專利名稱：在晶體管的有源區(qū)域分兩次形成硅化物的工藝的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及在晶體管的有源區(qū)的源漏區(qū)域和柵極區(qū)域分兩次形成硅化物的工藝。
背景技術(shù)：
隨著集成電路的不斷發(fā)展，晶體管的最小線寬不斷縮小。目前主流工藝0.18μm技術(shù)就是指柵極的長(zhǎng)度為0.18微米。在線寬不斷縮小的同時(shí)，為了提高晶體管的性能，源/漏結(jié)的深度也在不斷減小，在0.18微米工藝下結(jié)的深度只有數(shù)十~一百幾十納米。相應(yīng)的，在0.18um工藝下，硅化物的厚度一般在55nm左右；在0.13um工藝下，硅化物厚度一般在40nm左右；而在90nm工藝下，硅化物厚度一般在28nm左右。
目前的集成電路制造工藝中都使用硅化物工藝技術(shù)來(lái)減少源漏區(qū)域和多晶電極的電阻。無(wú)論是0.35/0.25微米技術(shù)的鈦硅化物(TiSi2)還是0.18/0.13微米技術(shù)的鈷硅化物(CoSi2)都用到了兩步硅化物形成工藝。在首先PVD淀積形成硅化物所需的金屬后，通過(guò)第一次較低溫度的快速熱退火(RTP1)處理淀積的金屬形成高電阻的硅化物。然后通過(guò)化學(xué)溶劑APM(氨水和雙氧水混合)/SPM(硫酸和雙氧水混合)去除在場(chǎng)氧化層和柵極側(cè)壁邊墻(spacer)上殘留的或未反應(yīng)的金屬(即多余金屬)，并留下產(chǎn)生的硅化物(這一步稱為選擇性腐蝕)。最后通過(guò)第二次較高溫度的快速熱退火(RTP2)處理以形成低電阻的硅化物。而對(duì)于鎳硅化物(NiSi)來(lái)說(shuō)，通常在PVD淀積形成硅化物所需的金屬后，只用一步RTP工藝，形成低電阻的NiSi，隨后通過(guò)選擇性濕法工藝將殘余或未反應(yīng)的金屬給腐蝕掉。
但是隨著結(jié)深的不斷變淺，如果晶體管源漏區(qū)域硅化物的厚度太大，會(huì)造成結(jié)漏電增大，從而影響器件的工作。而如果厚度減薄則會(huì)造成電阻變大，同樣不利于獲得好性能的器件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種在晶體管有源區(qū)的不同區(qū)域分兩次形成硅化物的工藝，以利于優(yōu)化硅化物工藝，提高器件的性能。
本發(fā)明提出的在晶體管有源區(qū)分兩次形成硅化物的工藝，具體是在源漏區(qū)域沉積相對(duì)較薄的硅化物，以保證漏電的要求，而在柵極區(qū)域沉積相對(duì)較厚的硅化物，以降低電阻，有助于優(yōu)化硅化物工藝，提高器件的性能。有源區(qū)域中柵極區(qū)域的硅化物與源漏區(qū)域的硅化物的厚度之比大于1，小于10。
為了能夠形成不同厚度的硅化物，需要分兩次形成硅化物?？梢酝ㄟ^(guò)淀積介質(zhì)膜作為掩膜，首先擋住有源區(qū)域中源漏區(qū)域，通過(guò)金屬濺射和退火使柵極區(qū)域形成了硅化物后，再淀積介質(zhì)膜擋住已形成硅化物的柵極區(qū)域，經(jīng)刻蝕暴露出源漏區(qū)域后，再通過(guò)金屬濺射和退火使源漏區(qū)域形成比柵極區(qū)域硅化物薄的另一厚度硅化物；也可以通過(guò)淀積介質(zhì)膜作為掩膜，首先擋住有源區(qū)域中柵極區(qū)域，通過(guò)金屬濺射和退火使源漏區(qū)域形成了硅化物后，再淀積介質(zhì)膜擋住已形成硅化物的源漏區(qū)域，經(jīng)刻蝕暴露出柵極區(qū)域后，再通過(guò)金屬濺射和退火使柵極區(qū)域形成比源漏區(qū)域硅化物厚的另一厚度硅化物。上述源漏區(qū)域形成的硅化物的厚度可控制在10~70nm；上述柵極區(qū)域形成的硅化物的厚度可控制在12~100nm。
上述形成的硅化物可為多種金屬硅化物，如Ti硅化物、Co硅化物和Ni硅化物，以用于不同等級(jí)的工藝。
本發(fā)明提供了多種途徑實(shí)現(xiàn)硅化物工藝，同時(shí)可以對(duì)晶體管不同有源區(qū)區(qū)域的硅化物厚度進(jìn)行控制，有利于優(yōu)化晶體管性能。


圖1所示為柵極pacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片后的示意圖；圖2所示為通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域后的示意圖；圖3所示為經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬后的示意圖；圖4所示為通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉后的示意圖；圖5所示為再次在硅片表面淀積介質(zhì)后的示意圖；圖6所示為通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域后的示意圖；圖7所示為再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬后的示意圖；圖8所示為通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉后的示意圖；圖9所示為通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域后，通過(guò)第二次快速熱退火形成所需硅化物的示意圖；附圖標(biāo)號(hào)1為晶體管源極、2為晶體管柵極、3為晶體管漏極、4為介質(zhì)一、5為金屬一、6為硅化物、7為介質(zhì)二、8為金屬二
具體實(shí)施例方式
實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體工藝步驟可以有多種選擇對(duì)形成不同厚度Ti、Co硅化物的工藝，其基本工藝步驟是1.柵極spacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；1.通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；2.經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；3.通過(guò)低溫快速熱退火(RTP1)形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；4.再次在硅片表面淀積介質(zhì)；5.通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；6.再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；7.通過(guò)低溫快速熱退火(RTP2)形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；8.通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域，然后通過(guò)高溫快速熱退火(RTP2)，實(shí)現(xiàn)需要的低電阻硅化物；或者，上述步驟2也可以通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，此時(shí)相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域。上述步驟9相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
上述過(guò)程中之步驟1、5所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之間；步驟3、7所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、8所用低溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在600-800℃之間；對(duì)于Co在400-600℃之間；步驟9所用高溫?zé)嵬嘶穑瑢?duì)于Ti在700-900℃之間，對(duì)于Co在650-850℃之間。
或者1.柵極spacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；2.通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；3.經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；4.通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；5.通過(guò)高溫快速熱退火，在源漏區(qū)域?qū)崿F(xiàn)需要的低電阻硅化物；6.再次在硅片表面淀積介質(zhì)；7.通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；8.再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；9.通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；10.通過(guò)高溫快速熱退火，在柵極區(qū)域?qū)崿F(xiàn)需要的低電阻硅化物；11.通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域；
或者，上述步驟2也可以通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟7)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，此時(shí)相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域。上述步驟11相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
上述過(guò)程中之步驟1、6所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之間；步驟3、8所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、9所用低溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在600-800℃之間；對(duì)于Co在400-600℃之間；步驟5、10所用高溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在700-900℃之間，對(duì)于Co在650-850℃之間。
對(duì)形成不同厚度Ni硅化物的工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)上述要求的主要工藝步驟是1.柵極pacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；2.通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；3.經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；4.通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；5.再次在硅片表面淀積介質(zhì)；6.通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；7.再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；8.通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；9.通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域；或者，上述步驟2也可以通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，此時(shí)相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域。上述步驟9)相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
上述過(guò)程中步驟1、5所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之間；步驟3、7所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、8所用低溫?zé)嵬嘶饘?duì)于Ni在400-700℃之間。
下面通過(guò)舉例描述本發(fā)明的具體實(shí)施例過(guò)程1.在柵極側(cè)墻spacer形成后，用20nmSiO2、SiN或者SiON介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片，如圖1所示；2.隨后通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域，如圖2所示；3.經(jīng)過(guò)HF漂洗后，濺射所需金屬，如10nmCo/8nmTiN，如圖3所示；4.然后通過(guò)RTP1，如500℃，30s形成硅化物，再將不需要的金屬給腐蝕掉，如圖4所示；5.再次在硅片表面淀積如20nmSiO2、SiN或者SiON介質(zhì)，如圖5所示；
6.然后通過(guò)(干法或者濕法)刻蝕打開柵極區(qū)域，如圖6所示；7.經(jīng)過(guò)HF漂洗后，濺射所需金屬，如15nmCo/8nmTiN，以形成較厚的硅化物，如圖7所示；8.然后通過(guò)RTP1，如500℃，30s形成硅化物，再將不需要的金屬給腐蝕掉，如圖8所示；9.通過(guò)(干法或者濕法)再次打開源漏區(qū)域，然后通過(guò)RTP2，如850℃，30s實(shí)現(xiàn)需要的低電阻硅化物，如圖9所示。
權(quán)利要求
1.一種在晶體管的有源區(qū)域形成硅化物的工藝，其特征在于在柵極區(qū)域沉積相對(duì)較厚的硅化物，在源漏區(qū)域沉積相對(duì)較薄的硅化物，前者與后者的厚度之比大于1，小于10。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成硅化物的工藝，其特征在于通過(guò)淀積介質(zhì)膜作為掩膜，首先擋住有源區(qū)域中源漏區(qū)域，通過(guò)金屬濺射和退火使柵極區(qū)域形成硅化物后，再淀積介質(zhì)膜擋住已形成硅化物的柵極區(qū)域，經(jīng)刻蝕暴露出源漏區(qū)域后，再通過(guò)金屬濺射和退火使源漏區(qū)域形成比柵極區(qū)域硅化物薄的另一厚度硅化物。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成硅化物的工藝，其特征在于通過(guò)淀積介質(zhì)膜作為掩膜，首先擋住有源區(qū)域中柵極區(qū)域，通過(guò)金屬濺射和退火使源漏區(qū)域形成硅化物后，再淀積介質(zhì)膜擋住已形成硅化物的源漏區(qū)域，經(jīng)刻蝕暴露出柵極區(qū)域后，再通過(guò)金屬濺射和退火使柵極區(qū)域形成比源漏區(qū)域硅化物厚的另一厚度硅化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的形成硅化物的工藝，其特征在于上述源漏區(qū)域形成的硅化物的厚度控制在10~70nm；上述柵極區(qū)域形成的硅化物的厚度控制在12~100nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2、3所述的形成硅化物的工藝，其特征在于上述形成的硅化物為多種金屬硅化物Ti硅化物、Co硅化物和Ni硅化物。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的形成硅化物，其特征在于對(duì)于形成Ti、Co硅化物，基本步驟是1)柵極spacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；3)經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；4)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；5)再次在硅片表面淀積介質(zhì)；6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；7)再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；8)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；9)通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域，然后通過(guò)高溫快速熱退火，實(shí)現(xiàn)需要的低電阻硅化物；上述過(guò)程中，步驟1、5所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之間；步驟3、7所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、8所用低溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在600-800℃之間，對(duì)于Co在400-600℃之間；步驟9所用高溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在700-900℃之間，對(duì)于Co在650-850℃之間。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的形成硅化物的工藝，其特征在于上述的步驟2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域，改為通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域；上述步驟9相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的形成硅化物的工藝，其特征在于對(duì)于形成Ti、Co硅化物，基本步驟是1)在柵極spacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；3)經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；4)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；5)通過(guò)高溫快速熱退火，在源漏區(qū)域?qū)崿F(xiàn)需要的低電阻硅化物；6)再次在硅片表面淀積介質(zhì)；7)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；8)再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；9)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；10)通過(guò)高溫快速熱退火，在柵極區(qū)域?qū)崿F(xiàn)需要的低電阻硅化物；11)通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域；上述過(guò)程中，步驟1、6所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之間；步驟3、8所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、9所用低溫?zé)嵬嘶穑瑢?duì)于Ti在600-800℃之間，對(duì)于Co在400-600℃之間；步驟5、10所用高溫?zé)嵬嘶?，?duì)于Ti在700-900C之間，對(duì)于Co在650-850℃之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成硅化物的工藝，其特征在于上述的步驟2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域，改為通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟7)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域；上述步驟11相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的形成硅化物的工藝，其特征在于對(duì)于Ni硅化物，其基本步驟是1)在柵極spacer形成后，用介質(zhì)覆蓋整個(gè)硅片；2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域；3)經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；4)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；5)再次在硅片表面淀積介質(zhì)；6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域；7)再次經(jīng)過(guò)HF漂洗后濺射所需金屬；8)通過(guò)低溫快速熱退火形成硅化物，并將不需要的金屬給腐蝕掉；9)通過(guò)刻蝕再次打開源漏區(qū)域；上述過(guò)程，步驟1、5所用介質(zhì)為SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之間；步驟3、7所用濺射的金屬厚度在6-40nm之間；步驟4、8所用低溫?zé)嵬嘶饻囟仍?00-700℃之間；
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成硅化物的工藝，其特征在于上述的步驟2)通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住柵極區(qū)域，打開源漏區(qū)域，改為通過(guò)光刻、刻蝕令介質(zhì)覆蓋住源漏區(qū)域，打開柵極區(qū)域；上述步驟6)通過(guò)刻蝕打開柵極區(qū)域，此時(shí)相應(yīng)改為通過(guò)刻蝕打開源漏區(qū)域；上述步驟9)相應(yīng)改為再次打開柵極區(qū)域。
全文摘要
本發(fā)明屬集成電路制造工藝技術(shù)領(lǐng)域。為了優(yōu)化硅化物模塊工藝，在柵極和源漏極區(qū)域生長(zhǎng)不同厚度硅化物，在源漏區(qū)域的硅化物厚度較薄以滿足結(jié)漏電的要求，在柵極區(qū)域的硅化物厚度較厚以滿足低電阻的要求。為此需要用介質(zhì)膜在生長(zhǎng)某一種厚度硅化物的同時(shí)覆蓋住需要保護(hù)的有源區(qū)區(qū)域，本發(fā)明可以多種實(shí)現(xiàn)的工藝步驟，根據(jù)需要加以選擇。
文檔編號(hào)H01L21/8234GK1547254SQ20031010946
公開日2004年11月17日 申請(qǐng)日期2003年12月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年12月16日
發(fā)明者胡恒聲 申請(qǐng)人:上海華虹(集團(tuán))有限公司, 上海集成電路研發(fā)中心有限公司