半导体器件中金属硅化物的单向扩散的制作方法

专利名称：半导体器件中金属硅化物的单向扩散的制作方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件，并且更具体地涉及一种在硅化期间增强金属的单向扩散的方法。本发明也涉及包括使用本发明的方法制备的金属硅化物的半导体结构。
背景技术：
通常用于制作半导体器件的欧姆接触的一种类型的材料是诸如硅化钴(CoSi)或硅化镍(NiSi)的金属硅化物。典型地，使用传统的自对准的硅化物(即自对准硅化物)工艺制作金属硅化物。在这种工艺中，在需要CoSi接触时，在露出的含Si区(例如源区、漏区和栅区)上方沉积覆盖TiN/Co膜。然后，采用在从大约400℃到大约600℃的温度下进行的第一次退火步骤形成单硅化钴(cobalt monosilicide)。然后，采用选择性蚀刻以剥离TiN帽，并去除没有转化成单硅化钴膜的任何未反应的Co。然后，该单硅化钴经历将单硅化钴转化(转变)成二硅化钴(cobalt disilicide)的第二次退火。正如本领域的技术人员已知的那样，二硅化钴具有比单硅化钴更低的电阻。
尽管能够形成金属硅化物接触，但上述的自对准硅化物工艺具有与之相关的几个问题。具体地，在上述传统的硅化物工艺中，例如Co和Si的两种金属都通过薄氧化物互相扩散。在图1A中说明了这种双向扩散，其中标记数字10是含Si材料，标记数字12是Co层，由虚线表示的标记数字14是自然氧化物层，标记数字16示出Si扩散的方向，标记数字18示出Co扩散的方向。如图中示出，在传统的自对准硅化物工艺中，Si向上扩散，而Co向下扩散。
在使用传统的自对准硅化物工艺形成二硅化钴之后，存在着在二硅化钴膜中形成的SiO2的细小沉淀物。例如，这在图1B中示出，其中标记数字20表示二硅化钴膜，标记数字22表示SiO2沉淀物。
在图1B中示出的SiO2沉淀物22来自在进行自对准硅化物工艺之前存在于含Si材料10表面上的自然氧化物。即使采用目前可获得的许多表面清洁方法也难以去除自然氧化物。
除了上述问题，在含Si栅极宽度小于70纳米时，传统的自对准硅化物工艺也产生了含Si栅极的空腔问题。在图1C中示出了空腔问题。在图中，标记数字10是含Si衬底，标记数字24是含Si栅极，标记数字20是在含Si栅极24顶部上形成的二硅化钴膜，标记数字26是在含Si栅极24中形成的空腔，标记数字28是存在于含Si栅极24侧壁上的绝缘体隔离物。以上所述并在图1C中描述的空腔问题导致含Si栅极24的电阻增加。
在由Brodsky等人共同受让的美国专利6,323,130Bl中描述了传统的自对准硅化物工艺的最近进展。具体地，在Brodsky等人中公开的工艺包括以下步骤在包含要电接触的电器件的含硅衬底上方，形成包含小于大约30原子％Si的金属硅合金层，其余为Co和/或Ni，在从大约300℃到大约500℃的温度下第一次退火金属硅合金层，以形成与金属硅合金层或纯金属相比基本上不可蚀刻的富金属硅化物层，选择性地去除非硅区上方的任何未反应的金属硅合金，以及在对于形成作为其最低电阻相的金属硅化物相有效的条件下第二次退火富金属硅化物层。在第一次退火步骤之前，可以在金属硅合金层上方形成可选的氧扩散阻挡层。
由Brodsky等人描述的工艺在第一次退火步骤中经过了与上述传统的自对准硅化物工艺的双向扩散机制相比不同的扩散机制。具体地，在由Brodsky等人公开的工艺中，只有Co向下扩散，形成富金属硅化物层。在图2A中说明使用Brodsky等人的工艺实现的所获得的单向机制。在图中，标记数字10是含Si材料，标记数字30是金属硅合金层，标记数字14是自然氧化物层，标记数字18示出Co扩散的方向。
如同传统的自对准硅化物工艺一样，Brodsky等人公开的工艺在第一次退火步骤之后去除任何未反应的Co金属。正如Brodsky等人在第5栏第19-21行中指出的那样，可以使用过氧化氢和硫酸的混合物作为用于去除未转变成富金属硅化物相的“残余的”Co的蚀刻剂。在该蚀刻步骤期间，Co金属中的Si氧化并在富金属硅化物上形成SiO2表面层。例如，在图2B中示出该结构，其中标记数字32是富金属硅化物相，标记数字22是表面SiO2层。
随后，在Brodsky等人的工艺中进行第二次退火，将富金属硅化物转变成二硅化钴。该第二次退火在从大约600℃到大约900℃的温度下进行。
与其中发生双向扩散的传统的自对准硅化物工艺相比，利用Brodsky等人公开的工艺实现的单向扩散机制存在着几个优点。首先，由于蚀刻掉自然氧化物顶部上的过量Co金属，因此在所获得的二硅化钴膜中没有SiO2沉淀物，这导致低的表面电阻。其次，单向扩散只有Co向Si中扩散，而没有Si向外扩散，因此，对于窄的含Si栅极没有空腔问题。
尽管采用Brodsky等人公开的工艺实现了改进，但Brodsky等人的工艺导致了自限制的Co扩散深度。例如，在第一次退火步骤中，形成大约3纳米的富钴硅化物膜。在剥离之后，采用第二次退火，3纳米的富钴硅化物被转变成12纳米的二硅化钴膜。在正常的互补金属氧化物半导体(CMOS)处理中，典型地，接触反应离子蚀刻和溅射清洁步骤去除大约10纳米到大约12纳米的二硅化钴，对于Brodsky等人公开的工艺这恰好在二硅化钴形成的边界处。当完全去除二硅化钴时，金属对扩散接触的接触电阻问题是明显的。
在大多数CMOS应用中，优选具有18-24纳米二硅化钴工艺窗口问题。在正常的处理中，为了增加扩散厚度，将提高在硅化物工艺中使用的第一次退火的温度。然而，在这种情形中，最大温度限制为大约450℃，因为(i)更高温度的退火将导致在沟槽隔离区处从硅化钴合金形成二硅化钴，这导致衬底上的不同有源区、有源区和含Si栅极之间，以及同一衬底上的不同含Si栅极之间的漏电，即桥接，和(ii)在第一次退火步骤中更高温度的退火导致双向扩散，这导致上述在传统的自对准硅化物工艺中相同的问题。
考虑上述问题，对于提供避免与传统的自对准硅化物工艺相关以及与Brodsky等人所述的硅化物工艺相关的问题的形成金属硅化物接触的改进方法仍然存在着需求。

发明内容
本发明提供了进一步改进Brodsky等人公开的硅化物工艺的方法。因而，在本发明中同样实现了Brodsky等人的工艺中所述的优点，即在硅化物形成期间降低Si消耗和桥接。本发明的方法对Brodsky等人公开的工艺的改进在于所获得的金属硅化物具有增加的自限制厚度。即，本发明的方法提供了用于制造具有增加的自限制厚度的金属硅化物接触、从而形成在形成到金属硅化物接触的金属互连期间将不会完全被去除的金属硅化物的技术。
如上所述，Brodsky等人的工艺提供了其厚度为大约12纳米的金属硅化物。在随后的互连处理步骤期间，完全或基本上去除了这种薄金属硅化物。完全或基本上去除金属硅化物导致金属对扩散接触的接触电阻问题。
由于形成的金属硅化物具有大约14纳米到大约25纳米的厚度，优选地具有大约18纳米到大约25纳米的厚度，因此本发明中避免了该接触电阻问题。金属硅化物接触中的增加厚度在半导体工业中是重要的，因为它允许形成具有完全嵌入硅化物接触内的下部分(包括侧壁和底壁)的对金属硅化物接触的金属接触。
并且，本发明的方法提供了包括其中表现出低漏电的厚金属硅化物的结构。关于“低漏电”，其含义是在结构中存在的在沟槽隔离区顶部形成很少的金属硅化物或没有金属硅化物。
本发明通过使用Brodsky等人公开的金属硅化物合金并且通过利用其中进行两次不同的热循环的第一次退火而实现了上述优点。按照本发明，在能够增强难熔金属(如Co、Ni、或Co和Ni)向含Si层中的单向扩散的温度下，进行第一次退火的第一次热循环。第一次热循环导致形成无定形的含金属(例如Co、Ni、或Co和Ni)硅化物。在将无定形含金属硅化物转化成结晶的富金属硅化物的温度下进行第一次退火的第二次热循环，该结晶的富金属硅化物与含金属的硅合金层或纯含金属层相比基本上不能被蚀刻。在包括上述两次热循环的第一次退火之后，进行选择性的蚀刻以便从该结构去除任何未反应的含金属硅合金层。进行第二次退火，以便将通过第一次退火的两次热循环形成的富金属硅化物相转化成处于作为其最低电阻相的金属硅化物相。尽管具体地提及Co、Ni及其合金作为用于形成硅化物接触的金属，但也期望此处包括例如Pt的其它难熔金属。
广义地说，本发明的方法包括以下步骤提供一结构，其包括含Si材料上方的含金属的硅合金层；使所述结构经历第一次退火，其中包括在增强所述金属向所述含Si材料中的单向扩散从而形成无定形含金属硅化物的第一温度下进行的第一次热循环，和在将无定形的含金属硅化物转化成结晶的富金属硅化物的第二温度下进行的第二次热循环，该结晶的富金属硅化物相对于含金属的硅合金层基本上不能被蚀刻；从该结构去除任何未反应的含金属的硅合金层；以及在将所述结晶的富金属硅化物转化成处于其最低电阻相的金属硅化物相的第三温度下，使所述结构经受第二次退火。
在上述方法中，含金属的硅合金层的金属包括能够与硅反应以形成金属硅化物的任何难熔金属或难熔金属合金。优选的金属是Co、Ni或其合金。
在第一次退火之前，可以在含金属的硅合金层上方形成阻止氧扩散的可选的阻挡层。
当Ni用作金属时，在第一次退火之后形成富Ni的硅化物相。在去除步骤之后发生的第二次退火将富Ni的硅化物相转变成代表Ni的最低电阻的硅化物相的单硅化Ni。另一方面，当采用Co时，第一次退火将Co-Si合金层转化成富Co的硅化物层，并且，在去除步骤之后的第二次退火将富金属的硅化物相转化成代表Co的最低电阻的硅化物相的二硅化Co相。


图1A-1C是说明与传统的自对准硅化物工艺相关的问题的图示(通过截面图)。
图2A-2B是说明Brodsky等人公开的硅化物工艺的图示(通过截面图)。图2A表示在第一次退火步骤期间发生的单向扩散，并且图2B表示在选择性蚀刻步骤之后的结构。以及图3A-3F是说明用于本发明的优选实施方式中以制作金属硅化物的基本处理步骤的图示(通过截面图)。
具体实施例方式
参照图3A-3F，其中说明了能够形成CMOS结构的基本处理步骤，该CMOS结构包含低电阻厚金属硅化物，其中已经明显减少了Si消耗和桥接。关于“厚”，其含义是具有大约14纳米到大约25纳米的厚度的金属硅化物。具体地，图3A说明在已经进行第一步骤之后形成的初始结构50。具体地，该结构50包括含Si材料52，其具有位于其上的含金属的硅合金层56。含Si材料52可以是含Si衬底、栅电极或二者。如果是衬底，该含Si材料52可以可选地包括表面氧化物层；表面氧化物层在合金层56沉积之前存在，并且在合金层56和含Si材料52之间的界面54处。
可用作层52的合适的含Si材料包括但不限于单晶Si、多晶Si、SiGe、无定形Si、绝缘体上硅(SOI)、绝缘体上硅锗(SGOI)和其它类似的含Si材料。含Si材料52可以被掺杂或未被掺杂，并且可以包括各种绝缘或器件区域。这些区域未在图中示出，然而希望被包括在含Si材料52中。
注意，当含Si材料52用作衬底时，含Si材料52包括至少一个电器件，例如场效应晶体管(FET)。在该实施方式中，在包括FET的源/漏扩散的衬底区域中形成金属硅化物。当含Si材料52用作栅电极时，也可以在栅电极的顶部形成金属硅化物。
当存在时，可选的表面氧化物层是具有大约0.1纳米到大约3.0纳米厚度的薄氧化物。在本发明的一种实施方式中，在采用本发明的方法之前，完全从结构50上去除表面氧化物层。在该实施方式中，在于其上形成含金属的硅(Si)合金层56之前，使用HF以便从结构50完全去除表面氧化物层。
使用本领域的技术人员公知的传统沉积工艺，在含Si材料52表面上(或者如果存在，在可选的表面氧化物层上方)形成含金属的硅合金层56。例如，可以通过化学气相沉积、等离子辅助化学气相沉积、蒸发、溅射和其它类似沉积工艺形成含金属的Si合金层56。在这些技术中，典型地在形成含金属的Si合金层56中采用溅射。替代地，通过首先在含Si材料52的表面上沉积金属层，随后利用离子注入或其它类似的掺杂工艺对该金属层掺杂至少Si，形成含金属的Si合金层56。
含金属的硅合金层56包括硅和在与硅反应时能够形成金属硅化物的至少一种难熔金属或金属合金。优选地，层56内的金属选自由Co、Ni及其混合物构成的组。因而，在优选的实施方式中，含金属的硅合金层56可以包括Co-Si合金、Ni-Si合金、或诸如Co-Ni-Si的金属混合物。在优选的合金中，高度优选的是含金属的硅合金层56包括Co-Si合金。按照本发明，含金属的硅合金层56典型地包括少于大约30原子％的Si。更典型地，硅在合金层56中按照大约0.1原子％到大约20原子％的量存在着。
本发明的含金属的硅合金层56也可包括可能影响所获得的硅化物的性质的至少一种添加物。可以存在于合金层56中的至少一种添加物例如可以用于降低硅化物的电阻，或者防止硅化物的聚结(agglomerization)。可用于本发明作为合金层56的组分的添加物的示例性实例包括但不限于C、Al、Ge、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、In、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及其混合物。在这些添加物中，优选C、Al、Ge、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、In、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt或其混合物。
当存在着添加物时，典型地，所述至少一种添加物按照大约0.01原子(at.)％到大约50原子(at.)％的量存在于合金层56中，从大约0.1at.％到大约20at.％的范围更典型。所述至少一种合金添加物可以在沉积含金属的Si合金层56期间或之后引入。
术语“含金属的硅合金”在此处用于包括其中具有均匀或非均匀硅分布的组分、其中具有硅梯度分布的组分、或者其混合物和化合物。
随后，如图3B所示，可以在含金属的硅合金层56表面上形成阻止氧扩散的可选的阻挡层58。使用本领域的技术人员公知的工艺形成该可选的阻挡层58。可以用于形成可选的阻挡层58的合适的沉积工艺的示例性实例包括但不限于化学气相沉积、等离子辅助化学气相沉积、溅射、蒸发、镀敷、旋涂，和其它类似沉积工艺。可选的阻挡层58的厚度对于本发明不是关键的，只要该可选的阻挡层58能够阻止氧或其它环境气体扩散进入到结构50中即可。典型地，可选的阻挡层58具有大约10纳米到大约30纳米的厚度。
可选的阻挡层58由本领域公知的用于阻止氧扩散到结构50中的传统材料组成。例如，TiN、Si3N4、TaN或其它类似材料可用作阻挡层58。尽管附图示出可选的阻挡层58的存在，但可能在其中不存在可选的阻挡层58的情形下使用该方法。
在图3A或3B中示出的结构上进行第一次退火。为了完整，此处描绘的附图示出在包括可选的阻挡层58的结构上进行了第一次退火。按照本发明的实施方式，第一次退火包括两次不同的热循环。第一次热循环导致金属从合金层56向含Si材料54的单向扩散，以及随后形成无定形的含金属的硅化物相。在第一次退火的第一次热循环之后形成的结构如图3C所示。具体地，图3C中所示的结构包括含Si材料52、含金属的硅合金层56、无定形的含金属的硅化物相膜60和可选的阻挡层58。标记数字62表示金属扩散的方向。
在增强金属的扩散并形成无定形金属硅化物膜的第一温度T1下，进行第一次热循环。重要的是第一次退火的第一次热循环的温度不会导致形成结晶膜。按照本实施方式，当第一次退火的第一次热循环的温度小于大约350℃时，可以实现金属扩散增强和无定形相的形成。注意，第一次退火的第一次热循环的温度T1小于第一次退火的第二次热循环的温度T2。更典型地，在从大约270℃到大约325℃的温度下，进行第一次退火的第一次热循环。第一次退火的第一次热循环典型地进行从大约30秒到大约120秒的时间期间。除此处示例给出的范围之外的其它时间期间也考虑在内。
随后，在图3C中示出的结构经历第二次热循环(按照本申请的术语仍将其考虑成属于第一次退火)，在将无定形的含金属的硅化物相膜60转化成结晶的富金属硅化物相膜64的温度下，进行该第二次热循环，参见图3D。
在小于450℃但仍大于T1的第二温度T2下，进行第一次退火的第二次热循环。更典型地，在从大约350℃到大约400℃的温度下，进行第一次退火的第二次热循环。第一次退火的第二次热循环典型地进行大约10秒到大约30秒的时间期间。除此处示例给出的范围之外的其它时间期间也考虑在内，只要第一次退火的第二次热循环短于第一次热循环即Time2＜Time1即可。
上述第一次退火的两次不同的热循环是在相同或不同气体气氛中进行的快速热退火(RTA)工艺，例如He、Ar、Ne或合成气体。因而，第一次退火也可被考虑为快速热退火步骤。第一次退火的第二次热循环可以在第一次热循环之后立即进行，在两次热循环之间没有冷却，或者可以在从T1冷却到室温之后的任何时间期间进行。
在第一次退火期间，可以消耗所有含金属的硅合金层56，或者替代地，在退火之后可以留下一些合金层56。在图3D中示出了后一实施方式。并且，在已经完成第一次退火之后，在富金属的硅化物膜64中将存在着表面氧化物层。
注意，以上的条件形成了相比于初始的含金属的硅合金层56或纯金属基本上不可蚀刻的富金属的硅化物层64；因此，避免了典型地用于提供该不可蚀刻的金属硅化物层的传统的自对准硅化物工艺的更高的退火温度。正如Brodsky等人先前报道的那样，使用含金属的硅合金层允许在比使用现有技术的工艺可能的温度更低的温度下形成富金属的硅化物层。由于在形成富金属的硅化物层时使用更低的温度，因此急剧降低了桥接的趋势。并且，由于初始的合金膜56其中包含硅，因此使用本实施方式的方法观察到硅消耗的减少。
在包括前述的两次不同的热循环的第一次退火之后，使用本领域的技术人员公知的传统蚀刻技术选择性地从该结构去除(参见图3E)可选的阻挡层58和任何剩余的含金属的硅合金层56(或任何纯金属层)。
例如，在从该结构去除可选的阻挡层58和含金属的硅合金层56中，可以使用任何湿法蚀刻工艺。用于湿法蚀刻工艺的化学蚀刻剂必须相对于富金属的硅化物层(或膜)64在去除阻挡层58和含金属的硅合金层56方面是高选择性的。可以用于本发明的合适的蚀刻剂是过氧化氢和硝酸或硫酸的混合物。其它化学蚀刻剂也可以用于本发明。图3E示出了在湿法蚀刻工艺之后形成的表面氧化物层66的存在。表面氧化物层66是厚度从大约1纳米到大约5纳米的薄层。
在从所述结构去除可选的阻挡层58和剩余的含金属的硅合金层56中使用干法蚀刻也考虑在本发明内。干法蚀刻步骤避免形成表面氧化物层66。此处可以使用的合适的干法蚀刻技术包括但不限于反应离子蚀刻、离子束蚀刻、等离子体蚀刻等干法蚀刻技术。
在从结构去除可选的阻挡层58和任何未反应的含金属的硅合金层之后，在本发明中进行第二次退火，以便将富金属的硅化物层64转化成最低电阻的金属硅化物相，例如二硅化Co或单硅化Ni。在比第一次退火中使用的温度更高的第三温度T3下进行第二次退火(即T3高于T1和T2)。如上所述，在对于将富金属的层64转化成具有该金属的最低电阻硅化物相的硅化物层68有效的条件下，进行第二次退火，参见图3F。注意，在进行本发明的该步骤之后，表面氧化物66留在该结构中。在随后的处理步骤中，使用本领域的技术人员公知的技术，可以从该结构去除表面氧化物66。
同样，使用气体气氛通过RTA进行该第二次退火。典型地，使用连续加热方式或升温和保温加热(ramp and soak heating)方式，在从大约600℃到大约900℃的温度下进行第二次退火达大约300秒或更少的时间期间。其它温度和时间也考虑在内，只要所述选择的条件比第一次退火更高，使得在该结构中形成难熔金属(例如Co或Ni)的最低电阻硅化物相。
再次强调本发明提供了以下三个优点Si消耗的实质减少，桥接趋势的急剧降低，以及处于其最低电阻相的例如Co和/或Ni的金属硅化物，该金属硅化物比由Brodsky等人公开的工艺获得的金属硅化物更厚。如上所述，在Brodsky等的专利中所获得的金属硅化物大约是12纳米，而在本发明中形成的金属硅化物具有从大约14纳米到大约25纳米的厚度。更典型地，在本实施方式中形成的金属硅化物具有从大约18纳米到大约25纳米的厚度。
从而，由上述的方法获得的结构包括具有包括金属硅化物层68的区域的含Si材料52，其中所述金属硅化物68处于其最低电阻相，例如二硅化Co或单硅化Ni。
尽管已经具体示出并且参照其优选的实施方式描述了本发明，但本领域的技术人员应当理解在不背离本发明的范围的情形下可以进行形式和细节上的前述和其它改变。因此，本发明不限于描述和说明的严格的形式和细节，而在所附权利要求的范围内。
权利要求
1.一种用于在含Si材料的表面上形成金属硅化物的方法，包括以下步骤提供在含Si材料上方包括含金属的硅合金层的结构；使所述结构经历包括第一次热循环和第二次热循环的第一次退火，第一次热循环在增强所述金属向所述含Si材料中的单向扩散的第一温度下进行，从而形成无定形的含金属的硅化物，第二次热循环在将无定形的含金属的硅化物转化成结晶的富金属的硅化物的第二温度下进行，该结晶的富金属的硅化物相比于含金属的硅合金层基本上不可蚀刻；从该结构去除任何未反应的含金属的硅合金层；以及在将所述结晶的富金属的硅化物转化成处于其最低电阻相的金属硅化物相的第三温度下，使所述结构经历第二次退火。
2.根据权利要求1的方法，其中所述含金属的硅合金层通过沉积该合金层，或者通过首先沉积难熔金属以形成金属层然后对难熔金属层掺入硅而形成。
3.根据权利要求1的方法，还包括在所述第一次退火之前，在所述含金属的硅合金层上方形成可选的阻挡层，其中在所述去除未反应的含金属的硅合金层步骤中去除所述可选的阻挡层。
4.根据权利要求1的方法，其中所述含金属的硅合金层还包括选自由C、Al、Ge、Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Cu、Y、Zr、Nb、Mo、Ru、Rh、Pd、In、Sn、La、Hf、Ta、W、Re、Ir、Pt、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu及其混合物构成的组中的至少一种添加物。
5.根据权利要求1的方法，其中所述含金属的硅合金层包括小于大约30原子％的Si。
6.根据权利要求1的方法，其中所述含金属的硅合金包括Ni、Co或其合金。
7.根据权利要求1的方法，其中所述第一温度小于所述第二温度。
8.根据权利要求7的方法，其中所述第一温度小于大约350℃。
9.根据权利要求1的方法，其中所述第一次热循环进行大约30秒到大约120秒的时间期间。
10.根据权利要求7的方法，其中所述第二温度小于大约450℃但大于第一温度。
11.根据权利要求10的方法，其中所述第二温度为大约350℃到大约400℃。
12.根据权利要求1的方法，其中所述第二次热循环进行大约10秒到大约30秒的时间期间。
13.根据权利要求1的方法，其中所述去除包括其中采用化学蚀刻剂的湿法蚀刻工艺。
14.根据权利要求1的方法，其中所述第三温度为大约700℃到大约900℃，所述第二次退火进行大约300秒或更少的时间期间。
15.一种半导体结构，包括具有其中金属硅化物位于其上的区域的含硅材料，所述金属硅化物处于其最低电阻相并且具有大约14纳米到大约25纳米的厚度，由此所述金属硅化物未位于隔离沟槽区的顶部上，从而减少了该结构内的漏电。
16.根据权利要求15的半导体结构，其中所述金属硅化物为二硅化钴或单硅化镍。
17.根据权利要求15的半导体结构，其中所述金属硅化物是连续的，其中没有包含嵌入的氧化物。
18.根据权利要求15的半导体结构，其中所述含Si材料包括衬底、栅电极或二者。
19.根据权利要求15的半导体结构，其中所述含Si材料包括单晶Si、多晶Si、SiGe、无定形Si、绝缘体上硅(SOI)或绝缘体上硅锗(SGOI)。
全文摘要
本发明提供了一种用于通过使用含金属的硅合金(56)并结合其中进行两次不同的热循环的第一次退火在硅化期间增强金属的单向扩散的方法。该第一次退火的第一次热循环在能够增强金属例如Co和/或Ni向含Si层(52)中的单向扩散的温度下进行。第一次热循环导致无定形的含金属的硅化物(60)形成。第二次热循环在将无定形的含金属的硅化物转化成结晶的富金属硅化物(64)的温度下进行，该结晶的富金属硅化物与含金属的硅合金层或纯的含金属层相比基本上不能被蚀刻。在第一次退火之后，进行选择性的蚀刻以便从该结构去除任何未反应的含金属合金。进行第二次退火以便将通过第一次退火的两次热循环形成的富金属硅化物相转化成处于其最低电阻相的金属硅化物(68)相。提供其厚度自限制的金属硅化物。
文档编号H01L21/285GK1989598SQ200580024677
公开日2007年6月27日 申请日期2005年8月18日 优先权日2004年9月14日
发明者安东尼·多梅尼古希, 布莱德利·琼斯, 克里斯蒂安·拉沃伊, 罗伯特·普尔特尔, 王允愈, 黄洸汉 申请人:国际商业机器公司