一種鎳化硅合金的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于半導(dǎo)體器件中的鎳化硅合金的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，先進(jìn)CMOS工藝中，用作局域互連(LI)和源漏電極、柵電極接觸的材料主要采用鎳化硅合金薄膜，鎳化硅合金的功能是為后段制程與硅之間提供歐姆接觸，降低電阻。請參閱圖1，為現(xiàn)有的鎳化硅合金的制備方法的流程示意圖，現(xiàn)有的鎳化硅合金的制備方法包括以下步驟:
[0003]步驟L1:提供半導(dǎo)體器件襯底，對其進(jìn)行濕法浸潤式預(yù)清洗；用于去除有機(jī)物和雜質(zhì)粒子；半導(dǎo)體器件襯底可以包括前道工藝中形成的結(jié)構(gòu)；半導(dǎo)體器件襯底的材料通常含有娃；
[0004]步驟L2:在半導(dǎo)體器件襯底上淀積鎳金屬層；其中，鎳金屬層中鉑的百分比含量為 10% ；
[0005]步驟L3:對半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行第一道快速熱退火；其中，淀積的鎳金屬層與硅形成富鎳相的鎳化娃金屬；
[0006]步驟L4:去除沒有反應(yīng)的鎳金屬層；
[0007]步驟L5:對半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行第二道快速熱退火，從而使富鎳的鎳化硅金屬層相變，生成一娃一鎳的低阻相。
[0008]然而，上述制備方法中，存在的缺陷是:在步驟LI之前，由于半導(dǎo)體器件襯底所采用的原始襯底上有一層薄薄的原生氧化物層，該原生氧化物層的生長不均勻，導(dǎo)致原始襯底被不均勻的消耗掉，從而造成所形成的半導(dǎo)體器件襯底的不均勻性；并且，步驟LI中，采用的預(yù)清洗工藝為濕法清洗工藝，主要以去掉有機(jī)物和雜質(zhì)為目的，但是，該濕法清洗工藝不能有效去除半導(dǎo)體器件襯底上的原生氧化物；在后續(xù)步驟中，在半導(dǎo)體器件襯底表面的原生氧化物夾在半導(dǎo)體器件襯底和所形成的鎳化硅合金之間，也即是在硅/鎳化硅界面處存在原生氧化物，使得鎳在擴(kuò)散中與原生氧化物反應(yīng)生成SiN1、N12, SiNi2等高阻的晶體，因其形狀酷似埃及的金字塔形狀，所以稱作金字塔缺陷，如圖2所示，箭頭所指向的是金字塔缺陷。
[0009]由于金字塔缺陷的存在，使得半導(dǎo)體器件襯底的Si與鎳化硅合金中NiSi之間的界面不平整，有尖角，容易漏電。并且還造成鎳化硅金屬層不均勻；因為鎳化硅金屬層的接觸電阻與其厚度有很大關(guān)系，不均勻的鎳化硅合金層嚴(yán)重影響到鎳化硅合金的接觸電阻，因此，金字塔缺陷嚴(yán)重影響了鎳化硅合金的接觸電阻的均勻度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]為了克服以上問題，本發(fā)明旨在提供一種用于半導(dǎo)體器件的鎳化硅合金的制備方法，在鎳化硅合金形成之前，采用低溫氧氣來處理半導(dǎo)體器件襯底，并且增設(shè)了硅鈷鎳預(yù)清洗，從而去除半導(dǎo)體器件襯底上的原生氧化物。
[0011]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種鎳化硅合金的制備方法，在一半導(dǎo)體器件襯底上進(jìn)行，所述半導(dǎo)體器件襯底的材料包含硅，所述半導(dǎo)體器件襯底表面具有原生氧化物，本發(fā)明的鎳化硅合金的制備方法包括以下步驟:
[0012]步驟01:采用02在不高于600°C下來處理所述半導(dǎo)體器件襯底，使所述半導(dǎo)體器件襯底表面的所述原生氧化物受熱生長，從而形成均勻的原生氧化物層；
[0013]步驟02:采用濕法浸潤式預(yù)清洗工藝來處理所述半導(dǎo)體器件襯底，以去除所述半導(dǎo)體器件襯底表面的有機(jī)物和雜質(zhì)；
[0014]步驟03:采用硅鈷鎳預(yù)清洗工藝來處理所述半導(dǎo)體器件襯底，以去除所述半導(dǎo)體器件襯底表面的原生氧化物層，從而得到平坦的所述半導(dǎo)體器件襯底表面；
[0015]步驟04:在所述半導(dǎo)體器件襯底上沉積鎳金屬層；
[0016]步驟05:對半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行第一道快速熱退火工藝，所述鎳金屬層與所述半導(dǎo)體器件襯底表面的硅發(fā)生反應(yīng)生成富鎳相的鎳化硅金屬；
[0017]步驟06:去除沒有反應(yīng)的所述鎳金屬層部分；
[0018]步驟07:對半導(dǎo)體器件襯底進(jìn)行第二道快速熱退火工藝，使所述富鎳相的鎳化硅金屬發(fā)生相變，形成鎳化娃合金。
[0019]優(yōu)選地，所述步驟01中，采用恒溫處理所述半導(dǎo)體器件襯底。
[0020]優(yōu)選地，所述步驟01中，采用02在不高于35°C的溫度下來處理所述半導(dǎo)體器件襯底。
[0021]優(yōu)選地，所述硅鈷鎳預(yù)清洗工藝包括:
[0022]步驟31:將所述半導(dǎo)體器件襯底置于所述硅鈷鎳刻蝕工藝腔中；
[0023]步驟32:于35°C下恒溫加熱氧化所述半導(dǎo)體器件襯底；
[0024]步驟33:采用NH4F來刻蝕所述半導(dǎo)體器件襯底，所述NH4F與所述半導(dǎo)體器件襯底表面的所述原生氧化物發(fā)生反應(yīng)而生成氟銨酸鹽；
[0025]步驟34:加熱所述半導(dǎo)體器件襯底，使所述半導(dǎo)體器件襯底表面的所述氟銨酸鹽升華并且被抽出所述硅鈷鎳刻蝕工藝腔；
[0026]步驟35:重復(fù)循環(huán)上述過程，直至完全去除所述半導(dǎo)體器件襯底表面的所述原生氧化物。
[0027]優(yōu)選地，所述加熱所述半導(dǎo)體器件襯底使所述半導(dǎo)體器件襯底表面的所述氟銨酸鹽升華的溫度恒定為180°C。
[0028]優(yōu)選地，所述氟銨酸鹽為六氟硅酸銨。
[0029]優(yōu)選地，所述原生氧化物為氧化硅。
[0030]優(yōu)選地，所述鎳金屬層中含有10%的鉑。
[0031]本發(fā)明的鎳化硅合金的制備方法，在制備鎳化硅合金之前，依次采用低溫氧氣處理、濕法浸潤式預(yù)清洗、硅鈷鎳預(yù)清洗，從而消除原生氧化物；其中，低溫氧氣處理的過程，用來消除因原生氧化物的不均勻性導(dǎo)致的半導(dǎo)體器件襯底的不均勻的缺陷；硅鈷鎳預(yù)清洗用來消除原生氧化物，使鎳化硅合金與半導(dǎo)體器件襯底中硅的界面更加平穩(wěn)光滑，并進(jìn)一步使得鎳化硅合金的厚度均勻性得到提升，而且避免因原生氧化物導(dǎo)致的金字塔缺陷，進(jìn)而改善接觸電阻的均勻性和避免半導(dǎo)體器件產(chǎn)生漏電。
【附圖說明】
[0032]圖1為現(xiàn)有的鎳化硅合金的制備方法的流程示意圖
[0033]圖2為金字塔缺陷的透射電子顯微鏡圖片
[0034]圖3為本發(fā)明的一個較佳實施例的鎳化硅合金的制備方法的流程示意圖
[0035]圖4為本發(fā)明的一個較佳實施例的硅鈷鎳預(yù)清洗的流程示意圖
【具體實施方式】
[0036]為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚易懂，以下結(jié)合說明書附圖，對本發(fā)明的內(nèi)容作進(jìn)一步說明。當(dāng)然本發(fā)明并不局限于該具體實施例，本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員所熟知的一般替換也涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
[0037]本發(fā)明的鎳化硅合金的制備方法，首先，在原始襯底表面，有一層薄薄的原生氧化層，它并不是均勻的生長的，這就導(dǎo)致半導(dǎo)體器件襯底被不均勻的消耗掉，造成半導(dǎo)體器件襯底的不均勻性。如果加入低溫O2處理，就會使原生氧化層繼續(xù)生長，由于受熱下生長而加熱是均勻的，原生氧化層就會朝著更均勻的方向生長，如果去除氧化層，就會露出更平坦的半導(dǎo)體器件襯底。再者，由于濕法浸潤式預(yù)清洗主要以去掉有機(jī)物和雜質(zhì)為目的，而存在半導(dǎo)體器件襯底表面的原生氧化層卻不能有效清除，而在濕法浸潤式預(yù)清洗工藝后引入硅鈷鎳Siconi預(yù)清洗就能有效清除原生氧化物，使得后續(xù)鎳化硅合金生成退火工藝中，不會由于原生氧化物的存在而產(chǎn)生金字塔缺陷。
[0038]以下結(jié)合附圖3-4和具體實施例對本發(fā)明的鎳化硅合金的制備方法作進(jìn)一步詳細(xì)說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式、使用非精準(zhǔn)的比例，且僅用以方便、清晰地達(dá)到輔助說明本實施例的目的。
[0039]請參閱圖3，本實施例中，所采用的半導(dǎo)體器件襯底可以包含前道工藝所制備的結(jié)構(gòu)，例如，阱區(qū)、淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)、柵極、源漏極等；半導(dǎo)體器件襯底的原始襯底可以為硅襯底；如前所述，由于原始襯底上不可避免的形成有原生氧化物，該原生氧化物由于受熱不均勻而導(dǎo)致生長不均勻，從而造成原始襯底被不均勻的消耗掉，造成在形成鎳化硅合