半导体器件金属接触粘接层的制造方法技术

一种半导体器件金属接触粘接层的制造方法，包括：在半导体衬底上形成金属互连基底；湿清洗所述金属互连基底；在所述清洗后的金属互连基底上沉积粘接基层；在所述粘接基层上沉积阻挡层；进行第一退火过程，以形成第一金属硅化物粘接层；去除所述粘接基层和阻挡层；进行第二退火过程，以形成第二金属硅化物粘接层。通过去除沉积粘接基层前的干式清洗步骤，可避免等离子体工艺造成的器件表面损伤，继而抑制沉积互连金属层之前在金属硅化物粘接层与互连基底间形成的接合尖峰效应，降低了器件的漏电流，增强了器件性能的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种半导体器件金属接触 粘接层的制造方法。
技术介绍
在半导体集成电路的制造技术中，通常需要在半导体器件基底上形成图形化的金属层以实现器件间的互连。在硅集成电路中，鴒(w)由于其所具有的 良好的填充能力以及良好的磨抛特性，而被广泛用作形成此互连金属层。生 产实践中，为形成良好的互连效果及提高器件性能的可靠性，在钩与半导体器件基底间需形成一层粘接层，所述粘接层材料通常选为镍(Ni)。当前，对半导体器件金属接触结构及形成方法的研究多集中在如何防止 互连金属与互连基底间发生接合尖峰效应及改善半导体器件性能的可靠性方 面，如专利号为ZL97113819. 2的中国专利和申请号为200510000400. 3的中 囯专利申请中提供的金属接触结构与其制造方法均可防止互连金属与互连基 底间发生接合尖峰效应并可改善半导体器件性能的可靠性。在形成金属互连的传统方法中，通过在互连金属层形成之前预先沉积金 属硅化物粘接层，以防止互连金属与互连基底间发生接合尖峰效应(Junction Spiking)以及改善半导体器件性能的可靠性。图l为说明现有技术中半导体器件金属接触结构制造方法的流程示意图， 如图1所示，利用现有方法形成半导体器件金属接触结构的步骤包括 首先，在半导体衬底上形成金属互连基底； 随后，湿清洗所述金属互连基底，以清除表面沾污和氧化物； 再后，干清洗所述金属互连基底，以进一步清除表面沾污和氧化物； 然后，在清洗后的金属互连基底上沉积粘接基层，此粘接基层用以通过 后续工艺形成金属硅化物粘接层；随后，在粘接基层上沉积阻挡层，作为后续工艺进行前的抗氧化阻挡层； 再后，进行第一退火过程，形成第一金属硅化物粘接层； 继而，去除粘接基层和阻挡层；进而，进行第二退火过程，形成第二金属硅化物粘接层，即所需的金属 硅化物粘接层；最后，沉积互连金属层。图2为说明现有技术中存在的接合尖峰效应缺陷示意图，如图2所示，其 中，所述金属互连基底通过在所述半导体村底10上形成器件区和非器件区， 所述器件区之间通过浅沟槽隔离区11隔离；继而在所述器件区表面形成栅极 结构及源区12和漏区13 ，所述栅极结构包含栅极2 2 、环绕栅极的侧墙2 3以及 覆盖所述栅极和侧墙的阻挡层24，所述栅极结构还包含栅氧化层21;进而在 所述半导体衬底表面沉积金属前介质层30,所述金属前介质层覆盖所述栅极 结构及源区和漏区并填满位于所述栅极结构间的线缝；最后，在所述源区和/ 或漏区表面形成通孔40后形成，所述通孔40贯穿所述金属前介质层。实际生产发现，在沉积互连金属层之前在金属硅化物粘接层15和互连基 底间仍然存在接合尖峰14效应，即金属硅化物的渗透宽度大于图形化的互连 金属层与互连基底间接触区域的接合宽度，由于此金属硅化物同样具有良好污染，此金属污染会使导电沟道内电子处于禁带中的状态，致使导电沟道内 少数载流子发生越迁，最终导致器件漏电流过大。由此，如何防止金属硅化问题。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种，可抑制沉积 互连金属层之前在金属硅化物阻挡层和互连基底间形成的接合尖峰效应。 本专利技术提供的 一种，包括在半导体衬底上形成金属互连基底；湿清洗所述金属互连基底；在所述清洗后的金属互连基底上沉积粘接基层；在所述粘接基层上沉积阻挡层；进行第一退火过程，以形成第一金属硅化物粘接层；去除所述粘接基层和阻挡层；进行第二退火过程，以形成第二金属硅化物粘接层。所述清洗剂为氢氟酸溶液；所述清洗剂的质量百分比浓度小于或等于2%;所述湿清洗过程持续时间范围为IO ~ IOO秒；所述湿清洗步骤与沉积粘接基层步骤间的时间间隔小于或等于30分钟；所述湿清洗步骤与沉积粘接基层步骤 间的时间间隔小于或等于15分钟；所述粘接基层材料包含镍、铬、钛、钬鹤、 钽或镍铂中的一种或其组合；所述抗氧化阻挡层材料包含但不限于氮化钛或氮化钽中的一种或其组合；所述第一退火过程温度范围为25G 350摄氏度，所述第一退火过程持续时间范围为IO ~ 30秒；所述第二退火过程温度范围为35 0 ~ 5 00摄氏度，所述第二退火过程持续时间范围为10 ~ 30秒。 与现有技术相比，本专利技术具有以下优点1. 通过去除沉积粘接基层前的干式清洗步骤，简化了清洗步骤，精简了 金属接触粘接层的形成工艺；2. 由于干式清洗步骤采用等离子体清洗步骤，通过去除沉积粘接基层前 的干式清洗步骤，可避免等离子体工艺造成的器件表面损伤，继而抑制沉积 互连金属层之前在金属硅化物粘接层与互连基底间形成的接合尖峰效应，降 低了器件的漏电流，增强了器件性能的可靠性；3. 通过控制清洗步骤与沉积粘接基层步骤间的时间间隔小于或等于30分 钟，可保证沉积粘接基层之前的清洗效果，即保证沉积粘接基层之前器件表 面无沾污及氧化物。附图说明图l为说明现有技术中半导体器件金属接触结构制造方法的流程示意图2为说明现有技术中存在的接合尖峰效应缺陷示意图3为说明本专利技术方法实施例的的流程示意图。具体实施例方式尽管下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的 优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实 现本专利技术的有利效果。因此，下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员 的广泛教导，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述 公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认 为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定 目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由 一个实施例改变为另 一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具 有本专利技术优势的本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下列说明 和权利要求书本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常 简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实 施例的目的。为防止金属硅化物粘接层和互连基底间接合尖峰效应的发生，需首先分 析所述金属硅化物粘接层和互连基底间接合尖峰效应发生的原因。现有工艺中，在所述金属互连基底上沉积粘接基层之前，采用双清洗工 艺清除表面沾污和氧化物。所述第一清洗过程为湿清洗过程，所述第二清洗 过程为干清洗过程。所述第二清洗过程中采用等离子体工艺对所述金属互连 基底进行干式清洗。在清洗过程中所述等离子体极易造成所述金属互连基底 表面损伤，进而造成图形化的互连金属层与互连基底间接触区域表面不平整， 即所述等离子体造成的所述金属互连基底表面损伤破坏了所述接触区域半导 体衬底表层的晶格结构，使得所述接触区域半导体衬底表层的晶格结构不再 规则，导致沉积粘接基层后，所述粘接基层材料在所述半导体衬底内嵌入的 深度不同，且所述粘接基层材料在所述半导体村底内嵌入的宽度范围也相对所述接触区域表面存在或多或少的变化；经历退火过程后，即在所述粘接基再规则，造成金属硅化物的渗透宽度大于图形化的互连金属层与互连基底间 接触区域的接合宽度，导致金属硅化物粘接层和互连基底间接合尖峰效应的 发生。由此，获得平整的图形化的互连金属层与互连基底间接触区域表面成 为防止金本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件金属接触粘接层的制造方法，包括：在半导体衬底上形成金属互连基底；湿清洗所述金属互连基底；在所述清洗后的金属互连基底上沉积粘接基层；在所述粘接基层上沉积阻挡层；进行第一退火过程，以形成第一 金属硅化物粘接层；去除所述粘接基层和阻挡层；进行第二退火过程，以形成第二金属硅化物粘接层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件金属接触粘接层的制造方法，包括在半导体衬底上形成金属互连基底；湿清洗所述金属互连基底；在所述清洗后的金属互连基底上沉积粘接基层；在所述粘接基层上沉积阻挡层；进行第一退火过程，以形成第一金属硅化物粘接层；去除所述粘接基层和阻挡层；进行第二退火过程，以形成第二金属硅化物粘接层。2. 根据权利要求1所述的半导体器件金属接触粘接层的制造方法，其特 征在于所述清洗剂为氢氟酸溶液。3. 根据权利要求2所述的半导体器件金属接触粘接层的制造方法，其特 征在于所述清洗剂的质量百分比浓度小于或等于2%。4. 根据权利要求3所述的半导体器件金属接触粘接层的制造方法，其特 征在于所述湿清洗过程持续时间范围为10~100秒。5. 根据权利要求1或4所述的半导体器件金属接触粘接层的制造方法， 其特征在于所述湿清洗步骤与沉积粘接基层步骤间的时间间隔小于或等于 30分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨瑞鹏，胡宇慧，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]