专利名称：半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件的自行对准金属硅化物层(salicidelayer)形成方法，尤其涉及一种利用高温金属溅镀来形成一自行对准金属硅化物层的自行对准金属硅化物层形成方法。
在半导体元件制造过程中，一般为了降低导电层的电阻，通常会在多晶硅(Polysilicon)上形成一金属硅化物层(Metal Silicide)，简称硅化金属(Silicide)。而，随着半导体元件集成度(Integrity)的增加，为降低漏极与源极的薄层电阻(Sheet Resistance)，并确保金属与半导体元件(如MOS)间的浅接面(Shallow Junction)的完整，一种称为”自行对准金属硅化物(Self-Aligned Silicide)”工艺的应用，便逐渐地使用在超大规模集成电路(VLSI)的制造过程中。此工艺又简称为Salicide工艺。
承上所述，常用的自行对准金属硅化物工艺包含有一金属溅镀步骤、一第一快速升温退火步骤、一选择性蚀刻步骤，及一第二快速升温退火步骤。以使用金属钴(Co)溅镀为例，其中，在上述第一快速升温退火步骤中，其使用温度约为500℃，维持时间为30秒，据以形成一例如CoSi或Co2Si的中间体(inter-mediate)。之后，再经上述的选择性蚀刻步骤及第二快速升温退火步骤，进而形成一自行对准金属硅化物。
就上述自行对准金属硅化物工艺而言，其须经过两次快速升温退火，然而，众所周知，利用快速升温退火来进行高温硅化并不容易控制，因此常会导致成品率(Yield)下降，进而增加成本。所以，如何减少快速升温退火次数实为一重要课题。因为，减少快速升温退火次数除可减少生产时间(cycletime)外，尚可进一步避免高温硅化不容易控制的缺点，进而达到有效降低成本的功效。
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，使用该方法可减少快速升温退火次数，进而减少生产时间、增加成品率、降低成本。
为达到上述目的，本发明提供一种半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，其包含一在至少400℃的温度环境下，将一金属材料溅镀在一半导体元件上的金属溅镀步骤；一以选择性蚀刻方式将未反应及反应后剩余的金属材料去除的蚀刻步骤及一以快速升温退火方式来形成一自行对准金属硅化物层的高温退火步骤。
而本发明的特征是在金属溅镀步骤中，通过提高金属溅镀的反应温度，以便在金属溅镀过程中原位(in-situ)形成一中间体，据以减少一次快速升温退火。
本发明的有益效果是通过上述方法，可在金属溅镀步骤中，通过高温金属溅镀的方式，在金属溅镀过程中原位形成中间体，这样，则可减少在常用的自行对准金属硅化物工艺中的第一次快速升温退火。这样，可减少快速升温退火次数，进而减少生产时间、增加成品率、降低成本。
下面结合附图对本发明进行详细说明
图1是说明本发明半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法的示意图，其是一形成有一钴硅化物层的MOS元件的剖面侧视图；图2是说明本发明半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法的另一示意图，其表示图1所示的元件经蚀刻步骤与高温退火步骤后的MOS元件的剖面侧视图。
图中符号说明1 MOS元件11 钴硅化物层12 漏极13 源极14 栅极在具体说明之前需要预先说明的是，在本发明的较佳实施例中是以作为半导体元件的MOS元件为说明例。以下将依照附图来具体说明本发明的较佳实施例。
本发明半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法包含一金属溅镀步骤、一蚀刻步骤，及一高温退火步骤。
在该金属溅镀步骤中，其在至少400℃之温度环境下，将一金属材料溅镀在一半导体元件上，在本实施例中，如图1所示，其是在温度400℃-450℃左右的环境下，将作为金属材料的钴溅镀在一MOS元件1上，以便在该MOS元件1的三极(漏极12、源极13、栅极14)形成区域上形成一具有钴的中间体(CoSi或Co2Si)的钴硅化物层11；在该蚀刻步骤中，如图2所示，是以选择性蚀刻(selective etching)方式将未反应及反应后剩余的钴(当然，不见得纯以钴的形式留下)去除，在本实施例中是利用氨水与双氧水来进行蚀刻；又在高温退火(anneal)步骤中，是以快速升温(rapid thermal)退火方式来形成一自行对准金属硅化物层，更具体地说，在本步骤中是快速升温至800℃左右，并维持30秒，以将中间体变成CoSi2。
通过本发明半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，由于可在金属溅镀步骤中，通过高温金属溅镀方式，而在金属溅镀过程中原位形成中间体，因此，可在自行对准金属硅化物制造过程中减少一次快速升温退火。所以，可以缩短生产时间。又由于本发明半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法减少一次快速升温退火，因此可避免快速升温不易控制的缺点，所以可增加成品率。
综上所述，由于通过本发明的半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法可以缩短生产时间并增加成品率，因此可大幅降低成本。
在较佳实施例的详细说明中所提出的具体的实施例仅为了易于说明本发明的技术内容，而并非将本发明狭义地限制在该实施例，在不超出本发明的精神及权利要求书的情况下，可作种种变化实施。
权利要求
1.一种半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，包括一金属溅镀步骤，在至少400℃的温度环境下，将一金属材料溅镀在该半导体元件上；一蚀刻步骤，是以选择性蚀刻方式将未反应及反应后剩余的金属材料去除及一高温退火步骤，是以快速升温退火方式来形成一自行对准金属硅化物层。
2.根据权利要求1所述半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，其特征在于该金属材料为钴。
3.根据权利要求1所述半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，其特征在于在该金属溅镀步骤中，温度环境为400℃---450℃。
4.根据权利要求1所述半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，其特征在于在高温退火步骤中快速升温至800℃左右，维持30秒。
5.根据权利要求2所述半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法，其特征在于该自行对准金属硅化物层为CoSi2。
全文摘要
一种半导体元件的自行对准金属硅化物层形成方法,包含一在至少400℃的温度环境下,将一金属材料溅镀在一半导体元件上的金属溅镀步骤;一以选择性蚀刻方式将未反应及反应后剩余的金属材料去除的蚀刻步骤:及一以快速升温退火方式来形成一自行对准金属硅化物层的高温退火步骤。据此,可通过高温金属溅镀方式,而在金属溅镀过程中原位形成中间体,则可在制造过程中减少一次快速升温退火,进而减少生产时间、增加成品率、降低成本。
文档编号H01L21/324GK1377063SQ01110108
公开日2002年10月30日 申请日期2001年3月23日 优先权日2001年3月23日
发明者袁镇国, 黄昭元, 林志孟 申请人:矽统科技股份有限公司