专利名称：金属硅化物形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体器件制作工艺技术领域，更具体地说，涉及一种金属硅化物形成方法。
背景技术：
半导体器件制造过程中，器件的制造工艺流程包括步骤(I)栅介质层、栅极的形成；(2)LDD(轻掺杂漏)光刻、注入；(3)侧墙形成；(4)S/D(源/漏)光刻、注入；(5)SAB (Salicide Block，金属硅化物阻挡层)沉积、光刻、刻蚀；(6) Salicide (硅化物)金属工艺，形成金属接触。传统工艺中在对SAB刻蚀时多采用BOE溶液(氢氟酸和氟化氨的混合溶液)，所述BOE溶液容易通过光刻胶而侵入被光刻胶所保护的SAB中，光刻胶所保护的SAB被BOE溶液腐蚀后将会导致后续形成Salicide时使器件之间短路，进而导致器件失效。因此，现有工艺中多采用DHF溶液(稀释的氢氟酸溶液)来代替BOE溶液，所述DHF溶液不容易通过光刻胶而侵入无需刻蚀的SAB中，进而可解决BOE溶液所带来的问题。但是，采用DHF溶液刻蚀后，器件的失效率仍然较高。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种金属硅化物形成方法，以减小器件的失效率。为实现上述目的，本发明提供如下技术方案一种金属硅化物形成方法，该方法包括提供衬底，所述衬底上具有栅区、源区和漏区；在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层；在所述金属硅化物阻挡层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层；以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺对金属硅化物阻挡层进行刻蚀，并保留预设厚度的金属硅化物阻挡层，所述预设厚度为70人 150人；以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀；去除所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层；在所述衬底上形成金属硅化物。优选的，上述方法中，所述预设厚度为100A。优选的，上述方法中，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀的时间为180s。优选的，上述方法中，在所述衬底上形成金属硅化物，具体包括在所述衬底上沉积金属；对所述衬底进行退火处理；去除衬底上栅区、源区和漏区之外的金属，进而在衬底的栅区、源区和漏区上形成金属娃化物。优选的，上述方法中，在去除所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层之后，在所述衬底上形成金属硅化物之前，还包括采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀。优选的，上述方法中，采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀的时间为60s。优选的，上述方法中，在采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀之后，在所述衬底上形成金属硅化物之前，还包括采用反溅射方法去除衬底上的自然氧化层。优选的，上述方法中，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀和第二次湿法刻蚀过程 中，刻蚀速率均为45A/min。优选的，上述方法中，所述DHF溶液中氢氟酸与水的体积比为I : 100。优选的，上述方法中，在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层的厚度为350A。从上述技术方案可以看出，本发明所提供的金属硅化物形成方法，首先在衬底上形成金属硅化物阻挡层；之后在所述金属硅化物阻挡层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层；接着以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜进行干法刻蚀，干法刻蚀后保留预设厚度的金属硅化物阻挡层，本发明中设置所述预设厚度为70人 150A;然后采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀，所述第一次湿法刻蚀主要是刻蚀掉剩余的预设厚度的金属硅化物阻挡层，由于所述预设厚度为70A 150A,因此，第一次湿法刻蚀的时间可以相对较少，进而减少了光刻胶层被DHF溶液浸泡的时间，减少了光刻胶层发生漂移的几率，从而可使所述光刻胶层能够很好地保护其下方的金属硅化物阻挡层免被刻蚀，避免在后续形成金属娃化物(Salicide)时在不需要形成Salicide的地方形成Salicide,因此,减小了器件失效的几率。
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图I为本发明实施例所提供的正常情况下光刻胶层不发生漂移的器件的结构示意图；图2为现有技术中经DHF溶液浸泡后光刻胶层发生漂移后的器件的结构示意图；图3为本发明实施例所提供的正常情况下形成Salicide后器件的结构示意图；图4为现有技术中经DHF溶液浸泡后光刻胶层发生漂移、之后形成Salicide后的器件结构示意图；图5为现有技术中经DHF溶液浸泡后光刻胶层发生漂移的扫描电镜图；图6为现有技术中经DHF溶液浸泡后光刻胶层发生漂移后的器件的剖面结构扫描电镜图；图7为本发明实施例所提供的一种金属硅化物形成方法的流程示意图；图8为本发明实施例所提供的光刻胶层经DHF溶液浸泡3min后的扫描电镜图9为本发明实施例所提供的经DHF溶液第二次刻蚀后器件的剖面结构扫描电镜图。
具体实施例方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所 描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。正如背景技术部分所述，传统工艺中采用BOE溶液对SAB层刻蚀时，所述BOE溶液易于通过光刻胶侵入被光刻胶保护的SAB中，致使器件容易发生短路现象。现有工艺中采用DHF溶液代替BOE溶液，所述DHF溶液不易通过光刻胶而侵入被光刻胶保护的SAB中，因此可解决BOE溶液所带来的问题。但是采用DHF溶液刻蚀后，器件的失效率仍然较高。对此，发明人做了深入研究，发明人研究发现虽然DHF溶液不易于通过光刻胶而侵入被光刻胶保护的SAB中，但是，当包含光刻胶在内的衬底经DHF溶液浸泡后，所述光刻胶易于发生漂移，参考图I 图4，图I中示出了正常情况下光刻胶层不发生漂移的器件的结构示意图，图中示出了衬底100，位于衬底100上的SAB层102和用于保护SAB层102的光刻胶层101 ;图2中所示光刻胶层101'经DHF溶液浸泡后发生了漂移，因此，其下方的SAB层102'被DHF溶液腐蚀而变薄了。参考图3和图4，图3对应图I所示结构在后续形成Salicide后的结构示意图，由于SAB层102上因有光刻胶层101的保护而没有被刻蚀掉，故后续在SAB层102下没有形成Salicide，只在其两侧的衬底100内形成了 Salicidel04 ；图4对应图2所示结构在后续形成Salicide后的结构示意图，由于光刻胶层101，发生了漂移，致使其下方的SAB层102'被刻蚀而变薄，因此，后续在衬底100内对应SAB层102'的位置处形成了 Salicidel03,所述Salicidel03的形成将会使得其两侧的Salicidel04发生短路，致使器件失效。参考图5和图6，图5为现有工艺中经DHF溶液浸泡后光刻胶层发生漂移的扫描电镜图，现有工艺中DHF溶液浸泡时间约为360s，由图可看出，光刻胶层(对应图片中心位置处)发生了漂移；图6为现有工艺中经DHF溶液浸泡后器件的剖面结构扫描电镜图，图中沟槽中间的SAB层(虚线所圈部分)的厚度由最初所形成时的350A变成了现在的150人,所减少的200A即是因光刻胶层发生了漂移而被DHF溶液腐蚀掉的。发明人通过在线检查，发现了上述问题，但是，经DHF溶液浸泡后造成光刻胶层发生漂移的原因是什么呢？经发明人深入研究发现是由于DHF溶液浸泡时间过长而导致的，现有工艺中在干法刻蚀后一般需要采用DHF溶液进行360s的湿法腐蚀，当光刻胶层在DHF溶液中浸泡360s后导致了其易于发生漂移。因此，本发明从此处着手，通过增加干法刻蚀时间，进而使得干法刻蚀后所剩余的SAB层的厚度较薄，后续采用DHF溶液进行湿法腐蚀时就可减少湿法腐蚀进行的时间，从而减少了光刻胶层被DHF溶液浸泡的时间，避免了光刻胶层发生漂移，使得所述光刻胶层能够很好地保护其下方的SAB层，在后续形成Salicide时避免在光刻胶层下方形成Salicide,因此,可减小器件失效的几率。下面详细描述本发明所提供的金属硅化物形成方法。参考图7，图7为本发明所提供的一种金属硅化物形成方法的流程示意图，该方法具体包括如下几个步骤步骤SI :提供衬底，所述衬底上具有栅区、源区和漏区。本实施例中所述衬底为硅衬底，所述衬底上已经形成有栅区、源区和漏区，后续需要在所述栅区、源区和漏区上形成金属硅化物(Salicide)，以减小接触电阻；衬底上除栅区、源区和漏区之外的区域均不需要形成Salicide。步骤S2 :在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层。通过化学气相沉积方法在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层(Salicide Block,SAB)，本实施例中所述SAB为二氧化硅，所形成的SAB层的厚度为350人。步骤S3 :在所述金属硅化物阻挡层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶 层。由于后续工艺步骤中只需在栅区、源区和漏区上形成Salicide,而衬底上除栅区、源区和漏区之外的区域均不用形成Salicide，故应将对应栅区、源区和漏区位置处的SAB层刻蚀掉，保留栅区、源区和漏区之外的区域上的SAB层，本步骤中在整个SAB层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层就是为后续刻蚀工艺做的准备。该步骤的具体实施过程为首先在整个SAB层上旋涂光刻胶层，然后采用具有栅区、源区和漏区图案的掩膜版对所述光刻胶层进行曝光，之后显影，除去对应栅区、源区和漏区位置处的光刻胶层，即在SAB层上形成了具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层。步骤S4:以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺对金属硅化物阻挡层进行刻蚀，并保留预设厚度的金属硅化物阻挡层，所述预设厚度为70A 150A。本步骤中以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺对没有被光刻胶层所保护的SAB层(即对应栅区、源区和漏区位置处的SAB层)进行刻蚀，为了避免干法刻蚀对衬底造成损伤，故应控制刻蚀时间，使得干法刻蚀后保留一定厚度的SAB层。现有工艺中所保留的SAB层的厚度一般较厚，在100A 200A之间，当所保留的SAB层为200A时，则后续采用DHF溶液进行湿法腐蚀时所需时间就较长，进而增加了光刻胶层被DHF溶液浸泡的时间，这是导致光刻胶层发生漂移的本质原因。因此，本发明调整干法刻蚀的时间，通过增加干法刻蚀的时间，使得干法刻蚀后所保留的SAB层的厚度在70A 150A之间。优选的，可以控制所保留的SAB层的厚度为100A。步骤S5 :以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀。干法刻蚀完成后，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀。由于第一次湿法刻蚀过程中以具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，因此刻蚀(或称腐蚀)掉的只是对应栅区、源区和漏区位置处的所保留的预设厚度的SAB层。本步骤中所采用的DHF溶液中氢氟酸与水的体积比为I : 100，且第一次湿法刻蚀的时间为180s。本步骤中设置第一次湿法刻蚀的时间为180s，也是在发明人做了一系列的实验后所得到的较优的时间。下面介绍发明人对此做的实验通过化学气相沉积工艺分别在九个相同的硅衬底上沉积约1500A厚的SAB层，沉积完之后测量各衬底上SAB层的厚度；之后进行退火处理，退火处理后再次测量各衬底上SAB层的厚度；使这九个衬底在DHF溶液(该溶液中氢氟酸与水的体积比为I : 100)中浸泡2min，对各衬底上的SAB层进行腐蚀，2min之后测量各衬底上剩余的SAB层的厚度。根据所测数据可以计算出DHF溶液腐蚀SAB层的速率。具体实验数据及结果见表I。表I
权利要求
1.一种金属硅化物形成方法，其特征在于，包括 提供衬底，所述衬底上具有栅区、源区和漏区； 在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层； 在所述金属硅化物阻挡层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层； 以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺对金属硅化物阻挡层进行刻蚀，并保留预设厚度的金属硅化物阻挡层，所述预设厚度为70人 150A; 以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀； 去除所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层； 在所述衬底上形成金属硅化物。
2.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，所述预设厚度为100A。
3.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀的时间为 180s。
4.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在所述衬底上形成金属硅化物，具体包括 在所述衬底上沉积金属； 对所述衬底进行退火处理； 去除衬底上栅区、源区和漏区之外的金属，进而在衬底的栅区、源区和漏区上形成金属硅化物。
5.根据权利要求I所述的方法，其特征在于，在去除所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层之后，在所述衬底上形成金属硅化物之前，还包括 采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀的时间为 60s。
7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在采用DHF溶液进行第二次湿法刻蚀之后，在所述衬底上形成金属硅化物之前，还包括 采用反溅射方法去除衬底上的自然氧化层。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀和第二次湿法刻蚀过程中,刻蚀速率均为45A/min。
9.根据权利要求I 8任一项所述的方法，其特征在于，所述DHF溶液中氢氟酸与水的体积比为I : 100。
10.根据权利要求I 8任一项所述的方法，其特征在于，在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层的厚度为350人。
全文摘要
本发明实施例公开了一种金属硅化物形成方法，该方法包括提供衬底，所述衬底上具有栅区、源区和漏区；在所述衬底上形成金属硅化物阻挡层；在所述金属硅化物阻挡层上形成具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层；以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用干法刻蚀工艺对金属硅化物阻挡层进行刻蚀，并保留预设厚度的金属硅化物阻挡层，所述预设厚度为以所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层为掩膜，采用DHF溶液进行第一次湿法刻蚀；去除所述具有栅区、源区和漏区图案的光刻胶层；在所述衬底上形成金属硅化物。采用本发明所提供的金属硅化物形成方法，可减小器件的失效率。
文档编号H01L21/28GK102915918SQ20111022284
公开日2013年2月6日 申请日期2011年8月4日 优先权日2011年8月4日
发明者孙晓峰, 高永亮, 丁海滨 申请人:无锡华润上华半导体有限公司