专利名称：在芯片电路的不同区域使用不同厚度的硅化物的工艺的制作方法
技术领域：
本发明属于集成电路制造工艺技术领域，具体涉及在芯片电路的不同区域使用不同厚度硅化物的工艺。
背景技术：
随着集成电路的不断发展，晶体管的最小线宽不断缩小。目前主流工艺0.13μm技术就是指栅极的长度为0.13微米。在线宽不断缩小的同时，为了提高晶体管的性能，源/漏结的深度也在不断减小，在0.13微米工艺下结的深度只有数十纳米。
目前的集成电路制造工艺中都使用硅化物工艺技术来减少晶体管源漏区域和多晶电极的电阻。无论是0.35/0.25微米技术的钛硅化物(TiSi2)还是0.18/0.13微米技术的钴硅化物(CoSi2)都用到了两步硅化物形成工艺。在首先PVD淀积形成硅化物所需的金属后，通过第一次较低温度的快速热退火(RTP1)处理淀积的金属形成高电阻的硅化物。然后通过化学溶剂APM(氨水和双氧水混合)/SPM(硫酸和双氧水混合)去除在场氧化层和栅极侧壁边墙(spacer)上残留的或未反应的金属(即多余金属)，并留下产生的硅化物(这一步称为选择性腐蚀)。最后通过第二次较高温度的快速热退火(RTP2)处理以形成低电阻率的硅化物。而对于镍硅化物(NiSi)来说，通常在PVD淀积形成硅化物所需的金属后，只用一步RTP工艺，形成低电阻率的NiSi，随后通过选择性湿法工艺将残余或未反应的金属给腐蚀掉。
但是在集成电路中，通常并非只有一个栅长的晶体管，很多情况下，核心电路使用更先进的工艺，如0.13um工艺，工作电压低；而外围电路使用相对落后的工艺制备，以能够满足在一定电压下工作的需要，如0.18/0.25μm工艺。此外随着SOC技术的发展，在一块电路上，集成了不同的模块，有的晶体管可能对电阻要求严格，有的晶体管可能对漏电要求严格。在这样的情况下，使用单一厚度的硅化物可能难以满足电路的要求。所以提出一种类似于双栅氧化层的工艺，在需要厚硅化物的区域使用厚的硅化物，而在需要薄硅化物的区域使用薄的硅化物。比如0.13μm晶体管使用较薄的硅化物，而0.18μm晶体管使用较厚的硅化物。这样有助于优化硅化物工艺，提高器件的性能。此外还有一些无源器件以及二极管之类的器件，对电阻也有不同的要求。通过两个掩膜可以起到调节作用，在需要或者只能使用大电阻的形成硅化物的区域使用一个掩膜，而在需要或者可以使用小电阻的形成硅化物的区域使用另一个掩膜。
发明内容
本发明的目的在于提出一种在芯片电路的不同区域形成不同厚度硅化物的工艺方法。
本发明提出的形成芯片电路中硅化物的工艺，是在大电阻的形成硅化物的区域形成相对较薄的硅化物，以保证器件或者电路设计的要求，而要求小电阻的形成硅化物的区域形成相对较厚的硅化物，以降低电阻，有助于优化硅化物工艺，提高器件的性能。其中，电路中的要求电阻小的晶体管或电阻等用到硅化物的有源/无源器件的硅化物厚度与电路中要求电阻大的晶体管或电阻等有源/无源器件的硅化物厚度之比大于1，小于10，其中，要求电阻小的区域的硅化物厚度为10-150nm，要求电阻大的区域的硅化物厚度为8-100nm。
为了能够形成不同厚度的硅化物，需要分两次形成硅化物。这是通过使用两次硅化物掩膜版实现的，一次掩膜版暴露要求小电阻的形成硅化物的区域，遮住其它区域；而另一次掩膜版暴露要求电阻大的形成硅化物的区域，遮住其它区域。具体可以通过淀积介质膜作为掩膜，首先挡住有源区域中要求大电阻的形成硅化物的区域，通过金属溅射和退火使要求小电阻的形成硅化物的区域形成了硅化物后，再淀积介质膜挡住已形成硅化物的要求小电阻的形成硅化物的区域，经刻蚀暴露出要求大电阻的形成硅化物的区域后，再通过金属溅射和退火使要求大电阻的形成硅化物的区域形成比要求小电阻的形成硅化物的区域硅化物薄的另一厚度硅化物。也可以通过淀积介质膜作为掩膜，首先挡住有源区域中要求小电阻的形成硅化物的区域，通过金属溅射和退火使要求大电阻的形成硅化物的区域形成了硅化物后，再淀积介质膜挡住已形成硅化物的要求大电阻的形成硅化物的区域，经刻蚀暴露出要求小电阻的形成硅化物的区域后，再通过金属溅射和退火使要求小电阻的形成硅化物的区域形成比要求大电阻的形成硅化物的区域硅化物厚的另一厚度硅化物。上述要求大电阻的形成硅化物的区域形成的硅化物的厚度可控制在8~100nm；上述要求小电阻的形成硅化物的区域形成的硅化物的厚度可控制在10~150nm。上述形成的硅化物可为多种金属硅化物，如Ti硅化物、Co硅化物和Ni硅化物，以用于不同等级的工艺。实现上述要求的主要工艺步骤可以有多种选择对形成不同厚度Ti、Co硅化物，实现上述要求的主要工艺步骤是1.栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片；1.通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；2.经过HF漂洗后溅射所需金属；3.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；
4.再次在硅片表面淀积介质；5.通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；6.再次经过HF漂洗后溅射所需金属；7.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；8.通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域，然后通过高温快速热退火，实现需要的低电阻率硅化物；或者，上述步骤2也可以通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤6)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤9)相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
上述过程中之步骤1、5所用介质为SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之间；步骤3、7所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、8所用低温热退火对于Ti在600-800℃之间、对于Co在400-600℃之间；步骤9所用高温热退火对于Ti在700-900℃之间、对于Co在650-850℃之间。
或者1.栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片；2.通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；3.经过HF漂洗后溅射所需金属；4.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；5.通过高温快速热退火，在要求大电阻的形成硅化物的区域实现需要的低电阻率硅化物；6.再次在硅片表面淀积介质；7.通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；8.再次经过HF漂洗后溅射所需金属；9.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；10.通过高温快速热退火，在要求小电阻的形成硅化物的区域实现需要的低电阻率硅化物；11.通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域；或者，上述步骤2也可以通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤5)相应改为在要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤7)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤10)相应改为在要求大电阻的形成硅化物的区域；上述步骤11相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
上述过程中之步骤1、6所用介质为SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之间；步骤3、8所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、9所用低温热退火对于Ti在600-800C℃之间、对于Co在400-600℃之间；步骤5、10所用高温热退火对于Ti在700-900C℃之间、对于Co在650-850℃之间。
对形成不同厚度Ni硅化物的工艺技术，实现上述要求的主要工艺步骤是1.栅极pacer形成后，用介质覆盖整个硅片；2.通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；3.经过HF漂洗后溅射所需金属；4.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；5.再次在硅片表面淀积介质；6.通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；7.再次经过HF漂洗后溅射所需金属；8.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；9.通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域；或者，上述步骤2也可以通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤6)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤9)相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
上述过程中步骤1、5所用介质为SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之间；步骤3、7所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、8所用低温热退火对于Ni在400-700℃之间；本发明提供了多种途径实现硅化物工艺，同时可以对晶体管等有源或无源器件的不同的形成硅化物的区域的硅化物厚度进行控制，有利于优化晶体管、二极管等有源或无源器件性能，从而提高电路的性能。
(以两个不同晶体管为例，图中左边晶体管为要求硅化物厚度大的晶体管，图中右边晶体管为要求硅化物厚度小的晶体管)
图1为栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片后的示意图；图2为通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域后的示意图；图3为经过HF漂洗后溅射所需金属后的示意图；图4为通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉后的示意图；图5为再次在硅片表面淀积介质后的示意图；图6为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域后的示意图；图7为再次经过HF漂洗后溅射所需金属后的示意图；图8为通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉后的示意图；图9为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域后，通过第二次快速热退火形成所需硅化物的示意图；附图标号；1为晶体管源极、2为晶体管栅极、3为晶体管漏极、4为介质一、5为金属一、6为硅化物、7为介质二、8为金属二、9为硅化物二具体实施方式
下面描述本发明的具体实施例过程，以形成两种不同厚度硅化物的晶体管为例，左边的晶体管要求的硅化物厚度厚，而右边的晶体管要求的硅化物厚度小1.在栅极侧墙spacer形成后，用20nmSiO2、SiN或者SiON介质覆盖整个硅片，如图1所示；2.随后通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域，如图2所示；3.经过HF漂洗后，溅射所需金属，如15nmCo/8nmTiN，如图3所示；4.然后通过RTP1，如500C，30s形成硅化物，再将不需要的金属给腐蚀掉，如图4所示；5.再次在硅片表面淀积如20nmSiO2、SiN或者SiON介质，如图5所示；6.然后通过(干法或者湿法)刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域，如图6所示；7.经过HF漂洗后，溅射所需金属，如10nmCo/8nmTiN，如图7所示；8.然后通过RTP1，如500C℃，30s形成硅化物，再将不需要的金属给腐蚀掉，如图8所示；9.通过(干法或者湿法)再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域，然后通过RTP2，如850C℃，30s实现需要的低电阻率硅化物，如图9所示。
权利要求
1.一种形成芯片电路中硅化物的工艺，其特征在于电路中的要求电阻小的晶体管或电阻等用到硅化物的有源/无源器件的硅化物厚度与电路中要求电阻大的晶体管或电阻等有源/无源器件的硅化物厚度之比大于1，小于10，其中，要求电阻小的区域的硅化物厚度为10-150nm，要求电阻大的区域的硅化物厚度为8-100nm。
2.根据权利要求1所述的形成硅化物的工艺，其特征在于通过淀积介质膜作为掩膜，首先挡住要求大电阻的形成硅化物的区域，通过金属溅射和退火使要求小电阻的形成硅化物的区域形成了硅化物后，再淀积介质膜挡住已形成硅化物的区域，经刻蚀暴露出要求电阻大的形成硅化物的区域后，再通过金属溅射和退火使要求电阻大的形成硅化物的区域形成比要求电阻小的形成硅化物的区域的硅化物薄的另一厚度硅化物。
3.根据权利要求1所述的形成硅化物的工艺，其特征在于通过淀积介质膜作为掩膜，首先挡住要求小电阻的形成硅化物的区域，通过金属溅射和退火使要求大电阻的形成硅化物的区域形成了硅化物后，再淀积介质膜挡住已形成硅化物的区域，经刻蚀暴露出要求小电阻的形成硅化物的区域后，再通过金属溅射和退火使要求小电阻的形成硅化物的区域形成比要求大电阻的形成硅化物的区域的硅化物厚的另一厚度硅化物。
4.根据权利要求1、2、3所述的形成硅化物的工艺，其特征在于上述形成的硅化物为多种金属硅化物Ti硅化物、Co硅化物和Ni硅化物，以用于不同等级的工艺。
5.根据权利要求1、2、3所述的形成硅化物的工艺，其特征在于对于采用Ti、Co硅化物，具体步骤是1)栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片；2)通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；3)经过HF漂洗后溅射所需金属；4)通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；5)再次在硅片表面淀积介质；6)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；7)再次经过HF漂洗后溅射所需金属；8)通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；9)通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域，然后通过高温快速热退火，实现需要的低电阻率硅化物；上述过程中之步骤1、5所用介质为SiO2、SiN或者SiON，厚度在10-30nm之间；步骤3、7所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、8所用低温热退火对于Ti在600-800℃之间、对于Co在400-600℃之间；步骤9所用高温热退火对于Ti在700-900℃之间、对于Co在650-850℃之间。
6.根据权利要求5所述的形成硅化物的工艺，其特征在于上述的步骤2)通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域，改为通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤6)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤9)相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
7.根据权利要求1、2、3所述的形成硅化物的工艺，其特征在于对于采用Ti、Co硅化物，具体步骤是1.在栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片；2.通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；3.经过HF漂洗后溅射所需金属；4.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；5.通过高温快速热退火，在要求大电阻的形成硅化物的区域实现需要的低电阻率硅化物；6.再次在硅片表面淀积介质；7.通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；8.再次经过HF漂洗后溅射所需金属；9.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；10.通过高温快速热退火，在要求小电阻的形成硅化物的区域实现需要的低电阻率硅化物；11.通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域；上述过程中之步骤1、6所用介质为SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之间；步骤3、8所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、9所用低温热退火对于Ti在600-800℃之间、对于Co在400-600℃之间；步骤5、10所用高温热退火对于Ti在700-900℃之间、对于Co在650-850℃之间。
8.根据权利要求7所述的形成硅化物的工艺，其特征在于上述的步骤2)通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域，可改为通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤5)相应改为在要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤7)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤10)相应改为在要求大电阻的形成硅化物的区域；上述步骤11相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
9.根据权利要求1、2、3所述的形成硅化物的工艺，其特征在于对于采用Ni硅化物，具体步骤是1.在栅极spacer形成后，用介质覆盖整个硅片；2.通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域；3.经过HF漂洗后溅射所需金属；4.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；5.再次在硅片表面淀积介质；6.通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域；7.再次经过HF漂洗后溅射所需金属；8.通过低温快速热退火形成硅化物，并将不需要的金属给腐蚀掉；9.通过刻蚀再次打开要求大电阻的形成硅化物的区域；上述过程中步骤1、5所用介质为SiO2、SiN或者SiON、厚度在10-30nm之间；步骤3、7所用溅射的金属厚度在6-50nm之间；步骤4、8所用低温热退火对于Ni在400-700℃之间；
10.根据权利要求10所述的形成硅化物的工艺，其特征在于上述的步骤2)通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求小电阻的形成硅化物的区域，打开要求大电阻的形成硅化物的区域，可改为通过光刻、刻蚀令介质覆盖住要求大电阻的形成硅化物的区域，打开要求小电阻的形成硅化物的区域；上述步骤6)通过刻蚀打开要求小电阻的形成硅化物的区域，此时相应改为通过刻蚀打开要求大电阻的形成硅化物的区域。上述步骤9)相应改为通过刻蚀再次打开要求小电阻的形成硅化物的区域。
全文摘要
本发明属于集成电路制造工艺技术领域。具体为一种在芯片电路的不同区域使用不同厚度的硅化物的工艺。为了优化电路不同区域的器件性能，在要求或只能使用大电阻的硅化物的区域，生长较薄的硅化物；而在要求或可以使用小电阻的硅化物的区域，生长较厚的硅化物。为此需要用到两块掩膜版，用介质膜在生长某一种厚度硅化物的同时覆盖住需要保护的另外的生长硅化物的区域，有不同的工艺可以实现这一要求，根据需要加以选择。
文档编号H01L21/70GK1555094SQ20031012290
公开日2004年12月15日 申请日期2003年12月27日 优先权日2003年12月27日
发明者胡恒声 申请人:上海华虹(集团)有限公司, 上海集成电路研发中心有限公司