本发明专利技术揭示了利用包括硅化物形成金属的墨水来形成接触（和可选地，局部互连）的方法，包括这种接触和（可选的）局部互连的诸如二极管和／或晶体管之类的电器件，以及用于形成这种器件的方法。形成接触的方法包括以下步骤：将硅化物形成金属的墨水沉积到暴露的硅表面上，使墨水干燥以使硅化物形成金属前驱体形成，加热硅化物形成金属前驱体和硅表面以形成金属硅化物接触。可选地，金属前驱体墨水可以选择性地沉积到与暴露的硅表面相邻的电介质层上以形成包含金属的互连。此外，个或多个本体导电金属可以沉积在其余的金属前驱体墨水和／或电介质层上。可以利用这样的印刷接触和／或局部互连来制造诸如二极管和晶体管之类的电器件。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般地涉及半导体器件及其制造方法的领域。更具体而言，本专利技术的实施 方式涉及利用金属墨水形成电接触(并可选地，局部互连)的方法，包括这样的接触和(可 选的)局部互连的诸如二极管和/或晶体管之类的电器件，以及用于形成这样的器件的方 法。
技术实现思路
本专利技术的方面涉及利用金属墨水在电子器件中形成对掺杂或未掺杂的硅层的接 触以及可选地形成互连的方法。其他方面涉及包括这种接触和(可选的)局部互连的电器 件(例如，二极管、晶体管等)，并涉及制造这种器件的方法。通常，包含硅化物形成金属的 墨水(例如，金属前驱体墨水)可以印刷、涂覆或选择性地沉积在(掺杂或未掺杂的)硅表 面或衬底(例如，在过孔或边缘接触开口中暴露)上，以及其中可以形成互连的区域上。墨 水接着被干燥以去除一种或多种溶剂和/或添加剂，从而形成硅化物形成金属前驱体。随 后在还原或惰性气氛(例如，氮气或形成气体，例如Ar/U混合物)中的退火使墨水固化， 并允许金属前驱体与硅之间的反应以形成硅化物，同时在其他区域留下金属(例如，除了 金属硅化物接触以外的金属)以形成局部互连。在这种处理中，未硅化的硅(例如，在晶体 管沟道中)可以在硅化期间被有利地氢化。 更具体而言，在一个方面，可以通过将包含形成硅化物的金属的墨水(此后，"金 属前驱体墨水")选择性地沉积到暴露的硅表面上，来形成硅接触和/或金属(或金属硅 化物)互连。可选地，硅表面可以还包括其上的原生氧化物。在其他选择中，也可以将金 属前驱体墨水选择性地沉积到与暴露的硅表面相邻的电介质(或其他)层上，以形成金属 互连。或者，金属硅化物互连可以形成在图案化的硅表面上。接着将金属前驱体墨水沉积 (可选地，选择性地沉积)在图案化的硅上并退火以形成硅化物互连。当沉积墨水以形成 图案时，该图案可以与被构造为或适于将各种器件的预定端子彼此连接的局部或金属互连 层的图案相对应。电介质层可以包括(掺杂的)玻璃配制物，其中掺杂剂可以包括B、P、As 或其他掺杂剂，其浓度足以使掺杂剂扩散到下层的硅中。使金属前驱体墨水干燥以形成硅 化物形成金属前驱体，并且将金属前驱体和硅表面加热到预定温度达足以形成硅接触(例 如，金属硅化物)的时间长度。可选地，金属前驱体的金属留在电介质区域上，并且可以将 导电金属选择性地沉积(例如，通过镀覆)在金属前驱体的金属上。通常，由金属前驱体形 成金属发生在导电金属的选择性沉积之前，但是在此处理中硅化物形成可以在任意时间进 行(即，在由金属前驱体形成金属之前，在形成金属之后但在导电金属的选择性沉积之前， 或者在导电金属的选择性沉积之后)。6 在一些实施方式中，可以通过印刷墨水来沉积硅化物形成金属，墨水包含在溶剂 中的硅化物形成金属的前驱体。在传统处理中，通过溅射沉积或电子束蒸镀在尖锐台阶上 沉积金属可以引起金属中的中断或不连续。但是，在印刷处理中，额外的墨水可以布置在边 缘或角部处，或者其他可能使下层变薄的位置，使得存在足够的材料以防止下层的中断或 变薄。可以通过在一个或多个期望的位置布置额外的墨滴或更大的滴体积，来在喷墨印刷 中供应额外的墨水。在凹版印刷中，可以利用鼓上更大的单元容积来供应额外的墨水。此 外，为了避免潜在的电迁移失效，可以对于意在用于高电流密度流的特定特征(例如，电力 总线、键合盘、时钟信号线等)印刷额外的墨水。 可以通过本领域公知的各种涂覆或印刷方法来沉积金属前驱体墨水。在美国专利 号7， 152， 804和7， 314， 513中描述了用于印刷液体金属(前驱体)墨水的技术。在各种实 施方式中，通过喷墨印刷来沉积硅化物形成金属的墨水。在特定实施方式中，由选择性地沉 积的金属前驱体墨水形成的图案在暴露硅表面上方具有足以在其上形成金属硅化物和保 留在金属硅化物上的非硅化金属层两者的厚度。在各种实施方式中，金属前驱体墨水的金 属选自由Pd、 Pt、 Ni、 Cr、 Mo、 W、 Ru、 Rh、 Ti及其合金/混合物组成的组。优选地，该金属是 Pd。 金属前驱体墨水配制物中的溶剂和/或其他添加剂在干燥步骤中被去除以形成 硅化物形成金属前驱体(不过某些添加剂可以不用完全去除，直到在足以将这种添加剂完 全去除的条件下进行加热或退火)。金属前驱体和硅表面可以接着在惰性气氛(其还可以 包括还原气体)中加热(例如，固化)，以形成金属硅化物接触。或者或附加地，使墨水干 燥和加热形成硅化物的前驱体可以在与暴露硅表面相邻的电介质层上形成互连和/或金 属种子层。在优选实施方式中，加热步骤由硅表面上方的金属前驱体的一部分(或基本整 个厚度)以及在与金属前驱体接触的硅表面下方的硅层的至少一部分形成了金属硅化物。 用于加热金属前驱体的温度范围通常从约IO(TC到约100(TC，并且这样的加热可以进行从 约l秒到约24小时的时间长度。如果需要，可以通过在不同气氛中退火(例如，代替在形 成气体中退火，在N2、 02、 N20、 03等中的单独一种或其组合中退火)，来容易地调节金属硅化 物接触和金属互连的电阻。在此情况下，电阻值通常对于整个晶片或衬底表面上的全部硅 化物接触是基本相同的。相似地，由金属前驱体墨水形成的全部金属互连的电阻值也在整 个晶片或衬底表面上基本相同。 可选地，可以通过改变印刷金属的厚度而在单个衬底上实现金属互连和金属硅化 物接触的电阻的不同。例如，更厚的金属或更多的金属墨水(例如，通过在特定区域中增大 滴的数量、滴体积或墨水体积、和/或减小滴之间的间距来实现)可以印刷在需要更小电阻 的区域中。此技术较传统处理的显著优点在于可以在同一处理步骤(例如，印刷)期间将 不同的材料厚度置于衬底上。可选地，可以局部改变印刷墨水的接触角度(例如利用预印 刷步骤，其适于局部改变衬底的表面能)，使得可以利用同一印刷步骤获得不同的金属高度 和线宽度。 在一个变例中，较小量的金属(或较薄的金属)可以印刷到意在用于接触的区域 上，使得金属不消耗硅的整个厚度，而较大量的金属(较厚的金属)可以印刷用于互连以维 持相对较小的层电阻。此外，可以通过控制印刷在各个区域中的金属的厚度，来独立地控制 源极、漏极和/或栅极的接触电阻。如果对于给定的接触区域，执行硅化退火使得金属前驱体在与硅的反应期间被完全消耗，则主要或基本完全由金属硅化物厚度来确定接触电阻。 如果优选，则可以通过印刷覆盖栅极的金属前驱体并与形成源极和漏极接触同时 形成硅化物，来减小多晶硅栅极的栅极电阻。以相同方式，可以通过改变印刷金属的图案和 /或厚度，来改变整个晶片上的栅极电阻。可选地，可以通过印刷具有足以在硅化反应期间 完全消耗多晶硅的厚度的金属前驱体，来使多晶硅栅极完全转变为金属硅化物。以此方式， 可以用单个印刷步骤实现在一个衬底上的多个栅极功函数。 在一些实施方案中，在选择性地沉积硅化物形成金属的墨水之前，可以将其中具 有一个或多个过孔的电介质层可选地形成在硅层上。在优选实施方式中，电介质层可以包 括旋涂掺杂玻璃配制物。此外，如果就在形成(例如，印刷)旋涂掺杂玻璃配制物之前或之 后立即沉积(例如，通过印刷)金属前驱体墨水，则掺杂活化和金属硅化物形成处理可以有 利地组合成单个退火步骤。 在其他实施方案中，掺杂电介质墨水图案可以印刷到衬底上，并本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制造金属硅化物接触的方法，包括以下步骤：ａ）将包含硅化物形成金属的墨水沉积到暴露的硅表面上；ｂ）使所述墨水干燥以形成硅化物形成金属前驱体；以及ｃ）将所述硅化物形成金属前驱体和所述硅表面加热到第一温度达足以形成所述金属硅化物接触的时间长度。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：阿迪提钱德拉，阿尔万德卡玛斯，詹姆斯蒙塔格克里夫斯，约尔格罗克恩伯格，高岛真穗，
申请(专利权)人：蔻维尔公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]
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