[发明专利]检测合金方块电阻的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，特别涉及检测合金方块电阻的方法。

背景技术

摩尔定律推动了半导体集成电路(IC)工业中采用的新技术的发展，该定律假定大约每隔18个月晶体管的面密度加倍，电子器件最终体积的减小导致更低的成本、增加的利润、更多的功能以及更快的半导体器件的速度。目前，制造技术正从90nm的特征尺寸，如晶体管栅长的线宽，到65nm和更小的尺寸过渡。特征尺寸的减小使新材料，如用于晶体管形成和加工的半导体和材料的发展成为必然。

最近，人们对于各种旨在开发新的半导体材料产生了很多兴趣，这些新的半导体材料通过其中增加的电子速度和空穴流动，因此允许制造具有更高运转速度、更强的性能特征以及更低功耗的半导体器件，如集成电路(IC)器件。

镍(Ni)是一种银白色的铁磁性金属，密度8.9g/m³，熔点1455摄氏度。镍具有磁性，是许多磁性材料的主要组成成分，镍还具有良好的抗氧化性。在半导体制作工艺中，镍或镍合金例如NiSi已经广泛应用于CMOS(互补金属氧化物半导体)技术中形成硅化物接触的硅化物金属。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刻蚀掉未反应的金属。为了成功制作高性能半导体器件，刻蚀应是高选择性的，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。具体地，为了形成镍硅化物接触，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。

将镍合金用于半导体的工业生产中，所考虑的重要因素之一是镍合金的方块电阻(Rs)值是否具有良好的均匀性与重复性。传统的检测镍合金的Rs的方法是在多个晶片上面以相同的工艺手段形成厚度相同的镍合金，然后对这些晶片上面的镍合金的Rs分别进行检测。如果检测出的Rs值是相近的，就可以判定该镍合金的Rs值具有良好的稳定性和重复性。检测镍合金的Rs的稳定性与Rs值的大小无关，只要Rs值的变化幅度不大，即可认为Rs具有良好的稳定性。

传统的制作合金的工艺中，通常会用到退火工艺以生成所需要的合金，退火后的合金的Rs值受退火前的合金的Rs值的影响，即退火后的合金的Rs值的趋势与退火前的合金的Rs值的趋势保持一致，如图1所示。图1示出了沉积在裸晶上的NiPt退火前的Rs值与退火后形成的NiSi合金的Rs值的比较图，退火前Rs值对应于左边纵坐标所显示的值，退火后的Rs值对应于右边纵坐标所显示的值。从图中可以看出，尽管退火前与退火后的Rs值发生了变化，但两者呈现的趋势保持一致。

传统的方法每检测一批镍合金的Rs值，需要提供一批新的晶片作为基底来沉积镍合金。这是由于，如果将沉积过镍合金的晶片去除镍合金后进行再次利用进行Rs检测的时候，会发现先前Rs值稳定的镍合金的Rs值变得起伏较大，如图2示。这说明，如果重复利用使用过的晶片直接沉积镍合金，其Rs值会出现测量不精确的问题。所以，每次测量镍合金的Rs值时，都需要提供新的晶片，而这些晶片又不能被重复利用，这就造成了大量裸晶的浪费，增加了生产成本，这种情况是不希望看到的。

因此，需要一种方法，既能够准确地测量镍合金的Rs值的稳定性又能够不造成晶片的浪费，以便降低半导体器件生产的成本。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了能够准确地测量镍合金的Rs值的稳定性又能够不造成晶片的浪费，本发明提出了一种检测合金方块电阻的方法，所述方法包括下列步骤：提供一基底；在所述基底上形成一层氧化物层；在所述氧化物层上形成含硅材料层；在所述含硅材料层上形成第一合金层；对上述形成的结构进行退火处理，使得所述第一合金层和与其接触的部分含硅材料层形成第二合金层；检测所述第二合金层的方块电阻。

优选地，在所述退火之前的测量所述第一合金层的方块电阻。

优选地，所述氧化物层的厚度是30～100埃。

优选地，所述氧化物层的厚度是40～70埃。

优选地，所述氧化物层的厚度是50埃。