金属硅化物及金属硅化物上接触孔的制造方法技术

本发明专利技术提供一种金属硅化物及金属硅化物上接触孔的制造方法，通过分别采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗处理，以去除所述第二相金属硅化物表面未反应的第一相金属硅化物以及未反应的金属，并采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗处理并干燥，以去除第一次后清洗工艺在所述第二相金属硅化物表面形成的球形形貌缺陷，使所述第二相金属硅化物表面形貌平整，均匀性良好，进而在接触孔刻蚀时不会出现刻蚀空洞或刻蚀不到位的情况，从而减少甚至避免了接触孔桥接或接触孔堵塞断路等缺陷，大大提高了产品良率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，尤其涉及一种金属硅化物及金属硅化物上接触孔的制造方法。
技术介绍
目前，在半导体制造过程中，采用刻蚀工艺在层间介质层(ILD)中形成接触孔(contact，CT)，随后在接触孔中沉积钨(W)等导电金属材料用于半导体器件之间的电连接是一种广泛使用的工艺，填充导电金属材料之后的接触孔结构可直接与器件的栅极、源/漏极电连接，还可以用于层与层之间的电连接，以及后段封装工艺中的电连接。为了降低接触孔结构的孔电阻以及接触孔结构与器件的栅极、源/漏极电连接的接触电阻，通常会通过金属沉积及快速退火工艺在待形成接触孔的栅极、源/漏极表面上形成一层金属硅化物(silicide)。例如图1A所示的一种具有有源区接触孔的半导体器件的制造过程包括：首先，提供半导体衬底10，在半导体衬底10中已形成了有源区11，并在半导体衬底10表面上已形成了栅极结构12；然后，在有源区11、栅极结构12表面沉积钴(Co)等金属后进行快速退火，以使有源区表面的硅与沉积的金属反应生成金属硅化物13，并将器件放入盛有硫酸和双氧水(SPM)的混合溶液的酸槽中进行一次湿法清洗，以去除未反应的金属；接着，在金属硅化物13以及栅极结构12表面覆盖层间介质层14等等，然后通过对层间介质层14的刻蚀，可以形成直达金属硅化物13表面的接触孔，在填充钨等导电金属后获得接触孔结构15，该接触孔结构15与有源区11上的金属硅化物层13电性连接。因此，形貌平整和均匀性良好的金属硅化物不仅有利于降低接触电阻和串联电阻，而且有利于提高器件的可靠性。然而上述的接触孔制造工艺中由于只进行一次清洗，湿法清洗酸槽中含有大量的颗粒、气泡等，这些颗粒、气泡等会附着在金属硅化物13表面，造成金属硅化物13表面的实心或者空心的球形形貌缺陷(ballparticles)，影响表面均匀性，当在金属硅化物13表面进行层间介质层14沉积后并对层间介质层14刻蚀形成接触孔时，有可能会刻蚀到这些球形形貌缺陷处，进而造成接触孔底部的刻蚀空洞(即刻蚀打破了空心球形形貌缺陷)或者接触孔底部刻蚀不到位(即刻蚀被实心球形形貌缺陷阻挡)，当填充导电金属后，填充的金属有可能在刻蚀空洞及其侧壁中扩散形成接触孔桥接(即CTbridge)缺陷(如图1B中151a所示)的或者由于实心球形缺陷的阻挡而填充不到位形成接触孔堵塞断路(即CTblock、CTopen)缺陷(如图1C中151b所示)。一旦出现接触孔桥接或接触孔堵塞断路等缺陷，就可能使得器件短路或者开路等而失效，严重影响了产品良率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种金属硅化物及金属硅化物上接触孔的制造方法，减少甚至避免金属硅化物表面的球形形貌缺陷，进而减少甚至避免接触孔桥接或接触孔堵塞断路缺陷。为解决上述问题，本专利技术提出一种金属硅化物的制造方法，包括：提供一表面具有暴露出的硅区域的半导体衬底，在所述半导体衬底表面上沉积金属层；对所述半导体衬底及所述金属层进行第一次退火，使得金属层中的金属与所述硅区域中的硅反应形成第一相金属硅化物；去除所述半导体衬底表面上未反应的金属层以及多余的第一相金属硅化物；采用高于所述第一次退火的温度对所述半导体衬底及剩余的第一相金属硅化物进行第二次退火，使得所述第一相金属硅化物转变为电阻率降低的第二相金属硅化物；采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗(postclean)；采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗并干燥。进一步的，所述硅区域为单晶硅、非晶硅、多晶硅或微晶硅。进一步的，所述硅区域为源区、漏区或多晶硅栅极。进一步的，所述金属层中的金属包括锰、钛、锆、钽、钨、钯、铂、钴、镍、钇中的至少一种。进一步的，在所述半导体衬底表面上沉积金属层之前，先在所述半导体衬底表面先形成一层粘附层。进一步的，所述粘附层包含钛层、氮化钛层、钽层及氮化钽层中的至少一层。进一步的，所述第一清洗液为硫酸与过氧化氢混合溶液，所述第一次后清洗的时间为30秒～100分钟。进一步的，所述第二清洗液为氨水与过氧化氢的混合溶液，所述第二次后清洗的时间为30秒～100分钟，并且伴随超声振动。本专利技术还提供一种金属硅化物上接触孔的制造方法，包括：提供一表面具有暴露出的硅区域的半导体衬底，并采用上述的金属硅化物的制造方法，在所述硅区域表面形成第二相金属硅化物；在所述半导体衬底和第二相金属硅化物表面形成层间介质层；刻蚀所述层间介质层，以形成底部暴露出所述第二相金属硅化物表面的接触孔；在所述接触孔中填充导电金属，以形成与所述硅区域电连接的接触孔结构。进一步的，在所述半导体衬底和第二相金属硅化物表面形成层间介质层之前，先在所述半导体衬底和第二相金属硅化物表面形成接触孔刻蚀停止层。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下有益效果：1、通过分别采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗处理，以去除所述第二相金属硅化物表面未反应的第一相金属硅化物以及未反应的金属，并采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗处理并干燥，以去除第一次后清洗工艺在所述第二相金属硅化物表面形成的球形形貌缺陷，使所述第二相金属硅化物表面形貌平整，均匀性良好；2、在采用本专利技术的金属硅化物制造方法获得的第二相金属硅化物上形成接触孔时，由于所述第二相金属硅化物表面形貌平整，均匀性良好，因此接触孔刻蚀不会出现刻蚀空洞或刻蚀不到位的情况，从而减少甚至避免了接触孔桥接或接触孔堵塞断路等缺陷，大大提高了产品良率。附图说明图1A是现有的一种具有有源区接触孔的半导体器件的剖面结构示意图；图1B和图1C分别是现有的半导体器件中出现的接触孔桥接缺陷和接触孔堵塞断路缺陷的SEM图；图2是本专利技术实施例一的金属硅化物的制造方法流程图；图3A至3D是本专利技术实施例一的器件结构剖面示意图；图4是本专利技术实施例二的金属硅化物上接触孔的制造方法流程图；图5A至5B是本专利技术实施例二的器件结构剖面示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、特征更明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步的说明，然而，本专利技术可以用不同的形式实现，不应只是局限在所述的实施例。实施例一金属硅化物的制造方法请参考图2，本专利技术提出一种金属硅化物的制造方法，包括：S1，提供一表面具有暴露出的硅区域的半导体衬底，在所述半导体衬底表面上沉积金属层；S2，对所述半导体衬底及所述金属层进行第一次退火，使得金属层中的金属与所述硅区域中的硅反应形成第一相金属硅化物；S3，去除所述半导体衬底表面上未反应的金属层以及多余的第一相金属硅化物；S4，采用高于所述第一次退火的温度对所述半导体衬底及剩余的第一相金属硅化物进行第二次退火，使得所述第一相金属硅化物转变为电阻率降低的第二相金属硅化物；S5，采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗；S6，采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗并干燥。请参考图3A，在步骤S1中，首先，提供一半导体衬底30，该半导体衬底10包括各种掺杂配置和阱(well)结构，并通过其中的浅沟隔离(STI)结构分为NMOS区和PMOS区，其表面已具有裸露的硅区域31，硅区域31可以是半导体衬底30内形成的用作MOS晶体管的源区和漏区，甚至可以包本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属硅化物的制造方法，其特征在于，包括：提供一表面具有暴露出的硅区域的半导体衬底，在所述半导体衬底表面上沉积金属层；对所述半导体衬底及所述金属层进行第一次退火，使得金属层中的金属与所述硅区域中的硅反应形成第一相金属硅化物；去除所述半导体衬底表面上未反应的金属层以及多余的第一相金属硅化物；采用高于所述第一次退火的温度对所述半导体衬底及剩余的第一相金属硅化物进行第二次退火，使得所述第一相金属硅化物转变为电阻率降低的第二相金属硅化物；采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗；采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗并干燥。

【技术特征摘要】
1.一种金属硅化物的制造方法，其特征在于，包括：提供一表面具有暴露出的硅区域的半导体衬底，在所述半导体衬底表面上沉积金属层；对所述半导体衬底及所述金属层进行第一次退火，使得金属层中的金属与所述硅区域中的硅反应形成第一相金属硅化物；去除所述半导体衬底表面上未反应的金属层以及多余的第一相金属硅化物；采用高于所述第一次退火的温度对所述半导体衬底及剩余的第一相金属硅化物进行第二次退火，使得所述第一相金属硅化物转变为电阻率降低的第二相金属硅化物；采用第一清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第一次后清洗；采用第二清洗液对所述第二相金属硅化物表面进行第二次后清洗并干燥。2.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征在于，所述硅区域为单晶硅、非晶硅、多晶硅或微晶硅。3.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征在于，所述硅区域包括源区、漏区、多晶硅栅极中的至少一种。4.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征在于，所述金属层中的金属包括锰、钛、锆、钽、钨、钯、铂、钴、镍、钇中的至少一种。5.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征在于，在所述半导体衬底表面上沉积金属层之前，先在所述半导体衬底表...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐涛，王卉，陈宏，曹子贵，
申请(专利权)人：上海华虹宏力半导体制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31