专利名称：一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法
技术领域：
本发明涉及半导体集成电路及其制造技术领域，其中，尤其涉及一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法。
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。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。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。镍在与硅形成镍硅化物之后，残余的镍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。硅片表面经SC-2液洗后，表面Si大部分以0 键为终端结构，形成一层自然氧化膜，呈亲水性。由于晶片表面的Si02和Si不能被腐蚀， 而此种物质会对后续工艺产生严重的影响，一般用稀HF对氧化层进行漂洗，从而对采用湿法清洗的溶液的配比，溶液的成分及工艺的步骤都有不同的要求。一般湿法去除去除粒子的效果效果不是非常明显，此外，湿法还更容易产生新的缺陷和沾污。
发明内容
本发明公开了一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，本发明的目的是提供一种既能有效清除形成硅镍化物后的残余的镍，又能避免用湿法清洗产生的缺陷和玷污的问题。本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的
一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，在一硅衬底中形成有半导体器件的有源区以及在硅衬底之上形成有半导体器件的多晶硅栅极，包括以下步骤
在所述硅衬底上沉积一层接触有源区的镍金属层，并且所述镍金属层还覆盖在所述多晶硅栅极上，之后进行第一次高温热退火处理，形成分别接触有源区和多晶硅栅极的镍硅金属化合物；
将所述硅衬底置于一反应腔体中，在腔体内连续通入含碳的混合气体，使其与多余的镍发生反应，生成含镍羰基的反应物，并在腔体内旋转硅衬底以去除部分含镍羰基的反应物；
所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述混合气体包括为一氧化碳。所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述混合气体还包括氨气。所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述硅衬底旋转速度为IOOrpm 至 5000rpm。所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，晶片在在腔体内反应温度为 0-50°C，反应压力1. 0-15. OMpa，反应进行的时间为15s至10分钟。所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所晶片表面残留的镍与气体反应后，还可以包括一种用一种清洗液清洗晶片表面反应残留物。所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述清洗液是乙醇。综上所述，由于采用了上述技术方案，通过利用一氧化碳与镍的反应(镍金属单质在室温与一氧化碳反应形成含有镍羰基反应物Ni (CO)4,反应方程式为Ni + 4C0 — Ni (CO)4)生成含有镍羰基反应物为液体，再由于含有残余的镍的硅衬底高速旋转，将反应生成的含有镍羰基反应物通过离心力从硅衬底上清除出去，之后再用乙醇对所述含镍羰基的反应物进行清洗，去除剩余的含镍羰基的反应物，由于本方案采用了通入气体与需要清除的金属镍发生化学反应，有效地克服了采用湿法清洗容易产生新的缺陷和沾污的问题，也提高了清除效果。
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1至图4是本发明的流程示意图。图1是在硅衬底和栅极上沉积一层镍层完成的结构示意图； 图2是第一次高温退火后的结构示意图3是经过选择性刻蚀完成的示意图； 图4是第二次高温退火后通入反应气体去除残留镍的示意图。
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。本发明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或多晶硅栅极与金属反应以形成硅化物区域，如图1所示，在硅衬底1中形成有MOS晶体管的有源区(如漏/源区)6以及在在硅衬底1之上形成多晶硅栅极5，其中，多晶硅栅极5与衬底6之间为栅氧化物层51。 本案正是基于在漏区或源区6及其在多晶硅栅极5上形成良好导电性能的金属硅化物而提出的方案。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。该镍层2完全覆盖在硅衬底1上所形成有源区6以及多晶硅栅极5上的所有可见的区域，在沉积镍金属层2之前，需清除硅衬底1表面的氧化物以及栅极表面的氧化物，确保沉积工艺效果。沉积前述镍金属层2的方法可以有多钟，本发明可以适用任何沉积在硅衬底1上所形成有源区6以及多晶硅栅极5的镍金属层的方法。如图2所示，完成了在形成硅衬底1上所形成有源区6以及多晶硅栅极5的镍金属层以后，经过第一次高温退火工艺以后，形成了图2的示意图，因为沉积在或多晶硅栅极 5上或硅衬底1中所形成的有源区6上的镍的活性很强，经过高温退火，沉积在或多晶硅栅极5上或硅衬底1中所形成的有源区6上的镍与硅发生反应，在多晶硅栅极5上或硅衬底 1中所形成的有源区6的表面形成了一层镍硅化物4，该镍硅化物层4完全完全覆盖在硅衬底1上所形成有源区6以及多晶硅栅极5上的所有可见的区域。在第一次高温退火以后，完成了多晶硅栅极5上或硅衬底1中所形成的有源区6 的表面形成了一层镍硅化物4后，进行有选择性的刻蚀，如图3所示，将多晶硅栅极5突起的四周区域形成一层镍硅化物4去除。经过高温退火，沉积在或多晶硅栅极5上或硅衬底1中所形成的有源区6上的镍与硅发生反应，在多晶硅栅极5上或硅衬底1中所形成的有源区6的表面形成了一层镍硅化物4，该镍硅化物层4完全完全覆盖在硅衬底1上所形成有源区6以及多晶硅栅极5上的所有可见的区域，但是该镍硅化物层4表面会有残留镍存在，为了有效去除该镍硅化物层4 表面残留金属镍，如图4所示，本发明采用将制备MOS晶体管的晶圆置入一空腔内，该空腔的大小及形状为方便前述晶圆置入、旋转、取出的合理体积及形状，向该腔体内通入一种能较好与腔体内晶片上镍硅化物层4表面残留镍反应的混合气体，本发明优选用含有一氧化碳和氨气的混合气体，由于镍金属单质在室温下能与一氧化碳反应形成含有镍羰基反应物 (Ni (CO) 4)，其化学反应方程式为Ni + 4C0 — Ni (CO)4，生成含有镍羰基反应物通常情况下为液体。前述空腔体内还含有一个能使前述晶片在腔体内能高速旋转的装置，在镍金属单质与一氧化碳反应形成含有镍羰基的液体反应物，通过前述晶片在腔体内能高速旋转的装置使前述晶片旋转起来，因为离心力作用，含有镍羰基的液体反应物将被甩离晶片上镍硅化物层4表面，在前述向腔体内通入混合气体、启动旋转装置的同时，控制腔体内反应压力1.0-15. OMPa、温度0_50°C，反应时间为15s至10分钟，在完成上述工艺后，大部分的残留镍将被有效清除。剩余的小部分镍残留，可以通过一种清洗液清洗晶片表面反应残留镍， 本发明优选通过利用乙醇清洗，剩余的残留镍可以被有效清除。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
1.一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，在一硅衬底中形成有半导体器件的有源区以及在硅衬底之上形成有半导体器件的多晶硅栅极，其特征在于，包括以下步骤在所述硅衬底上沉积一层接触有源区的镍金属层，并且所述镍金属层还覆盖在所述多晶硅栅极上，之后进行第一次高温热退火处理，形成分别接触有源区和多晶硅栅极的镍硅金属化合物；将所述硅衬底置于一反应腔体中，在腔体内连续通入含碳的混合气体，使其与多余的镍发生反应，生成含镍羰基的反应物，并在腔体内旋转硅衬底以去除部分含镍羰基的反应物。
2.如权利要求1所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述混合气体包括为一氧化碳。
3.如权利要求1所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述混合气体还包括氨气。
4.如权利要求1所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述硅衬底旋转速度为 IOOrpm 至 5000rpm。
5.如权利要求1-4任何一项所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，晶片在在腔体内反应温度为0-50°C，反应压力1. 0-15. OMpa，反应进行的时间为15s至10分钟。
6.如权利要求1所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所晶片表面残留的镍与气体反应后，还可以包括一种用一种清洗液清洗晶片表面反应残留物。
7.如权利要求6所述的一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，所述清洗液是乙醇。
全文摘要
一种去除形成镍硅化物后多余镍的方法，在一硅衬底中形成有半导体器件的有源区以及在硅衬底之上形成有半导体器件的多晶硅栅极，在所述硅衬底上沉积一层接触有源区的镍金属层，并且所述镍金属层还覆盖在所述多晶硅栅极上，之后进行第一次高温热退火处理，形成分别接触有源区和多晶硅栅极的镍硅金属化合物，将所述硅衬底置于一反应腔体中，在腔体内连续通入含碳的混合气体，使其与多余的镍发生反应，生成含镍羰基的反应物，并在腔体内旋转硅衬底以去除部分含镍羰基的反应物，之后再用乙醇对所述含镍羰基的反应物进行清洗，去除剩余的含镍羰基的反应物。
文档编号H01L21/28GK102437035SQ201110235238
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