專利名稱：半導(dǎo)體器件和制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，包括具有表面的含硅的半導(dǎo)體主體，該半導(dǎo)體主體在其表面設(shè)置有晶體管，該晶體管包括位于該表面處的柵極并且在柵極的每一側(cè)具有側(cè)壁隔離物，并且在柵極的每一側(cè)上還包括形成在半導(dǎo)體主體中的擴(kuò)散區(qū)，至少一個擴(kuò)散區(qū)在半導(dǎo)體主體的表面處設(shè)置有硅化物。
本發(fā)明還涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟提供具有表面的含硅的半導(dǎo)體主體，該表面設(shè)置有柵極；在柵極的每一側(cè)上形成側(cè)壁隔離物；在柵極的每一側(cè)上的半導(dǎo)體主體中形成擴(kuò)散區(qū)；進(jìn)行非晶化注入，以使在擴(kuò)散區(qū)表面處的半導(dǎo)體主體的硅變成不定形(amorphous)，并且通過與金屬的相互作用，將已經(jīng)成為不定形的硅轉(zhuǎn)換成硅化物。
從美國專利說明書US 6465847 B1中，公知了開篇所述的這種類型的半導(dǎo)體器件。所述半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)電的襯底層；形成在襯底層上的絕緣層；形成在絕緣層上的半導(dǎo)電的有源區(qū)，所述有源區(qū)包括源極、漏極和所述源極和所述漏極之間的主體。該半導(dǎo)體器件還包括以如下方式形成在主體上的柵極，即，柵極、源極、漏極和主體共同形成晶體管。上述公知的半導(dǎo)體器件至少還包括一個位于源極或漏極位置處的硅化物區(qū)。例如，硅化物由金屬鈦形成。硅化物在側(cè)壁隔離物下最大延伸10nm。
該公知半導(dǎo)體器件的缺點在于擴(kuò)散區(qū)(源極和漏極)的串聯(lián)電阻高。這不利地影響了半導(dǎo)體器件的操作。
本發(fā)明的目的是提供開篇所述類型的半導(dǎo)體器件，其具有較低的擴(kuò)散區(qū)串聯(lián)電阻，并因此顯示出改善的操作。
為了實現(xiàn)這一點，開篇所述的半導(dǎo)體器件的特征在于硅化物沿著半導(dǎo)體主體的表面延伸并在側(cè)壁隔離物下繼續(xù)延伸大于10nm的距離。借助于這一點，降低了擴(kuò)散區(qū)的串聯(lián)電阻，導(dǎo)致改善了該半導(dǎo)體器件的操作。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例中，硅化物包含金屬，該金屬在形成的硅化物中具有比硅更高的擴(kuò)散率。依靠該金屬的更高擴(kuò)散率，形成硅化物，以便在側(cè)壁隔離物下延伸超過相當(dāng)大的距離。
在硅化物中，具有比較高的擴(kuò)散率的合適材料可以從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組中選取。這些金屬的合金也是適合的。這些金屬是有利的，因為與硅相比，它們在硅化物中的擴(kuò)散率比較高。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例中，側(cè)壁隔離物是L形的。這個L形側(cè)壁隔離物包括第一部分和第二部分，該第一部分與柵極相接并且其大體相對于半導(dǎo)體主體的表面垂直延伸，該第二部分沿著半導(dǎo)體主體的表面延伸。該L形側(cè)壁隔離物具有的優(yōu)點是硅化物在側(cè)壁隔離物下延伸超過更大的距離。
在垂直于半導(dǎo)體主體的表面的方向上測量的該L形側(cè)壁隔離物的第二部分的厚度優(yōu)選不超過40nm。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例中，絕緣層在半導(dǎo)體主體中沿平行于半導(dǎo)體主體表面的方向延伸。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說這是公知的絕緣體上硅(silicon-on-insulator)襯底。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例中，半導(dǎo)體主體包括鍺成分。
在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例中，半導(dǎo)體主體包括應(yīng)變硅層。
從美國專利說明書US 6465847 B1中，公知了開篇所述的這種類型的半導(dǎo)體器件的制造方法。該方法包括以下步驟提供包括襯底層、有源層和該襯底層和該有源層之間的埋氧層的半導(dǎo)體主體；在半導(dǎo)體主體上形成柵極，該柵極包括電介質(zhì)層和導(dǎo)電層；在柵極的每一側(cè)上形成側(cè)壁隔離物；在柵極的每一側(cè)上形成源極和漏極區(qū)；進(jìn)行非晶化注入，以便在源極或漏極區(qū)的位置處形成非晶硅層；在源極或漏極區(qū)的位置處形成硅化物區(qū)。
該公知方法的缺點在于半導(dǎo)體器件的擴(kuò)散區(qū)的串聯(lián)電阻高。這不利地影響了半導(dǎo)體器件的操作。
本發(fā)明的目的是提供一種開篇所述的方法，借助于該方法可以減少擴(kuò)散區(qū)的串聯(lián)電阻。
為了實現(xiàn)這一點，開篇所述的根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于為了將已經(jīng)成為不定形的硅轉(zhuǎn)換為硅化物，在形成的硅化物中，使用的金屬具有的擴(kuò)散率比硅的擴(kuò)散率高。這具有的優(yōu)點是形成該硅化物以便在側(cè)壁隔離物下延伸超過10nm以上的距離。結(jié)果，將減少擴(kuò)散區(qū)的串聯(lián)電阻。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的特征在于，為了將已經(jīng)成為不定形的硅轉(zhuǎn)換為硅化物，使用的金屬從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組中選取。這些金屬的合金也是適合的。這些金屬是有利的，因為與硅相比，它們在硅化物中的擴(kuò)散率比較高。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的特征在于，在襯底的方向上進(jìn)行該非晶化注入，相對于半導(dǎo)體主體的表面的法線的兩個角度中的最小的一個(也被稱為注入角)大于0度。借助于這種傾斜注入，實現(xiàn)了側(cè)壁隔離物下的硅也被非晶化。結(jié)果，在側(cè)壁隔離物下，硅化物將被形成超過更大的距離。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例的特征在于，形成側(cè)壁隔離物，以便成為L形，其包括第一部分和第二部分，該第一部分與柵極相接并且其大體相對于半導(dǎo)體主體的表面垂直延伸，該第二部分沿著半導(dǎo)體主體的表面延伸。該L形側(cè)壁隔離物具有的優(yōu)點是對側(cè)壁隔離物下的非晶區(qū)的尺寸的控制成為可能。結(jié)果，在側(cè)壁隔離物下，硅化物將被形成為超過更大的距離。
在垂直于半導(dǎo)體主體的表面的方向上測量，形成的該L形側(cè)壁隔離物的第二部分的厚度優(yōu)選最大為40nm。
參照附圖將更詳細(xì)地說明本發(fā)明的這些和其他方面以及根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法，其中

圖1是公知半導(dǎo)體器件的示意性截面圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的實施例的示意性截面圖；圖3到10是該半導(dǎo)體器件在制造工藝的不同階段的示意性截面圖；圖11示出L形側(cè)壁隔離物結(jié)合傾斜非晶化注入的優(yōu)點；圖12示出使用快速擴(kuò)散金屬的硅化物生長工藝；圖13示出器件的實施例，其中傳統(tǒng)的側(cè)壁隔離物與傾斜非晶化注入相結(jié)合。
這些附圖沒有按照比例繪制，而是僅僅用于說明的目的。
相似的附圖標(biāo)記代表相似的部分。在權(quán)利要求的保護(hù)范圍下，可能存在可選實施例。
圖1示意性示出了如美國專利說明書US 6465847 B1中公開的半導(dǎo)體器件5的截面圖。半導(dǎo)體器件5包括含硅的半導(dǎo)體主體10，其包括氧化物層15和有源層20。這三層共同形成SOI襯底50。在有源層中，設(shè)置了絕緣區(qū)25(例如由氧化硅制成)和有源區(qū)27。所述有源區(qū)27包括源極80和漏極82。這些還被稱為擴(kuò)散區(qū)。在本說明書中，這些術(shù)語可以互換地使用。有源區(qū)27還包括主體68。源極80和漏極82還包括源極和漏極延伸84、86。在有源層20上還設(shè)置絕緣層30(例如由氧化硅制成)和柵極70。所述柵極70包括導(dǎo)電層32(例如由多晶硅制成)和硅化物層34(由鈦硅化物制成)。側(cè)壁隔離物36、38存在于柵極70的各一側(cè)。源極80包括硅化物區(qū)90，其通常與源極80具有橫向分界面44和垂直分界面60。源極80與主體68具有結(jié)64。漏極82包括硅化物區(qū)92，其通常與漏極82具有橫向分界面46和垂直分界面62。漏極82與主體68具有結(jié)66。
硅化物區(qū)90、92具有表面40、42，在后面的階段在其上可以形成電連接。出于這個目的，通常使用過孔、接觸孔和導(dǎo)電引線。為清楚起見，省略了這些部件并且在后面的說明書中也將其省略。
硅化物區(qū)90、92的特點是，在公知的器件中，它們在側(cè)壁隔離物36、38下最多延伸10nm。公知的是側(cè)壁隔離物36、38下的這種硅化物對于半導(dǎo)體器件5的操作具有有利的效果，因為這種硅化物能引起源極80和漏極82的串聯(lián)電阻降低。然而，通常，期望在硅化物的邊界表面60、62和與主體68的結(jié)64、66之間產(chǎn)生安全距離，因為距離太小可能會導(dǎo)致通過這些結(jié)64、66的大的泄露電流。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件105的實施例的示意性截面圖。半導(dǎo)體器件105包括含硅的半導(dǎo)體主體110，其包括氧化物層115和有源層120。這三層共同形成SOI襯底150。使用SOI襯底僅僅是為了說明本發(fā)明。其它襯底作為替換是可行的。在有源層中，設(shè)置了絕緣區(qū)125(例如由氧化硅制成)和有源區(qū)127。有源區(qū)127包括源極180和漏極182。這些還被稱為擴(kuò)散區(qū)。有源區(qū)127還包括主體168。源極180和漏極182還包括源極和漏極延伸184、186。在有源層120上還設(shè)置絕緣層130(例如由氧化硅制成)和柵極170。所述柵極170包括導(dǎo)電層132(例如由多晶硅制成)和硅化物層134。如果導(dǎo)電層132由金屬制成，則將不存在硅化物層134。L形側(cè)壁隔離物136、138存在于柵極170的各一側(cè)。源極180包括硅化物區(qū)190，其通常與源極180具有橫向分界面144和垂直分界面160。源極180與主體168具有結(jié)164。漏極182包括硅化物區(qū)192，其通常與漏極182具有橫向分界面146和垂直分界面162。漏極182與主體168具有結(jié)166。
硅化物區(qū)190、192具有表面140、142，在后面的階段在其上可以形成電連接。
在根據(jù)本發(fā)明的器件中的硅化物區(qū)190、192的特點是它們在側(cè)壁隔離物136、138下延伸相當(dāng)長的距離。這些硅化物區(qū)136、138具有延伸194、196。這些延伸194、196很重要，因為它們減少了擴(kuò)散區(qū)180、182的串聯(lián)電阻。如此圖所示，在不減少硅化物邊界面160、162和結(jié)164、166之間的距離的情況下實現(xiàn)了電阻的減少。硅化物延伸194、196落入源極和漏極延伸184、186之內(nèi)，作為其結(jié)果，將不存在通過結(jié)164、166到主體168的泄露電流。
圖3是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，提供了含硅的半導(dǎo)體主體110。在這個實施例中，襯底是SOI襯底150，但是可以使用可替換的不同類型襯底。半導(dǎo)體主體包括氧化物層115和有源層120。這個含硅的半導(dǎo)體主體110還包括表面126。
圖4是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，形成絕緣區(qū)125和有源區(qū)127。在有源層120上，形成絕緣層130(例如由氧化硅制成)和柵極170。柵極170包括導(dǎo)電層132(例如由多晶硅制成)。
圖5是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，形成源極和漏極延伸184、186，其也被稱為淺注入?yún)^(qū)。出于這個目的，例如可以使用利用輕摻雜漏極(LDD)技術(shù)的離子注入172。如果半導(dǎo)體器件105是n導(dǎo)電類型(NMOS晶體管)，則特別適合于這個注入步驟的離子是磷(P)、砷(As)、銻(Sb)或者這些離子的組合。如果半導(dǎo)體器件105是p導(dǎo)電類型(PMOS晶體管)，則特別適合使用硼(B)。注入能量典型在0.1keV到80keV的范圍內(nèi)，并且注入劑量典型在1×1012到大約5×1015原子/cm2的范圍內(nèi)。
除了注入技術(shù)或者可以使用固相外延(SPE)技術(shù)來形成源極和漏極延伸。這個技術(shù)廣泛地包括以下步驟對硅主體進(jìn)行非晶化，在該工藝中，由于存在柵極170，所以非晶化注入以自對準(zhǔn)的方式進(jìn)行；注入摻雜，其由于柵極170的存在也以自對準(zhǔn)的方式進(jìn)行。所述摻雜可以是p導(dǎo)電類型以及n導(dǎo)電類型；通過低溫退火步驟(大約700℃)對硅進(jìn)行再結(jié)晶。
制造源極和漏極延伸的其他方法特別是等離子摻雜、等離子浸沒(immersion)和氣相摻雜。更詳細(xì)的信息可以參考美國專利說明書US 6465847 B1。
圖6是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，提供了L行側(cè)壁隔離物136、138。出于這個目的，可以使用各種技術(shù)。這些技術(shù)中的一種技術(shù)大致包括以下步驟在柵極170上提供薄氧化物層；在薄氧化物層的頂部上提供厚氮化物層；對氮化物層進(jìn)行濕法化學(xué)選擇性蝕刻，由此形成氮化物隔離物；干法蝕刻該薄氧化物層(例如通過時間選擇性蝕刻)；通過濕法化學(xué)蝕刻選擇性地除去氮化物。
在所述最后步驟后，剩下L形氧化物隔離物136、138。因此，側(cè)壁隔離物136、138特別可以由氧化硅(SiO2)或氮化硅(Si3N4)制成，但是其他材料也是可行的。在本說明書的后面的部分中，將參照圖11更詳細(xì)地說明L形側(cè)壁隔離物136、138。
圖7是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，形成了深注入?yún)^(qū)180、182。在本說明書中，這些區(qū)域在下文中將被稱為源極180和漏極182。如上所述，例如可以通過固相外延(SPE)技術(shù)可以形成這些區(qū)域。與源極和漏極延伸184、186的形成類似，這個工藝步驟需要離子注入114。如果半導(dǎo)體器件是n導(dǎo)電類型(NMOS晶體管)，則特別適合于這個注入步驟的離子是磷(P)和砷(As)。如果半導(dǎo)體器件是p導(dǎo)電類型(PMOS晶體管)，則特別適合使用硼(B)。注入能量典型在0.1keV到100keV的范圍內(nèi)，并且注入劑量典型在1×1014到大約1×1016原子/cm2的范圍內(nèi)。更詳細(xì)的信息可以參考美國專利說明書US 6465847 B1。
圖8是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，進(jìn)行非晶化注入116。在這個工藝中形成了非晶硅區(qū)189、191。這些非晶硅區(qū)189、191還具有延伸到側(cè)壁隔離物136、138之下的延伸193、195。在本說明書的后面的部分將更詳細(xì)地說明這一點。通過應(yīng)用所述非晶化注入116，得到的優(yōu)點是將更加精確地限定待形成的硅化物結(jié)，此外，硅化物的最終的接觸電阻將更低。
在非晶化注入步驟中，使用來自包括以下材料的組的元素氙(Xe)、氬(Ar)、砷(As)、銻(Sb)、銦(In)、硅(Si)和鍺(Ge)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地找到可以適用于這種注入的其它元素或者化合物。所有這些變化都屬于本發(fā)明的范圍。注入能量典型在0.1keV到100keV的范圍內(nèi)，并且注入劑量典型在4×1013到大約1×1016原子/cm2的范圍內(nèi)。
在非晶化注入116期間，導(dǎo)電層132也被部分非晶化(為清楚起見，其在圖中未示出)。如果需要，通過在柵極(170)上施加所謂的覆蓋層可以避免導(dǎo)電層132的非晶化。
優(yōu)選以角度H1進(jìn)行非晶化注入116。相對于SOI襯底150的表面126的法線N來定義所述角度H1。結(jié)果，在側(cè)壁隔離物136、138下形成的延伸193、195將超過更大的距離，在該工藝中，這對于隨后硅化物的形成具有有利的效果。在本說明書的后面部分中將更詳細(xì)地說明這個方面。
通常晶體管在半導(dǎo)體主體110上可能有兩種取向，它們彼此垂直。這是在非晶化注入116期間將SOI襯底150旋轉(zhuǎn)四次通過90度的原因，目的是對所有側(cè)壁隔離物136、138下的硅非晶化。
圖9是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，在源極180、漏極182、柵極170和側(cè)壁隔離物136、138上設(shè)置金屬層118。所述金屬118可以從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組中選擇。這些金屬的合金也是可行的。
例如，可以通過濺射來進(jìn)行金屬層118的淀積?，F(xiàn)在可以通過使金屬118與源極180和漏極182的暴露表面140、142進(jìn)行反應(yīng)來形成硅化物區(qū)190、192(圖10)。出于這個目的，可以使用各種硅化技術(shù)。快速熱退火(RTA)是可以使用的技術(shù)之一。在快速熱退火中，在短時間段內(nèi)(0(快的尖峰)-120秒)增加溫度。這個增加的溫度通常在200℃和600℃之間的范圍內(nèi)。當(dāng)然，其他加熱時間和溫度也是可行的。
最終一定被轉(zhuǎn)換為硅化物的金屬118擴(kuò)散通過非晶硅區(qū)189、191比擴(kuò)散通過源極180和漏極182的結(jié)晶硅容易得多。實際上，結(jié)144、146形成對金屬118的擴(kuò)散阻擋。硅化物區(qū)190、192(圖10)的這種精確限定是必須的，以避免硅化物延伸到擴(kuò)散區(qū)180、182的結(jié)164、166之外。在這種情況下，可能存在從擴(kuò)散區(qū)180、182到主體168的泄露電流。
最終產(chǎn)品必須沒有非晶硅。如果它仍含有非晶硅，那么這可能導(dǎo)致出現(xiàn)問題。通過附加的退火步驟可以除去任何殘留的非晶硅。
圖10是半導(dǎo)體器件105在制造工藝的一個階段中的示意性截面圖。在這個階段，形成硅化物區(qū)190、192、134。此外，硅化物以延伸194、196的形式已經(jīng)生長到側(cè)壁隔離物136、138的下方。如果金屬118(圖9)選自包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組，則顯著增強了這種生長。這些金屬的合金也是可行的。在這種情況下，一個重要的方面是在形成的硅化物中的金屬/合金具有比硅更高的擴(kuò)散率。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以容易地找到更多具有所述特性的金屬或金屬化合物。所有這些變化都屬于本發(fā)明的范圍。
延伸194、196顯著降低了源極180和漏極182的串聯(lián)電阻，這顯著改善了半導(dǎo)體器件的操作。
本發(fā)明的另一個目的涉及將形成的硅化物在側(cè)壁隔離物136、138下超過更大的距離，而不增加從擴(kuò)散區(qū)180、182到主體168的泄露電流。延伸194、196落入源極和漏極延伸184、186之內(nèi)。
圖11說明了L型側(cè)壁隔離物136、138與傾斜非晶化注入相結(jié)合的優(yōu)點。這個附圖以放大的比例示意性地示出了在制造工藝的一個階段中、在側(cè)壁隔離物136的位置處的半導(dǎo)體主體105。本發(fā)明的一個重要方面是基于這樣的事實，即，以受控的方式提供非晶區(qū)的延伸193；反過來(in turn)，在制造工藝的后面階段，因為這個延伸確定硅化物194的位置。
可以精確地確定延伸193的尺寸。特別是通過側(cè)壁隔離物136的第一部分的厚度D1和注入角度H1確定延伸193的邊界面500的位置。因為注入總是發(fā)生在襯底150的方向上，因此注入角度H1是與半導(dǎo)體主體110的表面126的法線N形成的兩個角度中最小的一個。
在垂直于表面126的方向上測量，離子116不能穿透側(cè)壁隔離物136的第一部分。作為說明以直角(即，注入角度H1是0°)注入，在側(cè)壁隔離物136的第一部分的下方，將不發(fā)生非晶化，并且由此在工藝的后面階段在該處(基本上)不形成硅化物。
延伸D3的厚度取決于L形側(cè)壁隔離物136的第二部分的厚度D2以及取決于與注入角度H1相結(jié)合的非晶化注入116的注入能量。L形側(cè)壁隔離物136的厚度D2優(yōu)選小于40nm，因為如果不是這樣，則非晶化注入116的效果將會非常低。在根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件105的實施例中，第二部分的厚度D2為5到20nm。
非晶區(qū)相對于L形側(cè)壁隔離物136的第一部分的邊緣405延伸的附加距離A1特別是由注入角度H1來確定。由于在制造工藝的過程中可以非常精確地確定這個角度H1，因此也可以非常精確地確定邊界面500的位置。由此，注入角度H1可以用于精細(xì)調(diào)節(jié)。在制造工藝期間也可以精確地確定側(cè)壁隔離物136的尺寸D1、D2。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以使用參數(shù)D1、D2和H1來精確地確定非晶注入離子應(yīng)該到達(dá)的位置，以及由此確定硅化物最終到達(dá)的位置。
L形側(cè)壁隔離物136的另一個優(yōu)點在于，即使在角度H1不等于0°時進(jìn)行注入的情況下，非晶硅和結(jié)晶硅之間的分界面515基本平行于表面126。如果側(cè)壁隔離物具有傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，則這個界面515將被傾斜地設(shè)置。如果注入能量太高，則這個分界面可能變得被設(shè)置為太靠近或者甚至超出結(jié)164，這可能在硅化后導(dǎo)致從擴(kuò)散區(qū)180、182到主體168的不希望的泄露電流。
圖12說明當(dāng)使用快速擴(kuò)散金屬時的硅化物生長工藝。這幅圖示出了在硅化物190形成期間的半導(dǎo)體器件105。在這個階段，金屬118仍然在源極180、漏極182、柵極170和側(cè)壁隔離物136、138上。金屬118優(yōu)選從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組中選取。這些金屬的合金也是可行的。這里一個重要的方面是這種金屬或者這種合金在形成的硅化物190中有比硅更高的擴(kuò)散率。作為這種特性的結(jié)果，硅化物190的向下生長600的速率基本上高于向上生長620的速率。此外，非常重要的是側(cè)壁隔離物136下的硅化物延伸194的生長率610也高，以致最終所有的非晶硅193被轉(zhuǎn)換成硅化物194。在硅化物190、194的形成期間，金屬層118被消耗。在制造工藝的后面階段必須除去任何的殘留物。出于這個目的，可以使用常規(guī)技術(shù)。
例如，如果使用鎳作為金屬118，則表面140相對于SOI襯底150的表面126稍稍升起。作為說明如果鎳硅化物的生長厚度為22nm，那么其大約有4nm將位于初始的半導(dǎo)體主體110的表面126之上。
此外，硅化物層134形成在柵極170上。同樣在這種情況下，向下生長630的速率高于向上生長640的速率。
圖13以放大的比例說明了具有傳統(tǒng)側(cè)壁隔離物236的半導(dǎo)體器件205結(jié)合了以注入角H2的非晶化注入216的實施例。制造半導(dǎo)體器件205的方法是在非晶化注入階段。
同樣在這種情況下，作為說明，提供了SOI襯底250，其容納含硅的半導(dǎo)體主體210，該半導(dǎo)體主體210包括氧化物層215和有源層220。絕緣區(qū)225和有源區(qū)227也設(shè)置在有源層220中。絕緣層230(例如由氧化硅制成)并且柵極270已經(jīng)形成在有源層220上。這個柵極270包括導(dǎo)電層232(例如由多晶硅制成)。而且已經(jīng)形成了側(cè)壁隔離物236、淺注入?yún)^(qū)284和深注入?yún)^(qū)280。
同樣在這種情況下，在大于0°的注入角度H2下進(jìn)行非晶化注入。注入角度H2是與SOI襯底250的表面226的法線N形成的兩個角度中最小的一個。結(jié)果，非晶區(qū)289將在側(cè)壁隔離物236下延伸一定的距離A2。如果注入角度H2等于0°，則這個距離A2將比其應(yīng)有的更長。然而，在非晶區(qū)和結(jié)264之間必須能觀察到一定的距離A3，因為否則的話從源極280到主體268的泄露電流將變得太大。因此，就L形側(cè)壁隔離物136來講，最大注入角度H2小于最大注入角度H1(圖11)。
所有的附圖都是示意性的，且沒有按照比例繪制。它們用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例及其技術(shù)背景。在實踐中，邊界面/分界面的形狀可以不同于附圖中所示的那些形狀。當(dāng)然，每個本領(lǐng)域技術(shù)人員將能夠想到新的實施例。然而，這些實施例都屬于權(quán)利要求書的保護(hù)范圍。
例如，可以制造雙柵或多柵結(jié)構(gòu)來代替單柵結(jié)構(gòu)。
此外，就L形側(cè)壁隔離物來講，可以利用例如氮化物來填充側(cè)壁隔離物，以便它們再獲得傳統(tǒng)的形狀。優(yōu)選地，這在非晶化注入后進(jìn)行。填充側(cè)壁隔離物的優(yōu)點是，在半導(dǎo)體器件的頂部上施加其它層(例如氧化物層)變得更容易。
在附圖中，作為說明，使用了SOI襯底，但是本發(fā)明也可以應(yīng)用于體襯底、應(yīng)變硅襯底和含由鍺成分的襯底。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件(105、205)，包括具有表面(126、226)的含硅的半導(dǎo)體主體(110、210)，該半導(dǎo)體主體(110、210)在其表面(126、226)附近設(shè)置有晶體管，該晶體管包括位于該表面(126、226)處的柵極(170、270)并且在該柵極的每一側(cè)具有側(cè)壁隔離物(136、138、236)，并且在該柵極(170、270)的每一側(cè)上還包括形成在該半導(dǎo)體主體(110、210)中的擴(kuò)散區(qū)(180、182、280)，至少一個擴(kuò)散區(qū)(180、182、280)在該半導(dǎo)體主體(110、210)的表面(126、226)處設(shè)置有硅化物(190、192)，其特征在于該硅化物(190、192)沿著該半導(dǎo)體主體(110、210)的表面(126、226)延伸并且在該側(cè)壁隔離物(136、138、236)下延續(xù)超過10nm。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105、205)，其特征在于所述硅化物(190、192)包含金屬，該金屬在形成的所述硅化物中具有比硅更高的擴(kuò)散率。
3.如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件(105、205)，其特征在于所述金屬(118)從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組以及這些金屬的合金中選擇。
4.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105)，其特征在于所述側(cè)壁隔離物(136、138)是L形的，并且包括第一部分和第二部分，該第一部分與該柵極(170)相接并且其大體相對于所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)垂直延伸，該第二部分沿著所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)延伸。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件(105)，其特征在于在垂直于所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)的方向上測量的該L形側(cè)壁隔離物(136、138)的所述第二部分的厚度(D2)最大為40nm。
6.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105、205)，其特征在于絕緣層(115、215)在所述半導(dǎo)體主體(110、210)中沿平行于所述半導(dǎo)體主體(110、210)的表面(126、226)的方向延伸。
7.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105)，其特征在于所述半導(dǎo)體主體(110)包括鍺成分。
8.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105)，其特征在于所述半導(dǎo)體主體(110)包括應(yīng)變硅層。
9.一種制造如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件(105、205)的方法，包括以下步驟提供具有表面(126、226)的含硅的半導(dǎo)體主體(110、210)，該表面設(shè)置有柵極(170、270)；在該柵極(170、270)的每一側(cè)上形成側(cè)壁隔離物(136、138、236)；在該柵極(170、270)的每一側(cè)上，在所述半導(dǎo)體主體(110、210)中形成擴(kuò)散區(qū)(180、182、280)；進(jìn)行非晶化注入(116、216)，以使在所述擴(kuò)散區(qū)(180、182、280)的表面(126、226)處的所述半導(dǎo)體主體(110、210)的硅變成不定形，并且通過與金屬(118)的相互作用，將已經(jīng)成為不定形的硅(189、191、289)轉(zhuǎn)換成硅化物，其特征在于對于已經(jīng)成為不定形的硅(189、191、289)到硅化物(190)的轉(zhuǎn)換，使用在形成的硅化物(190)中具有比硅更高的擴(kuò)散率的金屬(118)。
10.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于從包括鎳(Ni)、鉑(Pt)和鈀(Pd)的組以及這些金屬的合金中選擇所述金屬(118)。
11.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于非晶化注入角度(H1、H2)大于0度。
12.如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于形成所述側(cè)壁隔離物(136、138)，以便成為L形，其包括第一部分和第二部分，該第一部分與所述柵極(170)相接并且其大體相對于所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)垂直延伸，該第二部分沿著所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)延伸。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于在垂直于所述半導(dǎo)體主體(110)的表面(126)的方向上測量，該L形側(cè)壁隔離物(136、138)的第二部分的厚度(D2)最大為40nm。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件(105)和制造這種器件的方法。本發(fā)明的優(yōu)選實施例是半導(dǎo)體器件(105)，其包括硅半導(dǎo)體襯底(110)、氧化物層(115)和有源層(120)。在有源層中，已經(jīng)形成了絕緣區(qū)(125)和有源區(qū)(127)。有源區(qū)(127)包括源極(180)、漏極(182)和主體(168)。源極(180)和漏極(182)還包括源極和漏極延伸(184、186)。有源層(120)設(shè)置有柵極(170)。L形側(cè)壁隔離物位于柵極(170)的兩側(cè)上。源極(180)和漏極(182)還包括硅化物區(qū)(190、192)。這些區(qū)的特點是它們具有位于側(cè)壁隔離物(136、138)下的延伸(194、196)。這些延伸(194、196)大大地減少了源極(194)和漏極(196)的串聯(lián)電阻，這顯著地改善了半導(dǎo)體器件(105)的性能。
文檔編號H01L21/762GK1922719SQ200580005157
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月19日
發(fā)明者拉杜·C.·蘇爾代亞努, 赫爾本·多恩博斯, 馬庫斯·J.·H.·范達(dá)爾 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司