本發(fā)明屬于超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種制備集成電路中超薄金屬硅化物的方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)集成電路的工藝節(jié)點推進到14nm，傳統(tǒng)的平面晶體管面臨短溝道效應(yīng)嚴重、性能退化等諸多問題，已不能滿足等比例縮小的要求。多柵器件通過增加?xùn)艛?shù)量的方法來增強柵極與溝道之間的耦合能力，已經(jīng)成為后摩爾時代邏輯器件的主流。由于尺寸不斷縮小，源漏電阻在總電阻中所占的比例越來越大，多柵器件的開態(tài)電流嚴重退化，因此降低源漏寄生電阻對于優(yōu)化器件開態(tài)性能十分重要。硅化物技術(shù)與傳統(tǒng)CMOS工藝相兼容，并且工藝過程自對準，通過金屬和硅的反應(yīng)，可以獲得低接觸電阻率、低肖特基勢壘的界面，已經(jīng)成為降低源漏寄生電阻、提高器件開態(tài)電流的常用手段。

對于小尺寸FinFET(鰭式場效應(yīng)晶體管)、SNWFET(圍柵納米線場效應(yīng)晶體管)等三維硅基器件而言，其開態(tài)特性與源漏硅化物厚度有關(guān)。隨著硅化物厚度的逐漸增加，開態(tài)電流會逐漸下降。例如，對于柵長22nm的SNWFET，源漏硅化物厚度從0nm增加至5nm時，開態(tài)電流下降了70％。因此研究穩(wěn)定可控的超薄硅化物形成方法是極為必要的。

相關(guān)研究表明，淀積超薄金屬后一次退火、淀積金屬后兩次退火等方法均可以形成厚度較薄的硅化物。但是前者對于淀積金屬的厚度以及均勻性有較高的要求；后者的特點在于，若要形成超薄硅化物，必須嚴格把握初次退火的溫度和時間來控制金屬的驅(qū)入量，同時二次退火的溫度不能太高，否則容易造成不同區(qū)域退火溫度不同，進而導(dǎo)致的界面尖峰。這些不足之處都限制了它們在大規(guī)模集成電路源漏工程中的應(yīng)用。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對上述問題，提出了一種利用插入層對金屬擴散的阻擋作用制備超薄硅化物的方法。該方法能夠滿足小尺寸器件中降低源漏寄生電阻的要求。

本發(fā)明的技術(shù)方案如下：

一種利用插入層對金屬擴散的阻擋作用制備超薄硅化物的方法，包括以下步驟：

1.在硅襯底上制備插入阻擋層，其目的是降低金屬的擴散速率同時減少金屬的驅(qū)入量，以便后續(xù)硅化反應(yīng)時形成超薄硅化物；

2.在制備的阻擋層上淀積一金屬層；

3.對步驟2得到的結(jié)構(gòu)進行退火，其目的是使金屬擴散過插入阻擋層并與硅反應(yīng)形成超薄硅化物；

4.去除多余的金屬以及插入阻擋層。

進一步地，步驟1中所述的插入阻擋層制備方法可以是原子層淀積(Atomic Layer Deposition)、低壓化學(xué)氣相淀積(Low Pressure Chemical Vapor Deposition)、等離子體增強化學(xué)氣相淀積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition)、電感耦合等離子體增強化學(xué)氣相淀積(Inductively Coupled Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition)、濺射、熱氧化等。

進一步地，步驟1中所述的插入阻擋層可以是氧化鋁、氧化鉿、氧化硅等其他對金屬具有擴散阻擋作用的絕緣介質(zhì)材料，阻擋層厚度的選取應(yīng)結(jié)合其對金屬的阻擋特性考慮，以保證金屬在后續(xù)退火工藝中可以擴散通過并與襯底發(fā)生硅化反應(yīng)。例如對于阻擋作用較弱的氧化鋁，厚度應(yīng)盡量選取在3nm以內(nèi)，而對于阻擋作用較強的氧化鉿，其厚度應(yīng)盡量控制在1nm以內(nèi)。

進一步地，步驟2中所述的金屬淀積方法可選蒸發(fā)、濺射、電鍍、化學(xué)氣相淀積(Chemical Vapor Deposition)等。

進一步地，步驟2中所述的金屬可以是鈦、鈷、鉑、鎳等其他能與硅反應(yīng)形成低阻硅化物的材料，由于鈦具有線寬效應(yīng)，鈷與硅反應(yīng)時耗硅量大，鉑成本高，因此優(yōu)選鎳作為形成超薄硅化物的金屬材料。

進一步地，步驟3中所述的退火可以是快速熱退火(Rapid Thermal Annealing)，尖峰退火(Spike Annealing)，閃耀退火(Flash Annealing)，激光退火(Laser Anealing)等先進退火技術(shù)，退火時間和退火溫度需要根據(jù)阻擋層的厚度及其對金屬的阻擋特性確定。

進一步地，步驟4中去除多余金屬和插入阻擋層的方法可以采用濕法腐蝕工藝，例如，當(dāng)金屬為鎳，插入阻擋層為氧化鋁時，腐蝕液可以采用硫酸和雙氧水的混合溶液，兩者配比為4:1，對鎳和氧化鋁均有腐蝕作用。

本發(fā)明的優(yōu)點和積極效果如下：

a)可以實現(xiàn)小于2nm的超薄硅化物的制備，滿足小尺寸器件源漏關(guān)鍵工藝的要求。

b)可以通過改變插入阻擋層的厚度來控制驅(qū)入的金屬量，以此可以得到同一金屬但不同物相和不同厚度的硅化物，工藝可控性高。

c)形成的超薄硅化物具有低電阻率、低肖特基勢壘、均勻性好和平整度好的特點。

d)可以通過插入阻擋層來控制參與硅化反應(yīng)的金屬驅(qū)入量，并不像常規(guī)制備方法需要淀積極薄的金屬，因此可大大放寬對金屬淀積工藝的要求。

e)完全和體硅CMOS工藝相兼容，工藝簡單，成本代價小。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的制備方法流程圖；

圖2為制備插入阻擋層后的結(jié)構(gòu)圖；

圖3為淀積金屬后的結(jié)構(gòu)圖；

圖4為退火后的結(jié)構(gòu)圖；

圖5為去除多余的金屬和插入阻擋層后的結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實例對本發(fā)明進行詳細說明。

本發(fā)明的流程如圖1所示，根據(jù)下列步驟可以實現(xiàn)超薄鎳硅化物的制備：

1)在4寸N型(100)體硅襯底上ALDAl₂O₃作為插入阻擋層，如圖2所示；

2)濺射50nm金屬Ni。如圖3所示；

3)在600℃，10min的條件下進行快速熱退火，金屬Ni擴散穿過插入阻擋層與硅反應(yīng)生成NiSi₂，如圖4所示；

4)用配比為H₂SO₄：H₂O₂＝4:1的溶液去除未反應(yīng)的Ni和Al₂O₃，腐蝕時間為10min，如圖5所示；

最終實現(xiàn)厚度小于2nm的超薄NiSi₂的制備。

本發(fā)明實施例并非用以限定本發(fā)明。任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動和修飾，或修改為等同變化的等效實施例。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所做的任何簡單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護的范圍內(nèi)。