形成金属硅化物的工艺参数的检测方法技术

本发明专利技术涉及一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，该方法包括：提供硅衬底，于硅衬底上形成金属层，并检测金属层的电阻值；执行第一次退火工艺，以使金属层与部分硅衬底反应形成金属硅化物层，金属硅化物层包括第一金属硅化物层和第二金属硅化物层；检测金属硅化物层的电阻值，并基于金属硅化物层的电阻值和金属层的电阻值，得到第一次退火工艺的退火温度；执行第二次退火工艺，以使第一金属硅化物层全部转化为第二金属硅化物层；量测第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，并基于第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到第一次退火工艺前金属层的厚度。本发明专利技术能够简化检测金属硅化物的工艺参数的过程，提高检测效率。率。率。

【技术实现步骤摘要】
形成金属硅化物的工艺参数的检测方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法。

技术介绍

[0002]金属硅化物制程广泛应用于半导体工艺制程（譬如28nm~65nm工艺制程）中，金属硅化物用于减少金属互连结构（Contact）与栅极/多晶硅之间的接触电阻值。
[0003]在金属硅化物的制程中，需要经过两次退火工艺以得到所需的金属硅化物。而退火工艺前金属层（譬如，镍层）的厚度以及第一次退火工艺的退火温度决定了最后会有多少金属参与了金属硅化物反应，这将直接影响最终形成的金属硅化物的阻值；即退火工艺前金属层的厚度和第一次退火工艺的温度是最为关键的参数，如何检测退火工艺前金属层的厚度以及第一次退火工艺是否在所需区间成为了保证金属硅化物工艺稳定的关键。
[0004]然而，目前的检测方法中，需要使用不同的设备分别对金属层的厚度和第一次退火工艺的退火温度进行各自检测，且金属层厚度的检测需要在执行退火工艺前进行，这样会造成检测过程复杂，效率低，检测成本较高等问题。
[0005]因此，如何简化检测金属硅化物的工艺参数的过程，提高检测效率，降低检测成本是目前亟需解决的问题。

技术实现思路

[0006]鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，旨在简化检测金属硅化物的工艺参数的过程，提高检测效率，降低检测成本。
[0007]第一方面，本申请提供一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，包括：提供硅衬底：于所述硅衬底上形成金属层，并检测所述金属层的电阻值；执行第一次退火工艺，以使所述金属层与部分所述硅衬底反应形成金属硅化物层，所述金属硅化物层包括第一金属硅化物层和第二金属硅化物层；检测所述金属硅化物层的电阻值，并基于所述金属硅化物层的电阻值和所述金属层的电阻值，得到所述第一次退火工艺的退火温度；执行第二次退火工艺，以使所述第一金属硅化物层全部转化为第二金属硅化物层；量测所述第二次退火工艺后所述第二金属硅化物层的厚度，并基于所述第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到所述第一次退火工艺前金属层的厚度。
[0008]在其中一个实施例中，所述第一金属硅化物层包括硅化二镍层，所述第二金属硅化物层包括硅化镍层。
[0009]在其中一个实施例中，基于所述金属硅化物层的电阻值和所述金属层的电阻值，得到所述第一次退火工艺的退火温度，包括：基于阻值温度变化曲线、执行第一次退火工艺前金属层的电阻值及第一次退火工艺后形成的金属硅化物层的电阻值得到所述第一次退火工艺的退火温度。
[0010]在其中一个实施例中，所述阻值温度变化曲线的获取方法，包括：提供参考硅衬底；于所述参考硅衬底上形成预设厚度的参考金属层；执行退火工艺，以使所述参考金属层与部分所述参考硅衬底反应形成参考金属硅化物层，所述参考金属硅化物层包括第一参考金属硅化物层和第二参考金属硅化物层；退火过程中，检测不同退火温度条件下所述参考金属硅化物层的电阻值，以得到参考金属硅化物层的电阻值随退火温度的阻值温度变化曲线。
[0011]在其中一个实施例中，基于所述第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到所述第一次退火工艺前金属层的厚度，包括：基于厚度线性关系和所述第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到第一次退火工艺前金属层的厚度。
[0012]在其中一个实施例中，所述厚度线性关系的获取方法，包括：提供多个参考硅衬底；于不同所述参考硅衬底上分别形成不同厚度的参考金属层，并量测各所述参考金属层的厚度；对所得结构进行第一次退火，以使得所述参考金属层与部分所述参考硅衬底反应形成参考金属硅化物层，所述参考金属硅化物层包括第一参考金属硅化物层和第二参考金属硅化物层；对第一次退火后的结构进行第二次退火，以使得所述第一参考金属硅化物层全部转化为所述第二参考金属硅化物层；量测所述第二参考金属硅化物层的厚度；基于所述参考金属层的厚度与所述第二参考金属硅化物层的厚度的对应关系，得到第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度与第一次退火前金属层的厚度的线性关系。
[0013]在其中一个实施例中，所述于不同所述参考硅衬底上分别形成不同厚度的参考金属层，并量测各所述参考金属层的厚度之后，对所得结构进行第一次退火之前，还包括：于所述参考金属层的上表面形成参考保护层，所述参考保护层包括氮化钛层；对第一次退火后的结构进行第二次退火之前，还包括：去除所述参考保护层。
[0014]在其中一个实施例中，于所述硅衬底上形成金属层，并检测所述金属层的电阻值之后，执行第一次退火工艺之前，还包括：于所述金属层的上表面形成保护层，所述保护层包括氮化钛层；执行所述第二次退火之前，还包括：去除所述保护层。
[0015]在其中一个实施例中，于所述硅衬底上形成金属层之前，还包括：对所述硅衬底进行预清洗。
[0016]在其中一个实施例中，采用同一检测机台检测所述第一次退火工艺的退火温度和所述第一次退火工艺前金属层的厚度。
[0017]上述一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，提供硅衬底，于硅衬底上形成
金属层，并检测金属层的电阻值；执行第一次退火工艺，以使金属层与部分硅衬底反应形成金属硅化物层，金属硅化物层包括第一金属硅化物层和第二金属硅化物层；检测金属硅化物层的电阻值，并基于金属硅化物层的电阻值和金属层的电阻值，得到第一次退火工艺的退火温度；执行第二次退火工艺，以使第一金属硅化物层全部转化为第二金属硅化物层；量测第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，并基于第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到第一次退火工艺前金属层的厚度。本专利技术的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法中，通过检测第一次退火工艺前后金属层的电阻值和金属硅化物层的电阻值的变化得到第一次退火工艺的退火温度，并在第二次退火工艺结束后，量测第二金属硅化物层的厚度，并基于第二金属硅化物层的厚度得到第一次退火工艺的前金属层的厚度，能够简化检测金属硅化物的工艺参数的过程，提高检测效率，降低检测成本。
附图说明
[0018]图1为一实施例中提供的一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法的流程示意图；图2为一实施例中提供的一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法中的步骤S102所得结构的剖面结构示意图；图3为一实施例中提供的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法中的步骤S103所得结构的剖面结构示意图；图4为一实施例中提供的第一次退火工艺过程中，金属硅化物层的阻值温度变化曲线示意图；图5为图4中金属硅化物层的阻值温度变化曲线的线性部分的局部示意图；图6为一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法中的步骤S105所得结构的剖面结构示意图；图7为一实施例中提供的第二次退火工艺后，得到的第二金属硅化物层的厚度与第一次退火工艺前金属层的厚度对应的厚度线性关系示意图；图8为一实施例中提供的一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法的过程示意图。
[0019]附图标记说明：10
‑
硅衬底，20...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，包括：提供硅衬底：于所述硅衬底上形成金属层，并检测所述金属层的电阻值；执行第一次退火工艺，以使所述金属层与部分所述硅衬底反应形成金属硅化物层，所述金属硅化物层包括第一金属硅化物层和第二金属硅化物层；检测所述金属硅化物层的电阻值，并基于所述金属硅化物层的电阻值和所述金属层的电阻值，得到所述第一次退火工艺的退火温度；执行第二次退火工艺，以使所述第一金属硅化物层全部转化为第二金属硅化物层；量测所述第二次退火工艺后所述第二金属硅化物层的厚度，并基于所述第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到所述第一次退火工艺前金属层的厚度。2.根据权利要求1所述的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，所述第一金属硅化物层包括硅化二镍层，所述第二金属硅化物层包括硅化镍层。3.根据权利要求1所述的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，基于所述金属硅化物层的电阻值和所述金属层的电阻值，得到所述第一次退火工艺的退火温度，包括：基于阻值温度变化曲线、执行第一次退火工艺前金属层的电阻值及第一次退火工艺后形成的金属硅化物层的电阻值，得到所述第一次退火工艺的退火温度。4.根据权利要求3所述的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，所述阻值温度变化曲线的获取方法，包括：提供参考硅衬底；于所述参考硅衬底上形成预设厚度的参考金属层；执行退火工艺，以使所述参考金属层与部分所述参考硅衬底反应形成参考金属硅化物层，所述参考金属硅化物层包括第一参考金属硅化物层和第二参考金属硅化物层；退火过程中，检测不同退火温度条件下所述参考金属硅化物层的电阻值，以得到所述参考金属硅化物层的电阻值随退火温度的阻值温度变化曲线。5.根据权利要求1所述的形成金属硅化物的工艺参数的检测方法，其特征在于，基于所述第二次退火工艺后第二金属硅化物层的厚度，得到所述第一次退火工艺前金属层的厚度，包括：基于厚度线性关系和所述第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：李成龙，赵丽丹，
申请(专利权)人：广州粤芯半导体技术有限公司，
类型：发明
国别省市：