專利名稱：一種形成鎳硅化物阻擋層的方法
技術領域：
本發明涉及半導體集成電路制造領域，其中，尤其涉及一種形成鎳硅化物阻擋層的方法。
背景技術：
在半導體加工工業中，作為一種處理以形成半導體裝置的半導體結構的預先界定的區域上集成低電阻材料的方法，形成自對準硅化物是眾所周知的。具體地，自對準硅化物工藝，是一種使半導體結構的硅區域與金屬反應以形成硅化物區域的方法。該自對準的硅化物可在半導體結構上選擇形成，而不必圖案化或蝕刻已沉積的硅化物，藉以形成一些低電阻的區域。隨著制程的微縮，至65nm及其以下，鎳已經被普遍使用來與硅材料反應以便在半導體結構上形成自對準硅化物的金屬。但鎳的活性很強，很容易與氧氣反應，在表面形成氧化層，從而提高了鎳硅化物的電阻，不利于晶體管性能的提高。鎳氧化物目前一般采用濕法來進行處理，如SC2，SC-2是H202和HCL的酸性溶液，它具有極強的氧化性和絡合性，能與氧以前的金屬作用生成鹽隨去離子水沖洗而被去除。被氧化的金屬離子與CL-作用生成的可溶性絡合物亦隨去離子水沖洗而被去除。伴隨IC集成度的提高，硅片表面的潔凈度對于獲得IC器件高性能和高成品率至關重要，那么對與清洗去除的目的與要求就更嚴格。清洗是為減少沾污，因沾污會影響器件性能，導致可靠性問題，降低成品率，這就要求在每層的下一步工藝之前或下一層前須進行徹底的清洗。眾所周知，濕法清洗在很早就已在半導體生產上廣泛接受和使用，許多濕法工藝顯示了其優越的性能，但是在清洗過程中，有很多可能的情形造成因濕法清洗造成的玷污。所以后來在淀積鎳之后，在鎳之上淀積一層氮化鈦作為阻擋層，以阻止鎳的氧化。但晶片在淀積氮化鈦之前的轉移過程中存在氧化的可能性， 一旦氧化，會造成鎳硅化物阻值的增高，降低晶體管的性能。減少了制程工藝的步驟，增強了工藝的穩定性。
發明內容
本發明公開了一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，本發明的目的是提供一種防止鎳被空氣中的氧氣氧化的工藝方法，用以解決現有技術中在硅襯底上沉積鎳層以后，在淀積氮化鈦層之前的轉移過程中鎳存在容易被氧化的問題。本發明的上述目的是通過以下技術方案實現的
一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，主要包括以下幾個步驟 在硅襯底的表面進行清潔處理，以清除硅襯底的表面的氧化物； 在所述硅襯底上沉積一層第一金屬層；
對所述第一金屬層進行抗氧化處理，之后再在第一金屬層上沉積第二金屬層，所述第一、第二金屬層共同構成硅襯底的表面的金屬阻擋層；
所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述硅襯底表面淀積的第一金屬層為鎳或NiPt ；
所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述抗氧化工藝是向第一金屬層表面通入一種防止鎳被氧化的氣體；
所述的任何一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述氣體優選為氫氣； 所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述淀積的第二金屬層為一種鈦化物； 所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述第二金屬層為氮化鈦； 所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，該方法的抗氧化處理工藝的溫度為20°C至 100°C、壓力為0.01 M IMpa,時間為1秒至5分鐘。綜上所述，在硅襯底上沉積鎳層以后，由于采用了上述技術方案，減少了氧氣與鎳層的接觸機會，大大降低了鎳層被氧化的可能性，從而有利于晶片性能的提高。
通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明優點將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點在于示出本發明的主旨。圖IA是在硅襯底上沉積一層第一金屬層完成的結構示意圖； 圖IB是向第一金屬層上通入氣體的結構示意圖IC是在硅襯底上沉積一層第一金屬層完成的結構示意圖； 圖2是本發明形成鎳硅化物阻擋層的方法的結構示意圖。
具體實施例方式下面結合示意圖和具體操作實施例對本發明作進一步說明。如圖IA所示，在硅襯底1上存在一層第一金屬阻擋層2，在形成第一金屬阻擋層2 之前，需清除硅襯底1表面的氧化物，第一金屬阻擋層2覆蓋在硅襯底1上，第一金屬阻擋層2為一種鎳與硅反應生成的硅化物，第一金屬阻擋層2也可以是鈦與硅發生反應生成的硅化物。如圖IB所示，在第一金屬層2形成以后，立即向第一金屬層2通入一種氣體，該氣體為一種不易與鎳發生化學反應的氣體，本發明中優選的一種氣體為氫氣，控制氫氣的壓強為0. 01至IMpa，排開與第一金屬層接觸的空氣，使氫氣能完全覆蓋第一金屬層2表面，氫氣的通入是連續不間斷的，直至第一金屬層2上沉積第二金屬層3時，持續通入氫氣的時間為1秒至5分鐘，通入氫氣時，控制溫度在20°C至100°C范圍內。如圖IC所示，在第一金屬層2上第一金屬層上沉積第二金屬層3，該第二金屬層 3完全覆蓋第一金屬層2，第二金屬層3是一種鈦化物，本發明中優選是氮化鈦。例如，在半導體器件制造工藝中，上述方法可以應用于形成接觸半導體器件的有源區(漏區或源區)的自對準硅化物的工藝過程中，主要是半導體器件結構中的硅有源區域與金屬反應以形成硅化物區域。如圖2所示，在硅襯底1中形成有MOS晶體管的有源區6以及多晶硅柵極5(多晶硅柵極5與硅襯底1之間的柵氧化物層在圖中并未示出)，在所述有源區6以及多晶硅柵極 5上表面沉積一金屬層2，該金屬層2由鎳組成的。因為沉積在有源區6上和多晶硅柵極5上的鎳的活性很強，因為鎳很容易與氧氣反應，導致多晶硅柵極5或硅襯底1形成的有源區6 在淀積氮化鈦之前的轉移過程中存在氧化的可能性，一旦氧化，會在鎳層表面形成氧化層， 因為在第一次高溫退火工藝以后，鎳會和硅發生反應形成硅化物層4，那么前述氧化層會存在于硅化物層4的表面，會造成鎳硅化物阻值的增高，不利于晶體管性能的提高。所以本發明在淀積鎳之后，再在鎳之上淀積一層氮化鈦作為阻擋層，以阻止鎳的氧化，具體過程為溫度為20°C至100°C、壓力為0. 01至IMPa的情況下通入氫氣1秒至5分鐘，通過鎳的吸氫反應，在鎳的表面形成一層氫化層，然后再淀積氮化鈦，形成更好的氧氣阻擋層。需要說明的是，上述所羅列的具體參數只是基于本發明而做出的優選方案，其具體數值并不作為本發明的限制條件，換言之，基于本發明精神，上述數據還可以做適應性的調整。
以上對本發明的具體實施例進行了詳細描述，但本發明并不限制于以上描述的具體實施例，其只是作為范例。對于本領域技術人員而言，任何對該進行的等同修改和替代也都在本發明的范疇之中。因此，在不脫離本發明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改， 都應涵蓋在本發明的范圍內。
權利要求
1.一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，其特征在于主要包括以下幾個步驟 在硅襯底的表面進行清潔處理，以清除硅襯底的表面的氧化物；在所述硅襯底上沉積一層第一金屬層；對所述第一金屬層進行抗氧化處理，之后再在第一金屬層上沉積第二金屬層，所述第一、第二金屬層共同構成硅襯底的表面的金屬阻擋層。
2.如權利要求1所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述硅襯底表面淀積的第一金屬層為鎳或NiPt。
3.如權利要求1所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述抗氧化工藝是向第一金屬層表面通入一種防止鎳被氧化的氣體。
4.如權利要求3所述的任何一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述氣體為氫氣。
5.如權利要求1所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述淀積的第二金屬層為一種鈦化物。
6.如權利要求5所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，所述第二金屬層為氮化鈦。
7.如權利要求書1-6任何一項所述的一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，該方法的抗氧化處理工藝的溫度為20°C至100°C、壓力為0. 01至IMpa，時間為1秒至5分鐘。
全文摘要
本發明公開了一種形成鎳硅化物阻擋層的方法，主要包括以下幾個步驟在硅襯底的表面進行清潔處理，以清除硅襯底的表面的氧化物在所述硅襯底上沉積一層第一金屬層；對所述第一金屬層進行抗氧化處理，之后再在第一金屬層上沉積第二金屬層，所述第一、第二金屬層共同構成硅襯底的表面的金屬阻擋層。所述硅襯底表面淀積的第一金屬層為鎳或NiPt，硅襯底表面淀積的第一金屬層后，在20℃至100℃溫度下、壓力為0.01至1MPa，持續時間為1秒至5分鐘，向第一金屬層表面通入一種防止鎳被氧化的氫氣，之后再在第一金屬層上沉積第二金屬層，第二金屬層為氮化鈦，第一、第二金屬層共同構成硅襯底的表面的金屬阻擋層。
文檔編號H01L21/28GK102437034SQ201110235220
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月17日 優先權日2011年8月17日
發明者傅昶, 周軍 申請人:上海華力微電子有限公司