷，避免了側墻底部缺陷的產生；且本發明采用一步刻蝕工藝，相對 于現有技術中先用SC1再用Mil的兩步刻蝕工藝，更加節省時間和腐蝕液， 有利于產率的提高和成本降低。
本發明雖然以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發明，任何 本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍內，都可以做出可能的變動和 修改，因此本發明的保護范圍應當以本發明權利要求所界定的范圍為準。
權利要求
1、一種半導體器件中硅化物接觸的制造方法，包括提供一具有器件層的半導體基底；在所述半導體基底上形成金屬層；對所述金屬層進行退火；用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層選擇性刻蝕。
2、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述器件層包括金屬氧 化物半導體晶體管。
3、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述金屬層材料包括鎳、 鈦、鈷、鉭、鉑、鍺、鵪、銅中的一種。
4、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述形成金屬層的方法 為物理氣相沉積、化學氣相沉積、電鍍、原子層沉積中的一種。
5、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸和雙氧水的比 例為2:1 8: 1。
6、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸和雙氧水的溫 度大于60。C。
7、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸的濃度為98%。
8、 如權利要求1所述的制造方法，其特征在于所述退火的溫度為200 ~ 1000。C。
9、 一種半導體器件中硅化物接觸的制造方法，包括 在半導體基底上形成金屬層； 在所述金屬層上形成覆蓋層； 對所述半導體基底進行退火；用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層和覆蓋層選擇性刻蝕。
10、 如權利要求9所述的制造方法，其特征在于所述金屬層材料包括 鎳、鈦、鈷、鉭、鈾、鍺、鵠、銅中的一種。
11、 如權利要求9所述的制造方法，其特征在于所述覆蓋層材質包括 氮化鈦、鈦、鵠、鉭、鈷、中的一種或其組合。
12、 如權利要求9所述的制造方法，其特征在于所述疏酸和雙氧水的 比例為2:1 ~ 8: 1。
全文摘要
一種半導體器件中硅化物接觸的制造方法，包括提供一具有器件層的半導體基底；在所述半導體基底上形成金屬層；對所述金屬層進行退火；用硫酸和雙氧水的混合溶液對所述金屬層選擇性刻蝕；本發明制造方法能夠避免硅化物接觸制造過程中腐蝕液對側墻底部的腐蝕產生缺陷的問題。
文檔編號H01L21/321GK101197281SQ200610119160
公開日2008年6月11日 申請日期2006年12月5日 優先權日2006年12月5日
發明者劉煥新, 標 方, 樸松源 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司