為了降低接觸電阻和串聯(lián)電阻，在集成電路制造中引入了硅化物工藝，業(yè)界先后采用了可規(guī)模生產(chǎn)的 WSi2、TiSi2、CoSi2、NiSi 等工藝。

早期發(fā)展起來(lái)的鎢硅化物工藝采用 WF6作為鎢原料，并用Si2H6作為硅原料，通過(guò) CVD 加熱技術(shù)將其沉積到多晶硅表面后生成鎢硅化物。

在鎢硅化物工藝之后，集成電路芯片制造中主要有如下3種硅化物工藝。

(1）鈦硅化物TiSi2工藝：廣泛應(yīng)用于0.25umn 以上集成電路的制造，具有工藝簡(jiǎn)單、高溫穩(wěn)定的特點(diǎn)。產(chǎn)業(yè)中的主流工藝是采用 PVD 物理濺射方法將Ti金屬沉積在晶片上形成薄膜，然后經(jīng)過(guò)兩次退火處理。

其中，第1次的退火溫度為 600~700℃，形成高阻的中間相C49；第2次退火溫度稍高，為 800-900℃，使C49相轉(zhuǎn)變?yōu)榈妥璧?C54 相。

當(dāng)線(xiàn)寬變得過(guò)窄時(shí)，第2次退火轉(zhuǎn)變所需的溫度和時(shí)間可能大幅度增加。

但因受熱預(yù)算的限制，使得退火溫度不能過(guò)高，避免硅加劇擴(kuò)散而引起漏電和短路。因此需要精密控制溫度參數(shù)，尤其是隨著 MOS 尺寸變小時(shí)，應(yīng)盡量控制 TiSi2相變的充分性，保證接觸電阻不會(huì)增加。

(2）鈷硅化物CoSi(x)工藝：鈷硅化物形成過(guò)程中所需的退火溫度比鈦硅化物的明顯降低，這表示該工藝具有較少的熱預(yù)算，因此 CoSi(x)可作為 TiSi2的替代品。

當(dāng)芯片技術(shù)推進(jìn)到 65nm/ 45nmn 節(jié)點(diǎn)以下時(shí)，線(xiàn)寬效應(yīng)又顯現(xiàn)出來(lái)。

另外，當(dāng)CMOS 技術(shù)進(jìn)入65nm/ 45nm 及更小節(jié)點(diǎn)以后，有源區(qū)結(jié)深越來(lái)越淺，而鈷硅化物在形成過(guò)程中需消耗較多的高摻雜硅；同時(shí)對(duì)硅化物過(guò)程中的熱預(yù)算有更苛刻的要求，而 CoSi2需要 700℃ 以上的二次退火，因此產(chǎn)業(yè)界尋找了具有更低熱預(yù)算的替代者———鎳硅化物。

（3） 鎳硅化物 NiSi 工藝：對(duì)于 65/45nm 及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)的芯片制造工藝，為了突破鈷硅化物的工藝限制，產(chǎn)業(yè)界開(kāi)發(fā)了鎳硅化物(NiSi)，作為替代物，其主要優(yōu)勢(shì)在于，即使鎳硅化物工藝沿用了兩步退火，但其退火溫度比鈷硅化物工藝明顯降低（通常小于 600℃），且采用較短的退火時(shí)間，可以有效地抑制離子的擴(kuò)散，降低對(duì)器件超淺結(jié)的破壞性。

鎳硅化物的第1次退火多采用尖峰退火（Spike Anneal）或激光退火（Laser Anneal)，此類(lèi)退火方式的升/降溫時(shí)間很短，且不再需要保持峰值溫度的時(shí)間，縮短了總退火時(shí)間，因此摻雜離子在硅化物形成過(guò)程中的擴(kuò)散被有效遏制，保持了原有的摻雜剖面。

除了上述3種硅化物工藝，Ti的低溫硅化物在 14nm 及以下節(jié)點(diǎn)被采用，可顯著降低接觸電阻和減小漏電。這種Ti-Si 化合物不同于傳統(tǒng)的 TiSi2，其本身的電阻率并不比 NiSi 的低，但是通過(guò)改變與硅接觸的肖特基勢(shì)壘，可有效降低其接觸電阻。

審核編輯：劉清