專利名稱：改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，具體而言，是關(guān)于一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，該方法通過(guò)在由Si、Co與Ni所組成的現(xiàn)有三層上附加一氮化鈦(TiN)罩層(capping layer)來(lái)形成硅化物，因此解決在制造半導(dǎo)體裝置時(shí)在其上剩余殘留物的問(wèn)題并且確保提高其熱穩(wěn)定性。
背景技術(shù)：
現(xiàn)行0.13μm或0.13μm以下的邏輯技術(shù)方面的持續(xù)趨勢(shì)為，使用硅化鎳來(lái)取代硅化鈷以增強(qiáng)短通道效應(yīng)(short channel effect)。硅化鎳的優(yōu)點(diǎn)在于，硅化鎳即使在小于0.10μm精細(xì)線寬時(shí)仍具有依據(jù)線寬的恒定薄片電阻，以及低的聚硅氧(silicone)消耗率及低特定電阻，由于硅化鎳的優(yōu)點(diǎn)，硅化鎳的應(yīng)用正擴(kuò)展至奈米級(jí)-CMOS(nano-CMOS，Complementary MetalOxide Semiconductor，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)。
然而，與硅化鈷相比，在層間介電膜沉積過(guò)程、接觸熱過(guò)程及類似過(guò)程這些形成硅化物之后所進(jìn)行的后續(xù)過(guò)程期間，由于硅化鎳呈現(xiàn)不穩(wěn)定的熱特性，例如，相轉(zhuǎn)化為NiSi2或容易發(fā)生內(nèi)聚力，所以必須立即解決這些問(wèn)題。
因此，為了解決這些問(wèn)題，一種常規(guī)方法是采取在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上沉積鈷/鎳(Co/Ni)雙層或鎳/鈷(Ni/Co)雙層后，透過(guò)熱處理過(guò)程來(lái)形成硅化物層。
然而，在使用鈷/鎳(Co/Ni)雙層或鎳/鈷(Ni/Co)雙層來(lái)提供熱穩(wěn)定性的常規(guī)方法中，由于這些元素的反應(yīng)而形成由Si、Co與Ni所組成的化合物，并且該化合物呈現(xiàn)抗蝕刻液的強(qiáng)抗性，所以形成硅化物之后剩下的殘留物會(huì)在蝕刻過(guò)程之后繼續(xù)殘留在側(cè)壁及場(chǎng)上，導(dǎo)致容易形成電橋(bridge)的問(wèn)題。
圖1是表示當(dāng)在常規(guī)方法中使用鈷/鎳雙層或鎳/鈷雙層且無(wú)罩層時(shí)，在未去除剩下的殘留物情況下所造成的問(wèn)題的圖示。
即，根據(jù)常規(guī)方法，即使應(yīng)用濕式蝕刻來(lái)去除形成硅化物之后剩下的殘留物，殘留物仍然存在而未被徹底去除。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明系是為解決上述問(wèn)題，并且本發(fā)明的目的在于提供一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，該方法通過(guò)在由聚硅氧、鈷與鎳所組成的三層上附加氮化鈦罩層來(lái)形成硅化物，因此解決在制造半導(dǎo)體裝置時(shí)在其上剩余殘留物的問(wèn)題并且確保提高其熱穩(wěn)定性。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面，得以達(dá)成上述及其他目的在于提供一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，包括下列步驟a)在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上依次沉積鎳層及鈷層；b)在該鈷層上沉積罩層；c)通過(guò)熱處理，利用沉積在該聚硅氧烷基板上的鎳層及鈷層來(lái)形成硅化物層；以及d)以濕式蝕刻去除殘留物。
根據(jù)本發(fā)明另一個(gè)方面，本發(fā)明提供一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，包括下列步驟a)在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上依次沉積鈷層及鎳層；b)在該鎳層上沉積罩層；c)通過(guò)熱處理，利用沉積在該聚硅氧烷基板上的鈷層及鎳層來(lái)形成硅化物層；以及d)以濕式蝕刻去除殘留物。
可以在100至200W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于該聚硅氧烷基板的溫度下沉積厚度為100的鎳。
可以在100至200W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于該聚硅氧烷基板的溫度下沉積厚度為10的鈷。
可以在200至300W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于該聚硅氧烷基板的溫度下沉積厚度為100的罩層。
可以在500至700℃溫度下進(jìn)行30秒、60秒或90秒快速熱處理(rapidthermal process，RTP)來(lái)進(jìn)行熱處理，以形成硅化物層。
可使用混合比率為4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液來(lái)進(jìn)行15分鐘的濕式蝕刻過(guò)程。
該罩層可能是氮化鈦膜。
根據(jù)本發(fā)明的方法，通過(guò)在由聚硅氧、鈷與鎳所組成的三層上額外沉積氮化鈦罩層來(lái)形成硅化物，以確保在形成硅化物時(shí)進(jìn)行的熱處理時(shí)的熱穩(wěn)定性，并且通過(guò)在后續(xù)的蝕刻過(guò)程中去除因蝕刻劑所造成的抗性以徹底去除殘留物。


參考附圖及下述詳細(xì)說(shuō)明進(jìn)一步理解本發(fā)明的上述及其他目的和本發(fā)明特征，其中圖1表示由常規(guī)方法去除殘留物所造成的問(wèn)題的圖示；圖2a到圖2d表示根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體裝置的步驟的橫截面圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明增強(qiáng)熱穩(wěn)定性的圖形表示；以及圖4表示根據(jù)本發(fā)明改善殘留物的圖示。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參考附圖來(lái)詳細(xì)說(shuō)明優(yōu)選具體實(shí)施方案。所提供的具體實(shí)施方案是基于解說(shuō)用途，并且不應(yīng)認(rèn)為本發(fā)明范疇受限于具體實(shí)施方案。
圖2a到圖2d是根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體裝置的步驟的橫截面圖。
首先，如圖2a所示，在已形成有裝置分隔膜15且以P井所界定的聚硅氧烷基板10上，形成由閘氧化物膜20所組成的閘極及多聚硅氧30，以及在該閘極的兩邊形成介電膜的間隔物45。接著，在該閘極兩邊的較下方部分處，將雜質(zhì)注入該聚硅氧烷基板10中，形成源極/汲極區(qū)40(source/drainregions 40)以完成晶體管。
接著，如圖2b所示，在該晶體管上依次沉積鎳層50及鈷層60，使鎳層50的厚度為100，鈷層60的厚度為10。
此外，可先沉積鈷層60，之后再沉積鎳層50。
另外，優(yōu)選在100至200W功率、3E-7Torr基礎(chǔ)壓力(base pressure)、1mTorr真空壓力及介于沉積源(deposition source)與聚硅氧烷基板之間13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于聚硅氧烷基板的溫度沉積鈷層60及鎳層50。
然后，在位于鎳層50的鈷層60上，或在位于鈷層60的鎳層50上，沉積作為罩層的氮化鈦層70，使氮化鈦層70的厚度為100。
此處，優(yōu)選在200至300W功率、3E-7Torr基礎(chǔ)壓力、1mTorr真空壓力及介于沉積源(圖中未描繪)與聚硅氧烷基板之間13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于聚硅氧烷基板的溫度沉積氮化鈦層70。
接著，在550℃溫度下進(jìn)行60秒快速熱處理過(guò)程(RTP)，來(lái)熱處理已沉積在鈷層60或鎳層50上的氮化鈦層70，以形成硅化物層。
此外，除了上述的條件以外，可在500至700℃溫度下進(jìn)行30秒、60秒或90秒的RTP。
接著，如圖2c所示，在有聚硅氧存在之處，通過(guò)選擇性反應(yīng)來(lái)形成硅化物層55。
即，存在非硅化物金屬層85，在該非硅化物金屬層85下，僅會(huì)在閘極中多晶硅閘極(poly gate)上表面(upper surface)處及該聚硅氧烷基板10的源極/汲極區(qū)40處形成硅化物層55，并且在聚硅氧烷基板的其他部分處不形成硅化物層。
參考常規(guī)方法來(lái)詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明，常規(guī)方法的問(wèn)題在于，當(dāng)通過(guò)聚硅氧層、鈷層60與鎳層50迅速反應(yīng)形成由Si、Co與Ni所組成的化合物時(shí)，該化合物呈現(xiàn)抗蝕刻液的強(qiáng)抗性，所以形成硅化物層55之后剩下的殘留物會(huì)在蝕刻過(guò)程之后繼續(xù)殘留在側(cè)壁(side wall)間隔物45及裝置分隔膜15上。
然而，如上文所述，在本發(fā)明中，在由聚硅氧、鈷與鎳各層上額外沉積該氮化鈦罩層70，所以在熱處理及蝕刻過(guò)程期間，該氮化鈦層70可以吸收物理應(yīng)力(physical stress)并且阻滯反應(yīng)速率，因此可以防止因聚硅氧層、鈷層60與鎳層50迅速反應(yīng)而形成化合物。結(jié)果，由于沒有抗蝕刻液的抗性(常規(guī)方法中的化合物所造成的抗性)，因而能夠通過(guò)蝕刻過(guò)程徹底去除殘留物。
另外，氮化鈦罩層70實(shí)質(zhì)上防止周圍氣體介入反應(yīng)，所以能夠進(jìn)一步提高在熱處理期間的熱穩(wěn)定性。
最后，如圖2d所示，通過(guò)濕式蝕刻由其中的硅化物層55所形成的半導(dǎo)體裝置，去除不是以硅化物層55所形成的非硅化物金屬層85。
此處，使用混合比率為4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液來(lái)進(jìn)行15分鐘的濕式蝕刻過(guò)程。
圖3表示與常規(guī)方法的熱穩(wěn)定性相比，根據(jù)本發(fā)明半導(dǎo)體裝置具有卓越熱穩(wěn)定性的圖示。
如圖3所示，在后續(xù)處理過(guò)程期間，鎳/氮化鈦層呈現(xiàn)最差的熱穩(wěn)定性，反之，在后續(xù)熱處理過(guò)程期間，鎳/鈷/氮化鈦層呈現(xiàn)最佳的熱穩(wěn)定性。
圖4表示根據(jù)本發(fā)明徹底去除殘留物的圖示。
如圖4所示，運(yùn)用在聚硅氧/鈷/鎳三層上額外沉積該氮化鈦罩層來(lái)形成該硅化物之后，進(jìn)行用于去除剩下的殘留物的蝕刻過(guò)程，徹底去除殘留物。
由上述說(shuō)明可得知，根據(jù)本發(fā)明，其有利效應(yīng)在于，運(yùn)用在由聚硅氧、鈷與鎳所組成的三層上額外沉積氮化鈦罩層來(lái)形成硅化物層，因此確保在形成硅化物時(shí)進(jìn)行的熱處理的熱穩(wěn)定性，并且其有利效應(yīng)在于，通過(guò)后續(xù)的蝕刻過(guò)程來(lái)消除因蝕刻劑所造成的抗性，以徹底去除殘留物。
應(yīng)明白，如上文所述的具體實(shí)施方案及附圖是基于解說(shuō)目的予以描述，并且本發(fā)明僅受限于下述權(quán)利要求。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)明白，在不脫離如所述權(quán)利要求所提出的本發(fā)明范疇與精神的范圍內(nèi)，可進(jìn)行各種修改、增加及替代。
權(quán)利要求
1.一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，該方法包括下列步驟a)在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上依次沉積鎳層及鈷層；b)在該鈷層上沉積罩層；c)通過(guò)熱處理，利用沉積在該聚硅氧烷基板上的鎳層及鈷層來(lái)形成硅化物層；以及d)以濕式蝕刻去除殘留物。
2.一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，該方法包括下列步驟a)在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上依次沉積鈷層及鎳層；b)在該鎳層上沉積罩層；c)通過(guò)熱處理，利用沉積在該聚硅氧烷基板上的鈷層及鎳層來(lái)形成硅化物層；以及d)以濕式蝕刻去除殘留物。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在100至200W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于聚硅氧烷基板的溫度沉積厚度為100的鎳。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在100至200W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于聚硅氧烷基板的溫度沉積厚度為10的鈷。
5.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在200至300W功率、1mTorr真空壓力及13cm、15cm或17cm基板距離條件下，以相同于聚硅氧烷基板的溫度沉積厚度為100的罩層。
6.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在500至700℃溫度下進(jìn)行30秒、60秒或90秒快速熱處理來(lái)進(jìn)行熱處理，形成硅化物層。
7.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中使用混合比率為4∶1的H2SO4和H2O2的混合溶液來(lái)進(jìn)行15分鐘的濕式蝕刻過(guò)程。
8.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中罩層是氮化鈦膜。
全文摘要
本發(fā)明在于提供一種改善半導(dǎo)體裝置殘留物及熱特性的方法，包括下列步驟a)在其上已形成有晶體管的聚硅氧烷基板上依次沉積鎳層及鈷層；b)在該鈷層上沉積罩層；c)通過(guò)熱處理，利用沉積在該聚硅氧烷基板上的鎳層及鈷層來(lái)形成硅化物層；以及d)以濕式蝕刻去除殘留物。通過(guò)在由聚硅氧、鈷與鎳所組成的三層上額外沉積氮化鈦罩層來(lái)形成硅化物，以確保在形成硅化物時(shí)進(jìn)行的熱處理時(shí)的熱穩(wěn)定性，并且通過(guò)在后續(xù)的蝕刻過(guò)程中去除因蝕刻劑所造成的抗性以徹底去除殘留物。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1681094SQ20051000366
公開日2005年10月12日 申請(qǐng)日期2005年1月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月9日
發(fā)明者樸成炯, 李凞德 申請(qǐng)人:馬格納奇普半導(dǎo)體有限公司