专利名称：半导体器件中硅化物接触的制造方法
技术领域：
本发明涉及半导体制造:R术领域，特別涉及一种半导休器件申硅化物接 触的制造方法。
背景技术：
难熔的金属和硅一起发生反应而熔合形成金属硅化物，通过一步或多步 退火工艺可以形成低电阻率的金属硅化物。金属硅化物由于其具有较低的电 阻率且跟其它材料具有很好的粘合性能而被广泛应用于源漏接触和柵极接触
来降低接触电阻。专利申请号为03145935.8的中国专利公开了 一种金属硅化物 接触的制造方法。图l ~图5为该专利公开的制造方法的剖面示意图。如图l所 示，首先提供一具有隔离沟槽101的基底100，在所述基底100上形成绝缘层102 和导体层104，其中所述导体层104材料可以是多晶硅或掺杂多晶硅。如图2所 示，通过光刻刻蚀定义导体层104和绝缘层102形成栅极l 04a和栅绝缘层102a。 如图3所示，对所述栅极104a两侧的基底中进行离子注入形成源极106a和漏极 106b，在所迷4册极104a两侧形成侧墙108。如图4所示，在所述基底表面上全面 沉积金属层114,所述金属层114材质可以是鴒、钼、钴、钛、或其它可用于 半导体制程的金属材料。如图5所示，对所述金属层114进行回火处理，以使 源极106a、漏极106b和栅极104a的硅材料与接触的金属层l 14发生反应生成金 属硅化物接触114a,并通过湿法刻蚀去除未与硅材料反应的金属层114。
随着半导体器件尺寸的日益缩小，对器件性能要求越来越高，特别是90nm 及其以下技术节点，为获得更低的接触电阻，业界采用镍金属作为形成低电
阻率的金属硅化物的金属材料，并在镍金属层上再沉积一覆盖层例如氮化钛， 以保护镍不被氧化。对镍金属进行退火后生成低电阻的硅化镍，未与硅反应 的镍和氮化钛需要通过湿法刻蚀去除， 一般的选取SC1 (氢氧化氨和双氧水的 水溶液)和MII(磷酸、硝酸和甲酸的混合溶液)作为腐蚀液进行刻蚀，即先 通过SC1刻蚀上层的氮化钛，再通过MII刻蚀未发生反应的镍。然而现有用来 刻蚀镍金属和氮化钛的腐蚀液SC1和MII对镍和底层材料没有很好的选择性， 在刻蚀去除镍和氮化钛后会对侧墙的材料进行刻蚀，造成侧墙底部向栅极方 向凹陷，如图6所示，氧化硅115 _氮化硅116结构的侧墙底部由于被腐蚀而产生缺陷117。从而减小了侧墙对4册极的^f呆护作用和对源漏中载流子扩散的 抑止作用，会增大器件的漏电流，降低由此带来的器件的稳定性。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种半导体器件中硅化物接触的制造方法， 以解决现有硅化物接触制造过程中腐蚀液对侧墙底部的腐蚀产生缺陷的问题。
为达到上述目的，本发明提供的一种半导体器件中硅化物接触的制造方
法，包括
提供一具有器件层的半导体基底； 在所述半导体基底上形成金属层； 对所述金属层进行退火；
用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层选择性刻蚀。 所述器件层包括金属氧化物半导体晶体管。 所述金属层材料包括镍、钛、钴、钽、4自、锗、鴒、铜中的一种。 所述形成金属层的方法为物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、原子层 沉积中的一种。
所述石危酸和双氧水的比例为2:1 ~ 8: 1 。 所述硫酸和双氧水的温度大于60°C。 所述硫酸的浓度为98%。 所述退火的温度为200 ~ 1000°C。
相应的，本发明还提供一种半导体器件中硅化物接触的制造方法，包括
在半导体基底上形成金属层； 在所述金属层上形成覆盖层； 对所述半导体基底进行退火；
用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层和覆盖层选择性刻蚀。 所述金属层材料包括镍、钛、钴、钽、钿、锗、钨、铜中的一种。 所述覆盖层材质包括氮化钛、钛、钨、钽、钴、中的一种或其组合。 所述硫酸和双氧水的比例为2:1 ~ 8: 1。
与现有技术相比，本发明具有以下优点本发明硅化物接触的制造方法 中采用硫酸和双氧水的混合溶液作为湿法刻蚀的腐蚀液，具有刻蚀速度快，
选择比高的优点。
硫酸和双氧水混合溶液对镍和其底层的氧化物和氮化物有很好刻蚀选择 性，对氧化物和氮化物具有很慢的刻蚀速率因而不会造成镍金属层底层的氧
化硅和氮化硅被腐蚀而产生缺陷，避免了侧墙底部缺陷的产生；且本发明采 用一步刻蚀工艺，相对于现有技术中先用SC1再用Mil的两步刻蚀工艺，更 加节省时间和腐蚀液，有利于产率的提高和成本降低。
图1~图5为现有硅化物接触的制造方法剖面图6为现有硅化物接触的制造方法产生的缺陷剖面示意图7为根据本发明实施例的制造方法流程图8~图14为根据本发明实施例的制造方法剖面示意图。
具体实施例方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图 对本发明的具体实施方式
做详细的说明。
图7为根据本发明实施例的硅化物接触制造方法的流程图。
如图7所示，首先，提供一具有器件层的半导体基底(S200)。所述器件 层包括半导体基底中的源极和漏极，所述源极和漏极之间的半导体基底上的 介质层，所述介质层上的栅极和所述栅极两侧的侧墙。所述介质层为氧化硅 或碳氧硅化合物中的一种，所迷栅极可以是多晶硅、金属硅化物、氮化硅形 成的堆栈结构，所述侧墙可以是氧化硅、氮化硅中的一种或其组合。
对所述半导体基底表面进行清洗，以去除基底中源极和漏极上表面和栅 极上表面的氧化物。然后通过烘烤去除表面的水气(degas )。将所述半导体基 底送入沉积工艺腔室进行金属层例如镍的沉积，沉积的方式可以是物理气相 沉积、化学气相沉积、电镀或原子层沉积中的一种。通过沉积在所述半导体 基底表面形成一镍金属层，在所述镍金属层上再沉积一氮化钛层以保护所述 镍金属层不被氧化(S210)。
将所述形成有金属层的半导体基底进行退火处理(S220)。退火处理一般 分为两步，首先在较低的温度下进行退火，例如退火的温度为300~700°C; 然后在较高的温度下退火，例如退火的温度为700 ~ 1000 °C。通过退火工艺， 所述半导体基底的源极和漏极上表面、栅极上表面的硅材料和金属镍反应生
成难熔的、电阻率低的金属硅化物接触。
完成退火工艺后，通过湿法选择性刻蚀将所述半导体基底表面没有和硅
材料反应生成金属硅化物接触的金属镍和氮化钛去除(S230)。所迷湿法刻蚀的 腐蚀液采用硫酸和双氧水(SPM)的混合物，所述硫酸和双氧水的比例为2: 1~8: 1，温度大于6(TC,硫酸的浓度为98%。采用硫酸和双氧水的混合溶 液对所述金属层镍和氮化钛层进行选择性刻蚀，首先将氮化钛层去除，接着 将没有和硅发生反应的镍去除，硫酸和双氧水混合溶液对镍和其底层的氣化 物和氮化物有很好刻蚀选择性，对氧化物和氮化物具有很慢的刻蚀速率因而 不会造成镍金属层底层的氧化硅和氮化硅被腐蚀而产生缺陷，避免了侧墙底 部缺陷的产生；且本发明采用一步刻蚀工艺，相对于现有技术中先用SC1再 用Mil的两步刻蚀工艺，更加节省时间和腐蚀液，有利于产率的提高和成本 降低。
下面结合实施例详细对本发明的制造方法进行描述。
图8~图14为根据本发明实施例的制造方法的剖面示意图。
如图8所示，首先提供一半导体基底200，所述半导体基底200材料可以 是多晶硅、单晶硅、非晶硅中的一种，所述半导体基底200结构也可以是绝 缘层上硅(SOI)。通过光刻刻蚀在所述半导体基底上形成隔离沟槽202并在 其中填充绝缘材料，所述绝缘材料可以是氧化硅、氮化硅、碳化硅中的一种 或其组合。
如图9所示，在所述半导体基底200上依次形成氧化层204和多晶硅层 206,形成的方式为化学气相沉积或物理气相沉积，可以通过掺入磷或硼杂质 改善多晶硅层206的电阻率，也可以将多晶硅层206的一部分形成金属硅化 物以降低形成的栅极的电阻率。
如图IO所示，通过光刻和刻蚀工艺形成栅极206a和栅氧化层204a。所 述氧化层204也可以作为下道工艺形成源极和漏极时离子注入的阻挡层，以 减小高能离子对基底的损伤并避免离子注入过深，待形成源极和漏极后再通 过刻蚀形成4册氧化层204a。
如图11所示，对所述栅极206a两侧的半导体基底进行掺杂以形成源极和 漏极209a、 209b，所述掺入的杂质离子与半导体基底200中的多数杂质离子不 同，例如所述半导体基底200为N型基底，其多数杂质离子为电子，则掺杂
形成源+及和漏4及209a、 209b的杂质离子为P型离子例如硼。然后在所述栅极 206a和氧化层204a两侧形成侧墙208，所述侧墙208可以是氧化硅、氮化硅 中的一种或其组合。以所述侧墙208为氧化硅和氮化硅组合为例，其形成的 步骤为，首先在所述形成有栅极206a的半导体基底上形成氧化硅层，在所述 氧化硅层208a上形成氮化硅层，通过光刻和刻蚀工艺去除部分氧化硅层和氮 化硅层而留下栅极两侧氧化硅208a和氮化硅208b,同时栅极上方的氧化硅和 氮化硅堆栈也被除去，露出所述栅极206a上表面。
如图12所示，在所述半导体基底200表面、栅极206a和侧墙208表面 沉积一金属层210,所述金属层210材质可以是镍、钛、钴、钽、铂、锗、鴒、 铜中的一种或其组合。形成所述金属层210的方法为物理气相沉积、化学气 相沉积、电镀、原子层沉积中的一种。沉积的金属层210的厚度为20 ~ 150 埃。
如图13所示，在所述金属层210上形成一覆盖层212,所述覆盖层材质 为氮化钛、钛、鴒、钽、钴中的一种或其組合， 其沉积的方式为物理气 相沉积、化学气相沉积、电镀、原子层沉积中的一种，沉积的覆盖层212的 厚度为50 ~ 300埃。覆盖层212用以保护金属层210不被氧化。
如图14所示，将所述形成有金属层210和覆盖层212的半导体基底送入 高温退火炉进行快速退火处理。退火处理一般分为两步或多步。例如，首先 在较低的温度如400 700。C下进行退火，然后在较高的温度如700~100(TC 下退火；通过两步退火工艺，所述金属层210中的金属材料向半导体基底200 中源极和漏极209a、 209b及栅极206a上表面的硅材料中扩散，与硅材料反应 形成难熔的金属硅化物接触210a,并改善所述金属硅化物接触210a的电阻率； 通过第二步退火工艺减小所述金属硅化物接触21 Oa的电阻率至理想的范围例 如小于300uQ/cm。
完成退火工艺后，通过湿法选择性刻蚀将所述没有和硅材料反应生成金 属硅化物接触的金属镍和氮化钛去除。所述湿法刻蚀的腐蚀液采用硫酸和双 氧水(SPM)的混合物，所述硫酸和双氧水的比例为2: 1~8: 1,温度大于 60°C，硫酸的浓度为98%。采用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层镍和 氮化钛层进行选择性刻蚀，首先将氮化钛层去除，接着将没有和硅发生反应 的镍去除。金属层210通过退火工艺使得源极209a和漏极209b、栅极206a上表面石圭材津牛反应生层金属石圭化物4妻触210a，而半导体基底上其它区域例如侧 墙208外表面由于是氧化硅或氮化硅材料而未与金属层210反应，通过硫酸 和双氧水的混合液腐蚀将未反应的金属层210材料去除，硫酸和双氧水混合 溶液对镍和其底层的氧化物和氮化物有很好刻蚀选择性，对氧化物和氮化物 具有很慢的刻蚀速率因而不会造成镍金属层底层的氧化硅和氮化硅被腐蚀而 产生缺陷，避免了侧墙底部缺陷的产生；且本发明采用一步刻蚀工艺，相对 于现有技术中先用SC1再用Mil的两步刻蚀工艺，更加节省时间和腐蚀液， 有利于产率的提高和成本降低。
本发明虽然以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本发明，任何 本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，都可以做出可能的变动和 修改，因此本发明的保护范围应当以本发明权利要求所界定的范围为准。
权利要求
1、一种半导体器件中硅化物接触的制造方法，包括提供一具有器件层的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属层；对所述金属层进行退火；用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层选择性刻蚀。
2、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述器件层包括金属氧 化物半导体晶体管。
3、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述金属层材料包括镍、 钛、钴、钽、鉑、锗、鹌、铜中的一种。
4、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述形成金属层的方法 为物理气相沉积、化学气相沉积、电镀、原子层沉积中的一种。
5、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸和双氧水的比 例为2:1 8: 1。
6、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸和双氧水的温 度大于60。C。
7、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述硫酸的浓度为98%。
8、 如权利要求1所述的制造方法，其特征在于所述退火的溫度为200 ~ 1000。C。
9、 一种半导体器件中硅化物接触的制造方法，包括 在半导体基底上形成金属层； 在所述金属层上形成覆盖层； 对所述半导体基底进行退火；用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层和覆盖层选择性刻蚀。
10、 如权利要求9所述的制造方法，其特征在于所述金属层材料包括 镍、钛、钴、钽、铀、锗、鵠、铜中的一种。
11、 如权利要求9所述的制造方法，其特征在于所述覆盖层材质包括 氮化钛、钛、鵠、钽、钴、中的一种或其组合。
12、 如权利要求9所述的制造方法，其特征在于所述疏酸和双氧水的 比例为2:1 ~ 8: 1。
全文摘要
一种半导体器件中硅化物接触的制造方法，包括提供一具有器件层的半导体基底；在所述半导体基底上形成金属层；对所述金属层进行退火；用硫酸和双氧水的混合溶液对所述金属层选择性刻蚀；本发明制造方法能够避免硅化物接触制造过程中腐蚀液对侧墙底部的腐蚀产生缺陷的问题。
文档编号H01L21/321GK101197281SQ200610119160
公开日2008年6月11日 申请日期2006年12月5日 优先权日2006年12月5日
发明者刘焕新, 标 方, 朴松源 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司