专利名称：改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法
技术领域：
本发明涉及一种金属硅化物工艺前的清洗方法，特别涉及一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法。
背景技术：
当半导体组件的生产进入到深亚微米工艺，集成电路的集成度愈来愈高，组件的尺寸愈来愈小，使得栅极与源/漏极区域的面积也等同缩小，而为了降低组件串接电阻值、减少金属接触窗数目及增加以后连接导线布局(Layout)的方便性，进而缩小整个组件面积，自动对准金属硅化物技术的使用已逐渐广泛应用在半导体工艺中。
在深亚微米的半导体工艺中，通用技术在形成自行对准金属硅化物的工艺步骤前首先在一形成有浅沟槽隔离区域、晶体管栅极结构、轻掺杂源/漏极区域、栅极间隙壁(spacer)等组件的半导体基底进行自行对准金属硅化物制作前的清洗工艺，以去除自然氧化层(nativeoxide)，先将半导体基底浸氢氟酸(HF)，接着着以物理气相沉积法进行除气(de-Gas)，再在原处(in situ)以氩气离子溅射清洁(sputter clean)，接着在半导体基底上先沉积一层材质为钛、钴或镍的金属层，然后，对所述金属层进行第一次快速退火(RTA)，使金属层与下方的栅极结构与源/漏极区域上的硅反应生成金属硅化物。再利用刻蚀湿法刻蚀的化学溶液去除部份未反应成金属硅化物的金属层，使得在栅极结构与源/漏极区域上只留下金属硅化物，最后对此金属硅化物进行快速退火处理，以得到完整的自行对准金属硅化物。
但在上述通用的工艺中，以离子溅射清洁的方式来进行自然氧化物的去除过程中，将导致硅离子在栅极间隙壁上的再次沉积，而使得以后形成金属硅化物时，产生桥连效应(bridgeissue)。
因此，本发明针对上述问题，提出一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，来解决通用技术所产生的桥连现象问题。
发明内容
本发明的主要目的，在于提供一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，它使用混有氢气与惰性气体的等离子体来对半导体基底的自然氧化物进行清洗工艺，而达到有效避免通用工艺中硅离子会再次沉积在栅极结构侧壁而引起桥连现象的缺点。
本发明的另一目的，在于提供一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，它能够有效的降低组件因桥连现象而导致失效的机率。
为达上述的目的，本发明提供一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，它首先提供一已形成有多个隔离区域、晶体管栅极结构与门极间隙壁等组件的半导体基底；然后进行去除半导体基底表面的自然氧化物的清洗工艺，先以氢氟酸溶液对半导体基底进行清洗；再以混有氢气与惰性气体的等离子体来去除半导体基底表面的自然氧化物；在半导体基底上沉积一金属层，然后对半导体基底进行一快速热退火工艺，使与金属层接触的具有硅或多晶硅材质的半导体基底上形成金属硅化物。
本发明的有益效果为通过改进深亚微米半导体工艺中的清洗方法以避免硅离子再次沉积在栅极结构侧壁，从而能够有效地降低组件因桥连现象而导致失效的机率。
图1为进行金属硅化物工艺前的去除自然氧化物步骤时的半导体基底的构造剖视图。
图2为进行金属硅化物工艺前的去除半导体基底表面上自然氧化层的流程图。
图3至图5为进行金属硅化物工艺的各步骤构造剖视图。
标号说明10半导体基底12浅沟槽隔离区域14栅极氧化层16多晶硅层18栅极结构20轻掺杂源/漏极区域22栅极间隙壁24重掺杂源/漏极区域26金属层28氮化钛阻挡层30金属硅化物
具体实施例方式
本发明涉及一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，用来避免在金属层沉积前的去除半导体基底表面自然氧化物步骤时，被轰击出的硅离子会沉积在栅极间隙壁，而导致形成金属硅化物时产生桥连现象。
首先，请参阅图1先在半导体基底10上形成多个用来隔绝半导体基底中的主动组件及被动组件的浅沟槽隔离区域(shallow trench isolation，STI)12，再在半导体基底10表面形成一包含栅极氧化层14及位于栅极氧化层14上方的多晶硅层16的晶体管栅极结构18，然后以栅极结构18为掩膜，对半导体基底10进行一低浓度的第一次离子注入，使其在半导体基底10内形成轻掺杂源/漏极区域20，再在栅极结构18的二侧壁旁形成栅极间隙壁22，接着，以栅极结构18与栅极间隙壁22为掩膜，对半导体基底10进行一较高浓度的第二次离子注入，以便在半导体基底10内形成重掺杂源/漏极区域24，形成如图1所示的结构，接着进行热退火处理，以重整所述半导体基底10表面包含源/漏极区域20、24在内的硅原子，使之恢复成原有的晶格结构，然后即可进行金属硅化物(silicide)工艺前的去除自然氧化物的工艺。
请参阅图2，它是对半导体基底进行金属硅化物工艺前的去除自然氧化物的步骤流程，如步骤S10所示，先将半导体基底浸在氢氟酸(HF)溶液以进行一清洗工艺，然后如步骤S12所示，对半导体基底进行物理除气(PVD-degas)，再如步骤S14所示，在混有氢气(H2 gas)与惰性气体(inert gas)的等离子体环境下来去除半导体基底表面自然氧化物(native oxide)，因为等离子体所具有工作压力低，使得离子的平均自由程(mean free path)增加，因此，离子和气体分子的碰撞机率大幅度的降低，且等离子体源工作在分子流的压力范围中，入射离子较垂直于园片表面，其所具有的较佳异向刻蚀性，可会得降精准的刻蚀轮廓，同时降低微粒的产生，以避免通用工艺使用氩气离子进行离子溅射清洁(sputter clean)时，被轰击出的硅离子会沉积在间隙壁上，而导致金属硅化物形成时会产生桥连现象。
接着，可进行金属硅化物工艺，请参阅图3所示，首先利用化学气相沉积方式或金属溅射(sputter)方式，在半导体基底10表面形成一材质为钛的金属层26，本实施例以钛金属作为较佳材质，除此之外，也可以用钴金属，或是其它可行的金属材质取代。接着，在所述钛金属层26表面形成一氮化钛阻挡层28，形成如图3所示的结构，此时如果所述钛金属层26是以化学气相沉积方式形成的，则氮化钛阻挡层28的形成方式为对所述钛金属层26进行一氮离子注入，以使部分的钛金属层26转变成所述氮化钛阻挡层28；如果钛金属层26是以金属溅射方式所形成的，则在形成钛金属层26时，同时在溅射真空室中通入含有氮气的混合气体，例如氩/氮(Ar/N2)混合气体，使部分的钛金属层26转变成所述氮化钛阻挡层28。
如图4所示，利用一温度大于500℃的快速退火(RTP)工艺，对所述半导体基底10进行热退火处理，使钛金属层28与所述栅极结构18和与源/漏极区域20、24相接触的部份转变成钛金属硅化物30。然后，利用含硫酸和过氧化氢的混合液或含氨水和过氧化氢的混合液的湿法刻蚀技术去除未反应成钛金属硅化物30的钛金属层26及其上面的氮化钛阻挡层28，即可得到如图5所示的构造；最后，可视工艺需要，再做第二快速热退火工艺以使钛金属硅化物转变成具较低电阻值的C45晶相，即完成金属硅化物的工艺。
本发明所提供的一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，去除，以混有氢气与惰性气体的等离子体环境来取代通常使用的用离子溅射的方式来去除半导体基底上自然氧化物，进而解决使用通常技术时被轰击出的硅离子沉积于栅极间隙壁上后，在形成金属硅化物时易导致桥连现象的缺点。
以上所述的实施例仅为了说明本发明的技术思想及特点，其目的在使本领域的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，本专利的范围并不仅局限于上述具体实施例，即凡依本发明所揭示的精神所作的同等变化或修饰，仍涵盖在本发明的保护范围内。
权利要求
1.一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，包括下列步骤提供一已形成有多个隔离区域、晶体管栅极结构与门极间隙壁等组件的半导体基底；以氢氟酸溶液对所述半导体基底进行一清洗工艺；以混有氢气与惰性气体的等离子体来去除所述半导体基底表面自然氧化物；在所述半导体基底上沉积一金属层；以及对所述半导体基底进行一快速热退火工艺，使所述半导体基底上的具有硅/多晶硅材质且与所述金属层相接触的接触面，形成一金属硅化物。
2.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于所述金属层的材质为钛、钴或镍。
3.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于形成所述金属硅化物后，还可以再进行一次退火工艺，以降低所述金属硅化物的电阻值。
4.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于所述晶体管栅极结构包含一栅极氧化层以及一位于栅极氧化层上方的多晶硅层。
5.根据权利要求4所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于在进行快速热退火工艺时，所述多晶硅层与所述金属层相接触的部分将形成金属硅化物。
6.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于形成所述金属硅化物后，还可以用氨水和过氧化氢混合液来去除未反应的剩余的所述金属层。
7.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于形成所述金属硅化物后，还可以用硫酸和过氧化氢混合液来去除未反应的剩余的所述金属层。
8.根据权利要求1所述的改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，其特征在于在所述清洗工艺后还可以对所述半导体基底进行一除气工艺。
全文摘要
本发明提供一种改善金属硅化物工艺产生桥连现象的清洗方法，它利用包含氢气与惰性气体的混合等离子体来进行金属硅化物工艺前的清洗工艺，来达到有效地避免通用一般工艺由于使用离子溅射而导致在栅极间隙壁产生硅离子的再次沉积的现象，从而有效降低桥连现象的产生几率。
文档编号H01L21/02GK1700422SQ20041001845
公开日2005年11月23日 申请日期2004年5月19日 优先权日2004年5月19日
发明者杨织森, 蔡孟锦 申请人:上海宏力半导体制造有限公司