形成半導體裝置的折射-金屬-硅化物層的方法制造方法及圖紙

一種形成半導體的高熔點金屬的硅化物的方法，包括在摻雜雜質形成雜質擴散區步驟和退火使擴散層折射－金屬－硅化步驟之間去除起到抑制擴散層折射－金屬－硅化作用的高密度雜質區。擴散區的折射－金屬－硅化反應能順利進行，從而防止起始柵極耐壓值的降低而具有較低的薄層電阻值。（*該技術在2020年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
本專利技術涉及一種形成半導體裝置的高熔點金屬的硅化物(在本文也被稱為折射-金屬-硅化物)的方法，更具體地說，涉及一種在硅片的源/漏區表面形成高熔點金屬的硅化物的方法。隨著半導體裝置的高集成化發展，因為信道長度隨柵電極的線寬減小而降低，就需要抑制在有較淺源/漏區的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)中的短信道效應，以確保所需的源/漏耐壓值。在包括有較淺連接的源/漏區的MOSFET中，由于薄層電阻的增加，柵延遲時間易于擴大，晶體管的操作頻率降低，增加了響應時間的長度。為了克服上述問題，雜質擴散區的電阻降低是非常重要的。為了降低雜質擴散區表面的電阻，常規發展了一種在雜質擴散區形成電阻較低的折射-金屬硅化物層的方法。在擴散區形成金屬-硅化物層的方法包括在硅薄層的整個表面沉積一薄層金屬層，并熱處理晶片(退火進行硅化)，在金屬層和硅薄層之間的界面上繼續進行硅化反應，以自動校準的方式形成金屬硅化物。作為可使規表面經受折射-金屬-硅化作用的較高熔點的金屬，鈦和鈷等受到關注，并開發了一種新方法，其中硅表面經受鈷硅化作用在擴散區形成CoSix層。在該方法中，將在硅片表面上形成的鈷薄膜退火以使之硅化在晶片上形成CoSix。參照附圖說明圖1A到1C，將描述常規的在N溝道金屬氧化物半導體(NMOS)晶體管的柵電極和源/漏區上形成CoSix薄膜的對擴散區進行鈷硅化方法。如圖1A所示，在被元件隔離區44分開的硅基片42的每個隔離區上形成柵氧化物薄膜46和多晶硅層，并使多晶硅層形成圖案以形成柵電極48。沿柵電極48兩側形成側壁(或側壁墊片)50，在晶片的整個表面形成掩蔽氧化物薄膜52。然后，通過向雜質摻雜區54摻雜砷離子在柵電極48的兩側形成源/漏區。隨后對雜質摻雜區54啟動RTA退火，使摻雜的砷離子形成源/漏區54。然后，如圖1B所示，去除掩蔽氧化物薄膜52。在整個晶片的表面經受O2-等離子體處理和清洗后，將晶片表面經受氟化氫(HF)處理，作為噴涂鈷的預處理。在通過噴涂在整個晶片的表面上沉積了鈷金屬后，進行第一次退火使之鈷硅化。然后，在鈷硅化物層上進行可選的濕蝕以去除未反應的鈷金屬后，進行第二次退火使之鈷硅化，以完成在柵電極48上形成CoSi2薄膜56的鈷硅化反應，并以自我校準的方式完成源/漏區54。在上述方法中，當使用上述傳統的方法形成CoSi2薄膜時會產生下列問題。首先，CoSi2薄膜56可能有如圖2所示的陡坡和尖緣的不均勻表面或凹凸表面58，這會損傷源/漏區電阻的降低。如果不均勻的外形變得更明顯，在基片上就形成部分CoSi2薄膜剝離產生的白云，或在整個表面上形成凹凸。因此，很難達到有所需低電阻的雜質擴散區。其二，柵電極的起始耐壓值(或起始柵極氧化物薄膜擊穿電壓)低。盡管在這里以為CoSi2有較高熔點金屬的硅化物例子，當形成其它類似的高熔點的金屬硅化物例如TiSix時也會產生類似的問題。鑒于上述問題，本專利技術的目的是提供一種在半導體中形成高熔點金屬的硅化物或折射-金屬-硅化物的方法，而不會造成上述問題。本專利技術第一方面提供了一種形成半導體裝置的折射-金屬-硅化物的方法，包括步驟把雜質離子摻雜進硅基片中以形成雜質摻雜區；熱處理硅基片以在雜質摻雜區頂部上形成氧化物層；使用堿性氧化劑溶液蝕刻氧化物層把氧化物層去除；熱處理雜質摻雜區來擴散雜質離子以使雜質摻雜區形成雜質擴散區；在雜質擴散區上沉積高熔點金屬以形成金屬層；和熱處理金屬層使雜質擴散區進行折射-金屬-硅化。本專利技術第二方面提供了一種形成半導體裝置的高熔點硅化物層的方法，包括步驟把雜質離子摻雜進硅基片中以形成雜質摻雜區；熱處理雜質摻雜區來擴散雜質離子以使雜質摻雜區形成雜質擴散區；使用堿性氧化劑溶液蝕刻雜質擴散區頂部使其去除；沉積高熔點金屬層形成金屬雜質擴散區；和熱處理金屬層使雜質擴散區進行折射-金屬-硅化。一般地，在擴散摻雜的雜質離子的退火工藝后，有較高雜質濃度的雜質摻雜區的頂部可以起到避免雜質擴散區折射-金屬-硅化的作用。根據本專利技術的第一或第二方面，在形成雜質擴散區的折射-金屬-硅化物層之前，在氧化(第一方面)后或直接在摻雜后(第二方面)頂部被去除。因此折射-金屬-硅化順利進行，從而對柵電極和MOSFET的源/漏區而言能經受較高的起始柵極耐壓值和具有較低的薄層電阻。從下面的描述本專利技術的上述和其它目的、特點和優點將更為明顯。附圖簡述圖1A到圖1C是表示常規制作半導體裝置的金屬硅化物層的連續步驟的垂直剖面圖。圖2是在金屬硅化物層可能形成的凹凸表面的垂直剖面圖。圖3A到圖3E是表示根據本專利技術第一個實施例制作半導體裝置的金屬硅化物層的連續步驟的垂直剖面圖。圖4A到4D是是表示根據本專利技術第二個實施例制作半導體裝置的金屬硅化物層的連續步驟的垂直剖面圖。圖5A和5B是表明在第二實施例進行測定起始柵極耐壓值的測試結果的晶片的平面俯視圖。本專利技術的優選實施方案在描述本專利技術的優選實施方案之前，為了便于理解將描述本專利技術的基本原理。在考察了凹凸CoSi2層的第一個問題后，本專利技術人發現了一塊包括較高濃度的作為雜質的砷離子的區域(高密度區)，該區域是在把砷離子摻雜進硅基片表面上的過程中形成的。該高密度區起到抑制擴散區折射-金屬-硅化的作用。更具體地說來，在摻雜砷離子時，高密度區域通常形成于從基片上表面起深約10埃的基片最上部分。在激發砷離子的熱處理期后將高密度區氧化以形成起到擴散區(硅化抑制層)折射-金屬-硅化作用的薄層。甚至當熱處理在該硅化抑制層的鈷薄膜時，在鈷薄膜和硅之間形成的硅化物不能提供充分的硅化物薄膜，該硅化物薄膜的耐腐蝕性降低，容易被選用的濕蝕方法剝離。結果，在硅化物表面上可能形成有陡坡和尖緣的凹凸表面。關于第二個問題本專利技術人已經證實由于O2等離子體的處理造成的柵電極的破壞降低了起始柵極耐壓值。然而，只有HF而沒有O2等離子體處理會引起形成的CoSi2薄膜薄層電阻較高這一問題。因此O2等離子體處理不能被忽略。本專利技術人設想在摻雜砷離子之后馬上，或去除覆蓋薄膜之后馬上，將氧化基質的最上部分，例如從表面起深10到40埃氧化，并用堿性氧化劑溶液去除氧化部分，重復進行實驗，從而完成了本專利技術。在本專利技術的第一個方面，將難以進行折射-金屬-硅化并在雜質擴散區的最上層部分形成的高密度雜質區在低溫下氧化，以轉化成不定形混合氧化物層，不定形的混合氧化物層通常包括較大數量的雜質和氧之間的鍵合和硅與氧之間的鍵合較弱。可以通過把基片浸漬在堿性氧化劑溶液中容易去除混合的氧化物層。因此，高密度的雜質就被去除，不會引起與CoSi2薄膜外形缺陷有關的常規問題。要去除的氧化物層的厚度比高密度雜質區的通常更厚些。優選地，在把雜質最上部分轉化成氧化物薄膜的步驟中在800℃或更低的溫度下進行低溫氧化處理形成厚度在1到4nm的熱氧化層。因此，所有的較高密度雜質區都能被去除。在本專利技術的第一個方面中，當使用上敷硅基片的保護薄膜摻雜用來形成雜質擴散區的雜質離子時，在最上部分轉變成氧化物薄膜之前去除保護膜。因為在本專利技術的第一個方面中通過熱處理精確控制要轉化成氧化物薄膜的雜質摻雜區的厚度很困難，使用堿性氧化劑溶液刮去的基片的量可能過度，或者在雜質擴散區形成凹凸，或者在雜質擴散區的雜質密度可能改變。鑒于本專利技術第一方面有關的可能問題本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種形成半導體裝置的高熔點金屬的硅化物的方法，包括步驟： 把雜質離子摻雜進硅基片中以形成雜質摻雜區； 熱處理硅基片以在雜質摻雜區上形成氧化物層； 使用堿性氧化劑溶液蝕刻氧化物層把氧化物層去除； 熱處理雜質摻雜區來擴散雜質離子以使雜質摻雜區形成雜質擴散區； 在雜質擴散區上沉積高熔點金屬以形成金屬層；和 熱處理金屬層使雜質擴散區折射－金屬－硅化。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】JP 1999-4-28 121410/19991.一種形成半導體裝置的高熔點金屬的硅化物的方法，包括步驟把雜質離子摻雜進硅基片中以形成雜質摻雜區；熱處理硅基片以在雜質摻雜區上形成氧化物層；使用堿性氧化劑溶液蝕刻氧化物層把氧化物層去除；熱處理雜質摻雜區來擴散雜質離子以使雜質摻雜區形成雜質擴散區；在雜質擴散區上沉積高熔點金屬以形成金屬層；和熱處理金屬層使雜質擴散區折射-金屬-硅化。2.如權利要求1所述的方法，其中所述硅基片熱處理步驟在800℃或更小的基片溫度下進行，以形成厚度在1nm到4nm的氧化物層。3.如權利要求1所述的方法，還包括在硅基片上形成一層保護層并分別在所述摻雜步驟之前或之后去除保護層的步驟。4.如權利要求1所述的方法，其中堿性氧化溶液包括加熱到60℃或更高溫度的氨和過氧化氫的水溶液。5.如權利要求1所述的方法，其中所述蝕刻步驟去除由所述摻雜步驟破壞的硅氧...

【專利技術屬性】
技術研發人員：濱中信秋，井上顯，三木郁，
申請(專利權)人：日本電氣株式會社，
類型：發明
國別省市：JP[日本]