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半導(dǎo)體器件制造方法與流程

文檔序號:11293462閱讀:172來源:國知局
半導(dǎo)體器件制造方法與流程
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件制造方法,特別是涉及一種有效控制金屬硅化物側(cè)向延伸以及降低源漏接觸電阻的半導(dǎo)體器件制造方法。

背景技術(shù):
IC集成度不斷增大需要器件尺寸持續(xù)按比例縮小,然而電器工作電壓有時(shí)維持不變,使得實(shí)際MOS器件內(nèi)電場強(qiáng)度不斷增大。高電場帶來一系列可靠性問題,使得器件性能退化。例如,MOSFET源漏區(qū)之間的寄生串聯(lián)電阻會(huì)使得等效工作電壓下降,容易造成器件性能降低。一種能有效降低源漏電阻的器件結(jié)構(gòu)是在襯底中利用自對準(zhǔn)硅化工藝(SALICIDE)形成金屬硅化物,通常為Ni、NiPt、NiCo、NiPtCo等鎳基金屬的相應(yīng)硅化物。制造方法通常是在器件中柵極堆疊結(jié)構(gòu)上和柵極側(cè)墻兩側(cè)的襯底上濺射鎳基金屬,然后進(jìn)行較低溫度(例如450~550℃)的快速熱退火,使得鎳基金屬與襯底中的硅反應(yīng)形成具有較低薄膜電阻的鎳基金屬硅化物,并且以此直接作為器件的源漏區(qū),從而有效降低源漏接觸、寄生電阻。然而,由于鎳基金屬不僅位于襯底待形成源漏區(qū)的位置上還位于柵極側(cè)墻和柵極堆疊上,以及在上述SALICIDE工藝期間執(zhí)行快速熱退火,上述鎳基金屬不僅與暴露出的襯底反應(yīng),而且還會(huì)有一部分?jǐn)U散進(jìn)入柵極側(cè)墻下方,使得形成的鎳基金屬硅化物橫向擴(kuò)散、侵犯到柵極側(cè)墻下方,甚至進(jìn)入溝道區(qū)。而隨著器件工藝發(fā)展到亞50nm節(jié)點(diǎn),上述鎳基金屬硅化物的橫向擴(kuò)展將導(dǎo)致重大問題,例如增大了柵極泄漏電流、降低了器件可靠性、源漏區(qū)可能接合短路、柵極對于溝道區(qū)的控制減弱,最終造成器件失效。特別地,由于SOI頂Si層較薄,較少的Si含量可能使得金屬硅化物橫向擴(kuò)散問題更嚴(yán)重。針對這種橫向擴(kuò)散問題,一種方案是采用兩步退火法。具體地,在柵極堆疊結(jié)構(gòu)和柵極側(cè)墻兩側(cè)以及兩側(cè)的襯底上沉積鎳基金屬層,執(zhí)行溫度較低的第一退火,例如約300℃,使得鎳基金屬層與襯底中Si反應(yīng)形成富鎳相的金屬硅化物,由于該第一退火溫度足夠低,抑制了Ni基金屬的擴(kuò)散,使得反應(yīng)形成的富鎳相金屬硅化物較少延展到柵極側(cè)墻下方、更不會(huì)突入溝道區(qū)中。剝除未反應(yīng)的鎳基金屬層之后,執(zhí)行溫度較高的第二退火,例如450~500℃,使得富鎳相的金屬硅化物轉(zhuǎn)化為具有較低電阻的鎳基金屬硅化物。然而在上述方法中,由于鎳基金屬層剝除不完全而在柵極側(cè)墻上有殘留、或者是由于富鎳相鎳基金屬硅化物中鎳基金屬含量較高,在第二退火時(shí),仍然有少量的鎳基金屬硅化物會(huì)突入柵極側(cè)墻下方,嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)M(jìn)入溝道區(qū)乃至連通源漏區(qū),造成器件性能下降或者失效。綜上所述,現(xiàn)有技術(shù)中難以完全抑制鎳基金屬硅化物的橫向延伸,嚴(yán)重制約了器件性能的提高。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
由上所述,本發(fā)明的目的在于提供一種能有效抑制金屬硅化物橫向延伸的半導(dǎo)體器件制造方法。為此,本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件制造方法,包括步驟:在襯底上形成柵極堆疊結(jié)構(gòu);在柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成源漏區(qū)和柵極側(cè)墻;在源漏區(qū)上淀積第一金屬層;執(zhí)行第一退火,使得第一金屬層與源漏區(qū)反應(yīng),外延生長形成第一金屬硅化物;在第一金屬硅化物上淀積第二金屬層;執(zhí)行第二退火,使得第二金屬層與第一金屬硅化物及源漏區(qū)反應(yīng),形成第二金屬硅化物。其中,柵極側(cè)墻包括氧化物、氮化物及其組合。其中,形成源漏區(qū)和柵極側(cè)墻的步驟進(jìn)一步包括:以柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩膜,執(zhí)行第一源漏離子注入,在柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底中形成輕摻雜的源漏延伸區(qū);在柵極堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底上形成柵極側(cè)墻;以柵極側(cè)墻為掩膜,執(zhí)行第二源漏離子注入,在柵極側(cè)墻兩側(cè)的襯底中形成重?fù)诫s源漏區(qū);退火,激活摻雜離子。其中,襯底包括體Si、SOI。其中,第一金屬層和/或第二金屬層為鎳基金屬層,包括Ni、Ni-Pt、Ni-Co、Ni-Pt-Co。其中,第一金屬層中非Ni元素的總含量小于等于10%。其中,第一金屬層厚度為0.5~5nm。其中,第二金屬層厚度為1~100nm。其中,第一金屬硅化物厚度為1~9nm。其中,第一金屬硅化物包括NiSi2-y、...
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