专利名称：一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法
技术领域：
本发明涉及微电子超深亚微米技术互补金属氧化物半导体器件(CMOS)及超大规 模集成技术领域，尤其涉及一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法。
背景技术：
当MOSFET器件的栅长缩小到纳米尺度以后，金属源/漏(S/D)结构具有一系列的 优点原子级突变结能够抑制短沟道效应(SCE)，低S/D串联电阻和接触电阻，S/D形成的低 温工艺适宜集成高k栅介质、金属栅和应变硅等新材料，使之成为掺杂硅S/D结构最有希望 的替代者。然而，肖特基MOSFET (SB M0SFET)在开态，由于源/沟道的较大肖特基势垒高度 (SBH)，使驱动电流减小；而在关态，由于漏/沟道较小SBH，使泄漏电流增加。所以，自从SB MOSFET诞生以来，人们一直在研究肖特基势垒高度的调节技术，克服SB MOSFET的固有缺 点，以达到与传统MOSFET相同的驱动电流和关态电流。因此，有必要寻找新的、易于集成的肖特基势垒高度调节方法。
发明内容
(一)要解决的技术问题有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高 度的方法，以实现与CMOS工艺的良好兼容，并易于集成。( 二 )技术方案为达到上述目的，本发明提供了一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方 法，该方法包括步骤1 采用两步镍_自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜；步骤2 对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入；步骤3 对该硅化镍膜进行快速热退火。上述方案中，步骤1中所述采用两步镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜，具体 包括首先，采用氢氟酸/异丙醇溶液对硅片进行清洗；然后，在溅射氮化钛/镍膜前对硅 片进行真空退火处理；接着，在硅片上溅射氮化钛/镍复合金属膜；最后，采用镍-自对准 硅化物工艺形成一硅化镍膜。上述方案中，所述采用氢氟酸/异丙醇溶液对硅片进行清洗，具体包括在常规清 洗后，在氢氟酸/异丙醇溶液中清洗，氢氟酸/异丙醇溶液配比(体积比)为氢氟酸异 丙醇去离子水=37. 5ml 6ml 3000ml，在室温下浸渍40秒。 上述方案中，所述在溅射氮化钛/镍膜前对硅片进行真空退火处理，具体包括本 底真空度8X10_7Torr，衬底加热，加热至300°C，恒温10分钟，然后降温。上述方案中，所述在硅片上溅射氮化钛/镍复合金属膜，具体包括先溅射镍膜 5 30nm，再溅射氮化钛膜5 30nm，工作压力都为1 5 X 10_3Torr，溅镍的工艺气体为氩气，溅射功率为500 1000W ；溅氮化钛的工艺气体为氩气和氮气的混合气体，溅射功率为 500 1000W。上述方案中，所述采用镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜，具体包括第一次 快速热退火温度240 340°C，时间20 50秒，氮气流量为2 6slm ；接着进行湿法选择 腐蚀工艺，条件硫酸双氧水=(3 5) 1 (体积比)，温度120°C，时间10 30分钟； 然后进行第二次温度较高的快速热退火，使富镍相硅化物相变形成一镍化硅，温度450 580°C，时间20 40秒，氮气流量为2 6slm。上述方案中，步骤2中所述对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入，注入杂质为 B、BF2、P或As中的任一种或多种，注入能量为5 25Kev，注入剂量为1 X IO13至5 X 1015cm_2。上述方案中，步骤3中所述对该硅化镍膜进行快速热退火，快速热退火条件为温 度400°C至800°C，时间为20秒至120秒。
(三)有益效果从上述技术方案可以看出，本发明具有以下有益效果1、本发明提供的这种调节肖特基势垒高度的方法，是一种新的采用杂质分凝调节 肖特基势垒高度的方法，易于集成，实现了与CMOS工艺的良好兼容。2、本发明提供的这种调节肖特基势垒高度的方法，具有连续的肖特基势垒高度调 节能力，能够满足高性能体硅互补金属氧化物半导体器件对S/D肖特基势垒高度的要求。3、本发明提供的这种调节肖特基势垒高度的方法，能够方便的调节金属硅化物S/ D的肖特基势垒高度，降低了制备的难度和成本，具有很高的应用性。
图1是本发明提供的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法流程图；图2是本发明提供的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的示意图；图3是制备的NiSi肖特基二极管的I-V特性曲线图；图4是NiSi肖特基二极管的肖特基势垒高度随注入计量的变化曲线。
具体实施例方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照 附图，对本发明进一步详细说明。如图1所示，图1是本发明提供的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法 流程图，该方法包括步骤1 采用两步镍_自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜；具体包括首先，采用氢氟酸/异丙醇溶液对硅片进行清洗；即在常规清洗后，在氢氟酸/异 丙醇溶液中清洗，氢氟酸/异丙醇溶液配比(体积比)为氢氟酸异丙醇去离子水= 37.5ml 6ml 3000ml，在室温下浸渍40秒;然后，在溅射氮化钛/镍膜前对硅片进行真空退火处理；本底真空度8 X IO-7Torr, 衬底加热，加热至300°C，恒温10分钟，然后降温；接着，在硅片上溅射氮化钛/镍复合金属膜；先溅射镍膜5 30nm，再溅射氮化钛 膜5 30nm，工作压力都为1 5 X KT3Torr，溅镍的工艺气体为氩气，溅射功率为500 IOOOff ；溅氮化钛的工艺气体为氩气和氮气的混合气体，溅射功率为500 1000W ；最后，采用镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜；即第一次快速热退火温度 240 340°C，时间20 50秒，氮气流量为2 6slm ；接着进行湿法选择腐蚀工艺，条件硫 酸双氧水=(3 5) 1 (体积比)，温度120°C，时间10 30分钟；然后进行第二次温 度较高的快速热退火，使富镍相硅化物相变形成一镍化硅，温度450 580°C，时间20 40 秒，氮气流量为2 6slm。步骤2 对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入；注入杂质为B、BF2, P或As中的 任一种或多种，注入能量为5 25Kev，注入剂量为IX IO13至5X IO15CnT2，使注入杂质和注 入损伤限制在NiSi膜内而不影响NiSi/Si界 面特性。步骤3 对该硅化镍膜进行快速热退火，快速热退火条件为温度400°C至800°C， 时间为20秒至120秒，使注入杂质在MSi/Si界面堆积形成超浅高掺杂浓度扩展区调节肖 特基势垒高度，如图2所示。图3示出了利用本发明提供的方法制备的MSi肖特基二极管的I-V特性曲线图。 从图3中可以看出随着注入剂量的增加正向电流减少，说明肖特基二极管的肖特基势垒高 度随着注入剂量的增加而增加。图4示出了利用图3的I-V特性曲线图提取的SBH随注入剂量变化曲线图。由图 可知肖特基二极管的肖特基势垒高度随着注入剂量的增加而增加。以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详 细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡 在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保 护范围之内。
权利要求
一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于，该方法包括步骤1采用两步镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜；步骤2对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入；步骤3对该硅化镍膜进行快速热退火。
2.根据权利要求1所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 步骤1中所述采用两步镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜，具体包括首先，采用氢氟酸/异丙醇溶液对硅片进行清洗；然后，在溅射氮化钛/镍膜前对硅片 进行真空退火处理；接着，在硅片上溅射氮化钛/镍复合金属膜；最后，采用镍-自对准硅 化物工艺形成一硅化镍膜。
3.根据权利要求2所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 所述采用氢氟酸/异丙醇溶液对硅片进行清洗，具体包括在常规清洗后，在氢氟酸/异丙醇溶液中清洗，氢氟酸/异丙醇溶液配比(体积比)为 氢氟酸异丙醇去离子水=37. 5ml 6ml 3000ml，在室温下浸渍40秒。
4.根据权利要求2所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 所述在溅射氮化钛/镍膜前对硅片进行真空退火处理，具体包括本底真空度8X10_7Torr，衬底加热，加热至300°C，恒温10分钟，然后降温。
5.根据权利要求2所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 所述在硅片上溅射氮化钛/镍复合金属膜，具体包括先溅射镍膜5 30nm，再溅射氮化钛膜5 30nm，工作压力都为1 5X 10_3Torr，溅 镍的工艺气体为氩气，溅射功率为500 1000W ；溅氮化钛的工艺气体为氩气和氮气的混合 气体，溅射功率为500 1000W。
6.根据权利要求2所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 所述采用镍_自对准硅化物工艺形成_硅化镍膜，具体包括第一次快速热退火温度240 340°C，时间20 50秒，氮气流量为2 6slm ；接着进 行湿法选择腐蚀工艺，条件硫酸双氧水=(3 5) 1(体积比)，温度120°C，时间10 30分钟；然后进行第二次温度较高的快速热退火，使富镍相硅化物相变形成一镍化硅，温 度450 580°C，时间20 40秒，氮气流量为2 6slm。
7.根据权利要求1所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 步骤2中所述对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入，注入杂质为B、BF2、P或As中的任一 种或多种，注入能量为5 25Kev，注入剂量为IX IO13至5X IO15cnT2。
8.根据权利要求1所述的调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，其特征在于， 步骤3中所述对该硅化镍膜进行快速热退火，快速热退火条件为温度400°C至800°C，时间 为20秒至120秒。
全文摘要
本发明公开了一种调节金属硅化物源/漏肖特基势垒高度的方法，该方法包括步骤1采用两步镍-自对准硅化物工艺形成一硅化镍膜；步骤2对该硅化镍膜进行低能高剂量杂质注入；步骤3对该硅化镍膜进行快速热退火。本发明提供的肖特基势垒高度的调节方法，可利用现有的设备，具有工艺简单、易行和成本低等优点，易于集成，实现了与CMOS工艺的良好兼容。
文档编号H01L21/336GK101807526SQ20091007772
公开日2010年8月18日 申请日期2009年2月13日 优先权日2009年2月13日
发明者尚海平, 徐秋霞 申请人:中国科学院微电子研究所