Salicide 工艺技术是在标准的CMOS 工艺技术的基础上增加硅金属化的相关工艺步骤,Salicide 工艺步骤是完成源和漏离子注入后进行的。形成 Salicide 的基本工艺步骤是首先利用物理气相淀积(Physical Vapor Deposi-tion, PVD)在多晶硅栅和有源区上淀积一层金属(Ti、Co和 NiPt等)。然后进行两次快速热退火处理(RTA),以及一次选择性湿法刻蚀处理,最终在多晶硅表面和有源区表面形成 Salicide,金属硅化物包括TiSi2,CoSi2,和 NiPtSi 等薄膜。金属Ti,Co或 NiPt 不会跟介质材料反应形成金属硅化物,只会与直接接触的多晶硅和有源区反应形成金属硅化物。与Polycide 不同的是 Salicide 工艺技术会在多晶硅和有源区同时形成 Salicide,降低它们的方块电阻和接触电阻,在设计上可以得到更小串联电阻,减小 RC延时,提高电路的速度。
为什么需要两次 RTA呢?以Ti-Salicide 工艺为例,首先淀积一层Ti 薄膜,然后再淀积一层TiN 薄膜覆盖在Ti薄膜上,淀积TiN 薄膜的目的是防止Ti在快速热退火处理时流动。第一次 RTA-1 的温度比较低,只有450~650°C,Ti只会与有源区或者多晶硅的硅反应形成高阻态的金属硅化物 Ti2Si,它是体心斜方晶系结构,它是C49相,Ti不会和氧化硅反应生成金属硅化物,所以可以利用选择性湿法刻蚀去除表面的TiN 薄膜和氧化硅上没有反应的Ti薄膜。第二次 RTA-2温度很高,最低也要750°C,有的工艺平台要求高达950°, RTA-2 可以将C49相的高阻态金属硅化物Ti2Si转化为低阻的C54 相金属硅化物Ti2Si,C54相是面心斜方晶系结构,它的热力学特性很好,非常稳定。如果只通过一次RTA 生成低阻的金属硅化物TiSi2,那么这个步骤的 RTA 的工艺温度会很高,在如此高温的环境下,硅可以沿着TiSi2的晶粒边界进行扩散,导致氧化硅边界上面的TiSi2过度生长,湿法刻蚀无法去除氧化物上的金属硅化物,而造成短路。图3-104所示为经过两次不同温度的RTA 工艺步骤,只在源、漏和栅上形成 Salicide。图 3-105 所示为只经过一次高温的RTA,在 STI 和侧墙上也形成Salicide,造成短路。
图3-106所示为Salicide 工艺技术中两次RTA 工艺的温度相位图。第一次RTA-1 使金属与硅反应形成相位C49的高阻态金属硅化物