專利名稱：一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微電子超深亞微米技術(shù)互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件(CMOS)及超大規(guī) 模集成技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)MOSFET器件的柵長縮小到納米尺度以后，金屬源/漏(S/D)結(jié)構(gòu)具有一系列的 優(yōu)點原子級突變結(jié)能夠抑制短溝道效應(yīng)(SCE)，低S/D串聯(lián)電阻和接觸電阻，S/D形成的低 溫工藝適宜集成高k柵介質(zhì)、金屬柵和應(yīng)變硅等新材料，使之成為摻雜硅S/D結(jié)構(gòu)最有希望 的替代者。然而，肖特基MOSFET (SB M0SFET)在開態(tài)，由于源/溝道的較大肖特基勢壘高度 (SBH)，使驅(qū)動電流減??；而在關(guān)態(tài)，由于漏/溝道較小SBH，使泄漏電流增加。所以，自從SB MOSFET誕生以來，人們一直在研究肖特基勢壘高度的調(diào)節(jié)技術(shù)，克服SB MOSFET的固有缺 點，以達到與傳統(tǒng)MOSFET相同的驅(qū)動電流和關(guān)態(tài)電流。因此，有必要尋找新的、易于集成的肖特基勢壘高度調(diào)節(jié)方法。

發(fā)明內(nèi)容
(一)要解決的技術(shù)問題有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高 度的方法，以實現(xiàn)與CMOS工藝的良好兼容，并易于集成。( 二 )技術(shù)方案為達到上述目的，本發(fā)明提供了一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方 法，該方法包括步驟1 采用兩步鎳_自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜；步驟2 對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入；步驟3 對該硅化鎳膜進行快速熱退火。上述方案中，步驟1中所述采用兩步鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜，具體 包括首先，采用氫氟酸/異丙醇溶液對硅片進行清洗；然后，在濺射氮化鈦/鎳膜前對硅 片進行真空退火處理；接著，在硅片上濺射氮化鈦/鎳復(fù)合金屬膜；最后，采用鎳-自對準 硅化物工藝形成一硅化鎳膜。上述方案中，所述采用氫氟酸/異丙醇溶液對硅片進行清洗，具體包括在常規(guī)清 洗后，在氫氟酸/異丙醇溶液中清洗，氫氟酸/異丙醇溶液配比(體積比)為氫氟酸異 丙醇去離子水=37. 5ml 6ml 3000ml，在室溫下浸漬40秒。 上述方案中，所述在濺射氮化鈦/鎳膜前對硅片進行真空退火處理，具體包括本 底真空度8X10_7Torr，襯底加熱，加熱至300°C，恒溫10分鐘，然后降溫。上述方案中，所述在硅片上濺射氮化鈦/鎳復(fù)合金屬膜，具體包括先濺射鎳膜 5 30nm，再濺射氮化鈦膜5 30nm，工作壓力都為1 5 X 10_3Torr，濺鎳的工藝氣體為氬氣，濺射功率為500 1000W ；濺氮化鈦的工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，濺射功率為 500 1000W。上述方案中，所述采用鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜，具體包括第一次 快速熱退火溫度240 340°C，時間20 50秒，氮氣流量為2 6slm ；接著進行濕法選擇 腐蝕工藝，條件硫酸雙氧水=(3 5) 1 (體積比)，溫度120°C，時間10 30分鐘； 然后進行第二次溫度較高的快速熱退火，使富鎳相硅化物相變形成一鎳化硅，溫度450 580°C，時間20 40秒，氮氣流量為2 6slm。上述方案中，步驟2中所述對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入，注入雜質(zhì)為 B、BF2、P或As中的任一種或多種，注入能量為5 25Kev，注入劑量為1 X IO13至5 X 1015cm_2。上述方案中，步驟3中所述對該硅化鎳膜進行快速熱退火，快速熱退火條件為溫 度400°C至800°C，時間為20秒至120秒。
(三)有益效果從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明具有以下有益效果1、本發(fā)明提供的這種調(diào)節(jié)肖特基勢壘高度的方法，是一種新的采用雜質(zhì)分凝調(diào)節(jié) 肖特基勢壘高度的方法，易于集成，實現(xiàn)了與CMOS工藝的良好兼容。2、本發(fā)明提供的這種調(diào)節(jié)肖特基勢壘高度的方法，具有連續(xù)的肖特基勢壘高度調(diào) 節(jié)能力，能夠滿足高性能體硅互補金屬氧化物半導(dǎo)體器件對S/D肖特基勢壘高度的要求。3、本發(fā)明提供的這種調(diào)節(jié)肖特基勢壘高度的方法，能夠方便的調(diào)節(jié)金屬硅化物S/ D的肖特基勢壘高度，降低了制備的難度和成本，具有很高的應(yīng)用性。


圖1是本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法流程圖；圖2是本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的示意圖；圖3是制備的NiSi肖特基二極管的I-V特性曲線圖；圖4是NiSi肖特基二極管的肖特基勢壘高度隨注入計量的變化曲線。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參照 附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法 流程圖，該方法包括步驟1 采用兩步鎳_自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜；具體包括首先，采用氫氟酸/異丙醇溶液對硅片進行清洗；即在常規(guī)清洗后，在氫氟酸/異 丙醇溶液中清洗，氫氟酸/異丙醇溶液配比(體積比)為氫氟酸異丙醇去離子水= 37.5ml 6ml 3000ml，在室溫下浸漬40秒;然后，在濺射氮化鈦/鎳膜前對硅片進行真空退火處理；本底真空度8 X IO-7Torr, 襯底加熱，加熱至300°C，恒溫10分鐘，然后降溫；接著，在硅片上濺射氮化鈦/鎳復(fù)合金屬膜；先濺射鎳膜5 30nm，再濺射氮化鈦 膜5 30nm，工作壓力都為1 5 X KT3Torr，濺鎳的工藝氣體為氬氣，濺射功率為500 IOOOff ；濺氮化鈦的工藝氣體為氬氣和氮氣的混合氣體，濺射功率為500 1000W ；最后，采用鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜；即第一次快速熱退火溫度 240 340°C，時間20 50秒，氮氣流量為2 6slm ；接著進行濕法選擇腐蝕工藝，條件硫 酸雙氧水=(3 5) 1 (體積比)，溫度120°C，時間10 30分鐘；然后進行第二次溫 度較高的快速熱退火，使富鎳相硅化物相變形成一鎳化硅，溫度450 580°C，時間20 40 秒，氮氣流量為2 6slm。步驟2 對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入；注入雜質(zhì)為B、BF2, P或As中的 任一種或多種，注入能量為5 25Kev，注入劑量為IX IO13至5X IO15CnT2，使注入雜質(zhì)和注 入損傷限制在NiSi膜內(nèi)而不影響NiSi/Si界 面特性。步驟3 對該硅化鎳膜進行快速熱退火，快速熱退火條件為溫度400°C至800°C， 時間為20秒至120秒，使注入雜質(zhì)在MSi/Si界面堆積形成超淺高摻雜濃度擴展區(qū)調(diào)節(jié)肖 特基勢壘高度，如圖2所示。圖3示出了利用本發(fā)明提供的方法制備的MSi肖特基二極管的I-V特性曲線圖。 從圖3中可以看出隨著注入劑量的增加正向電流減少，說明肖特基二極管的肖特基勢壘高 度隨著注入劑量的增加而增加。圖4示出了利用圖3的I-V特性曲線圖提取的SBH隨注入劑量變化曲線圖。由圖 可知肖特基二極管的肖特基勢壘高度隨著注入劑量的增加而增加。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡 在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保 護范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于，該方法包括步驟1采用兩步鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜；步驟2對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入；步驟3對該硅化鎳膜進行快速熱退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 步驟1中所述采用兩步鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜，具體包括首先，采用氫氟酸/異丙醇溶液對硅片進行清洗；然后，在濺射氮化鈦/鎳膜前對硅片 進行真空退火處理；接著，在硅片上濺射氮化鈦/鎳復(fù)合金屬膜；最后，采用鎳-自對準硅 化物工藝形成一硅化鎳膜。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 所述采用氫氟酸/異丙醇溶液對硅片進行清洗，具體包括在常規(guī)清洗后，在氫氟酸/異丙醇溶液中清洗，氫氟酸/異丙醇溶液配比(體積比)為 氫氟酸異丙醇去離子水=37. 5ml 6ml 3000ml，在室溫下浸漬40秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 所述在濺射氮化鈦/鎳膜前對硅片進行真空退火處理，具體包括本底真空度8X10_7Torr，襯底加熱，加熱至300°C，恒溫10分鐘，然后降溫。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 所述在硅片上濺射氮化鈦/鎳復(fù)合金屬膜，具體包括先濺射鎳膜5 30nm，再濺射氮化鈦膜5 30nm，工作壓力都為1 5X 10_3Torr，濺 鎳的工藝氣體為氬氣，濺射功率為500 1000W ；濺氮化鈦的工藝氣體為氬氣和氮氣的混合 氣體，濺射功率為500 1000W。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 所述采用鎳_自對準硅化物工藝形成_硅化鎳膜，具體包括第一次快速熱退火溫度240 340°C，時間20 50秒，氮氣流量為2 6slm ；接著進 行濕法選擇腐蝕工藝，條件硫酸雙氧水=(3 5) 1(體積比)，溫度120°C，時間10 30分鐘；然后進行第二次溫度較高的快速熱退火，使富鎳相硅化物相變形成一鎳化硅，溫 度450 580°C，時間20 40秒，氮氣流量為2 6slm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 步驟2中所述對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入，注入雜質(zhì)為B、BF2、P或As中的任一 種或多種，注入能量為5 25Kev，注入劑量為IX IO13至5X IO15cnT2。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，其特征在于， 步驟3中所述對該硅化鎳膜進行快速熱退火，快速熱退火條件為溫度400°C至800°C，時間 為20秒至120秒。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種調(diào)節(jié)金屬硅化物源/漏肖特基勢壘高度的方法，該方法包括步驟1采用兩步鎳-自對準硅化物工藝形成一硅化鎳膜；步驟2對該硅化鎳膜進行低能高劑量雜質(zhì)注入；步驟3對該硅化鎳膜進行快速熱退火。本發(fā)明提供的肖特基勢壘高度的調(diào)節(jié)方法，可利用現(xiàn)有的設(shè)備，具有工藝簡單、易行和成本低等優(yōu)點，易于集成，實現(xiàn)了與CMOS工藝的良好兼容。
文檔編號H01L21/336GK101807526SQ20091007772
公開日2010年8月18日 申請日期2009年2月13日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月13日
發(fā)明者尚海平, 徐秋霞 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所