UNI-DIRECTIONAL DIFFUSION OF METAL SILICIDE IN SEMICONDUCTOR DEVICES

• Main Authors: PURTELL, ROBERT, JONES, BRADLEY, LAVOIE, CHRISTIAN, DOMENICUCCI, ANTHONY, WANG, YUN YU, WONG, KWONG HON
• Format: Patent
• Language: English; French
• Published: 23.03.2006
• Edition: 7
• Subjects: BASIC ELECTRIC ELEMENTS; ELECTRIC SOLID STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; ELECTRICITY; SEMICONDUCTOR DEVICES

The present invention provides a method for enhancing uni-directional diffusion of a metal during silicidation by using a metal-containing silicon alloy (56) in conjunction with a first anneal in which two distinct thermal cycles are performed. The first thermal cycle of the first anneal is performed at a temperature that is capable of enhancing the uni-directional diffusion of metal, e.g., Co and/or Ni, into a Si-containing layer (52) . The first thermal cycle causes an amorphous metal-containing silicide (60) to form. The second thermal cycle is performed at a temperature that converts the amorphous metal-containing silicide into a crystallized metal rich silicide (64) that is substantially non-etchable as compared to the metal-containing silicon alloy layer or a pure metal-containing layer. Following the first anneal, a selective etch is performed to remove any unreacted metal-containing alloy from the structure. A second anneal is performed to convert the metal rich silicide phase formed by the two thermal cycles of the first anneal into a metal silicide (68) phase that is in its lowest resistance phase. A metal silicide is provided whose thicknes is self-limiting. L'invention concerne un procédé d'amélioration de la diffusion unidirectionnelle de métal durant la siliciuration, par le biais d'un alliage au silicium contenant du métal (56), en liaison avec un premier recuit à deux cycles thermiques distincts. Le premier est à une température donnant l'amélioration considérée, pour la diffusion d'un métal comme Co et/ou Ni, dans une couche à Si (52) . On a alors la formation d'un siliciure métallique amorphe (60). Le second est à une température qui convertit ce siliciure en siliciure cristallisé riche en métal (64) sensiblement non attaquable par rapport à une couche d'alliage au silicium contenant un métal ou une couche contenant un métal pur. Après le premier recuit, on conduit une attaque sélective pour éliminer tout alliage métallique n'ayant pas réagi dans la structure. Vient alors un second recuit pour convertir la phase siliciure riche en métal formée par les deux cycles précédents, en phase siliciure de métal (68) au minimum de sa phase de résistance. On obtient un siliciure de métal dont l'épaisseur est du type à autolimitation.