[发明专利]预非晶化注入的高温Ti自对准硅化物工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种自对准硅化物工艺，尤其是一种预非晶化注入的高温Ti自对准硅化物工艺，具体地说是一种能克服常规Ti-Salicide工艺形成的TiSi₂膜层均匀性差、界面粗糙以及随着特征尺寸减小方块电阻变大等问题的工艺，属于集成电路的技术领域。

背景技术

在超大规模集成电路中，随着电路规模的不断扩大和器件特征尺寸的不断减小，互连线电阻对电路性能的影响变得越来越重要。当器件尺寸进一步缩小到亚微米以下时，结深小于0.2μm时，接触孔也更小，此时不仅栅和互连电阻是限制电路速度的主要因素，而且浅结源、漏区扩散层电阻和接触电阻也成了限制电路速度的重要因素，为此发展了自对准硅化物MOS技术（即SALICIDE技术）。这种技术同时降低了栅和扩散区的薄层电阻，提高了布线能力，并大大减少了小孔的接触电阻。

许多难熔金属被研究拥有适应SALICIDE技术，目前最为成熟的是Ti-Salicide工艺。但是随着线宽（W）的减小，TiSi₂薄膜的方块电阻逐渐增大。在W大于或等于1μm时，TiSi₂薄膜的方块电阻随线宽减小稍有增加，但基本上没有明显变化；在W＜1μm且W大于或等于0.2μm时，TiSi₂薄膜的方块电阻随线宽减小而明显增加；在W小于0.2μm时TiSi₂薄膜的方块电阻随线宽减小而急剧增加，这就是Ti-Salicide工艺时的窄线宽效应。

常规Ti-Salicide工艺流程如图1~3所示：

（1）、第1步如图1所示，形成MOS器件的栅及源漏区；

（2）、第2步在圆片表面淀积一层常温Ti膜如图2所示；

（3）、第3步如图3所示，圆片进行第一次低温RTP退火形成相对高阻的C49相的TiSi₂，并选择性腐蚀掉Ti/TiN；

（4）、第4步，圆片进行第二步高温RTP退火形成稳定低阻的C54相的TiSi₂。

上述方法的缺点是反应形成的TiSi₂膜是一种表面粗糙的不均匀的膜，且随着工艺线宽的减小，TiSi₂膜的窄线宽效应越来越明显，不能达到减小栅区薄层电阻的目的。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种预非晶化注入的高温Ti自对准硅化物工艺，其工艺步骤简单方便，能缓解常规Ti-Salicide工艺流程的窄线宽效应以及TiSi2膜不均匀表明粗糙的问题，降低相转移温度，能克服窄线宽效应。

按照本发明提供的技术方案，一种预非晶化注入的高温Ti自对准硅化物工艺，所述自对准工艺包括如下步骤：

a、提供衬底，并在衬底上形成栅极区、源极区及漏极区；

b、用注入机对上述衬底对应形成栅极区、源极区及漏极区的表面注入所需的非晶化离子，使得上述衬底表面的硅及多晶硅处于非晶化状态；

c、对上述非晶化过的衬底表面淀积高温Ti膜；

d、对上述衬底进行低温退火，以使上述Ti膜形成C49相的TiSi₂膜；

e、去除衬底表面未形成TiSi₂膜的Ti膜；

f、对上述衬底进行高温退火，以使上述TiSi₂膜形成稳定C54相的TiSi₂膜。

所述衬底的材料为硅。所述非晶化离子包括Ar或As。所述注入非晶化离子为Ar离子时，注入Ar离子的能量为40Kev，剂量为1×10¹⁴~3×10¹⁴个/cm²。

所述步骤c中，淀积Ti膜的温度为200~300℃。所述步骤d中，进行低温退火的温度为640℃。

所述步骤f中，进行高温退火的温度为850℃。所述步骤c中淀积Ti膜的厚度为300à。

本发明的优点：在淀积Ti膜前通过非晶化离子注入的预非晶化处理，可以降低硅化钛膜的相转移温度，预非晶化后，高温淀积Ti膜，并通过两次退火过程形成表面光滑的均匀的TiSi₂膜；在亚微米/深亚微米电路的制造过程中，使用本发明可以有效的缓解Ti-Salicide技术的窄线条效应问题；工艺简单，具有很强的操作性。

附图说明

图1~图3为常规Ti-Salicide工艺流程示意图，其中：

图1是栅及源漏区形成后示意图。