发明名称 利用镍合金阻止镍单矽化物之聚集
摘要 本发明系关于一种提供一可用于半导体装置中之低电阻不聚集的镍单矽化物接触层之方法。其中用于制造一实质上不聚集之镍合金单矽化物之本发明方法包含下述步骤:在含矽基板之一部分上形成、一金属合金层,其中该金属合金层包含镍及一或多种合金添加剂,其中该合金添加剂系 Ti、V、Ge、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re、Rh、Pd或Pt或其混合物;在一温度下对该金属合金层实施退火处理,以将该金属合金层之一部分转变为一镍合金单矽化物层;且移除剩余的未转化成镍合金单矽化物之金属合金层。所选合金添加剂系用于保持相(phase)稳定性并阻止聚集。可最有效阻止聚集之合金添加剂对于产生具有低薄层电阻之矽化物最有效。
申请公布号 TWI265200 申请公布日期 2006.11.01
申请号 TW092133866 申请日期 2003.12.02
申请人 万国商业机器公司 发明人 凯力尔 卡拉尔 二世;罗伊A 卡鲁瑟斯;克里斯多夫 戴塔芬尼尔;詹姆斯M E 哈佩;克里斯顿 拉佛伊
分类号 C23C10/00(2006.01) 主分类号 C23C10/00(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种制造一实质上不聚集之镍合金单矽化物之方法,其包含下述步骤:(a)在一含矽材料之一部分上形成一镍合金层,其中该镍合金层包含一或多种合金添加剂,其中该一或多种合金添加剂包含至少一种抗聚集添加剂;(b)于一可有效将该镍合金层之一部分转变为一镍合金单矽化物层之温度下对该镍合金层实施退火,该镍合金单矽化物层与该镍合金层相比具有一更高的抗蚀刻性;(c)移除步(b)中未经转变之剩余镍合金层;及(d)在步骤(c)之后于一温度下实施一第二次退火,该温度能够降低该镍合金单矽化物层之电阻系数。2.如申请专利范围第1项之方法,其进一步包含在步骤(b)之前形成一障壁层于该镍合金层上,其中该障壁层藉由步骤(c)移除。3.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂包含Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re或其混合物。4.如申请专利范围第1项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂为Ta、W或Re或其混合物。5.如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种合金添加剂进一步包含至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂以阻止一镍二矽化物相之形成。6.如申请专利范围第5项之方法,其中该至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂包含Ge、Rh、Pd、Pt或其混合物。7.如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种合金添加剂存在于该镍合金层中之量介于约0.01原子%至约50原子%之间。8.如申请专利范围第1项之方法,其中该一或多种合金添加剂存在于该镍合金层中之量介于约0.01原子%至约20原子%之间。9.如申请专利范围第1项之方法,其中该含矽材料包含单晶矽、多晶矽、经退火之多晶矽、锗化矽、非晶态矽、绝缘物上矽(SOI)或绝缘物上锗化矽(SGOI)。10.如申请专利范围第1项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于20奈米。11.如申请专利范围第1项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于15奈米。12.如申请专利范围第1项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于10奈米。13.如申请专利范围第1项之方法,其中该镍合金层系藉由首先沈积镍并随后于该镍中掺杂一或多种合金添加剂形成。14.如申请专利范围第1项之方法,其中该镍合金层系一藉由首先沈积该镍并随后沈积一合金添加剂膜于该镍上所形成之双层。15.一种制造一实质上不聚集之镍合金单矽化物之方法,其包含下述步骤:(a)在一含矽材料之一部分上形成一镍合金层,其中该镍合金层包含合金添加剂,其中该等合金添加剂包含至少一种抗聚集添加剂及至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂;(b)于一可有效将该镍合金层之一部分转变为一镍合金单矽化物层之温度下对该镍合金层实施退火,该镍合金单矽化物层与该镍合金层相比具有一更高的抗蚀刻性;及(c)移除步骤(b)中未经转变之剩余镍合金层;(d)在步骤(c)之后于一温度下实施一第二次退火,该温度能够降低该镍合金单矽化物层之电阻系数。16.如申请专利范围第15项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂与该至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂相比在降低薄层电阻方面更有效。17.如申请专利范围第15项之方法,其进一步包含在步骤(b)之前形成一障壁层于该镍合金层上,其中该障壁层藉由步骤(c)移除。18.如申请专利范围第15项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂包含Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re或其混合物。19.如申请专利范围第15项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂为Ta、W或Re或其混合物。20.如申请专利范围第15项之方法,其中该至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂包含Ge、Rh、Pd、Pt或其混合物。21.如申请专利范围第15项之方法,其中该等合金添加剂存在于该镍合金层中之量介于约0.01原子%至约50原子%之间。22.如申请专利范围第15项之方法,其中该等合金添加剂存在于该镍合金层中之量介于约0.01原子%至约20原子%之间。23.如申请专利范围第15项之方法,其中该含矽材料包含单晶矽、多晶矽、经退火之多晶矽、锗化矽、非晶态矽、绝缘物上矽(SOI)或绝缘物上锗化矽(SGOI)。24.如申请专利范围第15项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于20奈米。25.如申请专利范围第15项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于15奈米。26.如申请专利范围第15项之方法,其中该镍合金层之初始厚度小于10奈米。27.如申请专利范围第15项之方法,其中该镍合金层藉由首先沈积镍并随后于该镍中掺杂该等合金添加剂形成。28.如申请专利范围第15项之方法,其中该镍合金层系一藉由首先沈积该镍并随后沈积一合金添加剂膜于该镍上所形成之双层。29.一种制造一实质上不聚集之镍合金单矽化物之方法,其包含下述步骤:(a)在一含矽材料之一部分上形成一镍合金层,其中该镍合金层包含一或多种合金添加剂,其中该一或多种合金添加剂包含至少一种抗聚集添加剂;(b)于一可有效形成一富金属矽化物层之温度下对该镍合金层实施退火,其中可对该富金属矽化物层实施选择性蚀刻;(c)移除步骤(b)中未经转变之剩余镍合金层;及(d)实施一可有效形成一低电阻系数之镍单矽化物之第二次退火。30.如申请专利范围第29项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂包含Ti、V、Cr、Zr、Nb、Mo、Hf、Ta、W、Re或其混合物。31.如申请专利范围第29项之方法,其中该至少一种抗聚集添加剂为Ta、W或Re或其混合物。32.如申请专利范围第29项之方法,其中该一或多种合金添加剂进一步包含至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂以阻止一镍二矽化物相之形成。33.如申请专利范围第32项之方法,其中该至少一种镍单矽化物相稳定合金添加剂包含Ge、Rh、Pd、Pt或其混合物。图式简单说明:图1系在约660℃时经退火及未经退火之多晶矽基板上之单矽化物之薄层电阻对时间之示意图。图2系本发明实质上不聚集之镍合金单矽化物接触层之横剖面示意图。图3(a)-(d)阐释了各种加至镍中之合金元素之镍单矽化物稳定性及低电阻系数之温度窗。图4系在约660℃时,经退火及未经退火之多晶矽基板上之镍合金单矽化物与镍单矽化物之薄层电阻对时间之对比示意图。图5系一沈积于多晶矽(含各种掺杂剂)之若干窄平行线上之三元镍合金金属层之线电阻对温度之示意图。图6系一薄层电阻对铂浓度之示意图,其展示一三元镍金属合金与一Ni-Pt金属合金层相比具有更低之电阻。
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