專利名稱：一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路及其制造技術(shù)領(lǐng)域，其中，尤其涉及一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工工業(yè)中，作為一種處理以形成半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的預(yù)先界定的區(qū)域上集成低電阻材料的方法，形成自對準(zhǔn)硅化物是眾所周知的。具體地，自對準(zhǔn)硅化物工藝，是一種使半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅區(qū)域與金屬反應(yīng)以形成硅化物區(qū)域的方法。該自對準(zhǔn)的硅化物可在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)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(qū)域。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(guān)重要，那么對與清洗去除的目的與要求就更嚴(yán)格。清洗是為減少沾污，因沾污會影響器件性能，導(dǎo)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(jìn)行徹底的清洗。眾所周知，濕法清洗在很早就已在半導(dǎo)體生產(chǎn)上廣泛接受和使用，許多濕法工藝顯示了其優(yōu)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。隨著制程的微縮，至65nm及其以下，鎳已經(jīng)被普遍使用來與硅材料反應(yīng)以便在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成自對準(zhǔn)硅化物的金屬。鎳在與硅形成鎳硅化物之后，殘余的鎳目前一般采用濕法來進(jìn)行處理，如SC2，SC-2是H202和HCL的酸性溶液，它具有極強(qiáng)的氧化性和絡(luò)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(luò)合物亦隨去離子水沖洗而被去除。硅片表面經(jīng)SC-2液洗后，表面Si大部分以0 鍵為終端結(jié)構(gòu)，形成一層自然氧化膜，呈親水性。由于晶片表面的Si02和Si不能被腐蝕， 而此種物質(zhì)會對后續(xù)工藝產(chǎn)生嚴(yán)重的影響，一般用稀HF對氧化層進(jìn)行漂洗，從而對采用濕法清洗的溶液的配比，溶液的成分及工藝的步驟都有不同的要求。一般濕法去除去除粒子的效果效果不是非常明顯，此外，濕法還更容易產(chǎn)生新的缺陷和沾污。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明公開了一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，本發(fā)明的目的是提供一種既能有效清除形成硅鎳化物后的殘余的鎳，又能避免用濕法清洗產(chǎn)生的缺陷和玷污的問題。本發(fā)明的上述目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的
一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，在一硅襯底中形成有半導(dǎo)體器件的有源區(qū)以及在硅襯底之上形成有半導(dǎo)體器件的多晶硅柵極，包括以下步驟
在所述硅襯底上沉積一層接觸有源區(qū)的鎳金屬層，并且所述鎳金屬層還覆蓋在所述多晶硅柵極上，之后進(jìn)行第一次高溫?zé)嵬嘶鹛幚?，形成分別接觸有源區(qū)和多晶硅柵極的鎳硅金屬化合物；
將所述硅襯底置于一反應(yīng)腔體中，在腔體內(nèi)連續(xù)通入含碳的混合氣體，使其與多余的鎳發(fā)生反應(yīng)，生成含鎳羰基的反應(yīng)物，并在腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)硅襯底以去除部分含鎳羰基的反應(yīng)物；
所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述混合氣體包括為一氧化碳。所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述混合氣體還包括氨氣。所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述硅襯底旋轉(zhuǎn)速度為IOOrpm 至 5000rpm。所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，晶片在在腔體內(nèi)反應(yīng)溫度為 0-50°C，反應(yīng)壓力1. 0-15. OMpa，反應(yīng)進(jìn)行的時間為15s至10分鐘。所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所晶片表面殘留的鎳與氣體反應(yīng)后，還可以包括一種用一種清洗液清洗晶片表面反應(yīng)殘留物。所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述清洗液是乙醇。綜上所述，由于采用了上述技術(shù)方案，通過利用一氧化碳與鎳的反應(yīng)(鎳金屬單質(zhì)在室溫與一氧化碳反應(yīng)形成含有鎳羰基反應(yīng)物Ni (CO)4,反應(yīng)方程式為Ni + 4C0 — Ni (CO)4)生成含有鎳羰基反應(yīng)物為液體，再由于含有殘余的鎳的硅襯底高速旋轉(zhuǎn)，將反應(yīng)生成的含有鎳羰基反應(yīng)物通過離心力從硅襯底上清除出去，之后再用乙醇對所述含鎳羰基的反應(yīng)物進(jìn)行清洗，去除剩余的含鎳羰基的反應(yīng)物，由于本方案采用了通入氣體與需要清除的金屬鎳發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，有效地克服了采用濕法清洗容易產(chǎn)生新的缺陷和沾污的問題，也提高了清除效果。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明優(yōu)點(diǎn)將會變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。圖1至圖4是本發(fā)明的流程示意圖。圖1是在硅襯底和柵極上沉積一層鎳層完成的結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是第一次高溫退火后的結(jié)構(gòu)示意圖3是經(jīng)過選擇性刻蝕完成的示意圖； 圖4是第二次高溫退火后通入反應(yīng)氣體去除殘留鎳的示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合示意圖和具體操作實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于形成接觸半導(dǎo)體器件的有源區(qū)(漏區(qū)或源區(qū))的自對準(zhǔn)硅化物的工藝過程中，主要是半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)中的硅有源區(qū)域或多晶硅柵極與金屬反應(yīng)以形成硅化物區(qū)域，如圖1所示，在硅襯底1中形成有MOS晶體管的有源區(qū)(如漏/源區(qū))6以及在在硅襯底1之上形成多晶硅柵極5，其中，多晶硅柵極5與襯底6之間為柵氧化物層51。 本案正是基于在漏區(qū)或源區(qū)6及其在多晶硅柵極5上形成良好導(dǎo)電性能的金屬硅化物而提出的方案。在所述有源區(qū)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。該鎳層2完全覆蓋在硅襯底1上所形成有源區(qū)6以及多晶硅柵極5上的所有可見的區(qū)域，在沉積鎳金屬層2之前，需清除硅襯底1表面的氧化物以及柵極表面的氧化物，確保沉積工藝效果。沉積前述鎳金屬層2的方法可以有多鐘，本發(fā)明可以適用任何沉積在硅襯底1上所形成有源區(qū)6以及多晶硅柵極5的鎳金屬層的方法。如圖2所示，完成了在形成硅襯底1上所形成有源區(qū)6以及多晶硅柵極5的鎳金屬層以后，經(jīng)過第一次高溫退火工藝以后，形成了圖2的示意圖，因?yàn)槌练e在或多晶硅柵極 5上或硅襯底1中所形成的有源區(qū)6上的鎳的活性很強(qiáng)，經(jīng)過高溫退火，沉積在或多晶硅柵極5上或硅襯底1中所形成的有源區(qū)6上的鎳與硅發(fā)生反應(yīng)，在多晶硅柵極5上或硅襯底 1中所形成的有源區(qū)6的表面形成了一層鎳硅化物4，該鎳硅化物層4完全完全覆蓋在硅襯底1上所形成有源區(qū)6以及多晶硅柵極5上的所有可見的區(qū)域。在第一次高溫退火以后，完成了多晶硅柵極5上或硅襯底1中所形成的有源區(qū)6 的表面形成了一層鎳硅化物4后，進(jìn)行有選擇性的刻蝕，如圖3所示，將多晶硅柵極5突起的四周區(qū)域形成一層鎳硅化物4去除。經(jīng)過高溫退火，沉積在或多晶硅柵極5上或硅襯底1中所形成的有源區(qū)6上的鎳與硅發(fā)生反應(yīng)，在多晶硅柵極5上或硅襯底1中所形成的有源區(qū)6的表面形成了一層鎳硅化物4，該鎳硅化物層4完全完全覆蓋在硅襯底1上所形成有源區(qū)6以及多晶硅柵極5上的所有可見的區(qū)域，但是該鎳硅化物層4表面會有殘留鎳存在，為了有效去除該鎳硅化物層4 表面殘留金屬鎳，如圖4所示，本發(fā)明采用將制備MOS晶體管的晶圓置入一空腔內(nèi)，該空腔的大小及形狀為方便前述晶圓置入、旋轉(zhuǎn)、取出的合理體積及形狀，向該腔體內(nèi)通入一種能較好與腔體內(nèi)晶片上鎳硅化物層4表面殘留鎳反應(yīng)的混合氣體，本發(fā)明優(yōu)選用含有一氧化碳和氨氣的混合氣體，由于鎳金屬單質(zhì)在室溫下能與一氧化碳反應(yīng)形成含有鎳羰基反應(yīng)物 (Ni (CO) 4)，其化學(xué)反應(yīng)方程式為Ni + 4C0 — Ni (CO)4，生成含有鎳羰基反應(yīng)物通常情況下為液體。前述空腔體內(nèi)還含有一個能使前述晶片在腔體內(nèi)能高速旋轉(zhuǎn)的裝置，在鎳金屬單質(zhì)與一氧化碳反應(yīng)形成含有鎳羰基的液體反應(yīng)物，通過前述晶片在腔體內(nèi)能高速旋轉(zhuǎn)的裝置使前述晶片旋轉(zhuǎn)起來，因?yàn)殡x心力作用，含有鎳羰基的液體反應(yīng)物將被甩離晶片上鎳硅化物層4表面，在前述向腔體內(nèi)通入混合氣體、啟動旋轉(zhuǎn)裝置的同時，控制腔體內(nèi)反應(yīng)壓力1.0-15. OMPa、溫度0_50°C，反應(yīng)時間為15s至10分鐘，在完成上述工藝后，大部分的殘留鎳將被有效清除。剩余的小部分鎳殘留，可以通過一種清洗液清洗晶片表面反應(yīng)殘留鎳， 本發(fā)明優(yōu)選通過利用乙醇清洗，剩余的殘留鎳可以被有效清除。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改， 都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，在一硅襯底中形成有半導(dǎo)體器件的有源區(qū)以及在硅襯底之上形成有半導(dǎo)體器件的多晶硅柵極，其特征在于，包括以下步驟在所述硅襯底上沉積一層接觸有源區(qū)的鎳金屬層，并且所述鎳金屬層還覆蓋在所述多晶硅柵極上，之后進(jìn)行第一次高溫?zé)嵬嘶鹛幚恚纬煞謩e接觸有源區(qū)和多晶硅柵極的鎳硅金屬化合物；將所述硅襯底置于一反應(yīng)腔體中，在腔體內(nèi)連續(xù)通入含碳的混合氣體，使其與多余的鎳發(fā)生反應(yīng)，生成含鎳羰基的反應(yīng)物，并在腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)硅襯底以去除部分含鎳羰基的反應(yīng)物。
2.如權(quán)利要求1所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述混合氣體包括為一氧化碳。
3.如權(quán)利要求1所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述混合氣體還包括氨氣。
4.如權(quán)利要求1所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述硅襯底旋轉(zhuǎn)速度為 IOOrpm 至 5000rpm。
5.如權(quán)利要求1-4任何一項(xiàng)所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，晶片在在腔體內(nèi)反應(yīng)溫度為0-50°C，反應(yīng)壓力1. 0-15. OMpa，反應(yīng)進(jìn)行的時間為15s至10分鐘。
6.如權(quán)利要求1所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所晶片表面殘留的鎳與氣體反應(yīng)后，還可以包括一種用一種清洗液清洗晶片表面反應(yīng)殘留物。
7.如權(quán)利要求6所述的一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，所述清洗液是乙醇。
全文摘要
一種去除形成鎳硅化物后多余鎳的方法，在一硅襯底中形成有半導(dǎo)體器件的有源區(qū)以及在硅襯底之上形成有半導(dǎo)體器件的多晶硅柵極，在所述硅襯底上沉積一層接觸有源區(qū)的鎳金屬層，并且所述鎳金屬層還覆蓋在所述多晶硅柵極上，之后進(jìn)行第一次高溫?zé)嵬嘶鹛幚?，形成分別接觸有源區(qū)和多晶硅柵極的鎳硅金屬化合物，將所述硅襯底置于一反應(yīng)腔體中，在腔體內(nèi)連續(xù)通入含碳的混合氣體，使其與多余的鎳發(fā)生反應(yīng)，生成含鎳羰基的反應(yīng)物，并在腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)硅襯底以去除部分含鎳羰基的反應(yīng)物，之后再用乙醇對所述含鎳羰基的反應(yīng)物進(jìn)行清洗，去除剩余的含鎳羰基的反應(yīng)物。
文檔編號H01L21/28GK102437035SQ201110235238
公開日2012年5月2日 申請日期2011年8月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月17日
發(fā)明者傅昶, 周軍 申請人:上海華力微電子有限公司