专利名称：一种硅化钴薄膜的制备方法
技术领域：
本发明涉及集成电路生产制造领域，尤其涉及一种硅化钴薄膜的制备方法。
背景技术：
随着硅单元器件尺寸不断向深亚微米的方向发展，多晶CoSi2薄膜在窄的多晶硅线条上的相变不受成核过程限制，因此被广泛地应用于特大规模集成电路制造工艺中。利用多晶CoSi2制造超大规模集成电路时，在MOS器件上可以不经过光刻，在硅片上形成自对准CoSi2漏源接触和栅电极。随着CMOS器件尺寸在横行和纵向上的不断减小，浅结限制了多晶金属硅化物薄膜的厚度，当膜变薄时，硅化物或者硅界面不平整，热稳定性差，严重影响PN结的特性。
已有技术中硅化钴薄膜的制备方法包括以下步骤第一步，在硅基板上分别淀积Co、TiN；第二步，在N2中进行快速退火，退火温度为460-520℃，退火时间为30-60S；第三步，在有APM(NH4OH+H2O2+H2O)和SPM(H2SO4+H2O2)的药液槽内进行选择刻蚀；第四步，在N2中进行第二次快速退火，退火温度为800-850℃。
已有技术中硅化钴薄膜的制备方法采用Co、Si直接反应形成CoSi2薄膜，该薄膜不能承受900℃以上的高温处理，薄膜的热稳定性差，因而在常规CMOS工艺应用中受到限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种硅化钴薄膜的制备方法，该方法制备的硅化钴薄膜，膜的缺陷密度少，具有更好的热稳定性，与衬底的晶格匹配，硅化物与硅有更为平整的界面，并且可减少PN结漏电流。
为解决上述技术问题，本发明一种硅化钴薄膜的制备方法，包括以下步骤第一步，在硅基板上分别淀积Ti、Co、TiN；第二步，在N2中进行快速退火；第三步，在有氢氧化铵、过氧化氢与去离子水混和溶液(NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶5∶5，简称APM)和硫酸与过氧化氢混和溶液(H2SO4∶H2O2＝4∶1，简称SPM)的药液槽内进行选择刻蚀；第四步，在N2中进行第二次快速退火。
本发明一种硅化钴薄膜的制备方法，增加淀积Ti的程序，退火温度和时间和已有技术也存在很大不同。由于在制备单晶CoSi2的三元固相反应中Ti层具有还原作用，可以清除硅衬底表面的残余氧化物，为Co、Si反应提供清洁的表面。同时，增加淀积Ti的程序，可以形成一个Ti-Si-O的非晶层，作为原子运动的扩散阻挡层，延缓并调节Co、Si的反应速度，有利于形成电学特性更好的单晶CoSi2薄膜。
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述
图1为本发明一种硅化钴薄膜的制备方法流程图；图2为用本发明方法制备的CoSi2与硅衬底之间的界面示意图；图3为用本发明方法制备的CoSi2光谱分析图；图4为利用本发明方法形成的外延自对准硅化物器件结构图。
具体实施例方式
如图1所示，本发明一种硅化钴薄膜的制备方法包括如下步骤，首先在100晶向的硅基板上用物理气相淀积方法分别淀积厚度为25-45的Ti、厚度为70-150的Co以及厚度为80-200的TiN；其次在5slm纯N2中温度为580-700℃，工艺时间为60-120S的条件中进行快速退火；再次分别在有氢氧化铵、过氧化氢与去离子水混和溶液(NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶5∶5，简称APM)和硫酸与过氧化氢混和溶液(H2SO4∶H2O2＝4∶1，简称SPM)的药液槽内进行选择刻蚀；最后在5slm纯N2中进行第二次快速退火，温度为825-900℃，工艺时间30-60S。
利用本发明一种硅化钴薄膜的制备方法制作的CoSi2与硅衬底之间的界面如图2所示，CoSi2光谱图如图3所示，图3显示了用本发明方法制备的CoSi2具有单晶性质。
图4为利用本发明一种硅化钴薄膜的制备方法形成外延自对准硅化物器件结构的工艺原理图。
该利用本发明形成外延自对准硅化物器件步骤如下，首先，形成传统的自对准MOS结构。并采用硅的局部氧化硅隔离(Local Oxidation of SiliconIsolation，简称LOCOS)或者浅沟槽隔离用(Shallow Trench Isolation，简称STI)；第二步，用物理气相淀积方法分别淀积厚度为40的Ti、厚度为110的Co，以及厚度为100的TiN；第三步，在5slm，纯N2的温度为580-700℃，工艺时间为90S的条件中进行快速退火；第四步，分别在有氢氧化铵、过氧化氢与去离子水混和溶液(NH4OH∶H2O2∶H2O＝1∶5∶5，简称APM)和硫酸与过氧化氢混和溶液(H2SO4∶H2O2＝4∶1，简称SPM)的槽内进行选择刻蚀；第五步，在5slm纯N2中进行快速退火，温度为850℃，工艺时间为30S；最后，在漏源区和栅极上淀积了一层CoSi2，其中在有源区上的是单晶硅化钴，利用本发明硅化钴薄膜的制备方法提高了MOS器件的性能。
由于在制备单晶CoSi2过程中增加淀积Ti的程序，Ti层具有还原作用，可以清除硅衬底表面的残余氧化物，为Co、Si反应提供清洁的表面。可以形成一个Ti-Si-O的非晶层，为原子运动的扩散阻挡层，调节Co、Si的反应速度，有利于形成电学特性更好的单晶CoSi2薄膜。用本发明方法制备的硅化钴薄膜，膜的缺陷密度少，具有更好的热稳定性，与衬底的晶格匹配，硅化物与硅有更为平整的界面，并且可减少PN结漏电流。
权利要求
1.一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤第一步，在硅基板上先后淀积Ti、Co、TiN；第二步，在N2中进行快速退火；第三步，在有APM和SPM的药液槽内进行选择刻蚀；第四步，在N2中进行第二次快速退火。
2.如权利要求1所述的一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，第一步中以物理气相淀积方法方式淀积Ti、Co和TiN。
3.如权利要求1或2所述的一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，第一步中所述的硅基板为100晶向的硅基板。
4.如权利要求3所述的一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，第一步中所淀积的Ti的厚度为25-45，Co的厚度为70-150，TiN的厚度为80-200。
5.如权利要求4所述的一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，第二步中退火环境的为纯N25slm，温度为580-700℃，退火时间为60-120S。
6.如权利要求4所述的一种硅化钴薄膜的制备方法，其特征在于，第四步中的退火环境为纯N25slm，温度为825-900℃，退火时间为30-60S。
全文摘要
本发明公开了一种硅化钴薄膜的制备方法，首先在硅基板上依次淀积Ti、Co、TiN；其次，在N
文档编号H01L21/318GK1873928SQ20051002635
公开日2006年12月6日 申请日期2005年6月1日 优先权日2005年6月1日
发明者陆杰, 季芝慧 申请人:上海华虹Nec电子有限公司