[发明专利]用于形成自对准金属硅化物接触的方法

说明书

技术领域

本发明总地涉及形成用于半导体器件的自对准金属硅化物接触的方法。更具体地，本发明涉及形成用于至少两个含硅半导体区的自对准金属硅化物接触的方法，所述至少两个含硅半导体区通过暴露的电介质区彼此间隔开。

背景技术

微尺寸半导体集成电路器件的技术发展需要改进的用于制造到半导体杂质区的导电接触的方法。金属硅化物已经证明是优异的接触材料，其易于通过金属硅化工艺(salicidation process)以自对准方式形成。

通过金属硅化工艺形成金属硅化物接触通常包括步骤：在包括含硅器件区和电介质隔离区两者的半导体衬底之上均匀地沉积含有硅化物金属或金属合金(即能与硅反应从而形成金属硅化物的金属或金属合金)的薄金属层(例如厚度小于约15nm)，加热该半导体衬底从而在器件区之上形成硅化物，以及然后从电介质隔离区选择性地蚀刻掉未反应的金属。为了成功制造高性能半导体器件，蚀刻应是高选择性的，即，从电介质隔离区去除所有未反应的金属或金属合金，而不侵蚀或以其他方式破坏器件区上的硅化物。

镍或镍合金例如镍铂合金已广泛用作CMOS技术中形成硅化物接触的硅化物金属。

具体地，为了形成纯镍硅化物接触，通常采用快速热退火(RTA)步骤从而将所沉积的位于器件区上的薄镍层转变成镍硅化物，然后进行镍蚀刻步骤以从电介质隔离区去除未反应的镍。然而，残留材料，可能为镍硅化物，倾向于在RTA步骤之后形成在电介质隔离区之上。这样的残留材料不能通过镍蚀刻步骤中使用的蚀刻剂满意地去除。电介质隔离区上残留材料的存在显著增加了器件区之间短路的风险并降低了器件可靠性。随着RTA温度增加，这个问题变得更加严重。

此外，为了形成包括镍硅化物以及一种或更多其它金属硅化物例如铂硅化物和/或铼硅化物的硅化物接触，在半导体衬底上沉积包含镍和一种或更多其他硅化物金属例如铂和/或铼的镍合金层。也采用RTA步骤在器件区中将镍和铂/铼转变成镍硅化物和铂/铼硅化物，接着进行王水(AR)蚀刻步骤以从电介质隔离区去除未反应的镍和铂/铼。由于RTA步骤后在电介质隔离区之上存在残留材料，所以也存在类似问题。

此外，当RTA温度等于或小于约400℃时，通过RTA形成的硅化物高度易于受到AR蚀刻剂的侵蚀，并且AR蚀刻期间会导致对硅化物接触的严重损坏。另一方面，当RTA在更高温度(例如>600℃)执行时，在电介质隔离区之上观察到明显的残留材料的形成。图1A和1B示出通过常规RTA/AR蚀刻工艺形成的硅接触。具体地，优选地含有镍硅化物和铂硅化物的硅化物接触3和5形成在包括两个含硅半导体器件区2和4以及其间的电介质隔离区6的半导体衬底1上。当RTA温度不足够高时，硅化物接触3和5将受到AR蚀刻的严重损坏，由此导致非常不规则的表面形貌，如图1A所示。另一方面，当RTA温度更高时，层7表示的残留材料(例如镍铂硅化物)会形成在电介质隔离区6之上，如图1B所示。

因此，继续需要一种改进的用于在半导体衬底上制造硅化物接触的方法，所述方法能够最小化电介质隔离区上残留材料的形成并减小对硅化物接触的蚀刻损伤。

发明内容

本发明提供一种用于在通过暴露的电介质区彼此间隔开的至少两个含硅半导体区上形成自对准金属硅化物接触的方法。本发明的方法一方面最小化了电介质隔离区上残留材料的有害形成，由此降低了器件区之间短路的风险并提高了器件可靠性。另一方面，本发明的方法减小了退火后蚀刻导致的对硅化物接触的损坏。

在一个方面，本发明涉及一种方法，该方法包括：

在所述含硅半导体区和所述暴露的电介质区上形成金属合金层，其中所述金属合金层包含镍和至少一种额外金属；

在从约150℃到约500℃范围的第一退火温度退火，其中所述金属合金层中包含的镍与所述半导体区中包含的硅反应，从而在所述半导体区上形成第一相的镍硅化物；

利用第一蚀刻溶液选择性地蚀刻所述金属合金层，从而从所述半导体区之间的所述暴露的电介质区基本去除所有的未反应的镍；

在从约300℃到约600℃范围的第二退火温度退火，其中所述第一相的镍硅化物进一步与所述半导体区中包含的硅反应，从而在所述半导体区上形成第二相的镍硅化物，其中所述第二相比所述第一相具有更低的电阻率；以及

利用第二蚀刻溶液选择性地蚀刻所述金属合金层，从而从所述暴露的电介质区基本去除所有的残留未反应金属，由此形成彼此电隔离的自对准金属硅化物接触。

另一方面，本发明涉及一种相对于镍硅化物和铂硅化物选择性地蚀刻镍铂的方法，包括：

提供包含至少一种氧化剂、至少一种络合剂和至少一种溶剂的蚀刻溶液；