专利名称：金属硅化物阻挡层的形成方法
技术领域：
本发明涉及半导体领域，特别涉及一种金属硅化物阻挡层的形成方法。
背景技术：
制造超大规模集成电路在自对准难熔金属硅化物工艺中，绝大部分有源区被低电阻的难熔金属硅化物覆盖。但是有的区域，例如高阻多晶硅和隔离有源区是不能有难熔金属硅化物的，这些区域在硅化物工艺中需要阻挡层保护，需要先在这部分区域形成金属硅化物阻挡层(salicide block layer，SAB)，利用金属硅化物阻挡层不会与钛或钴等金属发生反应的特性，以防止在部分区域形成金属硅化物。在超大规模集成电路制造工艺中，难熔金属如钛、钴、镍常被用作生成硅化物。同时，二氧化硅和硅烷层被广泛应用于阻挡层。现有技术金属硅化物阻挡层的形成方法包括以下步骤如图Ia所示，提供一衬底100，所述衬底100内具有隔离结构101用于隔离相邻的器件单元，所述隔离结构101两侧分别为第一栅极结构102和第二栅极结构103，所述第一栅极结构102两侧的衬底内具有轻掺杂源漏注入区104 ；所述第一栅极结构102包括栅极氧化层1021、位于栅极氧化层1021之上的多晶硅栅极1022、以及位于多晶硅栅极两侧的侧墙1023，第二栅极结构103包括栅极氧化层1031、位于栅极氧化层1031之上的多晶硅栅极1032、以及位于多晶硅栅极两侧的侧墙1033 ；如图Ib所示，在衬底100上沉积一二氧化硅层105，所述沉积二氧化硅层105的步骤采用N20和SiH4作为反应气体，所述N20和 SiH4的体积比为15 1;如图Ic所示，对第一栅极结构102两侧进行离子注入，形成重掺杂源漏注入区106，并执行快速热处理；如图Id所示，沉积一硅烷层107 ；如图Ie所示，涂敷光刻胶108，光刻形成第一窗口 108a，所述第一窗口 108a内暴露出所述第一栅极结构102 及其两侧的重掺杂源漏注入区106 ；如图If所示，干法刻蚀去除第一窗口 108a内的硅烷层 107 ；如图Ig所示，湿法刻蚀去除第一窗口 108a内的二氧化硅105，如图Ih所示，去除光刻胶108，形成由二氧化硅层105和硅烷层107组成的金属硅化物阻挡层结构。金属硅化物阻挡层中的二氧化硅在干法刻蚀的等离子体刻蚀过程中，反应腔内存在高频交流电压，衬底中少数载流子产生速率跟不上电压变化，器件处于深耗尽状态。如图 Ii所示，以PMOS为例，等离子体产生紫外线激发的电子-空穴对在交流电场下向栅极氧化层注入，最终使得空穴被俘获在栅极氧化层中，从而导致PMOS阈值电压变大，且阈值电压不均勻。
发明内容
本发明的目的是提供一种金属硅化物阻挡层的形成方法，以提高阈值电压的均勻性。本发明的技术解决方案是一种金属硅化物阻挡层的形成方法，包括以下步骤提供一衬底，所述衬底内具有隔离结构，所述隔离结构两侧的衬底表面上分别形成有第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构两侧的衬底内具有轻掺杂源漏注入区；在衬底上沉积富硅二氧化硅层；对第一栅极结构两侧进行离子注入，形成重掺杂源漏注入区，并执行快速热处理；沉积一硅烷层；涂敷光刻胶，光刻形成第一窗口，所述第一窗口内暴露出所述第一栅极结构及其两侧的重掺杂源漏注入区；干法刻蚀去除第一窗口内的硅烷层；湿法刻蚀去除第一窗口内的富硅二氧化硅层；去除光刻胶，形成金属硅化物阻挡层结构。作为优选所述沉积富硅二氧化硅层的步骤采用N2O和SiH4作为反应气体。作为优选所述N2O和SiH4的流量比为8. 1 1-8.5 1。作为优选所述富硅二氧化硅层的厚度为315-385埃。作为优选所述硅烷层的厚度为1200埃。作为优选所述干法刻蚀硅烷层的步骤采用CF气体。作为优选所述湿法刻蚀富硅二氧化硅层采用HF溶液。与现有技术相比，本发明采用第一层富硅二氧化硅层和第二层硅烷层的金属硅化物阻挡层，所述富硅二氧化硅相比现有技术的二氧化硅具有较高消光系数，能减少干法刻蚀过程中等离子体紫外线(Plasma UV)对衬底的影响，因此能有效阻止等离子体损伤，提高阈值电压的均勻性。
图Ia-Ih是现有技术金属硅化物阻挡层形成方法中各个工艺步骤的剖面图。图Ii是现有技术金属硅化物阻挡层在干法刻蚀中的示意图。图2是本发明金属硅化物阻挡层形成方法的工艺流程图。图3a_;3h是本发明金属硅化物阻挡层形成方法中各个工艺步骤的剖面图。
具体实施例方式本发明下面将结合附图作进一步详述在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。其次，本发明利用示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是实例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。图2示出了本发明金属硅化物阻挡层形成方法的工艺流程图请参阅图2所示，在本实施例中，在步骤201中，如图3a所示，提供一衬底300，所述衬底300内具有隔离结构301， 所述隔离结构301两侧的衬底表面上分别形成有第一栅极结构302和第二栅极结构303，所述第一栅极结构302两侧具有轻掺杂源漏注入区304 ；所述第一栅极结构302包括栅极氧化层3021、位于栅极氧化层3021之上的多晶硅栅极3022、以及位于栅极两侧的侧墙3023， 所述第二栅极结构303包括栅极氧化层3031、位于栅极氧化层3031之上的多晶硅栅极 3032、以及位于栅极两侧的侧墙3033，所述第一栅极例如可以是控制栅，所述第二栅极例如可以是浮栅；在步骤202中，如图北所示，在衬底300上沉积富硅二氧化硅层(silicon rich oxide, SRO) 305，所述沉积富硅二氧化硅层305的步骤采用N2O和SiH4作为反应气体，所述N2O和SiH4的流量比为8. 1 1-8.5 1，在本实施例中，所述N2O和SiH4的流量比为 8.3 1，所述富硅二氧化硅层305的厚度为315-385埃；在步骤203中，如图3c所示，对第一栅极结构302两侧进行离子注入，形成重掺杂源漏注入区306，并执行快速热处理；在步骤204中，如图3d所示，沉积一硅烷层307，所述硅烷层307的厚度为1200 埃；在步骤205中，如图!Be所示，涂敷光刻胶308，光刻形成第一窗口 308a，所述第一窗口 308a内暴露出所述第一栅极结构302及其两侧的重掺杂源漏注入区306 ；图形化后光刻胶308所覆盖的区域为高阻的区域，要求其表面不能形成金属硅化物，为此，需在该区域上形成金属硅化物阻挡层；在步骤206中，如图3f所示，干法刻蚀去除第一窗口 308a内的硅烷层307，所述干法刻蚀硅烷层307的步骤采用CF气体；与现有技术相比，本发明采用第一层富硅二氧化硅层305和第二层硅烷层307的金属硅化物阻挡层，所述富硅二氧化硅相比二氧化硅具有较高消光系数，能减少干法刻蚀过程中等离子体紫外线(Plasma UV)对衬底的影响，因此能有效阻止等离子体损伤，提高阈值电压的均勻性。在步骤207中，如图3g所示，湿法刻蚀去除第一窗口 308a内的富硅二氧化硅层 305，所述湿法刻蚀富硅二氧化硅层305采用HF溶液。在步骤208中，如图池所示，去除光刻胶308，得到富硅二氧化硅层305和硅烷层 307组成的金属硅化物阻挡层结构。以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明权利要求范围所做的均等变化与修饰，皆应属本发明权利要求的涵盖范围。
权利要求
1.一种金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于，包括以下步骤提供一衬底，所述衬底内具有隔离结构，所述隔离结构两侧的衬底表面上分别形成有第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构两侧的衬底内具有轻掺杂源漏注入区； 在衬底上沉积富硅二氧化硅层；对第一栅极结构两侧进行离子注入，形成重掺杂源漏注入区，并执行快速热处理； 沉积一硅烷层；涂敷光刻胶，光刻形成第一窗口，所述第一窗口内暴露出所述第一栅极结构及其两侧的重掺杂源漏注入区；干法刻蚀去除第一窗口内的硅烷层； 湿法刻蚀去除第一窗口内的富硅二氧化硅层； 去除光刻胶，形成金属硅化物阻挡层结构。
2.根据权利要求1所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述沉积富硅二氧化硅层的步骤采用乂0和SiH4作为反应气体。
3.根据权利要求2所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述N2O和SiH4 的流量比为8.1 1-8.5 1。
4.根据权利要求1所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述富硅二氧化硅层的厚度为315-385埃。
5.根据权利要求1所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述硅烷层的厚度为1200埃。
6.根据权利要求1所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述干法刻蚀硅烷层的步骤采用CF气体。
7.根据权利要求1所述的金属硅化物阻挡层的形成方法，其特征在于所述湿法刻蚀富硅二氧化硅层采用HF溶液。
全文摘要
本发明涉及一种金属硅化物阻挡层的形成方法，包括以下步骤提供一衬底，所述衬底内具有隔离结构，所述隔离结构两侧的衬底表面上分别有第一栅极结构和第二栅极结构，所述第一栅极结构两侧的衬底内具有轻掺杂源漏注入区；沉积富硅二氧化硅层；对第一栅极结构两侧进行离子注入，形成重掺杂源漏注入区；沉积硅烷层；涂敷光刻胶，光刻形成第一窗口，所述第一窗口内暴露出所述第一栅极结构区域；干法刻蚀去除第一窗口内的硅烷层；湿法刻蚀去除第一窗口内的富硅二氧化硅层；去除光刻胶。本发明采用富硅二氧化硅层和硅烷层的金属硅化物阻挡层，富硅二氧化硅相比二氧化硅具有较高消光系数，能减少等离子体紫外线对衬底的损伤，从而提高阈值电压的均匀性。
文档编号H01L21/314GK102543716SQ20121006107
公开日2012年7月4日 申请日期2012年3月9日 优先权日2012年3月9日
发明者令海阳, 康军, 王卉 申请人:上海宏力半导体制造有限公司