专利名称：改善半导体装置残留物及热特性的方法
技术领域：
本发明是关于一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，具体而言，是关于一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，该方法通过在由Si、Co与Ni所组成的现有三层上附加一氮化钛(TiN)罩层(capping layer)来形成硅化物，因此解决在制造半导体装置时在其上剩余残留物的问题并且确保提高其热稳定性。
背景技术：
现行0.13μm或0.13μm以下的逻辑技术方面的持续趋势为，使用硅化镍来取代硅化钴以增强短通道效应(short channel effect)。硅化镍的优点在于，硅化镍即使在小于0.10μm精细线宽时仍具有依据线宽的恒定薄片电阻，以及低的聚硅氧(silicone)消耗率及低特定电阻，由于硅化镍的优点，硅化镍的应用正扩展至奈米级-CMOS(nano-CMOS，Complementary MetalOxide Semiconductor，互补金属氧化物半导体)。
然而，与硅化钴相比，在层间介电膜沉积过程、接触热过程及类似过程这些形成硅化物之后所进行的后续过程期间，由于硅化镍呈现不稳定的热特性，例如，相转化为NiSi2或容易发生内聚力，所以必须立即解决这些问题。
因此，为了解决这些问题，一种常规方法是采取在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上沉积钴/镍(Co/Ni)双层或镍/钴(Ni/Co)双层后，透过热处理过程来形成硅化物层。
然而，在使用钴/镍(Co/Ni)双层或镍/钴(Ni/Co)双层来提供热稳定性的常规方法中，由于这些元素的反应而形成由Si、Co与Ni所组成的化合物，并且该化合物呈现抗蚀刻液的强抗性，所以形成硅化物之后剩下的残留物会在蚀刻过程之后继续残留在侧壁及场上，导致容易形成电桥(bridge)的问题。
图1是表示当在常规方法中使用钴/镍双层或镍/钴双层且无罩层时，在未去除剩下的残留物情况下所造成的问题的图示。
即，根据常规方法，即使应用湿式蚀刻来去除形成硅化物之后剩下的残留物，残留物仍然存在而未被彻底去除。
发明内容
本发明系是为解决上述问题，并且本发明的目的在于提供一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，该方法通过在由聚硅氧、钴与镍所组成的三层上附加氮化钛罩层来形成硅化物，因此解决在制造半导体装置时在其上剩余残留物的问题并且确保提高其热稳定性。
根据本发明一个方面，得以达成上述及其他目的在于提供一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，包括下列步骤a)在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上依次沉积镍层及钴层；b)在该钴层上沉积罩层；c)通过热处理，利用沉积在该聚硅氧烷基板上的镍层及钴层来形成硅化物层；以及d)以湿式蚀刻去除残留物。
根据本发明另一个方面，本发明提供一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，包括下列步骤a)在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上依次沉积钴层及镍层；b)在该镍层上沉积罩层；c)通过热处理，利用沉积在该聚硅氧烷基板上的钴层及镍层来形成硅化物层；以及d)以湿式蚀刻去除残留物。
可以在100至200W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于该聚硅氧烷基板的温度下沉积厚度为100的镍。
可以在100至200W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于该聚硅氧烷基板的温度下沉积厚度为10的钴。
可以在200至300W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于该聚硅氧烷基板的温度下沉积厚度为100的罩层。
可以在500至700℃温度下进行30秒、60秒或90秒快速热处理(rapidthermal process，RTP)来进行热处理，以形成硅化物层。
可使用混合比率为4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液来进行15分钟的湿式蚀刻过程。
该罩层可能是氮化钛膜。
根据本发明的方法，通过在由聚硅氧、钴与镍所组成的三层上额外沉积氮化钛罩层来形成硅化物，以确保在形成硅化物时进行的热处理时的热稳定性，并且通过在后续的蚀刻过程中去除因蚀刻剂所造成的抗性以彻底去除残留物。
参考附图及下述详细说明进一步理解本发明的上述及其他目的和本发明特征，其中图1表示由常规方法去除残留物所造成的问题的图示；图2a到图2d表示根据本发明制造半导体装置的步骤的横截面图；图3是根据本发明增强热稳定性的图形表示；以及图4表示根据本发明改善残留物的图示。
具体实施例方式
现在将参考附图来详细说明优选具体实施方案。所提供的具体实施方案是基于解说用途，并且不应认为本发明范畴受限于具体实施方案。
图2a到图2d是根据本发明制造半导体装置的步骤的横截面图。
首先，如图2a所示，在已形成有装置分隔膜15且以P井所界定的聚硅氧烷基板10上，形成由闸氧化物膜20所组成的闸极及多聚硅氧30，以及在该闸极的两边形成介电膜的间隔物45。接着，在该闸极两边的较下方部分处，将杂质注入该聚硅氧烷基板10中，形成源极/汲极区40(source/drainregions 40)以完成晶体管。
接着，如图2b所示，在该晶体管上依次沉积镍层50及钴层60，使镍层50的厚度为100，钴层60的厚度为10。
此外，可先沉积钴层60，之后再沉积镍层50。
另外，优选在100至200W功率、3E-7Torr基础压力(base pressure)、1mTorr真空压力及介于沉积源(deposition source)与聚硅氧烷基板之间13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于聚硅氧烷基板的温度沉积钴层60及镍层50。
然后，在位于镍层50的钴层60上，或在位于钴层60的镍层50上，沉积作为罩层的氮化钛层70，使氮化钛层70的厚度为100。
此处，优选在200至300W功率、3E-7Torr基础压力、1mTorr真空压力及介于沉积源(图中未描绘)与聚硅氧烷基板之间13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于聚硅氧烷基板的温度沉积氮化钛层70。
接着，在550℃温度下进行60秒快速热处理过程(RTP)，来热处理已沉积在钴层60或镍层50上的氮化钛层70，以形成硅化物层。
此外，除了上述的条件以外，可在500至700℃温度下进行30秒、60秒或90秒的RTP。
接着，如图2c所示，在有聚硅氧存在之处，通过选择性反应来形成硅化物层55。
即，存在非硅化物金属层85，在该非硅化物金属层85下，仅会在闸极中多晶硅闸极(poly gate)上表面(upper surface)处及该聚硅氧烷基板10的源极/汲极区40处形成硅化物层55，并且在聚硅氧烷基板的其他部分处不形成硅化物层。
参考常规方法来详细说明本发明，常规方法的问题在于，当通过聚硅氧层、钴层60与镍层50迅速反应形成由Si、Co与Ni所组成的化合物时，该化合物呈现抗蚀刻液的强抗性，所以形成硅化物层55之后剩下的残留物会在蚀刻过程之后继续残留在侧壁(side wall)间隔物45及装置分隔膜15上。
然而，如上文所述，在本发明中，在由聚硅氧、钴与镍各层上额外沉积该氮化钛罩层70，所以在热处理及蚀刻过程期间，该氮化钛层70可以吸收物理应力(physical stress)并且阻滞反应速率，因此可以防止因聚硅氧层、钴层60与镍层50迅速反应而形成化合物。结果，由于没有抗蚀刻液的抗性(常规方法中的化合物所造成的抗性)，因而能够通过蚀刻过程彻底去除残留物。
另外，氮化钛罩层70实质上防止周围气体介入反应，所以能够进一步提高在热处理期间的热稳定性。
最后，如图2d所示，通过湿式蚀刻由其中的硅化物层55所形成的半导体装置，去除不是以硅化物层55所形成的非硅化物金属层85。
此处，使用混合比率为4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液来进行15分钟的湿式蚀刻过程。
图3表示与常规方法的热稳定性相比，根据本发明半导体装置具有卓越热稳定性的图示。
如图3所示，在后续处理过程期间，镍/氮化钛层呈现最差的热稳定性，反之，在后续热处理过程期间，镍/钴/氮化钛层呈现最佳的热稳定性。
图4表示根据本发明彻底去除残留物的图示。
如图4所示，运用在聚硅氧/钴/镍三层上额外沉积该氮化钛罩层来形成该硅化物之后，进行用于去除剩下的残留物的蚀刻过程，彻底去除残留物。
由上述说明可得知，根据本发明，其有利效应在于，运用在由聚硅氧、钴与镍所组成的三层上额外沉积氮化钛罩层来形成硅化物层，因此确保在形成硅化物时进行的热处理的热稳定性，并且其有利效应在于，通过后续的蚀刻过程来消除因蚀刻剂所造成的抗性，以彻底去除残留物。
应明白，如上文所述的具体实施方案及附图是基于解说目的予以描述，并且本发明仅受限于下述权利要求。另外，本领域技术人员应明白，在不脱离如所述权利要求所提出的本发明范畴与精神的范围内，可进行各种修改、增加及替代。
权利要求
1.一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，该方法包括下列步骤a)在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上依次沉积镍层及钴层；b)在该钴层上沉积罩层；c)通过热处理，利用沉积在该聚硅氧烷基板上的镍层及钴层来形成硅化物层；以及d)以湿式蚀刻去除残留物。
2.一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，该方法包括下列步骤a)在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上依次沉积钴层及镍层；b)在该镍层上沉积罩层；c)通过热处理，利用沉积在该聚硅氧烷基板上的钴层及镍层来形成硅化物层；以及d)以湿式蚀刻去除残留物。
3.如权利要求1或2所述的方法，其中在100至200W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于聚硅氧烷基板的温度沉积厚度为100的镍。
4.如权利要求1或2所述的方法，其中在100至200W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于聚硅氧烷基板的温度沉积厚度为10的钴。
5.如权利要求1或2所述的方法，其中在200至300W功率、1mTorr真空压力及13cm、15cm或17cm基板距离条件下，以相同于聚硅氧烷基板的温度沉积厚度为100的罩层。
6.如权利要求1或2所述的方法，其中在500至700℃温度下进行30秒、60秒或90秒快速热处理来进行热处理，形成硅化物层。
7.如权利要求1或2所述的方法，其中使用混合比率为4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液来进行15分钟的湿式蚀刻过程。
8.如权利要求1或2所述的方法，其中罩层是氮化钛膜。
全文摘要
本发明在于提供一种改善半导体装置残留物及热特性的方法，包括下列步骤a)在其上已形成有晶体管的聚硅氧烷基板上依次沉积镍层及钴层；b)在该钴层上沉积罩层；c)通过热处理，利用沉积在该聚硅氧烷基板上的镍层及钴层来形成硅化物层；以及d)以湿式蚀刻去除残留物。通过在由聚硅氧、钴与镍所组成的三层上额外沉积氮化钛罩层来形成硅化物，以确保在形成硅化物时进行的热处理时的热稳定性，并且通过在后续的蚀刻过程中去除因蚀刻剂所造成的抗性以彻底去除残留物。
文档编号H01L29/78GK1681094SQ20051000366
公开日2005年10月12日 申请日期2005年1月7日 优先权日2004年4月9日
发明者朴成炯, 李凞德 申请人:马格纳奇普半导体有限公司