一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法转让专利
申请号 : CN200710171607.6
文献号 : CN101452842B
文献日 : 2010-10-20
发明人 : 保罗
申请人 : 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
摘要 :
本发明提供了一种可有效改善金属硅化物的形成质量，减小器件漏电流，提高器件性能的金属电极制造方法，该金属电极制造在器件硅衬底的有源区上。现有技术中的金属电极仅具有金属镍，会因镍扩散速度较快而产生较大的漏电流，并大大降低半导体器件的性能。本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法先去除有源区表面的氧化层；再通过物理气相沉积工艺沉积具有金属镍和金属铂的金属层，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％；接着进行第一次快速热处理；之后在该金属层上进行选择性湿法刻蚀工艺生成金属电极；最后进行第二次快速热处理。采用本发明的金属电极制造方法可减小器件的漏电流，并可大大提高半导体器件的性能。
权利要求 :
1.一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法，该金属电极制造在器件硅衬底的有源区上，该金属电极制造方法包括以下步骤：a、去除有源区表面的氧化层；b、通过物理气相沉积工艺沉积金属层，该金属层具有金属镍；c、进行第一次快速热处理；d、在该金属层上进行选择性湿法刻蚀工艺生成金属电极；e、进行第二次快速热处理，其特征在于，该金属层还具有金属铂，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％。
2.如权利要求1所述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法，其特征在于，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％。
3.如权利要求1所述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法，其特征在于，在步骤a中，通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层。
4.如权利要求1所述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法，其特征在于，在步骤c中，第一次快速热处理的温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒。
5.如权利要求1所述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法，其特征在于，在步骤d中，在选择性湿法刻蚀机台中通过盐酸和硝酸的混合溶液来刻蚀该金属层，该湿法刻蚀机台具有一用于喷洒该混合溶液的喷雾系统。
6.如权利要求1所述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法，其特征在于，在步骤e中，第二次快速热处理的温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒。
说明书 :
技术领域
本发明涉及金属电极制造工艺，尤其涉一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法。
背景技术
在半导体器件微型化、高密度化、高速化、高可靠化和系统集成化等需求的推动下，半导体器件的最小特征尺寸也从最初的1毫米发展到现在的90纳米或60纳米，并且在未来的几年内将会进入45纳米及其以下尺寸的时代，若不改变半导体器件的结构或其材料，仅单纯的按比例缩小会因半导体器件漏电增大而变得不可行，所以半导体器件在按比例缩小的同时会改变一些构件的成分或结构来减小漏电，例如在半导体器件的最小特征尺寸进入65纳米或更小尺寸时，原先通常使用的金属电极钛，其存在着退火温度高且受线宽限制的缺点，而金属电极钨存在着耗硅量比较大的缺点，金属镍因其工艺加工的简便和较佳的电性能变现而成为业界最关注的一种金属电极材料。
现有技术中通过以下步骤来制造镍电极：(1)、通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层；(2)、通过物理气相沉积工艺沉积金属镍；(3)、进行温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒的第一次快速热处理；(4)、使用选择性湿法刻蚀机台进行选择刻蚀生成镍电极；(5)、进行温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒的第二次快速热处理。
上述镍电极的制造工艺虽使用了SiCoNi预清工艺代替传统的氩气溅射工艺(Ar-sputter)，降低了对衬底材料的破坏，但是金属电极与硅衬底的界面处还是存在很多的表面缺陷，因金属镍的活性强且扩散速度快，该些表面缺陷就会成为电子的复合中心而使金属电极仍具有较大的漏电流。
因此，如何提供一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法以减小金属电极器件的漏电流并提高半导体器件的性能，已成为业界亟待解决的技术问题。
现有技术中通过以下步骤来制造镍电极：(1)、通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层；(2)、通过物理气相沉积工艺沉积金属镍；(3)、进行温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒的第一次快速热处理；(4)、使用选择性湿法刻蚀机台进行选择刻蚀生成镍电极；(5)、进行温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒的第二次快速热处理。
上述镍电极的制造工艺虽使用了SiCoNi预清工艺代替传统的氩气溅射工艺(Ar-sputter)，降低了对衬底材料的破坏，但是金属电极与硅衬底的界面处还是存在很多的表面缺陷，因金属镍的活性强且扩散速度快，该些表面缺陷就会成为电子的复合中心而使金属电极仍具有较大的漏电流。
因此，如何提供一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法以减小金属电极器件的漏电流并提高半导体器件的性能，已成为业界亟待解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法，通过所述制造方法可大大减小器件的漏电流，并大大提高器件的性能。
本发明的目的是这样实现的：一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法，该金属电极制造在器件硅衬底的有源区上，该金属电极制造方法包括以下步骤：a、去除有源区表面的氧化层；b、通过物理气相沉积工艺沉积金属层，该金属层具有金属镍和金属铂，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％；c、进行第一次快速热处理；d、在该金属层上进行选择性湿法腐蚀刻蚀工艺生成金属电极；e、进行第二次快速热处理。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤a中，通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤c中，第一次快速热处理的温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤d中，在湿法刻蚀机台中通过盐酸和硝酸的混合溶液来刻蚀该金属层，该湿法刻蚀机台具有一用于喷洒该混合溶液的喷雾系统。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤e中，第二次快速热处理的温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒。
与现有技术中金属电极中仅具有扩散速度较快的金属镍而使其漏电流较大相比，本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法在金属镍中添加了原子百分含量占金属层的5％至10％的金属铂，从而降低了金属镍的扩散速度，减小了漏电流，如此使用该金属电极的半导体器件的性能也相应得到提高。
本发明的目的是这样实现的：一种可减小器件漏电流的金属电极制造方法，该金属电极制造在器件硅衬底的有源区上，该金属电极制造方法包括以下步骤：a、去除有源区表面的氧化层；b、通过物理气相沉积工艺沉积金属层，该金属层具有金属镍和金属铂，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％；c、进行第一次快速热处理；d、在该金属层上进行选择性湿法腐蚀刻蚀工艺生成金属电极；e、进行第二次快速热处理。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，该金属铂在金属层中的原子百分含量为5％。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤a中，通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤c中，第一次快速热处理的温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤d中，在湿法刻蚀机台中通过盐酸和硝酸的混合溶液来刻蚀该金属层，该湿法刻蚀机台具有一用于喷洒该混合溶液的喷雾系统。
在上述的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中，在步骤e中，第二次快速热处理的温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒。
与现有技术中金属电极中仅具有扩散速度较快的金属镍而使其漏电流较大相比，本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法在金属镍中添加了原子百分含量占金属层的5％至10％的金属铂，从而降低了金属镍的扩散速度，减小了漏电流，如此使用该金属电极的半导体器件的性能也相应得到提高。
附图说明
本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法由以下的实施例及附图给出。
图1为本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法的流程图。
图1为本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法的流程图。
具体实施方式
以下将对本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法作进一步的详细描述。
本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中所述金属电极制造在器件硅衬底的有源区上，参见图1，所述可减小器件漏电流的金属电极制造方法首先进行步骤S10，去除有源区表面的氧化层。在本发明的第一和第二实施例中，均通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层。
接着继续步骤S11，通过物理气相沉积工艺沉积具有金属镍和金属铂的金属层，所述金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％。在本发明的第一和第二实施例中，所述金属铂在金属层中的原子百分含量分别为5％和10％。
在此需对以下内容加以说明，使用混合有金属镍铂的金属层制造电极，金属铂将会降低金属镍的扩散速度，将会大大减小金属电极的漏电流。
接着继续步骤S12，进行第一次快速热处理，所述第一次快速热处理的温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒。在本发明的第一和第二实施例中，第一次快速热处理的温度均为300摄氏度。
接着继续步骤S13，在所述金属层上进行刻蚀工艺生成金属电极。在本发明的第一和第二实施例中，在湿法刻蚀机台中通过盐酸和硝酸的混合溶液来刻蚀所述金属层，所述湿法刻蚀机台具有一用于喷洒所述混合溶液的喷雾系统。
接着继续步骤S14，进行第二次快速热处理，所述第二次快速热处理的温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒。在本发明的第一和第二实施例中，第二次快速热处理的温度均为400摄氏度。
使用电子束(E-beam)检测机台测试本发明的第一和第二实施例以及现有技术中金属电极的漏电流，发现第一和第二实施例中的金属电极的漏电流明显小于现有技术的金属电极的漏电流。
综上所述，本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法在金属镍中添加了原子百分含量占金属层的5％至10％的金属铂，从而降低了金属镍的扩散速度，减小了漏电流，如此使用该金属电极的半导体器件的性能也相应得到提高。
本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法中所述金属电极制造在器件硅衬底的有源区上，参见图1，所述可减小器件漏电流的金属电极制造方法首先进行步骤S10，去除有源区表面的氧化层。在本发明的第一和第二实施例中，均通过SiCoNi预清工艺去除有源区表面的氧化层。
接着继续步骤S11，通过物理气相沉积工艺沉积具有金属镍和金属铂的金属层，所述金属铂在金属层中的原子百分含量为5％至10％。在本发明的第一和第二实施例中，所述金属铂在金属层中的原子百分含量分别为5％和10％。
在此需对以下内容加以说明，使用混合有金属镍铂的金属层制造电极，金属铂将会降低金属镍的扩散速度，将会大大减小金属电极的漏电流。
接着继续步骤S12，进行第一次快速热处理，所述第一次快速热处理的温度范围为250至350摄氏度，时间为30秒。在本发明的第一和第二实施例中，第一次快速热处理的温度均为300摄氏度。
接着继续步骤S13，在所述金属层上进行刻蚀工艺生成金属电极。在本发明的第一和第二实施例中，在湿法刻蚀机台中通过盐酸和硝酸的混合溶液来刻蚀所述金属层，所述湿法刻蚀机台具有一用于喷洒所述混合溶液的喷雾系统。
接着继续步骤S14，进行第二次快速热处理，所述第二次快速热处理的温度范围为350至450摄氏度，时间为30秒。在本发明的第一和第二实施例中，第二次快速热处理的温度均为400摄氏度。
使用电子束(E-beam)检测机台测试本发明的第一和第二实施例以及现有技术中金属电极的漏电流，发现第一和第二实施例中的金属电极的漏电流明显小于现有技术的金属电极的漏电流。
综上所述，本发明的可减小器件漏电流的金属电极制造方法在金属镍中添加了原子百分含量占金属层的5％至10％的金属铂，从而降低了金属镍的扩散速度，减小了漏电流，如此使用该金属电极的半导体器件的性能也相应得到提高。