专利名称：一种形成镍硅化物阻挡层的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路制造领域，其中，尤其涉及一种形成镍硅化物阻挡层的方法。
背景技术：
在半导体加工工业中，作为一种处理以形成半导体装置的半导体结构的预先界定的区域上集成低电阻材料的方法，形成自对准硅化物是众所周知的。具体地，自对准硅化物工艺，是一种使半导体结构的硅区域与金属反应以形成硅化物区域的方法。该自对准的硅化物可在半导体结构上选择形成，而不必图案化或蚀刻已沉积的硅化物，藉以形成一些低电阻的区域。随着制程的微缩，至65nm及其以下，镍已经被普遍使用来与硅材料反应以便在半导体结构上形成自对准硅化物的金属。但镍的活性很强，很容易与氧气反应，在表面形成氧化层，从而提高了镍硅化物的电阻，不利于晶体管性能的提高。镍氧化物目前一般采用湿法来进行处理，如SC2，SC-2是H202和HCL的酸性溶液，它具有极强的氧化性和络合性，能与氧以前的金属作用生成盐随去离子水冲洗而被去除。被氧化的金属离子与CL-作用生成的可溶性络合物亦随去离子水冲洗而被去除。伴随IC集成度的提高，硅片表面的洁净度对于获得IC器件高性能和高成品率至关重要，那么对与清洗去除的目的与要求就更严格。清洗是为减少沾污，因沾污会影响器件性能，导致可靠性问题，降低成品率，这就要求在每层的下一步工艺之前或下一层前须进行彻底的清洗。众所周知，湿法清洗在很早就已在半导体生产上广泛接受和使用，许多湿法工艺显示了其优越的性能，但是在清洗过程中，有很多可能的情形造成因湿法清洗造成的玷污。所以后来在淀积镍之后，在镍之上淀积一层氮化钛作为阻挡层，以阻止镍的氧化。但晶片在淀积氮化钛之前的转移过程中存在氧化的可能性， 一旦氧化，会造成镍硅化物阻值的增高，降低晶体管的性能。减少了制程工艺的步骤，增强了工艺的稳定性。
发明内容
本发明公开了一种形成镍硅化物阻挡层的方法，本发明的目的是提供一种防止镍被空气中的氧气氧化的工艺方法，用以解决现有技术中在硅衬底上沉积镍层以后，在淀积氮化钛层之前的转移过程中镍存在容易被氧化的问题。本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的
一种形成镍硅化物阻挡层的方法，主要包括以下几个步骤 在硅衬底的表面进行清洁处理，以清除硅衬底的表面的氧化物； 在所述硅衬底上沉积一层第一金属层；
对所述第一金属层进行抗氧化处理，之后再在第一金属层上沉积第二金属层，所述第一、第二金属层共同构成硅衬底的表面的金属阻挡层；
所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述硅衬底表面淀积的第一金属层为镍或NiPt ；
所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述抗氧化工艺是向第一金属层表面通入一种防止镍被氧化的气体；
所述的任何一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述气体优选为氢气； 所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述淀积的第二金属层为一种钛化物； 所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述第二金属层为氮化钛； 所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，该方法的抗氧化处理工艺的温度为20°C至 100°C、压力为0.01 M IMpa,时间为1秒至5分钟。综上所述，在硅衬底上沉积镍层以后，由于采用了上述技术方案，减少了氧气与镍层的接触机会，大大降低了镍层被氧化的可能性，从而有利于晶片性能的提高。
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明优点将会变得更明显。在全部附图中相同的标记指示相同的部分。并未刻意按照比例绘制附图，重点在于示出本发明的主旨。图IA是在硅衬底上沉积一层第一金属层完成的结构示意图； 图IB是向第一金属层上通入气体的结构示意图IC是在硅衬底上沉积一层第一金属层完成的结构示意图； 图2是本发明形成镍硅化物阻挡层的方法的结构示意图。
具体实施例方式下面结合示意图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。如图IA所示，在硅衬底1上存在一层第一金属阻挡层2，在形成第一金属阻挡层2 之前，需清除硅衬底1表面的氧化物，第一金属阻挡层2覆盖在硅衬底1上，第一金属阻挡层2为一种镍与硅反应生成的硅化物，第一金属阻挡层2也可以是钛与硅发生反应生成的硅化物。如图IB所示，在第一金属层2形成以后，立即向第一金属层2通入一种气体，该气体为一种不易与镍发生化学反应的气体，本发明中优选的一种气体为氢气，控制氢气的压强为0. 01至IMpa，排开与第一金属层接触的空气，使氢气能完全覆盖第一金属层2表面，氢气的通入是连续不间断的，直至第一金属层2上沉积第二金属层3时，持续通入氢气的时间为1秒至5分钟，通入氢气时，控制温度在20°C至100°C范围内。如图IC所示，在第一金属层2上第一金属层上沉积第二金属层3，该第二金属层 3完全覆盖第一金属层2，第二金属层3是一种钛化物，本发明中优选是氮化钛。例如，在半导体器件制造工艺中，上述方法可以应用于形成接触半导体器件的有源区(漏区或源区)的自对准硅化物的工艺过程中，主要是半导体器件结构中的硅有源区域与金属反应以形成硅化物区域。如图2所示，在硅衬底1中形成有MOS晶体管的有源区6以及多晶硅栅极5(多晶硅栅极5与硅衬底1之间的栅氧化物层在图中并未示出)，在所述有源区6以及多晶硅栅极 5上表面沉积一金属层2，该金属层2由镍组成的。因为沉积在有源区6上和多晶硅栅极5上的镍的活性很强，因为镍很容易与氧气反应，导致多晶硅栅极5或硅衬底1形成的有源区6 在淀积氮化钛之前的转移过程中存在氧化的可能性，一旦氧化，会在镍层表面形成氧化层， 因为在第一次高温退火工艺以后，镍会和硅发生反应形成硅化物层4，那么前述氧化层会存在于硅化物层4的表面，会造成镍硅化物阻值的增高，不利于晶体管性能的提高。所以本发明在淀积镍之后，再在镍之上淀积一层氮化钛作为阻挡层，以阻止镍的氧化，具体过程为温度为20°C至100°C、压力为0. 01至IMPa的情况下通入氢气1秒至5分钟，通过镍的吸氢反应，在镍的表面形成一层氢化层，然后再淀积氮化钛，形成更好的氧气阻挡层。需要说明的是，上述所罗列的具体参数只是基于本发明而做出的优选方案，其具体数值并不作为本发明的限制条件，换言之，基于本发明精神，上述数据还可以做适应性的调整。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改， 都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种形成镍硅化物阻挡层的方法，其特征在于主要包括以下几个步骤 在硅衬底的表面进行清洁处理，以清除硅衬底的表面的氧化物；在所述硅衬底上沉积一层第一金属层；对所述第一金属层进行抗氧化处理，之后再在第一金属层上沉积第二金属层，所述第一、第二金属层共同构成硅衬底的表面的金属阻挡层。
2.如权利要求1所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述硅衬底表面淀积的第一金属层为镍或NiPt。
3.如权利要求1所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述抗氧化工艺是向第一金属层表面通入一种防止镍被氧化的气体。
4.如权利要求3所述的任何一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述气体为氢气。
5.如权利要求1所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述淀积的第二金属层为一种钛化物。
6.如权利要求5所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，所述第二金属层为氮化钛。
7.如权利要求书1-6任何一项所述的一种形成镍硅化物阻挡层的方法，该方法的抗氧化处理工艺的温度为20°C至100°C、压力为0. 01至IMpa，时间为1秒至5分钟。
全文摘要
本发明公开了一种形成镍硅化物阻挡层的方法，主要包括以下几个步骤在硅衬底的表面进行清洁处理，以清除硅衬底的表面的氧化物在所述硅衬底上沉积一层第一金属层；对所述第一金属层进行抗氧化处理，之后再在第一金属层上沉积第二金属层，所述第一、第二金属层共同构成硅衬底的表面的金属阻挡层。所述硅衬底表面淀积的第一金属层为镍或NiPt，硅衬底表面淀积的第一金属层后，在20℃至100℃温度下、压力为0.01至1MPa，持续时间为1秒至5分钟，向第一金属层表面通入一种防止镍被氧化的氢气，之后再在第一金属层上沉积第二金属层，第二金属层为氮化钛，第一、第二金属层共同构成硅衬底的表面的金属阻挡层。
文档编号H01L21/28GK102437034SQ201110235220
公开日2012年5月2日 申请日期2011年8月17日 优先权日2011年8月17日
发明者傅昶, 周军 申请人:上海华力微电子有限公司