專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件，具體涉及一種通過補(bǔ)償硅的損耗形成具有穩(wěn)定的阻抗性能的金屬硅化物層的半導(dǎo)體器件及其制造方法。
背景技術(shù)：
通常，隨著半導(dǎo)體器件幾何尺寸變得越來越小，柵極、源區(qū)和漏區(qū)的尺寸被減小，要求源區(qū)和漏區(qū)之間的結(jié)點(diǎn)更淺。但是，由于這些原因，不希望地產(chǎn)生高阻區(qū)。
由此，為了減小源區(qū)和漏區(qū)以及多晶硅區(qū)之間的電阻，在那些區(qū)之間的接觸上使用高熔點(diǎn)金屬硅化物。
在處理過程中只要在源區(qū)和漏區(qū)以及露出的硅之間發(fā)生接觸，高熔點(diǎn)金屬的薄膜被淀積，并被加熱形成硅化物。在該工序中，使用包括鉑、錳、鈷、鈦等的各種硅化物化合物。
現(xiàn)在將參考附圖描述相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法。
圖1A至1F是說明相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。
如圖1A所示，半導(dǎo)體襯底21包括有源區(qū)和器件隔離區(qū)，以及通過硅的局部氧化(LOCOS)或淺溝槽隔離(STI)工藝，在器件隔離區(qū)中形成器件隔離層22。
然后，在高溫下熱氧化該半導(dǎo)體襯底，以在半導(dǎo)體襯底21上形成柵氧化層23。
如圖1B所示，在半導(dǎo)體襯底21的有源區(qū)中有選擇地注入用于形成晶體管的溝道的n-型或p-型雜質(zhì)離子，以形成n-阱或p-阱(未示出)，以及在約1050～1200℃的高溫下，在其上執(zhí)行熱處理。
然后，在柵氧化層23上淀積多晶硅層，并通過光刻工藝有選擇地刻蝕該多晶硅層和柵氧化層23，以形成柵電極24。
使用柵電極24作為掩模，將n-型雜質(zhì)離子或p-型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體襯底21的整個(gè)表面，以在分別位于柵電極24的兩側(cè)半導(dǎo)體襯底21的表面部分中形成輕摻雜漏(LDD)區(qū)25。
如圖1C所示，通過低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVP)方法，在半導(dǎo)體襯底21的整個(gè)表面上淀積絕緣層，然后在其整個(gè)表面上執(zhí)行深刻蝕工藝，以在柵電極24的兩側(cè)形成絕緣層側(cè)壁26。
然后，使用柵電極24和絕緣層側(cè)壁26作為掩模，將n-型或p-型高濃度雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體襯底21的整個(gè)表面，以在分別位于柵電極24兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底21的表面部分中形成源-漏雜質(zhì)區(qū)27，然后在約1000～1050℃的溫度下在其上執(zhí)行熱處理。
如圖1D所示，執(zhí)行清洗工序，以從半導(dǎo)體襯底21除去各種目標(biāo)材料如金屬雜質(zhì)、有機(jī)污染物、自然氧化層。
然后，經(jīng)過清洗工序的半導(dǎo)體襯底21被傳送到濺射設(shè)備的濺射室(未示出)，通過濺射在半導(dǎo)體襯底21的整個(gè)表面上形成鎳層28。
如圖1E所示，半導(dǎo)體襯底21被提供到快速熱處理(RTP)設(shè)備或電爐中，并在400～600℃的溫度下被熱處理，以在包括柵電極24以及源和漏雜質(zhì)區(qū)27的半導(dǎo)體襯底21的表面上形成鎳硅化物層29。
具體地，在熱處理過程中，柵電極24和半導(dǎo)體襯底21的硅離子與鎳層28的鎳離子起反應(yīng)，由此形成鎳硅化物層29。但是，在絕緣層側(cè)壁26和器件隔離層22中未發(fā)生這種反應(yīng)，因此在其上仍然剩下鎳層28。
如圖1F所示，未參與鎳硅化物層29的形成的剩余鎳層被除去，然后在預(yù)定溫度下退火該半導(dǎo)體襯底21，以穩(wěn)定鎳硅化物層29的相位，由此完成低阻鎳硅化物層29。
但是，制造半導(dǎo)體器件的相關(guān)技術(shù)的方法具有以下問題。
因?yàn)樵谶@種窄的溫度范圍內(nèi)形成鎳硅化物(NiSi)，從該溫度范圍偏差僅僅約10℃的溫度致使將產(chǎn)生具有高電阻的材料如Ni2Si或NiSi2。
因此，鎳硅化物(NiSi)需要在低溫下形成。

發(fā)明內(nèi)容
由此，本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，基本上避免由于相關(guān)技術(shù)的限制和缺點(diǎn)的一個(gè)或多個(gè)問題。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，通過擴(kuò)大形成鎳硅化物(NiSi)的溫度范圍可以提高器件的可靠性，因此形成優(yōu)質(zhì)的鎳硅化物層。
本發(fā)明的附加優(yōu)點(diǎn)、目的以及特點(diǎn)部分將在下面的描述中闡述和部分對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說在檢查以下的描述時(shí)將變得明顯，或可以從本發(fā)明的實(shí)踐學(xué)到。通過撰寫的說明書和權(quán)利要求以及附圖中特別指出的結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)和獲得本發(fā)明的這些及其他優(yōu)點(diǎn)。
為了實(shí)現(xiàn)這些目的和其他優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明的目的，如在此體現(xiàn)和廣泛地描述，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括在襯底上形成柵電極，具有在其間插入的柵絕緣層；在柵電極的兩側(cè)形成絕緣層側(cè)壁；在分別位于柵電極兩側(cè)的襯底表面部分中形成源區(qū)/漏區(qū)；在包括柵電極的襯底的整個(gè)表面上形成硅層；在包括硅層的襯底的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層；通過熱處理該襯底，以便導(dǎo)電層與硅層起反應(yīng)，在襯底的整個(gè)表面上形成硅化物層；以及有選擇地除去不對(duì)應(yīng)于柵電極和襯底的源區(qū)/漏區(qū)的硅化物層。
在本發(fā)明的另一方面中，這樣提供一種半導(dǎo)體器件，包括被限定為有源區(qū)和器件隔離區(qū)的襯底；在襯底的有源區(qū)上形成的柵電極；通過在位于柵電極兩側(cè)的有源區(qū)上執(zhí)行雜質(zhì)離子注入工序而形成的源區(qū)和漏區(qū)；以及包括在源區(qū)和漏區(qū)以及柵電極上形成的硅單層和導(dǎo)電層的硅化物層。
應(yīng)當(dāng)理解本發(fā)明的上述概述及隨后的詳細(xì)描述是示例性的和說明性的，目的是用來提供所要求的發(fā)明的進(jìn)一步說明。


所包括的附圖提供本發(fā)明的進(jìn)一步理解并被引入和構(gòu)成本申請(qǐng)的一部分，說明本發(fā)明的實(shí)施例以及與該描述一起用來解釋本發(fā)明的原理。在圖中圖1A至1F是說明相關(guān)技術(shù)的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖；圖2A至2F是說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在詳細(xì)介紹本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，在附圖中圖示了其例子。
圖2A至2F是說明根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法的剖面圖。
如圖2A所示，半導(dǎo)體襯底201包括有源區(qū)和器件隔離區(qū)，以及通過硅的局部氧化(LOCOS)或淺溝槽隔離(STI)工藝，在器件隔離區(qū)中形成器件隔離層202。
然后，在高溫下熱氧化該半導(dǎo)體襯底201，以在半導(dǎo)體襯底201上形成柵氧化層203。
如圖2B所示，在半導(dǎo)體襯底201的有源區(qū)中有選擇地注入用于形成晶體管溝道的n-型或p-型雜質(zhì)離子，以形成n-阱或p-阱(未示出)，在約1050～1200℃的高溫下在其上執(zhí)行熱處理。
然后，在柵氧化層203上淀積多晶硅層，以及通過光刻工藝有選擇地刻蝕該多晶硅層和柵氧化層203，以形成柵電極204。
使用柵電極204作為掩模，將n-型雜質(zhì)離子或p-型雜質(zhì)離子注入半導(dǎo)體襯底201的整個(gè)表面，以在分別位于柵電極204的兩側(cè)半導(dǎo)體襯底201的表面部分中形成輕摻雜漏(LDD)區(qū)25。
如圖2C所示，通過低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVP)方法在半導(dǎo)體襯底201的整個(gè)表面上淀積絕緣層，然后在其整個(gè)表面上執(zhí)行深刻蝕工藝，以在柵電極204的兩側(cè)形成絕緣層側(cè)壁206。
然后，使用柵電極204和絕緣層側(cè)壁206作為掩模，將n-型或p-型高濃度雜質(zhì)離子注入到半導(dǎo)體襯底201的整個(gè)表面，以在分別位于柵電極204兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底201的表面部分中形成源-漏雜質(zhì)區(qū)207，然后在約1000～1050℃的溫度下在其上執(zhí)行熱處理。
如圖2D所示，執(zhí)行清洗工序，以從半導(dǎo)體襯底201除去各種目標(biāo)材料如金屬雜質(zhì)、有機(jī)污染物、自然氧化層。
該清洗工序是使用SC1溶液(標(biāo)準(zhǔn)清洗通過以1∶4∶20的比率混合NH4OH、H2O2、H2O獲得的有機(jī)材料)，HF或DHF(稀釋的HF)溶液的化學(xué)清洗工序。
然后，完全經(jīng)過清洗工序的半導(dǎo)體襯底201被加熱到約250～400℃，例如，約350℃。在加熱的半導(dǎo)體襯底201上注入SiH4氣體，由此形成硅(Si)層208，硅(Si)層是單層。
形成硅單層的氣體不局限于SiH4，而是可以使用包括未過度地穩(wěn)定的Si的任意類型的氣體(因?yàn)檫^度地穩(wěn)定的Si不與Ni(鎳))起反應(yīng)。
如圖2E所示，通過物理汽相淀積(PVD)或化學(xué)氣相淀積(CVD)在硅層208上形成鎳層209。
在鎳層209上可以形成帽蓋層Ti、TiN或Ti/TiN。
鎳層209具有50～300的厚度。用于在鎳層209上形成帽蓋層的Ti或TiN被淀積到100～400的厚度，在100～300℃的淀積溫度下。
盡管在本發(fā)明中描述了鎳層209，但是可以使用選自由鈷、鈦、鎢、鉭、鉬等等構(gòu)成的組的一種材料。
如圖2F所示，在300～500℃的溫度下，在半導(dǎo)體襯底201上執(zhí)行熱處理10秒至2分鐘，由此在包括柵電極204和源/漏雜質(zhì)區(qū)207的半導(dǎo)體襯底201上形成鎳硅化物(NiSi)層210。
在相關(guān)技術(shù)中，通過熱處理，金屬層的金屬離子與柵電極和半導(dǎo)體襯底的硅離子起反應(yīng)，以形成鎳硅化物層。但是，在本發(fā)明中，在柵電極204和半導(dǎo)體襯底201上形成的硅層208的硅離子與鎳層209的金屬離子起反應(yīng)，以形成鎳硅化物層210。
亦即，在相關(guān)技術(shù)中，因?yàn)闇囟扔嗔康牟蛔悖?00℃±10℃的溫度范圍周圍制成Ni2Si或NiSi2。這里，400℃是形成NiSi時(shí)的基準(zhǔn)溫度。
在相關(guān)技術(shù)中，Ni和柵電極24和源/漏區(qū)的Si互相起反應(yīng)，以在柵電極24的表面和源/漏區(qū)的表面中形成鎳硅化物。但是，在本發(fā)明中，在柵電極204的表面上和在源/漏區(qū)的表面上形成獨(dú)立的鎳硅化物層，以及部分鎳硅化物是形成在柵電極204的表面和源/漏區(qū)的表面中。
因此，重要的是在低溫范圍中制成NiSi，不是Ni2Si。為此，以1∶1的比率結(jié)合Ni和Si。
根據(jù)本發(fā)明，使用SiH4在半導(dǎo)體襯底201上形成硅層208，即使在低溫下，也可以獲得NiSi。因此，在其中制成NiSi的溫度范圍可以被大大地增加。
然后，通過濕法刻蝕，有選擇地除去不對(duì)應(yīng)于柵電極和半導(dǎo)體襯底的源/漏區(qū)的鎳硅化物層(209)。
如至此描述，根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制造方法具有以下效果。
在本發(fā)明中，使用SiH4在半導(dǎo)體層上形成硅層，SiH4與鎳層起反應(yīng)，以便即使在低溫下也可以獲得優(yōu)質(zhì)的鎳硅化物。因此，形成鎳硅化物的溫度范圍可以被大大地增加。
所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)明白在本發(fā)明中可以進(jìn)行各種改進(jìn)和改變。因此，希望本發(fā)明覆蓋在附加權(quán)利要求及它們的等效范圍內(nèi)提供的本發(fā)明的改進(jìn)和改變。
權(quán)利要求
1.一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在襯底上形成柵電極，具有在其間插入的柵絕緣層；在柵電極的兩側(cè)形成絕緣層側(cè)壁；在分別位于柵電極兩側(cè)的襯底表面部分中形成源區(qū)/漏區(qū)；在包括柵電極的襯底的整個(gè)表面上形成硅層；在包括硅層的襯底的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層；通過熱處理該襯底，以便導(dǎo)電層與硅層起反應(yīng)，在襯底的整個(gè)表面上形成硅化物層；以及有選擇地除去不對(duì)應(yīng)于柵電極和襯底的源區(qū)/漏區(qū)的硅化物層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中通過將包括Si(硅)的氣體注入到襯底形成硅層。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中用來形成硅層的氣體是SiH4。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在形成硅層之前，將襯底加熱到250～400℃的溫度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中在350°的淀積溫度下形成硅層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)電層具有50～300的厚度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在形成硅層之前，將半導(dǎo)體層加熱到350℃。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在300～500℃的溫度下執(zhí)行熱處理。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中熱處理被執(zhí)行10秒～2分鐘。
10.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在100～300℃的溫度下形成導(dǎo)電層。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，還包括，在導(dǎo)電層上形成由Ti、TiN和Ti/TiN的一種形成的帽蓋層。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中在導(dǎo)電層上由Ti、TiN和Ti/TiN的一種形成的帽蓋層具有100～400的厚度。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中導(dǎo)電層由選自由鎳、鈷、鈦、鎢、鉭和鉬構(gòu)成的組的一種材料形成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中形成以1∶1的比率結(jié)合鎳(Ni)和硅(Si)的硅化物層。
15.一種半導(dǎo)體器件，包括被限定為有源區(qū)和器件隔離區(qū)的襯底；形成在襯底的有源區(qū)上的柵電極；通過在位于柵電極兩側(cè)的有源區(qū)上執(zhí)行雜質(zhì)離子注入工序形成的源區(qū)和漏區(qū)；以及包括在源區(qū)和漏區(qū)和柵電極上形成的硅單層和導(dǎo)電層的硅化物層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其中使用SiH4氣體形成硅單層。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)電層具有50～300的厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其中硅化物層還包括在導(dǎo)電層上由Ti、TiN和Ti/Tin形成的帽蓋層。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的半導(dǎo)體器件，其中在導(dǎo)電層上由Ti、TiN和Ti/TiN的一種形成的帽蓋層具有100～400的厚度。
20.根據(jù)權(quán)利要求15的半導(dǎo)體器件，其中導(dǎo)電層由選自由鎳、鈷、鈦、鎢、鉭和鉬構(gòu)成的組的一種材料形成。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，其中形成以1∶1的比率結(jié)合鎳(Ni)和硅(Si)的硅化物層。
全文摘要
一種用于制造半導(dǎo)體器件的方法，包括在襯底上形成柵電極，具有在其間插入的柵絕緣層；在柵電極的兩側(cè)形成絕緣層側(cè)壁；在分別位于柵電極兩側(cè)的襯底的表面部分中形成源區(qū)/漏區(qū)；在包括柵電極的襯底的整個(gè)表面上形成硅層；在包括硅層的襯底的整個(gè)表面上形成導(dǎo)電層；通過熱處理該襯底，以便導(dǎo)電層與硅層起反應(yīng)，在襯底的整個(gè)表面上形成硅化物層；以及有選擇地除去不對(duì)應(yīng)于柵電極和襯底的源區(qū)/漏區(qū)的硅化物層。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1905138SQ20061010758
公開日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月27日
發(fā)明者李漢春 申請(qǐng)人:東部電子有限公司