專利名稱：一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管的制造工藝，尤其涉及制造工藝中晶體管的源漏極部分的制造方法，屬于半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)晶體管的源漏區(qū)域，半導(dǎo)體和金屬電極之間直接接觸，接觸電阻很大，形成的肖特基勢(shì)壘很高，從而影響了器件的性能。M和Si材料反應(yīng)生成MSi硅化物來(lái)作為接觸材料，從而可以大幅度降低接觸電阻和肖特基勢(shì)壘，得到了廣泛的應(yīng)用，目前在Intel和AMD 等廠家生產(chǎn)的MOSFET晶體管源漏區(qū)域，都采用了 NiSi作為接觸材料。隨著半導(dǎo)體工藝的進(jìn)步，SiGe作為一種新型的高遷移率材料，是未來(lái)的理想替代 Si的材料。然而，在Ni和SiGe反應(yīng)生成硅化物的時(shí)候，由于Ge原子的存在，易造成Ni和 Si、Ge原子的反應(yīng)次序不一致，不容易形成連續(xù)的NiSiGe薄膜。此外，由于Ge的擴(kuò)散，形成的MSiGe薄膜電學(xué)性能不好，很大程度上影響了 MSiGe薄膜作為源漏接觸的應(yīng)用。鑒于此，本發(fā)明將提供一種新的NiSiGe生成方法，利用NiAl合金中的Al原子來(lái)限制Ge原子的擴(kuò)散，從而形成高質(zhì)量的外延NiSiGe薄膜。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于提供一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法。為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，包括以下步驟步驟一、在半導(dǎo)體Si襯底上制備一 SiGe層；步驟二、對(duì)SiGe層進(jìn)行清洗，去除其表面的污染物和自然氧化層；步驟三、在SiGe層表面淀積一層NiAl合金薄膜；步驟四、進(jìn)行退火工藝，使Ni層與SiGe層的SiGe材料進(jìn)行反應(yīng)，生成NiSiGe材料；步驟五、利用選擇性腐蝕，去除沒(méi)有和SiGe材料反應(yīng)的Ni，得到位于SiGe層表面的外延NiSiGe層。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟一中，所述的SiGe層直接生長(zhǎng)在Si襯底上，形成具有壓應(yīng)力的SiGe材料層，也可采用緩沖層工藝制備，生長(zhǎng)為弛豫的SiGe材料層。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，SiGe層采用SixGei_x材料，其中x的值為0. 1-0. 9。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟二的清洗包括先對(duì)SiGe材料進(jìn)行RCA清洗，去除表面的污染物，然后再將SiGe材料放入HF中，去除表面的自然氧化層。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，所述NiAl合金薄膜的材料為NiyA1^ Y的值為0. 5-0. 9， 合金薄膜的厚度為2nm-200nm。作為本發(fā)明的優(yōu)選方案，步驟四中，退火工藝的退火溫度為300-800°C，退火時(shí)間為5s-10m，退火氛圍為氮?dú)?、氬氣或氮?dú)馀c氫氣的混合氣體。本發(fā)明的有益效果在于(1)通過(guò)在制造中加入Al合金層，利用其所含的Al原子來(lái)阻擋Ge原子，保證Ni 和Si、Ge原子的反應(yīng)次序一致，便于形成連續(xù)、平整的NiSiGe薄膜，可以大幅度提高界面的性質(zhì)；(2) Al原子也阻擋了 Ge原子擴(kuò)散入NiSiGe層內(nèi)，能提高NiSiGe薄膜電學(xué)性能，有助于NiSiGe薄膜作為源漏接觸的應(yīng)用。


圖1-3為本發(fā)明方法實(shí)施過(guò)程中對(duì)應(yīng)的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的方法步驟，為了示出的方便附圖并未按照比例繪制。實(shí)施例一如圖1所示，本實(shí)施例先制備SixGei_x材料層，SixGei_x材料可以生長(zhǎng)直接生長(zhǎng)在Si 上面，形成具有壓應(yīng)力的SiGe材料，或者采用緩沖層的方法，生長(zhǎng)弛豫的SiGe材料，其中χ 的值選用0.1。SixGei_x材料層制備完畢后，對(duì)其進(jìn)行清洗，清洗分兩個(gè)步驟一)將 SiGe 材料進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)的 RCA (Radio Corporation of America)清洗，去除表面的污染物；二)將SiGe材料放入HF中，去除表面的自然氧化層。清洗完畢后，在SiGe材料表面，淀積一層NiyAl^y合金薄膜，薄膜的厚度為2nm， NiyAl1I合金中y的值為0. 5，如圖2所示。接著，進(jìn)行退火工藝，退火溫度為300°C，退火時(shí)間為5s，退火氛圍為氮?dú)?。Al原子在Ni和SiGe反應(yīng)的時(shí)候，首先起到一層阻擋層的作用，可以調(diào)節(jié)Ni和Si、 Ge原子分別反應(yīng)的速度，從而使得M和Si、Ge原子的反應(yīng)達(dá)到平衡，從而限制Ge原子的擴(kuò)散；其次，Al的存在，可以調(diào)節(jié)NiSiGe的晶格常數(shù)，從而使得NiSiGe層和SiGe襯底達(dá)到很好的匹配。Al原子反應(yīng)完成后，大部分跑到NiSiGe的表面，形成一層Al的氧化物，基本不會(huì)影響NiSiGe層的性質(zhì)。利用選擇性腐蝕，去除沒(méi)有和SiGe材料反應(yīng)的NiAl合金，就可得到外延的NiSiGe 層，如圖3所示，因?yàn)锳l原子的阻擋作用，NiSiGe層具有單晶結(jié)構(gòu)，和SiGe襯底的界面很平整，可以達(dá)到0. 3nm，可以大幅度提高界面的性質(zhì)。實(shí)施例二基本步驟如實(shí)施例一，SixGei_x材料層中，x的值選用0. 9，NiyAl1^y合金中，y的值為0. 9，合金薄膜的厚度為200nm。進(jìn)行退火工藝時(shí)，退火溫度為800°C，退火時(shí)間為10m，退火氛圍為氬氣。實(shí)施例三
基本步驟如實(shí)施例一，SixGei_x材料層中，x的值選用0. 3，NiyAl1^y合金中，y的值為0. 7，合金薄膜的厚度為10nm。進(jìn)行退火工藝時(shí)，退火溫度為500°C，退火時(shí)間為lm，退火氛圍為氮?dú)夂蜌錃獾幕?br> 合氣體。本發(fā)明的關(guān)鍵為改進(jìn)了傳統(tǒng)的接觸材料層制造工藝，從而使MSiGe薄膜廣泛應(yīng)用于源漏接觸成為可能。在本發(fā)明中，合金薄膜的厚度、材料以及退火工藝的環(huán)境條件及相關(guān)參數(shù)都可以根據(jù)實(shí)際情況的需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，所采用的退火和選擇性腐蝕等步驟都可采用領(lǐng)域內(nèi)通用的工藝進(jìn)行。本發(fā)明中涉及的其他技術(shù)屬于本領(lǐng)域技術(shù)人員熟悉的范疇，在此不再贅述。上述實(shí)施例僅用以說(shuō)明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案。任何不脫離本發(fā)明精神和范圍的技術(shù)方案均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利申請(qǐng)范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于，包括以下步驟步驟一、在半導(dǎo)體Si襯底上制備一 SiGe層；步驟二、對(duì)SiGe層進(jìn)行清洗，去除其表面的污染物和自然氧化層；步驟三、在SiGe層表面淀積一層NiAl合金薄膜；步驟四、進(jìn)行退火工藝，使Ni層與SiGe層的SiGe材料進(jìn)行反應(yīng)，生成NiSiGe材料；步驟五、利用選擇性腐蝕，去除沒(méi)有和SiGe材料反應(yīng)的Ni，得到位于SiGe層表面的外延 NiSiGe 層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于 步驟一中，所述的SiGe層直接生長(zhǎng)在Si襯底上，形成具有壓應(yīng)力的SiGe材料層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于 步驟一中，所述的SiGe層采用緩沖層工藝制備，生長(zhǎng)為弛豫的SiGe材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于所述的SiGe層采用SixGei_x材料，其中x的值為0. 1-0. 9。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于 步驟二的清洗包括先對(duì)SiGe材料進(jìn)行RCA清洗，去除表面的污染物，然后再將SiGe材料放入HF中，去除表面的自然氧化層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于步驟三中，所述NiAl合金薄膜的材料為NiyAlh，Y的值為0. 5-0. 9，合金薄膜的厚度為 2nm-200nmo
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，其特征在于 步驟四中，退火工藝的退火溫度為300-800°C，退火時(shí)間為5s-10m，退火氛圍為氮?dú)狻鍤饣虻獨(dú)馀c氫氣的混合氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種利用NiAl合金外延生長(zhǎng)NiSiGe材料的方法，該方法包括在SiGe層表面淀積一層NiAl合金薄膜，然后進(jìn)行退火工藝，使NiAl合金薄膜的Ni原子與SiGe層的SiGe材料進(jìn)行反應(yīng)，生成NiSiGe材料。因?yàn)锳l原子的阻擋作用，NiSiGe層具有單晶結(jié)構(gòu)，和SiGe襯底的界面很平整，可以達(dá)到0.3nm，可以大幅度提高界面的性質(zhì)。
文檔編號(hào)H01L21/02GK102468123SQ20101053263
公開(kāi)日2012年5月23日 申請(qǐng)日期2010年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月4日
發(fā)明者張波, 張苗, 王曦, 薛忠營(yíng) 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院上海微系統(tǒng)與信息技術(shù)研究所