专利名称：一种同时形成硅化物和浅结的方法
技术领域：
本发明属于集成电路制造工艺技术领域，具体涉及一种同时形成硅化物和浅结的方法。
目前主流的工艺都是在定义了结后，也就是完成了结的高剂量注入及退火后，再PVD(物理气相淀积)淀积金属，通过快速热处理形成硅化物。由于硅化物本身的生长会消耗一部分硅，所以如果硅化物工艺不好，硅化物和硅的界面不平整，或者结深控制不好(过浅)，在源漏极加电压时，在界面突起的部位很容易造成漏电的产生，导致器件的失效。如
图1所示。此外在硅化物形成过程中，还有杂质再分布的问题，需要考虑到硅化物工艺对最终杂质分布，也就是晶体管性能的影响。
也有方法是在硅化物形成后，通过离子注入将杂质(例如As、B)注入到硅化物中，再通过加热，让杂质从硅化物中扩散出来，形成源漏浅结。这样有助于解决因硅化物工艺不好造成界面不平整的问题，但是这里将硅化物本身作为一个扩散源来使用，在对杂质分布的控制和工艺重复性上都存在一定的问题，而扩散工艺本身已经在先进的制造工艺中被淘汰。
本发明提出的同时形成硅化物和浅结的方法，是在硅衬底上PVD淀积形成硅化物所需的金属层后，在离子注入杂质时，不让杂质停留在金属中，而要让杂质浓度分布的峰值深度正好位于金属(也就是硅衬底表面)以下3nm-10nm的深度，如图2所示；并在随后的热过程中，通过两步快速热处理工艺，在完成硅化物的形成同时也完成浅结的激活和形成。
本发明方法的具体步骤如下1、通过PVD方法在硅衬底表面整片淀积形成硅化物所需的金属，如Co/Ti；2、以金属层为注入掩膜，完成源/漏结和栅极剂量的离子注入，使杂质浓度的峰值正好在硅衬底表面以下3-10nm；3、采用快速热退火的方法，在较低温度如500-600℃，形成高电阻的硅化物，如CoSi；4、将不需要的和未反应的金属，如Co或Ti等，给腐蚀掉；5、通过更高温度如950-1000℃的快速热退火形成低电阻的硅化物，如CoSi2，并同时完成杂质激活及浅结形成。
本发明方法中，由于在硅化物形成的同时，杂质会被向下推扩散，同时由于杂质分布在金属下面，在一定的热力学条件下，这种方法可以始终保证浅结的下表面和硅化物的下表面有一定的距离。这样在随后的加热激活中可以在很大程度下忽略硅化物自身的影响。避免出现图1所示的缺陷。此外由于注入的离子已经有了一定的深度，在随后的热处理中，对于杂质向下的扩散就不必考虑太多，重点是杂质的激活，这样既可以提高掺杂的浓度，又可以保证结的深度。而在以前的工艺中，是在注入之后退火，要兼顾浓度和深度的要求。而且在传统的工艺中杂质已经激活分布了，在随后的硅化物过程中，一是再度受热杂质会再扩散，二是杂质在硅化物中的分布跟在硅中的分布是不同的，因而还要考虑从硅化物中排出来的杂质再分布的问题。而本方法中，由于浅结尚未形成，所以虽然需要考虑杂质从硅化物中排出来的问题，但是对于结深和浓度分布的影响相对于传统方法要小得多。本方法的另一个优点是省去了氧化物作为注入掩膜这道工序，直接用PVD金属做掩膜；此外还节省了一次高温退火(指退火成结)。大大简化了工序，缩短的流程时间，降低了成本。
本发明中，在注入后的快速退火温度应在950度以上，可以使用目前最新的快速热退火(RTP)方式，如SPIKE退火和IMPULSE退火，这些退火方式都能保证杂质的电学激活和分布深度。同时由于时间非常短，既可以形成硅化物又不会破坏硅化物的质量。本发明中，P型注入可以使用B(硼)或者BF2(二氟化硼)，剂量为1-5×1015/cm2，能量在30-50keV；N型注入则要使用As(砷)或者P(磷)，剂量为1-5×1015/cm2，能量在50-100keV。
本发明由于采取了将形成硅化物和形成源漏浅结在一起完成的方法保证了浅结的可靠性，并且具有结深易控制，结掺杂浓度高，杂质浓度的分布比较稳定等特点，同时硅化物的质量也得到保证。本方法由于使用注入的方法，相对于从硅化物中扩散杂质的方式还具有重复性好的特点。此外相对传统工艺而言，还减少了一步氧化物做注入掩膜的工序，以及一步高温退火的工序，简化了工艺，缩短的流程，降低了成本。
图2是本发明中离子注入后，杂质浓度的峰值处于硅衬底表面以下的图示。
图中标号1为硅衬底，2为硅化物，3为浅结，4为杂质原子，5为金属层。
具体实施例方式
本发明的实施步骤如下1、用稀释的氢氟酸清洁硅片表面，通过PVD的方法在硅片表面整片淀积形成硅化物所需的金属，如Co(钴)/Ti(钛)。
2、以金属层如Co/Ti为注入掩膜，完成源/漏结和栅极剂量的注入，使杂质浓度的峰值正好在硅衬底表面以下，如5nm。
3、采用快速热退火的方法，在较低温度，如550℃，形成高电阻的硅化物，如CoSi。
4、将不需要的以及未反应的金属，如Co或者Ti金属，给腐蚀掉。
5、(使用SPIKE退火或者IMPULSE退火等方式)通过更高温度(950-1000C)的快速热退火形成低电阻的硅化物，如CoSi2，并同时完成杂质激活及结的形成。
权利要求
1.一种同时形成硅化物和浅结的方法，其特征在于在硅衬底表面PVD淀积形成硅化物所需的金属层后，通过离子注入将杂质注入到金属下面，使杂质浓度分布峰值在金属以下3～10nm，并在随后的热处理过程中通过两步快速热处理工艺，在完成硅化物形成的同时也完成浅结的激活和形成。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体步骤如下(1)通过PVD方法在硅衬底表面整片淀积形成硅化物所需的金属；(2)以金属层为注入掩膜，完成源/漏结和栅极剂量的离子注入，使杂质浓度分布的峰值正好在硅衬底表面以下3-10nm；(3)采用快速热退火的方法，在较低温度500-600℃下，形成高电阻的硅化物；(4)将不需要的以及未反应的金属给腐蚀掉；(5)通过更高温度如950-1000℃的快速热退火形成低电阻的硅化物，并同时完成杂质激活及浅结形成。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于所述注入杂质可用As或P，剂量为1-5×1015/cm2，能量为50-100keV。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于所述注入杂质可用B或BF2，剂量为1-5×1015/cm2，能量为30-50keV。
5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于高温快速热退火采用SPIKE退火或IMPULSE退火。
全文摘要
本发明是集成电路制造工艺中一种同时形成硅化物和源漏浅结的方法。目前,都是在源漏注入后,退火激活成结,才开始硅化物制备的工艺。使用这种方法,会引起可靠性的问题,同时对晶体管最终的性能也会有影响。本发明是硅衬底上先淀积形成硅化物所需要的金属,再注入杂质到金属下面,然后通过退火同时形成硅化物和浅结。本发明避免了硅化物作为扩散源所带来的一些问题;将杂质注入到金属以下,具有结深容易控制、杂质浓度高、重复性好的特点,而且还减少了氧化物作为注入掩膜、以及高温退火等至少两道工序,简化了工艺,缩短了流程,降低了成本。
文档编号H01L21/02GK1385879SQ0211214
公开日2002年12月18日 申请日期2002年6月20日 优先权日2002年6月20日
发明者胡恒升 申请人:上海华虹(集团)有限公司