[发明专利]一种半导体元件的制造方法

说明书

本发明公开了一种半导体元件的制造方法。所述制造方法包括提供一晶圆，所述晶圆表面具有源极区域、漏极区域以及栅氧化层；形成一硅层于所述源极区域、漏极区域以及栅氧化层上；形成一钴金属层于所述硅层上，并放入一溅镀装置的反应室中；溅镀形成一钛金属层于所述钴金属层上；溅镀形成一氮化钛层于所述钛金属层上；执行光照退火步骤，以反应形成硅化钴层；移除所述氮化钛层、钛金属层；其中，在形成所述钛金属层和所述氮化钛层的过程中，控制所述溅镀装置中金属靶材上的钛金属与氮化钛的重量比为1.6~2.4，以使所述钛金属将所述氮化钛黏附于所述金属靶材上。本发明解决了因金属靶材边缘附着大量氮化钛颗粒而易掉落到晶圆表面上的问题。

技术领域

本发明属于半导体制程技术领域，特别是涉及一种半导体元件的制造方法的制造方法。

背景技术

金属硅化物是指通过耐高温金属或近贵金属与硅基底进行反应获得，其广泛地运用于半导体元件的金属化制程中，例如在于多晶硅栅极电极和在硅半导体基底的源极和漏极区域上方形成该金属硅化物，其可以很好地改善半导体元件的电性等性能上，例如目前广泛地使用硅化钴降低半导体元件中栅极、源极和漏极材质的片电阻上。目前，在形成硅化钴的MOS管半导体元件的金属化制程中，通过是在硅半导体基底上全面的沉积钴金属层，再于所述钴金属层的表面形成一金属/金属化合物层作为绝缘层加以隔离，之后再退火形成硅化钴薄膜层。

在制作金属/金属化合物层时，通过物理气相沉积法形成的，一般通过溅镀装置在晶圆上沉积一层金属层，然后再沉积一层金属化合物层，在这个过程中，由于金属/金属化合物层是在溅镀装置的同一反应室中形成的，在溅镀形成金属化合物时，离子轰击金属靶材时，靶材边缘上会形成大量的金属化合物颗粒，进而掉落在晶圆表面，造成产品良率下降，例如MOS管的半导体元件的制程作业中，金属化合物颗粒会掉落到金属/金属化合物层上，进而在光照退火过程中因颗粒阻挡导致无法形成均匀的硅化钴薄膜。现有的技术中包括都围绕溅镀装置进行设计和修改，不仅成本高、更换复杂而且效果难以预期，因此，提供一种新的一种半导体元件的制造方法，改善金属化合物颗粒掉落的问题十分重要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种半导体元件的制造方法，解决了现有技术中半导体元件中沉积金属的制造工艺中，由于金属靶材边缘附着大量金属化合物颗粒而易掉落到晶圆表面的问题，进而可以避免引起电性和良率不稳定的情况。

为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种半导体元件的制造方法，所述制造方法包括：提供一晶圆，所述晶圆表面具有源极区域、漏极区域以及栅氧化层；形成一硅层于所述源极区域、漏极区域以及栅氧化层上；形成一钴金属层于所述硅层上，并放入一溅镀装置的反应室中；溅镀形成一钛金属层于所述钴金属层上；溅镀形成一氮化钛层于所述钛金属层上；执行光照退火步骤，以使所述钴金属层中的钴金属和所述硅层中的硅反应形成硅化钴层；移除所述氮化钛层、钛金属层；其中，在形成所述钛金属层和所述氮化钛层的过程中，控制所述溅镀装置中金属靶材上的钛金属与氮化钛的重量比为1.6~2.4，以使所述钛金属将所述氮化钛黏附于所述金属靶材上。

在本发明公开的一些实施例中，所述钛金属和所述氮化钛的重量比为2.0。

在本发明公开的一些实施例中，形成所述钛金属层和所述氮化钛层的过程包括：向所述反应室内通入第一氩气以磁控直流溅镀所述金属靶材以形成所述钛金属层；向所述反应室内通入氩气和氮气的混合气体以反应性溅镀所述金属靶材以形成所述氮化钛层。向所述反应室内通入第二氩气以磁控直流溅镀所述金属靶材以于所述金属靶材表面形成钛金属，其中，所述通入第二氩气的流量为8-13 sccm，和/或时间为60~120s。

在本发明公开的一些实施例中，所述氩气和所述氮气的流量比为0.16。

在本发明公开的一些实施例中，以10~40片晶圆为一个周期，以循环通入所述第二氩气。

在本发明公开的一些实施例中，所述溅镀装置中所述反应室的温度为60~70℃。