專利名稱：一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及CMOS半導(dǎo)體器件制造工藝，尤其涉及一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法。
背景技術(shù)：
金屬硅化物工藝是半導(dǎo)體制造業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的工藝步驟。目前一般的工藝流程是在進(jìn)行源漏區(qū)的高劑量注入后，采用先制備一層約50 150A的薄二氧化硅膜，進(jìn)行高溫?zé)嵬嘶?，再加一層較厚的氮化硅薄膜來實(shí)現(xiàn)。在進(jìn)行高溫?zé)嵬嘶饡r，使前面有源區(qū)的注入離子得到激活和表層得以修復(fù)，然后再淀積較厚的氮化硅膜，再進(jìn)行阻擋層的刻蝕，停在薄二氧化硅層，再用濕法刻蝕，這樣才能達(dá)到側(cè)向刻蝕量較小的目的，最后進(jìn)行金屬硅化物工藝。這種工藝的不足之處由于二氧化硅薄膜致密度不夠，覆蓋能力較差，在進(jìn)行高溫?zé)嵬嘶饡r，會有大量注入離子從硅襯底表面析出，特別是PMOS中注入的對提高器件的可靠性必不可少的高劑量的氟離子的析出，導(dǎo)致器件特性的漂移，嚴(yán)重的還會導(dǎo)致二氧化硅薄膜被析出離子頂起，形成鼓泡缺陷，甚至造成剝落。而如果把二氧化硅薄膜加厚，就會導(dǎo)致后續(xù)金屬硅化物阻擋層濕法刻蝕中側(cè)向刻蝕過多，造成金屬硅化物側(cè)鉆過多；而如果把高溫?zé)嵬嘶鹨浦恋枘ず筮M(jìn)行，會導(dǎo)致硅表面溫度不夠，退火不夠完全。圖1是現(xiàn)有技術(shù)金屬硅化物工藝的流程示意圖，如圖1所示，現(xiàn)有技術(shù)中的金屬硅化物工藝的步驟為，首先，進(jìn)行N管源漏區(qū)的離子注入；然后，進(jìn)行P管源漏區(qū)的離子注入，同時結(jié)合氟離子注入；進(jìn)行金屬硅化物阻擋層氧化物層的淀積；進(jìn)行快速熱退火(RTA)工藝，在該步驟中會發(fā)生氟的析出；進(jìn)行金屬硅化物阻擋層氮化硅的淀積。中國專利(公開號:CN102543716A)公開了一種金屬硅化物阻擋層的形成方法，包括以下步驟:提供一襯底，所述襯底內(nèi)具有隔離結(jié)構(gòu)，所述隔離結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底表面上分別有第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)，所述第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)具有請參雜源漏注入?yún)^(qū)；沉積富硅二氧化硅層；對第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)進(jìn)行離子注入，形成重?fù)诫s源漏注入?yún)^(qū)；沉積娃燒層；涂敷光刻膠，光刻形成第一窗口，所述第一窗口內(nèi)暴露出所述第一柵極結(jié)構(gòu)區(qū)域；干法刻蝕去除第一窗口內(nèi)的娃燒層；濕法刻蝕去除第一窗口內(nèi)的富娃二氧化娃層；去除光刻膠。中國專利(公開號:CN1190830C)公開了一種形成含金屬硅化物的導(dǎo)線的方法，至少包括:提供表面為起伏不平的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)所覆蓋的底材；依序形成硅層與金屬層在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上；形成覆蓋層在金屬層上；以及執(zhí)行熱處理程序，使得金屬層與硅層反應(yīng)而形成金屬硅化物層，在此金屬硅化物層的熱穩(wěn)定性較覆蓋層的熱穩(wěn)定性差。再執(zhí)行圖案轉(zhuǎn)移程序?qū)⒔饘俟杌飳愚D(zhuǎn)變?yōu)閿?shù)條含金屬硅化物導(dǎo)線。中國專利(公開號:CN102176414A)公開了一種金屬硅化物的制備方法，該方法通過在硅基底上制備金屬硅化物之前，先進(jìn)行第一道加熱工藝，從而可去除在對所述硅基底進(jìn)行表面清洗過程中殘留的水汽，防止靠近場氧化層隔離結(jié)構(gòu)邊緣的金屬硅化物變薄，使得在小線寬的源漏區(qū)和柵極上可以形成低阻的金屬硅化物。
隨著半導(dǎo)體工藝中金屬阻擋層技術(shù)和高溫?zé)嵬嘶鸺夹g(shù)的應(yīng)用日益廣泛，上述問題亟待解決。

發(fā)明內(nèi)容
鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法。本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為:一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，應(yīng)用于一具有有源區(qū)的硅襯底，所述硅襯底的上表面設(shè)置有柵極結(jié)構(gòu)，其中，包括如下步驟:在所述硅襯底的有源區(qū)進(jìn)行離子注入工藝；沉積第一二氧化硅薄膜覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)及所述硅襯底暴露的上表面；沉積第二二氧化硅薄膜覆蓋于所述第一二氧化硅薄膜的上表面；繼續(xù)高溫?zé)嵬嘶鸸に?。其中，沉積所述第一二氧化硅薄膜時的沉積速率小于沉積所述第二二氧化硅薄膜時的沉積速率。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，還包括:于所述高溫?zé)嵬嘶鸸に嚭?，制備一層氮化硅膜覆蓋于所述第二二氧化硅薄膜的上表面；采用光刻工藝對所述氮化硅膜進(jìn)行選擇性的暴露；回蝕所述氮化硅膜至所述第二二氧化硅薄膜的上表面；回蝕所述第二二氧化硅薄膜至所述第一二氧化硅薄膜的上表面；回蝕所述第一二氧化硅薄膜至所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面和所述硅襯底的上表面；制備金屬娃化物覆蓋暴露的所述娃襯底表面和暴露的所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，制備所述氮化硅膜的厚度為
200-300 A0所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，淀積所述第一二氧化硅薄膜的厚度為 50-150 A；淀積所述第二二氧化硅薄膜的厚度大于所述第一二氧化硅薄膜厚度。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，所述第一二氧化硅薄膜的折射率為 1.8-2.0 ；所述第二二氧化硅薄膜的折射率為1.46-1.50。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，采用干法刻蝕工藝回蝕所述氮化娃膜。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，采用濕法刻蝕工藝回蝕所述第
二二氧化硅薄膜。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，采用濕法刻蝕工藝回蝕所述第
一二氧化硅薄膜。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，采用溶膠凝膠工藝制備所述第
一二氧化硅薄膜。所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其中，所述溶膠凝膠工藝的原料為正硅酸乙酯。上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果:本發(fā)明通過將傳統(tǒng)的二氧化硅金屬阻擋層進(jìn)行分步淀積，并且控制淀積的速率，使得在淀積第一層二氧化硅薄膜時的淀積速率小于在淀積第二層二氧化硅薄膜時的淀積速率，從而產(chǎn)生第一層二氧化硅薄膜比第二層二氧化硅薄膜更致密，確保晶體管器件在后續(xù)的熱退火工藝中，先前注入的高劑量的離子不容易被析出，避免了二氧化硅薄膜因離子析出而可能發(fā)生的薄膜鼓包或剝落的問題；同時也避免了使用常規(guī)方法全部淀積致密的二氧化硅膜所帶來的硅表面應(yīng)力過大而導(dǎo)致的翹曲和碎片的問題。


參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對本發(fā)明范圍的限制。圖1是現(xiàn)有技術(shù)金屬硅化物工藝流程示意圖；圖2A是本發(fā)明方法實(shí)施例中在進(jìn)行本發(fā)明工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2B是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過淀積第一二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2C是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過淀積第二二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2D是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過高溫?zé)嵬嘶鸩襟E后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2E是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過制備氮化硅膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2F是本發(fā)明方法實(shí)施例中部分去除氮化硅膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2G是本發(fā)明方法實(shí)施例中部分去除第一二氧化硅薄膜和第二二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；圖2H是本發(fā)明方法實(shí)施例中形成金屬硅化物后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明是一種金屬阻擋層的淀積方法，更具體的說是一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法。本發(fā)明可應(yīng)用于技術(shù)節(jié)點(diǎn)為40nm、45nm、55nm、65nm、90nm以及130nm以上等的半
導(dǎo)體制造工藝中，其技術(shù)平臺為邏輯(Logic)和內(nèi)存(Memory)。本發(fā)明方法的具體實(shí)施方式
如下:圖2A是本發(fā)明方法實(shí)施例中在進(jìn)行本發(fā)明工藝前的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，本發(fā)明是應(yīng)用于晶體管器件結(jié)構(gòu)中，該晶體管器件包括硅襯底1、柵極2和柵極側(cè)壁3。在硅襯底I的中進(jìn)行離子注入，以形成有源區(qū)，在PMOS注入的同時進(jìn)行高劑量的氟注入，注入的劑量為lE15/cm2以上。此處的高劑量的氟離子注入對提高器件的可靠性是必不可少的。圖2B是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過淀積第一二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2B所示，首先，在經(jīng)過氟離子注入后的硅襯底I表面以及柵極2和柵極側(cè)壁3的表面上制備一層較薄的第一二氧化硅薄膜4，使該二氧化硅薄膜覆蓋硅襯底I的表面以及柵極2和柵極側(cè)壁3的表面，此處制備的第一二氧化硅薄膜4厚度控制在50-150A之間。其中，該二氧化硅薄膜的厚度可以為50A、150A、60A、80A、IIOA等，該二氧化硅薄膜的厚度須控制在50-150A；t間即可，在此處不進(jìn)行一一列舉。該較薄的第一二氧化硅薄膜4同時為較致密的二氧化硅薄膜，其折射率控制在1.8-2.0之間，其中，折射率的選值可以是1.8、2.0或
1.9等，關(guān)于折射率的取值可以認(rèn)為符合1.8-2.0之間這個條件的任意值都是可行的，故在此處部進(jìn)行一一列舉。該折射率接近于普通氮化硅膜6的折射率，這樣可以保證該二氧化硅薄膜具有比普通二氧化硅薄膜更強(qiáng)的覆蓋能力。圖2C是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過淀積第二二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2C所示，在制備好的較薄的第一二氧化硅薄膜4上繼續(xù)制備第二二氧化硅薄膜5，該二氧化硅薄膜的折射率應(yīng)控制在1.46-1.50之間，該折射率的取值可以為1.46、1.50或1.48等，關(guān)于折射率的取值可以認(rèn)為符合1.46-1.50之間這個條件的任意值都是可行的，故在此處不進(jìn)行一一列舉。對于該第二二氧化硅薄膜5的制備過程中，可采用溶膠凝膠工藝、化學(xué)氣相淀積工藝、物理氣相淀積工藝、熱氧化工藝等來進(jìn)行二氧化硅薄膜的制備，其中，優(yōu)選的，可選用以正硅酸乙酯(TEOS)為原料的溶膠凝膠工藝。其中，第二二氧化硅薄膜5的厚度應(yīng)大于第一二氧化硅薄膜4的厚度。在第一二氧化硅薄膜 4和第二二氧化硅薄膜5的淀積過程中，制備第一二氧化硅薄膜4的淀積速率低于制備第二二氧化硅薄膜5的淀積速率。圖2D為是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過高溫?zé)嵬嘶鸩襟E后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2D所示，對沉積了第一二氧化硅薄膜4和第二二氧化硅薄膜5后的器件進(jìn)行高溫?zé)嵬嘶鸸に囂幚恚詫η捌谧⑷氲碾x子進(jìn)行激活同時對硅表面進(jìn)行修復(fù)。在高溫?zé)嵬嘶鸸に囍械臏囟雀哂?000°C，由于在硅襯底1、柵極2和柵極側(cè)壁3上覆蓋有致密的第一二氧化硅薄膜4，因此，可以有效防止在進(jìn)行高溫退火工藝中的離子析出現(xiàn)象，從而有效避免了薄膜的鼓包和剝落現(xiàn)象的產(chǎn)生。圖2E是本發(fā)明方法實(shí)施例中經(jīng)過制備氮化硅膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2E所不，在第二二氧化娃薄膜5的表面淀積一層較厚的氮化娃膜6,使該氮化娃膜6覆蓋第二二氧化硅薄膜5的表面。其中，氮化硅膜6的厚度控制在200-300A，例如200A、300A、240A等，對于氮化硅膜6的厚度只要控制在200-300,A之間都是可行的，在此處不再--列舉。圖2F是本發(fā)明方法實(shí)施例中部分去除氮化硅膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2F所示，對氮化硅膜6進(jìn)行光刻工藝，使氮化硅膜6進(jìn)行選擇性的暴露，以得到所需的圖案。對暴露的氮化硅膜6進(jìn)行干法刻蝕，該干法刻蝕工藝停在第二二氧化硅薄膜5上，使得氮化硅膜6被部分刻蝕，刻蝕掉不需要的氮化硅膜6部分，保留所需的氮化硅膜6部分。其中，對于氮化硅膜6的刻蝕可以全部進(jìn)行刻蝕，也可以進(jìn)行部分刻蝕，可根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行相應(yīng)的改變。圖2G是本發(fā)明方法實(shí)施例中部分去除第一二氧化硅薄膜和第二二氧化硅薄膜后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2G所示，對第一二氧化硅薄和第二二氧化硅膜進(jìn)行濕法刻蝕，使暴露的第一二氧化硅薄膜4和第二二氧化硅被部分刻蝕掉，保留其被剩余氮化硅所包裹的部分。圖2H是本發(fā)明方法實(shí)施例中形成金屬硅化物后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2H所示，在柵極2以及硅襯底I的暴露部分表面制備金屬硅化物7層，使得制備的金屬硅化物7覆蓋于柵極2和娃襯底I的暴露部分的表面。其中，金屬娃化物7的制備過程為:先在柵極2和硅襯底I中暴露部分的表面上淀積Ni金屬；通過兩次的高溫退火，使得Ni金屬與裸露的硅反應(yīng)，生成阻值較低的金屬硅化物7。綜上所述，本發(fā)明的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，通過一層較薄且致密的二氧化硅覆蓋晶體管的硅襯底1、柵極2和柵極側(cè)壁3中暴露的部分，同時在該較薄的二氧化硅薄膜的表面制備一層較厚的普通二氧化硅薄膜，使得該雙層的二氧化硅薄膜結(jié)構(gòu)能夠保證在熱退火工藝中硅襯底I中的離子不容易析出，同時也保證了硅表面的應(yīng)力不會過大，避免了翹曲和碎片的危險。對于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種二氧化娃金屬阻擋層的淀積方法,應(yīng)用于一的娃襯底上,所述娃襯底的上表面還設(shè)置有柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括如下步驟: 進(jìn)行離子注入工藝，于所述硅襯底中形成有源區(qū)； 沉積第一二氧化硅薄膜覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)及所述硅襯底暴露的上表面； 沉積第二二氧化硅薄膜覆蓋于所述第一二氧化硅薄膜的上表面； 繼續(xù)高溫?zé)嵬嘶鸸に嚕? 其中，沉積所述第一二氧化硅薄膜時的沉積速率小于沉積所述第二二氧化硅薄膜時的沉積速率。
2.如權(quán)利要求1所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，還包括: 于所述高溫?zé)嵬嘶鸸に嚭螅苽湟粚拥枘じ采w于所述第二二氧化硅薄膜的上表面； 采用光刻工藝對所述氮化硅膜進(jìn)行選擇性的暴露； 回蝕所述氮化硅膜至所述第二二氧化硅薄膜的上表面； 回蝕所述第二二氧化硅薄膜和所述第一二氧化硅薄膜至所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面和所述娃襯底的上表面； 制備金屬硅化物覆蓋暴露的所述硅襯底表面和暴露的所述柵極結(jié)構(gòu)頂部表面。
3.如權(quán)利要求2所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，所述氮化硅膜的厚度為200-300 A...
4.如權(quán)利要求2所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，采用干法刻蝕工藝回蝕所述氮化硅膜。
5.如權(quán)利要求2所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝回蝕所述第二二氧化硅薄膜。
6.如權(quán)利要求2所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，采用濕法刻蝕工藝回蝕所述第一二氧化硅薄膜。
7.如權(quán)利要求1所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，所述第一二氧化硅薄膜的厚度為50-150 A,且所述第二二氧化硅薄膜的厚度大于所述第一二氧化硅薄膜厚度。
8.如權(quán)利要求7所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，所述第一二氧化硅薄膜的折射率為1.8-2.0 ； 所述第二二氧化硅薄膜的折射率為1.46-1.50。
9.如權(quán)利要求1所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，采用溶膠凝膠工藝制備所述第一二氧化硅薄膜。
10.如權(quán)利要求9所述的二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，其特征在于，所述溶膠凝膠工藝的原料為正硅酸乙酯。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種二氧化硅金屬阻擋層的淀積方法，應(yīng)用于具有一硅襯底、柵極和柵極側(cè)壁的晶體管器件。包括如下步驟進(jìn)行離子注入工藝，在硅襯底內(nèi)形成有源區(qū)；沉積一層致密的第一二氧化硅薄膜；沉積一層普通的第二二氧化硅薄膜；對所述晶體管器件采用高溫?zé)嵬嘶鸸に嚕恢苽湟粚拥枘じ采w于所述第二二氧化硅薄膜的表面；采用光刻工藝對所述氮化硅膜進(jìn)行選擇性的暴露；去除部分所述氮化硅膜；去除部分所述第二二氧化硅薄膜；去除部分所述第一二氧化硅薄膜；制備金屬硅化物覆蓋暴露的所述硅襯底和暴露的所述柵極表面。本發(fā)明在保證了注入離子在退火工藝中不被析出的同時，還避免了硅表面的翹曲和碎片的問題。
文檔編號H01L21/316GK103177956SQ201310081930
公開日2013年6月26日 申請日期2013年3月14日 優(yōu)先權(quán)日2013年3月14日
發(fā)明者宣國芳, 羅飛 申請人:上海華力微電子有限公司