降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，包括：在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，首先使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的硅化物阻擋層；第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦；使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層；第二次沉積第二厚度的鎳；進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
【專利說明】降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]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。
[0003]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。硅化鎳在三種鎳的硅化物中表現(xiàn)出最低的表面電阻，因此是我們所需要形成的相，但其對溫度很敏感，因此在退火時需要非常小心。而且在加熱的過程中，鎳非常容易深入地擴散進入硅中，形成spking或者嵌邊(piping)的缺陷，因此對于鎳的厚度和退火的溫度要求都很高，工藝窗口很窄。
[0004]形成硅化鎳的傳統(tǒng)工藝通常包括以下步驟:首先沉積氧化硅和/或氮化硅，通過光刻刻蝕將需要形成鎳硅化物的區(qū)域暴露出來，對暴露的硅表面進行預(yù)清洗，除去自然氧化物；在清洗后的硅表面上沉積鎳或者鎳合金；在第一溫度(約250-30(TC )下進行低溫快速熱處理，使鎳或者鎳合金的至少一部分與硅反應(yīng)，以形成高電阻一硅化二鎳；移除未反應(yīng)的鎳或鎳合金；在第二溫度(約500°C )下進行熱退火處理，使所述高電阻硅化鎳轉(zhuǎn)化為低電阻硅化鎳。
[0005]而隨著線寬的降低，通過物理氣相沉積的鎳在多晶硅柵極上的厚度與在活化區(qū)的厚度比越來越高，從而使得多晶硅柵極上形成的鎳硅化物較厚，這導(dǎo)致硅片上Efuse結(jié)構(gòu)中作為橋梁的鎳硅化物難以通過電遷移被熔斷，從而導(dǎo)致電路的失效。而如果降低沉積的鎳的厚度，從而減少多晶硅柵極上的鎳硅化物的厚度，這又會使得活化區(qū)的鎳硅化物厚度不夠，易發(fā)生鎳的piping，從而發(fā)生器件的失效。如何在保持活化區(qū)的鎳硅化物厚度的同時降低多晶硅柵極上的鎳硅化物的厚度，也就是降低柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比成為業(yè)界的難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法。
[0007]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其包括依次執(zhí)行:
[0008]第一步驟:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，首先使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的硅化物阻擋層；[0009]第二步驟:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦；
[0010]第三步驟:使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層；
[0011]第四步驟:第二次沉積第二厚度的鎳；
[0012]第五步驟:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
[0013]為了實現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其包括依次執(zhí)行:
[0014]第一步驟:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層；
[0015]第二步驟:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦；
[0016]第三步驟:使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層；
[0017]第四步驟:第二次沉積第二厚度的鎳；
[0018]第五步驟:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]結(jié)合附圖，并通過參考下面的詳細(xì)描述，將會更容易地對本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點和特征，其中:
[0020]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法的流程圖。
[0021]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法的流程圖。
[0022]需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
【具體實施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明的內(nèi)容進行詳細(xì)描述。
[0024]多晶硅柵極上的鎳硅化物的厚度決定了其是否能夠在特定的條件下熔斷。而活化區(qū)的鎳硅化物的厚度決定了 piping等缺陷的數(shù)量，因此必須在多晶硅柵極和活化區(qū)的鎳硅化物的厚度之間尋找一個平衡，因此必須降低多晶硅柵極和活化區(qū)的鎳硅化物的厚度比。
[0025]由此，本發(fā)明涉及一種降低柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法。本發(fā)明中，通過首先打開活化區(qū)的娃化物阻擋層(salicide block layer, SAB),在活化區(qū)先沉積一定厚度的鎳和氮化鈦，然后打開多晶硅柵極區(qū)的硅化物阻擋層，沉積第二層鎳，通過第一溫度退火在柵極區(qū)形成高阻相鎳硅化物，濕法去除未反應(yīng)的鎳，再用第二溫度退火最終形成低阻的鎳硅化物，實現(xiàn)了降低多晶硅柵極和活化區(qū)鎳硅化物的厚度比，從而使得Efuse能夠在特定的條件下生效，同時減少piping等缺陷的產(chǎn)生，從而提高產(chǎn)品良率。當(dāng)然，可以改變打開活化區(qū)的硅化物阻擋層和打開多晶硅柵極區(qū)的硅化物阻擋層的順序。
[0026]下面將具體描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
[0027]<第一優(yōu)選實施例>
[0028]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第一優(yōu)選實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法的流程圖。
[0029]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第一實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法包括依次執(zhí)行:
[0030]第一步驟S1:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，首先使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的硅化物阻擋層；
[0031]第二步驟S2:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦；
[0032]在第二步驟S2中，優(yōu)選地，第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦是通過物理氣相沉積的方式完成的，第一厚度優(yōu)選地為50-200A ;而且，優(yōu)選地，可選擇地為保護鎳不被氧化，經(jīng)常在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且優(yōu)選地Ti或者TiN層的厚度為50-200A ；
[0033]第三步驟S3:使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層；
[0034]優(yōu)選地，包含多晶硅柵極的光罩中除了包含多晶硅柵極區(qū)之外，還包括除活化區(qū)之外其它需要形成鎳硅化物的區(qū)域；
[0035]第四步驟S4:第二次沉積第二厚度的鎳；
[0036]第五步驟S5:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
[0037]優(yōu)選地，在第四步驟S4中，第二次沉積第二厚度的鎳是通過物理氣相沉積的方式完成的；第二厚度優(yōu)選地為30-150A ;為保護鎳不被氧化，優(yōu)選地在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且Ti或者TiN層的厚度優(yōu)選地為50-200A。
[0038]優(yōu)選地，活化區(qū)的硅化物阻擋層由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A之間。類似地，多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層的硅化物阻擋層由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A 之間。
[0039]優(yōu)選地，第一溫度退火時退火的第一溫度為220_330°C，退火時間為10_60s。
[0040]優(yōu)選地，第二溫度退火時退火的第二溫度為380_550°C，退火時間為10_60s。
[0041]〈第二優(yōu)選實施例〉
[0042]圖2示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明第二優(yōu)選實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法的流程圖。
[0043]如圖1所示，根據(jù)本發(fā)明第二實施例的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法包括依次執(zhí)行:
[0044]第一步驟S1:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層；
[0045]第二步驟S2:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦；[0046]在第二步驟S2中，優(yōu)選地，第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦是通過物理氣相沉積的方式完成的，第一厚度優(yōu)選地為50-200A ;而且，優(yōu)選地，可選擇地為保護鎳不被氧化，經(jīng)常在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且優(yōu)選地Ti或者TiN層的厚度為50-200A ；
[0047]第三步驟S3:使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層；
[0048]第四步驟S4:第二次沉積第二厚度的鎳；
[0049]第五步驟S5:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
[0050]優(yōu)選地，在第四步驟S4中，第二次沉積第二厚度的鎳是通過物理氣相沉積的方式完成的；第二厚度優(yōu)選地為30-150A ;為保護鎳不被氧化，優(yōu)選地在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且Ti或者TiN層的厚度優(yōu)選地為50-200A。
[0051]優(yōu)選地，活化區(qū)的硅化物阻擋層由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A之間。類似地，多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層的硅化物阻擋層由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A 之間。
[0052]優(yōu)選地，第一溫度退火時退火的第一溫度為220_330°C，退火時間為10_60s。
[0053]優(yōu)選地，第二溫度退火時退火的第二溫度為380_550°C，退火時間為10_60s。
[0054]本發(fā)明至少具有如下優(yōu)點:
[0055]1.單獨沉積多晶硅柵極的鎳，從而可以降低柵極鎳硅化物的厚度，從而使得Efuse能夠在特定的條件下生效,避免器件失效；
[0056]2.單獨沉積活化區(qū)的鎳，從而可以提高活化區(qū)鎳硅化物的厚度，減少piping等缺陷的廣生，從而提聞廣品良率。
[0057]可以理解的是，雖然本發(fā)明已以較佳實施例披露如上，然而上述實施例并非用以限定本發(fā)明。對于任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于包括依次執(zhí)行: 第一步驟:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，首先使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的硅化物阻擋層； 第二步驟:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦； 第三步驟:使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層； 第四步驟:第二次沉積第二厚度的鎳； 第五步驟:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，第一溫度退火時退火的第一溫度為220_330°C,退火時間為10_60s。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，第二溫度退火時退火的第二溫度為380-550°C，退火時間為10-60S。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，在第二步驟中，第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦是通過物理氣相沉積的方式完成的，第一厚度優(yōu)選地為50-200A。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，在第二步驟中，在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且優(yōu)選地Ti或者TiN層的厚度為50-200A。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，包含多晶硅柵極的光罩中除了包含多晶硅柵極區(qū)之外，還包括除活化區(qū)之外其它需要形成鎳硅化物的區(qū)域。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，活化區(qū)的硅化物阻擋層以及多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層的硅化物阻擋層均由氧化硅層和/或氮化硅層形成，而且氧化硅層和/或氮化硅層的厚度均為50-500A之間。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，在第四步驟中，第二次沉積第二厚度的鎳是通過物理氣相沉積的方式完成的；第二厚度優(yōu)選地為30-150A。
9.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于，在第四步驟中，在沉積鎳之后再鎳上沉積Ti或者TiN層，而且Ti或者TiN層的厚度為 50-200A。
10.一種降低多晶硅柵極與活化區(qū)鎳硅化物厚度比的方法，其特征在于包括依次執(zhí)行: 第一步驟:在形成多晶硅柵極和活化區(qū)的硅片上，使用包含多晶硅柵極的光罩通過光刻刻蝕打開包含多晶硅柵極區(qū)域的硅化物阻擋層； 第二步驟:第一次沉積第一厚度的鎳和氮化鈦； 第三步驟:使用活化區(qū)的光罩通過光刻刻蝕打開活化區(qū)的鎳、氮化鈦和硅化物阻擋層； 第四步驟:第二次沉積第二厚度的鎳；第五步驟:進行第一溫度退火，通過濕法清洗去除硅片上未反應(yīng)的鎳，再進行第二溫度退火，最 終在多晶硅柵極和活化區(qū)形成低阻的鎳硅化物。
【文檔編號】H01L21/28GK103943483SQ201410163504
【公開日】2014年7月23日 申請日期:2014年4月22日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月22日
【發(fā)明者】周軍, 賀忻 申請人:上海華力微電子有限公司