一种改善金属硅化物缺陷的方法与流程

本发明属于半导体，涉及一种改善金属硅化物缺陷的方法。

背景技术：

1、在集成电路制造中，随着基本器件尺寸不断缩小，rc延迟对器件性能的影响越来越大，降低电阻成为改善器件性能的重要方向。由于镍硅化合物的低阻特性，在28nm制程中被选为金属硅化物材料，但由于本身ni比较活泼，容易造成刺穿缺陷(piping defect)，一般会通过掺杂pt来抑制其作用，但作用有限。

2、如图1所示，显示为第一次退火形成ni2si化合物的示意图，形成镍金属层03后，进行第一次退火，镍金属层03与栅硅层02接触的区域以及镍金属层03与硅衬底01中源漏接触的区域形成ni2si化合物04；如图2所示，显示为第二次退火形成nisi化合物05的示意图，去除未反应的镍金属层03后，进行第二次退火，将ni2si化合物04转化为nisi化合物05，由于第二次退火的温度高，且ni比较活泼，ni会扩散到沟道处，导致漏电增加或者失效，即刺穿缺陷。

3、因此，如何提供一种改善金属硅化物缺陷的方法，以降低刺穿缺陷的风险，提高器件性能，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

4、应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。

技术实现思路

1、鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种改善金属硅化物缺陷的方法，用于解决现有技术中形成硅镍化合物时ni向沟道扩散，导致漏电增加或者失效的问题。

2、为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种改善金属硅化物缺陷的方法，包括以下步骤：

3、提供硅衬底，所述硅衬底上形成有栅硅层以及覆盖所述栅硅层的sab层，所述sab层中形成有显露所述栅硅层顶面以及预设位置所述硅衬底表面的开口；

4、形成覆盖所述sab层的镍金属层，且所述镍金属层延伸入所述开口中，一部分所述镍金属层与所述栅硅层的顶面接触，一部分所述镍金属层与预设位置的所述硅衬底接触；

5、将形成所述镍金属层的结构进行第一次退火，所述镍金属层与所述栅硅层接触的区域形成镍硅化合物，所述镍金属层与所述硅衬底接触的区域形成镍硅化合物；

6、形成覆盖所述镍硅化合物的硅层，并将形成所述硅层的结构进行第二次退火，其中，所述第二次退火的退火温度大于所述第一次退火的退火温度。

7、可选地，形成所述硅层的方法包括物理气相沉积法或化学气相沉积法。

8、可选地，所述硅层的厚度范围为2nm～15nm。

9、可选地，所述第一次退火的退火温度小于300℃。

10、可选地，所述第二次退火采用尖峰退火，退火温度小于400℃，退火时间小于30s。

11、可选地，所述第二次退火采用动态表面退火，退火温度小于900℃，退火时间小于400ms。

12、可选地，所述第一次退火形成的所述镍硅化合物为ni2si化合物，所述第二次退火将所述ni2si化合物转化为nisi化合物和/或nisi2化合物。

13、可选地，所述硅层还覆盖所述sab层，进行所述第二次退火后，刻蚀去除未反应的所述硅层。

14、可选地，所述硅衬底与所述栅硅层之间还设置有栅氧层。

15、可选地，所述栅硅层的侧壁还形成有侧墙层，所述sab层还覆盖所述侧墙层的侧壁。

16、如上所述，本发明的改善金属硅化物缺陷的方法中，进行第一次退火后，于ni2si化合物上方形成硅层，在第二次退火的过程中部分ni元素向硅层扩散运动，可以减小ni元素向沟道扩散的风险，改善金属硅化物刺穿缺陷，提高器件性能。

技术特征：

1.一种改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：形成所述硅层的方法包括物理气相沉积法或化学气相沉积法。

3.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述硅层的厚度范围为2nm～15nm。

4.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述第一次退火的退火温度小于300℃。

5.根据权利要求4所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述第二次退火采用尖峰退火，退火温度小于400℃，退火时间小于30s。

6.根据权利要求4所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述第二次退火采用动态表面退火，退火温度小于900℃，退火时间小于400ms。

7.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述第一次退火形成的所述镍硅化合物为ni2si化合物，所述第二次退火将所述ni2si化合物转化为nisi化合物和/或nisi2化合物。

8.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述硅层还覆盖所述sab层，进行所述第二次退火后，刻蚀去除未反应的所述硅层。

9.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述硅衬底与所述栅硅层之间还设置有栅氧层。

10.根据权利要求1所述的改善金属硅化物缺陷的方法，其特征在于：所述栅硅层的侧壁还形成有侧墙层，所述sab层还覆盖所述侧墙层的侧壁。

技术总结
本发明提供一种改善金属硅化物缺陷的方法，包括：提供硅衬底，硅衬底上形成有栅硅层以及覆盖栅硅层的SAB层，SAB层中形成有显露栅硅层顶面以及预设位置硅衬底表面的开口；形成覆盖SAB层的镍金属层，且镍金属层延伸入开口中，一部分镍金属层与栅硅层的顶面接触，一部分镍金属层与预设位置的硅衬底接触；进行第一次退火，镍金属层与栅硅层接触的区域形成镍硅化合物，镍金属层与硅衬底接触的区域形成镍硅化合物；形成覆盖镍硅化合物的硅层，并进行第二次退火。本发明中进行第一次退火后，于Ni<subgt;2</subgt;Si化合物上形成硅层，在第二次退火的过程中部分Ni向硅层扩散运动，可以减小Ni向沟道扩散的风险，改善金属硅化物刺穿缺陷，提高器件性能。

技术研发人员：于海龙,董信国,李玲玲,孟昭生
受保护的技术使用者：上海积塔半导体有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/6/23