專利名稱：使用一步快速熱退火工藝及尾端處理形成硅化鎳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用一步快速熱退火和尾端處理工藝形成硅化鎳的方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體加工工業(yè)中，作為在一種欲處理以形成半導(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，形成自行對(duì)準(zhǔn)硅化物是公知的。具體地，自行對(duì)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。該自行對(duì)準(zhǔn)的硅化物可在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面選擇形成，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。
鈦、鈷和鎳，是一些已被用來(lái)與硅材料反應(yīng)以便在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面形成自行對(duì)準(zhǔn)硅化物的金屬。自行對(duì)準(zhǔn)方法中，可于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上形成硅化鈦。

圖1顯示一范例性硅基質(zhì)10，此硅基質(zhì)10上面形成有一多晶硅區(qū)域16。與此多晶硅區(qū)域16相鄰的，有一些隔片14。此等隔片14可為氧化物、氮化物或其它陶瓷材料。該等硅基質(zhì)10，具有一些活性區(qū)域12，該活性區(qū)域在特性上系屬摻雜硅，并且在功能上可作為一晶體管的源極和漏極。在圖2中，在圖1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面，沉積有一層鈦金屬或鈦合金18。圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，接著進(jìn)行一溫度范圍在550℃至750℃內(nèi)的第一快速熱退火(RTA)。圖3顯示圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在此第一快速熱退火后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。有某些鈦金屬或鈦合金層18，會(huì)與多晶硅區(qū)域16反應(yīng)，形成高電阻硅化物(TiSi2)區(qū)域22。此外，有某些鈦層18會(huì)與活性區(qū)域12的硅反應(yīng)，形成高電阻硅化鈦(TiSi2)區(qū)域20。在第一快速熱退火期間，并無(wú)鈦層18會(huì)與隔片14反應(yīng)。由于硅化物并不會(huì)在該等隔片上面形成，該等高電阻硅化鈦區(qū)域20、22，系以一自行對(duì)準(zhǔn)的方式形成，因?yàn)槠洳⒉恍枰獔D案化或自隔片蝕刻掉硅化物，來(lái)界定該等多晶硅區(qū)域16和活性區(qū)域12上面的硅化鈦區(qū)域20、22。在該等隔片14上面形成硅化物是不當(dāng)?shù)?，因?yàn)榇藢?huì)導(dǎo)致柵極與源極/漏極區(qū)域12間的橋接。圖3的未反應(yīng)的金屬層19中的鈦，系使用傳統(tǒng)式剝除技術(shù)來(lái)加以剝除。圖4系顯示圖3的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在剝除未反應(yīng)的金屬層19后的情形。該等高電阻硅化鈦區(qū)域20、22，在上述未反應(yīng)的金屬層19的濕式剝除后，將會(huì)與該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)保持積體成形。圖4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，接著要進(jìn)行一溫度范圍在750℃至900℃內(nèi)的第二快速熱退火。圖5系顯示圖4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在此第二快速熱退火后的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中的高電阻硅化鈦區(qū)域20、22，將會(huì)反應(yīng)以形成一些低電阻硅化物(TiSi2)區(qū)域24、26。該等低電阻硅化鈦區(qū)域24，系形成于其多晶硅區(qū)域16上面，以及該等低電阻硅化鈦區(qū)域26，系形成于其硅基質(zhì)10的活性區(qū)域12上面。
上文所述使用鈦金屬或鈦合金層以自對(duì)準(zhǔn)方式形成低電阻硅化鈦的二步驟快速熱退火程序，有著幾項(xiàng)缺點(diǎn)。隨著半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步，某一定半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的尺度，希望能變得更小。例如，希望該等多晶區(qū)域16和隔片14，在半導(dǎo)體基質(zhì)10上面的形成能盡可能小，藉以使用此一類型的結(jié)構(gòu)，來(lái)增強(qiáng)彼等半導(dǎo)體裝置的性能。例如，采用此一般性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的晶體管，系以如此小的尺度來(lái)設(shè)計(jì)及加以具現(xiàn)，以使該等晶體管能在較快的速度下執(zhí)行計(jì)算機(jī)指令。其經(jīng)常需要在半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面形成低電阻硅化鈦區(qū)域，以促成一半導(dǎo)體裝置的半導(dǎo)體組件的電性內(nèi)連接。此等范例性區(qū)域?yàn)閳D5的活性區(qū)域12與多晶區(qū)域16。在二步驟的快速熱退火處理中使用鈦，藉以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成硅化鈦，對(duì)較小尺度的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)而言并非有效，因?yàn)殁伣饘倩蜮伜辖饘?，并不?huì)與類似圖1至圖5的多晶硅區(qū)域16和活性區(qū)域12等硅材料的小表面完全反應(yīng)。鈦在自行對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝中的此項(xiàng)缺點(diǎn)背后的理由是，鈦與硅材料的反應(yīng)，會(huì)受制于硅化物的成核，并且因而該硅化物并非以一致的方式形成。如圖3至5中所例示，鈦金屬或鈦合金與硅材料的反應(yīng)，將會(huì)形成一些分散的、不一致的硅化鈦區(qū)域，而不適用于某些類似晶體管等半導(dǎo)體裝置中的硅化物區(qū)域的形成。由于并非所有的鈦金屬或鈦合金會(huì)在小半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅材料上面反應(yīng)，鈦與硅質(zhì)材料的反應(yīng)，并無(wú)法適當(dāng)?shù)亟档驮摪雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)的硅質(zhì)組件的電阻值。因此，對(duì)于相對(duì)小的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)使用鈦并不足以達(dá)到以自行對(duì)準(zhǔn)的方式形成硅化物的目地。在自行對(duì)準(zhǔn)硅化物中使用鈦的限制，經(jīng)常被稱作線寬度的相依性。
使用鈦金屬或鈦合金來(lái)形成半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的硅化鈦的另一項(xiàng)缺點(diǎn)是，該等第一和第二快速熱退火的溫度相當(dāng)高。此等高溫限制了半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)利用自行對(duì)準(zhǔn)硅化物的設(shè)計(jì)。高溫會(huì)對(duì)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)誘導(dǎo)出應(yīng)力，并會(huì)破壞其半導(dǎo)體裝置的功能。形成硅化鈦的二步快速熱退火工藝的其它缺點(diǎn)亦很常見(jiàn)。
鈷亦可與例如多晶硅或硅基質(zhì)等的硅材料反應(yīng)，藉以在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中形成自行對(duì)準(zhǔn)的硅化鈷區(qū)域。舉例而言，圖6系顯示一具有活性區(qū)域12的半導(dǎo)體基質(zhì)10和此半導(dǎo)體基質(zhì)10上面所形成的一多晶硅區(qū)域16。隔片14系形成于該硅基質(zhì)10上面，而鄰接該多晶硅區(qū)域16。如圖7中所示，在圖6的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面，系形成有一層鈷金屬或鈷合金28。圖7的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，將進(jìn)行一溫度范圍在450℃至510℃內(nèi)的第一快速熱退火。圖8系顯示該等多晶硅區(qū)域16和活性區(qū)域12上面所形成，而為第一快速熱退火程序的產(chǎn)物的高電阻硅化鈷(CoSi)區(qū)域30、32。任何未反應(yīng)的金屬鈷或鈷合金29，系使用傳統(tǒng)式剝除技術(shù)來(lái)加以濕剝除。圖9顯示圖8的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其在剝除未反應(yīng)的金屬鈷或鈷合金29后，于上述硅基質(zhì)10的多晶硅區(qū)域16和活性區(qū)域12上，具有高電阻硅化鈷區(qū)域30、32。在該等隔片14上面并無(wú)硅化鈷形成；此特征例示出自行對(duì)準(zhǔn)硅化物的自行對(duì)準(zhǔn)特性。此外，其剝除運(yùn)作并不會(huì)剝除掉任何已形成的硅化鈷，僅會(huì)剝除掉其未反應(yīng)的金屬鈷或鈷合金29。圖9的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，接著進(jìn)行一溫度范圍在760℃至840℃內(nèi)的第二快速熱退火。此第二快速熱退火，可使該等高電阻硅化鈷區(qū)域30、32反應(yīng)，以形成一些低電阻硅化鈷(CoSi2)區(qū)域34、36。圖10系顯示上述硅基質(zhì)10的多晶硅區(qū)域和活性區(qū)域12上面所形成的低電阻硅化鈷區(qū)域34、36。
在半導(dǎo)體加工中使用鈷金屬或鈷合金使與硅材料反應(yīng)以產(chǎn)生硅化鈷，有著幾項(xiàng)缺點(diǎn)。其一項(xiàng)缺點(diǎn)是，其形成低電阻(CoSi2)所需要的二步驟快速熱退火工藝需要相當(dāng)高的溫度。此等高溫可能會(huì)與其半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)現(xiàn)有組件的半導(dǎo)體加工不兼容，或不為其所希望。詳言之，此等高溫會(huì)對(duì)現(xiàn)有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的其它半導(dǎo)體組件及/或擴(kuò)散材料誘導(dǎo)出應(yīng)力。
使用鎳來(lái)形成自行對(duì)準(zhǔn)硅化物，業(yè)已建立出使用一步快速熱退火程序。舉例而言，圖11系顯示一具有活性區(qū)域12的硅基質(zhì)10。在此硅基質(zhì)10上面形成有一多晶硅區(qū)域16，且隔片14在形成上系鄰接此多晶硅區(qū)域16。在圖11的范例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面，形成有一層鎳金屬或鎳合金。舉例而言，圖12系顯示一層形成在圖11的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的鎳金屬或鎳合金38。一步快速熱退火，系在一范圍在350℃至700℃的溫度下進(jìn)行，以使該鎳金屬或鎳合金反應(yīng)，以形成一電阻相當(dāng)?shù)偷墓杌铩Ｅe例而言，圖13系描繪自此一步快速熱退火形成的硅化物區(qū)域40、42。在其所必需的范圍在350℃至700℃的快速熱退火溫度下，在該等活性區(qū)域12上面所形成的硅化鎳與多晶硅區(qū)域16上面所形成的硅化鎳之間，可能會(huì)發(fā)生非期望的橋接。剝除未反應(yīng)的鎳層4A，而留下圖14的結(jié)構(gòu)。
上述硅化鎳的一步快速熱退火，將會(huì)引發(fā)出某些問(wèn)題。其一問(wèn)題是，硅化鎳相對(duì)地難以控制的反應(yīng)和過(guò)量的形成，將會(huì)如圖14中所見(jiàn)，在多晶硅區(qū)域16上面所形成的硅化鎳40與活性區(qū)域12上面所形成的硅化鎳42之間，造成上述的橋接現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
一自行對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝，需要能在處理期間允許低熱預(yù)算，以及能使金屬或合金與硅材料有一受控的硅化反應(yīng)。此外，一自行對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝，需要能結(jié)合半導(dǎo)體裝置的制造過(guò)程中的處理步驟。
此等與其它需要，可藉由本發(fā)明的實(shí)施例而滿足，其提供了一種一步溫度處理工藝和尾端處理(backend processing)，藉以在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)，形成一些自行對(duì)準(zhǔn)的硅化鎳區(qū)域。本發(fā)明包括在一硅材料上面沉積一層鎳金屬或鎳合金。至少有一部分鎳金屬或合金在第一溫度下，與至少一部分的硅層反應(yīng)一第一段時(shí)間，以形成至少一高電阻硅化鎳層。未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金，將自該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)移除，而留下至少一集成進(jìn)此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的高電阻硅化物層。在該至少一高電阻硅化鎳層上方，接著沉積一介電質(zhì)層。該介電質(zhì)層和該至少一高電阻硅化鎳層，將在第二溫度下經(jīng)受一第二段時(shí)間，以形成至少一低電阻硅化鎳層。
本發(fā)明具有可在一相當(dāng)?shù)偷臏囟认轮圃旃杌锏膬?yōu)點(diǎn)。此一特征可降低半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的其它現(xiàn)有半導(dǎo)體組件上面的應(yīng)力。此一特征亦可容許有更復(fù)雜及有用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體加工。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，該等鎳金屬層可以受控的方式，與硅質(zhì)材料層反應(yīng)。此系一重要及有用的屬性，因?yàn)楫?dāng)足夠的硅化鎳會(huì)反應(yīng)，以致線寬度的相依性不會(huì)成為一種障礙，并且在同一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面所形成的硅化物區(qū)域間，將可避免橋接現(xiàn)象。此外，本發(fā)明具有在第二溫度處理一第二段時(shí)間的一步中結(jié)合高電阻硅化鎳層的處理與介電質(zhì)層的處理的優(yōu)點(diǎn)。
前述的需要，亦可藉由本發(fā)明的實(shí)施例而滿足，其提供了一種二步溫度處理工藝，可在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)，形成自行對(duì)準(zhǔn)的硅化鎳區(qū)域。此種二步溫度處理，包括在一硅材料上面沉積一層鎳金屬或鎳合金。至少有一部分鎳金屬或合金，于第一溫度下，與至少一部分的硅層反應(yīng)一第一段時(shí)間，以形成至少一高電阻硅化鎳層。所有未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金，將自該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)移除，而留下至少一集成進(jìn)此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)的高電阻硅化物層。此至少一高電阻硅化鎳層，將于第二溫度下反應(yīng)一第二段時(shí)間，以形成至少一低電阻硅化鎳層。
本發(fā)明具有可在一相當(dāng)?shù)偷臏囟认轮圃旃杌锏膬?yōu)點(diǎn)。此一特征可降低一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的其它現(xiàn)有半導(dǎo)體組件上面的應(yīng)力。此一特征可容許有更復(fù)雜及有用的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體加工。本發(fā)明的另一優(yōu)點(diǎn)是，該等鎳金屬層可以一受控的方式，與該等硅質(zhì)材料層反應(yīng)。此系一重要及有用的屬性，因?yàn)榉磻?yīng)足夠的硅化鎳，以致線寬度的相依性，不會(huì)成為一種障礙，并且在同一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面所形成的硅化物區(qū)域間，將可避免橋接現(xiàn)象。
本發(fā)明上述的和其它的特征、形貌和優(yōu)點(diǎn)，將可由以下所附附圖的詳細(xì)說(shuō)明，而更臻明確。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明圖1系在一硅化物形成前一典型的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)圖；圖2系圖1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面沉積有一鈦金屬或鈦合金層的現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)圖；
圖3系圖2的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在第一快速熱退火后的現(xiàn)有技術(shù)簡(jiǎn)圖；圖4系圖3的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在移除其未反應(yīng)的鈦金屬或鈦合金后的較佳實(shí)施例的詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明涉及一種可在一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面形成硅化鎳的一步溫度處理及尾端處理工藝。本發(fā)明的工藝包括在一硅層上面沉積一鎳金屬或鎳合金。該等鎳金屬或鎳合金與硅層在第一溫度下反應(yīng)一第一段時(shí)間，以形成至少一高電阻硅化鎳層。接著剝除未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金，并且至少有一高電阻硅化鎳區(qū)域保持集成進(jìn)該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)內(nèi)。在此較高電阻硅化鎳區(qū)域上方，接著沉積一介電質(zhì)層。此介電質(zhì)層和至少一高電阻硅化鎳區(qū)域，將會(huì)在一第二段時(shí)間，經(jīng)受第二溫度，以形成至少一低電阻硅化鎳區(qū)域。藉由采用一一步溫度處理及尾端處理，以取代轉(zhuǎn)化硅化鎳中所采用的一步快速熱退火工藝，本發(fā)明可減輕一半導(dǎo)體裝置的硅化物間的橋接現(xiàn)象，并可減少其處理一給定的半導(dǎo)體裝置所需的步驟數(shù)。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，其第二退火步驟系在沉積其介電質(zhì)層前執(zhí)行，以便形成該等低電阻的硅化鎳區(qū)域。
圖15系一范例性半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一硅基質(zhì)44，在此硅基質(zhì)44上面，形成有一多晶硅區(qū)域50。與此多晶硅區(qū)域50相鄰的，系一些隔片48。該硅基質(zhì)44亦可能包括一些活性區(qū)域。此等活性區(qū)域可藉由摻雜的硅來(lái)加以特性化。上述硅基質(zhì)44上面所形成的多晶硅區(qū)域50，可用作一晶體管的柵極，并且該等活性區(qū)域46，可用做一晶體管的源極和漏極。該等隔片48可由氧化物、氮化物、或其它陶瓷材料來(lái)加以形成。該等隔片48的功能，可以是使其多晶硅區(qū)域50與該等活性區(qū)域46相隔離，或者是使晶體管的柵極與晶體管的源極和漏極相隔離。
圖16顯示圖15的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在鎳金屬或鎳合金52業(yè)已按傳統(tǒng)的方式沉積至此半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面后的情形。圖17系描述圖16的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在一可使其鎳金屬或鎳合金52與該等多晶硅區(qū)域50和活性區(qū)域46反應(yīng)以形成高電阻硅化鎳(Ni3Si或Ni2Si)區(qū)域56的第一溫度處理后的情形。此第一溫度處理，系處于一范圍在250℃至350℃的溫度下。該溫度處理，與現(xiàn)有技術(shù)所采用來(lái)建立硅化鎳的一步快速熱退火溫度相較，或者與現(xiàn)有技術(shù)的硅化鈦或現(xiàn)有技術(shù)的硅化鈷的第一快速熱退火中所采用的溫度相較，系處于一相當(dāng)?shù)偷臏囟认?。此外，其第一溫度處理可為一特性為在一段相?dāng)短的時(shí)間段內(nèi)溫度迅速斜升和迅速斜降的快速熱退火。可用于快速熱退火的范例性退火工藝有，雷射退火工藝、電燈加熱退火工藝、或其它輻射式退火工藝。該第一溫度處理的第一段時(shí)間的范圍在15秒至90秒，但最好為30秒至60秒。
在圖18中，圖17的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，系藉由一傳統(tǒng)式剝除技術(shù)，剝除其未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金54。范例性傳統(tǒng)式剝除技術(shù)，包含使用過(guò)氧化硫、鹽酸、硝酸、磷酸、或此等剝除劑的混合物。其未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金54的剝除，并不會(huì)移除其第一溫度處理中所形成的高電阻硅化鎳區(qū)域56、58。此外，在該等隔片48上面，并無(wú)鎳金屬或鎳合金52反應(yīng)，因?yàn)榇说雀羝涤裳趸锘虻锘蚱渌愃撇牧闲纬伞９杌嚧艘恍纬呻A段中所用的低溫，相照于一典型的一步硅化鎳形成工藝中所可能發(fā)生者，可免于在該等隔片48上面形成未經(jīng)控制的硅化物。此一特征可用作其自行對(duì)準(zhǔn)的功能，因?yàn)樵摰裙杌噮^(qū)域?qū)⒉恍枰獮楦綦x該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上面的希望位置處的硅化鎳區(qū)域56、58而被蝕刻。
圖19系一沉積在圖18的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)上方的介電質(zhì)層的簡(jiǎn)圖。其介電質(zhì)層60系該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的另一組件，并且可能并不與該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中硅化物的形成相關(guān)。該介電質(zhì)層60可在歷經(jīng)過(guò)一溫度處理的工藝前，被用作一隔離層。
圖20系圖19的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)在一依據(jù)本發(fā)明的一范例性實(shí)施例的第二溫度處理后的簡(jiǎn)圖。此第二溫度處理，系處于一范圍在350℃至700℃的溫度下。此外，該第二溫度處理可為一特性為迅速斜升和迅速斜降至此溫度處理的目標(biāo)溫度的快速熱退火。圖1 8的實(shí)施例的高電阻硅化鎳區(qū)域，將會(huì)反應(yīng)(″轉(zhuǎn)變″)形成低電阻硅化鎳區(qū)域(NiSi)64、66。此外，該第二溫度處理，亦可用來(lái)將圖19的介電質(zhì)層60處理成圖20的介電質(zhì)層62。硅化物區(qū)域56、58和介電質(zhì)層60的處理為尾端處理。此尾端處理系本領(lǐng)域的術(shù)語(yǔ)，用以描述一后繼步驟中所完成的處理步驟。在某些較佳實(shí)施例中，上述的第二溫度處理，系處于一范圍在約350℃至約700℃的溫度下，藉以形成其最低電阻的硅化鎳，并可維持一合理的低熱預(yù)算。該第二溫度處理，與現(xiàn)有技術(shù)就其它類型的硅化物所需要的快速熱退火溫度相較，系一相當(dāng)?shù)偷臏囟取Ｔ摰诙囟忍幚淼臅r(shí)間，可在15秒至15分鐘之間。
在另一實(shí)施例中，上述的第二溫度處理，系在該介電質(zhì)層60沉積前執(zhí)行，因而可在后續(xù)的尾端處理前，與其分開地形成其較低電阻的硅化鎳。
本發(fā)明提供了一種自行對(duì)準(zhǔn)硅化物程序，其可允許低熱預(yù)算，并可在一受控的反應(yīng)中形成小尺度的硅化物區(qū)域。本發(fā)明可經(jīng)由一可形成高電阻硅化鎳的一步溫度處理和尾端處理，來(lái)處理一介電質(zhì)層，以及自此高電阻硅化鎳，形成低電阻硅化鎳。在第一溫度處理中，鎳金屬或鎳合金，將會(huì)與一硅材料反應(yīng)，以形成高電阻硅化鎳區(qū)域，其未反應(yīng)的金屬或鎳合金，接著會(huì)自該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)剝除。在該等高電阻硅化鎳區(qū)域上面，接著沉積一介電質(zhì)層。于第二溫度處理中，該等高電阻硅化鎳區(qū)域會(huì)在一預(yù)定的溫度下反應(yīng)，以形成低電阻硅化鎳，同時(shí)處理該介電質(zhì)層。使用二步溫度處理，可容許以一受控的方式，在一相當(dāng)?shù)偷臏囟认?，形成小尺度的硅化物。本發(fā)明可有效地形成硅化物，并可允許一半導(dǎo)體加工期間的低熱預(yù)算，同時(shí)可大程度地避免習(xí)知形成硅化鎳的技術(shù)所呈現(xiàn)的橋接現(xiàn)象。此外，本發(fā)明可在相同的溫度處理步驟中，結(jié)合該等介電質(zhì)層和高電阻硅化物區(qū)域的處理。
雖然本發(fā)明業(yè)已做了詳細(xì)的描述和舉例說(shuō)明，理應(yīng)清楚了解的是，這些僅為例證和范例，而不應(yīng)視限制，本發(fā)明的范圍系界定于所附的權(quán)利要求。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體加工方法，該方法包括下述步驟在至少一硅層(46)上面，沉積鎳金屬或鎳合金(52)；于在第一溫度下，使至少一部分的鎳金屬或鎳合金(52)與硅層(45)反應(yīng)一第一段時(shí)間，以形成至少一高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)移除未反應(yīng)的鎳金屬或鎳合金(54)；以及于，在第二溫度下，使該高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)反應(yīng)一第二段時(shí)間，以形成至少一低電阻硅化鎳區(qū)域(64，66)。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，進(jìn)一步包括在使該高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)反應(yīng)前，在至少一個(gè)高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)上面，沉積一介電質(zhì)層(60)。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第一溫度在約250℃至約350℃的范圍內(nèi)。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第二溫度在約400℃至約600℃的范圍內(nèi)。
5.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)為Ni3Si和Ni2Si中的至少一種，并且所述低電阻硅化鎳區(qū)域(64，66)為NiSi。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第一段時(shí)間為約15至約90秒，并且所述第二段時(shí)間為約15至約90秒。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第一段時(shí)間為約30至約60秒，并且所述第二段時(shí)間為約30至約60秒。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第一和第二反應(yīng)步驟形成二步快速熱退火處理。
9.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體加工方法，其中所述第一反應(yīng)步驟和所述第二反應(yīng)步驟形成一具有尾端處理的一步快速熱退火處理。
全文摘要
一種自行對(duì)準(zhǔn)硅化物工藝，其可在一受控的反應(yīng)中，允許一低熱預(yù)算，并形成一些尺度小的硅化物區(qū)域(64，66)。在一第一溫度處理中，一鎳金屬或鎳合金(52)，將與一硅材料(46)反應(yīng)，以形成至少一高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)。未反應(yīng)的鎳(54)將被移除。在該等高電阻值的硅化鎳區(qū)域(56，58)上面，接著沉積一介電質(zhì)層(60)。在一第二溫度處理中，該等至少一高電阻硅化物區(qū)域(56，58)與介電質(zhì)層(60)，將會(huì)在一預(yù)定的溫度下反應(yīng)，以形成至少一低電阻硅化物區(qū)域(64，66)，并處理該介電質(zhì)層(60)。彼等區(qū)域間的橋接，可藉由控制硅化物的成長(zhǎng)以及在其第一溫度處理后移除彼等硅化鎳區(qū)域(56，58)間未反應(yīng)的鎳(54)等二步驟的處理，來(lái)加以避免。該等高電阻硅化鎳區(qū)域(56，58)與介電質(zhì)層(60)的處理，傳統(tǒng)上系結(jié)合成一單一溫度處理。在其它的實(shí)施例中，上述的第二溫度處理，系在其介電質(zhì)層(60)的沉積和處理前，獨(dú)立地執(zhí)行。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1633703SQ01820186
公開日2005年6月29日 申請(qǐng)日期2001年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2000年12月6日
發(fā)明者E·N·派頓, E·阿特倫, J·J·伯琴, P·R·貝瑟, M·S·白諾奇, J·C·弗斯特, P·L·金, G·J·克路, 郭明凡, C·美珠·胡 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司