自对准金属硅化物的制造方法与流程

本发明涉及一种半导体集成电路制造方法，特别是涉及一种自对准金属硅化物的制造方法。

背景技术

现行先进逻辑芯片工艺中，通常需要形成金属硅化物如镍硅化物来降低有源区表面的阻抗，这样能够减少和后续形成的钨如接触孔的钨的欧姆接触电阻。同时，在同一晶圆即硅衬底晶圆上往往需要集成众多的组件即半导体器件如nmos和pmos器件，部分组件不需要形成金属化物，这时需要采用自对准金属硅化物的制造方法来形成对应的金属硅化物。如图1a至图1f所示，是现有方法各步骤中的器件结构图，现有自对准金属硅化物的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图1a所示，提供一硅衬底101。

在所述硅衬底101表面还形成有场氧化层，由所述场氧化层隔离出有源区。

在所述硅衬底101表面形成栅极结构，以及在所述栅极结构两侧的所述硅衬底101表面形成源区和漏区。

所述栅极结构由栅介质层102、多晶硅栅103、顶部介质层叠加而成，在所述栅极结构的侧面形成有侧墙106。所述侧墙106的材料包括氧化硅和氮化硅，即氧化硅侧墙106a和氮化硅侧墙106b。

所述栅介质层102包括高介电常数层(hk)，在所述高介电常数层和所述硅衬底101之间还具有界面层。

所述顶部介质层为由第三氮化硅层104和第四氧化硅层105叠加而成的双层结构。

如图1b所示，在所述硅衬底101表面形成由氧化硅组成的金属硅化物阻挡层201。金属硅化物阻挡层201为单层结构。

在工艺节点发展到28nm以下时，通常采用hkmg的金属栅结构，hk表示栅介质层包括高介电常数层，mg表示金属栅。这里的多晶硅栅103作为伪栅，金属栅需要在正面工艺如源区和漏区都形成之后再去除多晶硅栅103并在多晶硅栅103去除区域形成，即采用栅后形成工艺(gate-last)工艺形成。在28nm的hk工艺由于考虑后续金属硅化物如镍硅化物与多晶硅栅掩模去除方式，金属硅化物阻挡层201使用单层氧化硅，多晶硅栅掩模即为所述顶部介质层。

步骤二、如图1c所示，在所述金属硅化物阻挡层201涂布光刻胶并进行光刻形成光刻胶图形202，所述光刻胶图形202的打开区域为需要形成自对准金属硅化物的区域。

步骤三、如图1d所示，以所述光刻胶图形202为掩膜并进行第一次干法刻蚀工艺将所述打开区域中的所述金属硅化物阻挡层201的部分厚度去除。

步骤四、如图1e所示，以所述光刻胶图形202为掩膜并进行第二次湿法刻蚀工艺继续所述打开区域中的所述金属硅化物阻挡层201并将所述打开区域中的所述金属硅化物阻挡层201完全去除并露出需要形成所述自对准硅化物的硅表面。

如图1f所示，之后，依然采用第二次湿法刻蚀工艺的刻蚀机台对所述光刻胶图形202进行去除。

由上可知，现有方法需要采用湿法刻蚀过程去除光刻胶，光刻胶在去除过程中会对湿法机台产生不利影响，如会减少湿法刻蚀机台的过滤器的使用寿命(lifetime)，会使湿法刻蚀机台产生颗粒(particle)污染等，这样也就增加了对湿法刻蚀机台进行保养的工作量。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种自对准金属硅化物的制造方法，能避免金属硅化物阻挡层对应的湿法刻蚀机台对光刻胶产生去除作用，从而避免光刻胶对湿法刻蚀机台产生不利影响。

为解决上述技术问题，本发明提供的自对准金属硅化物的制造方法包括如下步骤：

步骤一、提供一硅衬底，在所述硅衬底表面依次形成由第一介质层和第二介质层叠加而成的双层金属硅化物阻挡层，所述第二介质层和所述第一介质层的材料不同。

步骤二、在所述双层金属硅化物阻挡层涂布光刻胶并进行光刻形成光刻胶图形，所述光刻胶图形的打开区域为需要形成自对准金属硅化物的区域。

步骤三、以所述光刻胶图形为掩膜并进行第一次干法刻蚀工艺将所述打开区域中的所述第二介质层去除，所述打开区域中的所述第一介质层的厚度不变或被部分消耗。

步骤四、去除所述光刻胶图形。

步骤五、以所述第二介质层为掩膜并进行第二次湿法刻蚀工艺将所述打开区域中的所述第一介质层完全去除并露出需要形成所述自对准硅化物的硅表面；所述第二次湿法刻蚀工艺后所述打开区域外的所述第二介质层的不变或被部分消耗；通过将所述光刻胶图形去除的工艺放置在所述第二次湿法刻蚀工艺之前防止在所述第二次湿法刻蚀中产生光刻胶刻蚀以及由光刻胶刻蚀产生对湿法刻蚀机台的不利影响。

进一步的改进是，步骤一中形成所述双层金属硅化物阻挡层之前，还包括在所述硅衬底表面形成栅极结构，以及在所述栅极结构两侧的所述硅衬底表面形成源区和漏区。

进一步的改进是，所述栅极结构由栅介质层、多晶硅栅、顶部介质层叠加而成，在所述栅极结构的侧面形成有侧墙。

进一步的改进是，所述顶部介质层为由第三氮化硅层和第四氧化硅层叠加而成的双层结构。

进一步的改进是，所述第一介质层的材料为氧化硅层，所述第二介质层的材料为氮化硅层。

进一步的改进是，步骤五之后，还包括步骤：

生长金属层；进行金属硅化反应在所述打开区域的硅暴露区域自对准形成金属硅化物；去除未进行金属硅化反应的金属层。

进一步的改进是，所述金属层的材料为镍，所述金属硅化物为镍硅化物。

进一步的改进是，步骤四中采用灰化工艺去除所述光刻胶图形。

进一步的改进是，所述侧墙106的材料包括氧化硅和氮化硅。

进一步的改进是，所述栅介质层包括高介电常数层，在所述高介电常数层和所述硅衬底之间还具有界面层。

进一步的改进是，在所述自对准金属硅化物形成之后还包括步骤：

形成层间膜并平坦化，平坦化后露出所述多晶硅栅的表面。

去除所述多晶硅栅。

在所述多晶硅栅去除区域形成金属栅，由所述栅介质层和所述金属栅叠加形成hkmg。

进一步的改进是，在形成所述层间膜之前还包括形成接触孔刻蚀停止层的步骤。

进一步的改进是，所述层间膜的材料为氧化硅，所述接触孔刻蚀停止层的材料为氮化硅。

进一步的改进是，在所述金属栅和所述栅介质层之后还包括有金属功函数层。

进一步的改进是，在形成所述栅极结构之前，在所述硅衬底表面还形成有场氧化层，由所述场氧化层隔离出有源区。

本发明由第一介质层和第二介质层叠加而成的双层金属硅化物阻挡层，第二介质层和第一介质层的材料不同，材料的选择用以使后续的第一次干法刻蚀工艺和第二次湿法刻蚀工艺中具有一定的刻蚀选择比即刻蚀速率不同，之后才光刻工艺形成光刻胶图形之后，利用光刻胶图形做掩膜采用第一次干法刻蚀工艺将打开区域的第二介质层去除，之后先不进行去除底部的第一介质层的第二次湿法刻蚀工艺，而是先进行去除光刻胶图形的步骤，去除光刻胶之后在进行第二次湿法刻蚀工艺来去除打开区域的第一介质层，所以本发明能在保证实现对双层金属硅化物阻挡层进行刻蚀并打开需要形成自对准金属硅化物的区域的条件下，将光刻胶去除工艺设置在湿法刻蚀工艺之前，所以能避免金属硅化物阻挡层对应的湿法刻蚀机台对光刻胶产生去除作用，从而避免光刻胶对湿法刻蚀机台产生不利影响，从而能对湿法刻蚀机台产生保护作用，如能提高湿法刻蚀机台的过滤器的使用寿命，能防止湿法刻蚀机台产生颗粒污染；也能减少对湿法刻蚀机台进行保养的工作量。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明：

图1a-图1f是现有自对准金属硅化物的制造方法各步骤中的结构图；

图2是本发明实施例方法的流程图；

图3a-图3f是本发明实施例方法各步骤中的结构图。

具体实施方式

如图2所示，是本发明实施例方法的流程图；如图3a至图3f所示，是本发明实施例方法各步骤中的器件结构图，本发明实施例自对准金属硅化物的制造方法包括如下步骤：

步骤一、如图3a所示，提供一硅衬底101。

在所述硅衬底101表面还形成有场氧化层，由所述场氧化层隔离出有源区。

在所述硅衬底101表面形成栅极结构，以及在所述栅极结构两侧的所述硅衬底101表面形成源区和漏区。

所述栅极结构由栅介质层102、多晶硅栅103、顶部介质层叠加而成，在所述栅极结构的侧面形成有侧墙106。所述侧墙106的材料包括氧化硅和氮化硅，即氧化硅侧墙106a和氮化硅侧墙106b。

所述栅介质层102包括高介电常数层，在所述高介电常数层和所述硅衬底101之间还具有界面层。

所述顶部介质层为由第三氮化硅层104和第四氧化硅层105叠加而成的双层结构。

如图3b所示，在所述硅衬底101表面依次形成由第一介质层301和第二介质层302叠加而成的双层金属硅化物阻挡层，所述第二介质层302和所述第一介质层301的材料不同。

所述第一介质层301的材料为氧化硅层，所述第二介质层302的材料为氮化硅层。

步骤二、如图3c所示，在所述双层金属硅化物阻挡层涂布光刻胶并进行光刻形成光刻胶图形303，所述光刻胶图形303的打开区域为需要形成自对准金属硅化物的区域。

步骤三、如图3d所示，以所述光刻胶图形303为掩膜并进行第一次干法刻蚀工艺将所述打开区域中的所述第二介质层302去除，所述打开区域中的所述第一介质层301的厚度不变或被部分消耗。图3d中显示了所述第一介质层301的厚度部分被消耗。

步骤四、如图3e所示，去除所述光刻胶图形303。本发明实施例中，采用灰化工艺去除所述光刻胶图形303。

步骤五、如图3f所示，以所述第二介质层302为掩膜并进行第二次湿法刻蚀工艺将所述打开区域中的所述第一介质层301完全去除并露出需要形成所述自对准硅化物的硅表面；所述第二次湿法刻蚀工艺后所述打开区域外的所述第二介质层302的不变或被部分消耗；通过将所述光刻胶图形303去除的工艺放置在所述第二次湿法刻蚀工艺之前防止在所述第二次湿法刻蚀中产生光刻胶刻蚀以及由光刻胶刻蚀产生对湿法刻蚀机台的不利影响。

步骤五之后，还包括步骤：

生长金属层；进行金属硅化反应在所述打开区域的硅暴露区域自对准形成金属硅化物；去除未进行金属硅化反应的金属层。

本发明实施例中，所述金属层的材料为镍，所述金属硅化物为镍硅化物。

在所述自对准金属硅化物形成之后还包括步骤：

形成接触孔刻蚀停止层的步骤，形成层间膜并平坦化，平坦化后露出所述多晶硅栅103的表面。所述层间膜的材料为氧化硅，所述接触孔刻蚀停止层的材料为氮化硅。

去除所述多晶硅栅103。

在所述多晶硅栅103去除区域形成金属栅，由所述栅介质层102和所述金属栅叠加形成hkmg，hkmg通常在28nm以下的工艺节点中采用。在所述金属栅和所述栅介质层102之后还包括有金属功函数层。

本发明实施例由第一介质层301和第二介质层302叠加而成的双层金属硅化物阻挡层，第二介质层302和第一介质层301的材料不同，材料的选择用以使后续的第一次干法刻蚀工艺和第二次湿法刻蚀工艺中具有一定的刻蚀选择比即刻蚀速率不同，之后才光刻工艺形成光刻胶图形303之后，利用光刻胶图形303做掩膜采用第一次干法刻蚀工艺将打开区域的第二介质层302去除，之后先不进行去除底部的第一介质层301的第二次湿法刻蚀工艺，而是先进行去除光刻胶图形303的步骤，去除光刻胶之后在进行第二次湿法刻蚀工艺来去除打开区域的第一介质层301，所以本发明实施例能在保证实现对双层金属硅化物阻挡层进行刻蚀并打开需要形成自对准金属硅化物的区域的条件下，将光刻胶去除工艺设置在湿法刻蚀工艺之前，所以能避免金属硅化物阻挡层对应的湿法刻蚀机台对光刻胶产生去除作用，从而避免光刻胶对湿法刻蚀机台产生不利影响，从而能对湿法刻蚀机台产生保护作用，如能提高湿法刻蚀机台的过滤器的使用寿命，能防止湿法刻蚀机台产生颗粒污染，也能减少对湿法刻蚀机台进行保养的工作量。

以上通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，但这些并非构成对本发明的限制。在不脱离本发明原理的情况下，本领域的技术人员还可做出许多变形和改进，这些也应视为本发明的保护范围。