專利名稱：一種半導(dǎo)體器件及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工業(yè)朝著更小、速度更快的器件發(fā)展，半導(dǎo)體器件的特征橫向尺寸如柵長(zhǎng)和深度如源/漏區(qū)結(jié)深逐漸減小，器件的工作速度也越來(lái)越快。為了抑制短溝道效應(yīng)，要求源/漏以及源/漏極擴(kuò)展區(qū)相應(yīng)地變淺，當(dāng)前工藝水平要求半導(dǎo)體器件的源/漏極結(jié)的深度小于30納米，未來(lái)技術(shù)節(jié)點(diǎn)器件的超淺結(jié)的深度會(huì)小于15納米。在半導(dǎo)體器件的后道(Back-end of Line，簡(jiǎn)稱“BE0L”)制程中，需要通過(guò)在通孔(Via)中填充金屬如鎢等把源極和漏極引出，以進(jìn)行后續(xù)的連接各個(gè)器件的金屬互連。如本領(lǐng)域眾所周知的，該通孔作為連接后道金屬層如銅等和器件源/漏及柵電極之間的電氣通路，通常通過(guò)在介電層中蝕刻開(kāi)口和溝槽并用金屬填充開(kāi)口和溝槽來(lái)形成。隨著半導(dǎo)體器件的尺寸越來(lái)越小，該通孔也越來(lái)越小，而且通孔里的金屬沿電流方向的長(zhǎng)度與垂直于電流方向的橫截面積之比會(huì)變大，從而導(dǎo)致通孔內(nèi)金屬本身的電阻變大；另外，還需要通孔內(nèi)的金屬與介質(zhì)層的二氧化硅的界面良好，具有好的粘附性，而又不破壞二氧化硅的結(jié)構(gòu)；此外，通孔內(nèi)的金屬與源極和/或漏極的金屬硅化物之間的接觸電阻也會(huì)變大；由于通孔內(nèi)金屬本身的電阻和接觸電阻變大，會(huì)影響器件的工作效率。此外，由于通孔的尺寸越來(lái)越小，其高寬比變大，在通孔中填充金屬變的越來(lái)越難，而且填充一致性也遇到了挑戰(zhàn)。 為了使通孔內(nèi)的金屬本身的電阻和接觸電阻盡量小、保證在高高寬比的通孔中填充的一致性，一般選擇低電阻率的金屬材料如鎢來(lái)填充通孔，但鎢與二氧化硅介質(zhì)層或源極和/或漏極的硅化物直接接觸會(huì)破壞二氧化硅或者硅化物，甚至?xí)c硅化物之下的硅發(fā)生反應(yīng)。因此，考慮在鎢與二氧化硅或者硅化物之間增加阻擋層，比如，阻擋層可以為氮化鈦(TiN)，但該阻擋層的電阻率比鎢大；由于增加了阻擋層，通孔中的鎢會(huì)變少，會(huì)使通孔內(nèi)金屬的電阻率進(jìn)一步變大，從而使通孔內(nèi)的電阻變大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件及其制備方法，使得通孔內(nèi)物質(zhì)本身的電阻、通孔內(nèi)物質(zhì)與源極和漏極處的接觸區(qū)之間的接觸電阻均盡量小。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包含以下步驟A.在至少一個(gè)晶體管上覆蓋絕緣層；其中，在每一個(gè)晶體管的源極和漏極形成金屬硅化物接觸區(qū)；B.對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，在所述晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)上形成通孔；C.在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，將所述晶體管的源極和漏極引出。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種半導(dǎo)體器件，包含至少一個(gè)晶體管和位于所述晶體管之上的絕緣層；所述晶體管的源極和漏極具有金屬硅化物接觸區(qū)；在所述絕緣層中，對(duì)應(yīng)于所述晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置具有通孔，所述通孔內(nèi)形成有金屬半導(dǎo)體混合物，用于將所述晶體管的源極和漏極引出。
本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)在對(duì)應(yīng)于晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置上的絕緣介質(zhì)層中形成通孔，并在通孔內(nèi)填充金屬半導(dǎo)體混合物，將晶體管的源極和漏極引出。由于金屬半導(dǎo)體混合物的電阻率較低，因此可以使得通孔內(nèi)物質(zhì)本身的電阻盡量?。欢?，由于通孔內(nèi)的填充材料與源極和漏極處的接觸區(qū)的材料均為金屬半導(dǎo)體混合物，因此可以使通孔內(nèi)物質(zhì)與源極和漏極處的接觸區(qū)之間的接觸電阻盡量小。此外，由于通孔內(nèi)填充的是金屬半導(dǎo)體混合物，使得通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料與絕緣層的介質(zhì)材料之間具有良好的界面，以及良好的粘附性，又不破壞介質(zhì)層材料的結(jié)構(gòu)，因此也無(wú)需在通孔內(nèi)的填充材料和絕緣介質(zhì)層之間形成阻擋層。另外，可以通過(guò)以下方式在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物C1-1.在所述通孔內(nèi)，淀積一層娃、鍺娃SiGe、或者娃和鍺娃Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)；C1-2.在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層；C1-3.將所述淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波；C1-4.進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光CMP，去除所述通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。通過(guò)上述方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，其工藝簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)，從而降低生產(chǎn)成本。另外，還可以通過(guò)以下方式在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物C2-1.在所述通孔的內(nèi)壁淀積金屬薄層；C2-2.在所述金屬薄層之上淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)；C2-3.將所述淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波；C2-4.進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。或者，還可以通過(guò)以下方式在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物C3-1.在所述通孔的內(nèi)壁淀積金屬薄層；C3-2.在所述金屬薄層之上淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)；C3-3.進(jìn)行CMP，將所述通孔外的金屬、硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)去除；
C3-4.將所述進(jìn)行CMP之后的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波。通過(guò)上述方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，可以使金屬均勻地滲透到硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)中，從而使通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物的電阻
盡量小。另外，在所述步驟C2-2之后，在所述步驟C2- 3之前，還可以在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層?；蛘撸谒霾襟EC3-3之后，在所述步驟C3-4之前，還包含以下步驟在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層；在所述步驟C3-4之后，還包含以下步驟進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。通過(guò)上述方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，可以使金屬?gòu)乃拿嫦蛑虚g的硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，使金屬進(jìn)一步滲透到硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)中，使通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物更均勻，從而使通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物的電阻盡量小。另外，所述通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物；其中，所述晶體管源極和漏極的金屬硅化物與所述通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類相同或不同?？梢詳U(kuò)大在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)可使用的金屬的選擇范圍，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇金屬來(lái)制備金屬半導(dǎo)體混合物，使通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物的電阻，以及通孔內(nèi)金屬半導(dǎo)體混合物與源漏極的金屬硅化物的接觸電阻均盡量小，應(yīng)用更加靈活。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的半導(dǎo)體器件的制備方法的流程圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的流程圖；圖3A至圖3E是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的各步驟對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖4A至圖4C根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方式的在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的各步驟對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方式的在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法，其流程如圖1所示，具體步驟如下步驟S101，制備至少一個(gè)晶體管；步驟S102，在晶體管的源極和漏極形成金屬硅化物接觸區(qū)；步驟S103，在晶體管上覆蓋絕緣層，并對(duì)絕緣層進(jìn)行刻蝕，在晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)上形成通孔；在步驟SlOl至S103中，本實(shí)施方式采用沉積、刻蝕、離子注入、退火等制備半導(dǎo)體器件的技術(shù)制備晶體管、晶體管的源極和漏極處的接觸區(qū)、絕緣層和通孔，與現(xiàn)有技術(shù)相同，在此不再贅述。在步驟103之后，將得到如圖3A所示的結(jié)構(gòu)，圖中300為兩個(gè)晶體管之間的淺溝道隔離(Shallow trench isolation,簡(jiǎn)稱“STI ”)，301 為基底，302 為源極,303 為漏極,304為源極金屬硅化物接觸區(qū)，305為漏極金屬硅化物接觸區(qū)，306為絕緣層，307為對(duì)應(yīng)于源極 金屬硅化物接觸區(qū)的通孔，308為對(duì)應(yīng)于漏極金屬硅化物接觸區(qū)的通孔。步驟S104，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，將晶體管的源極和漏極引出。本實(shí)施方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的具體方法的流程如圖2所示，圖3A至3E是各步驟對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖，以下結(jié)合圖2、圖3A至圖3E具體說(shuō)明本實(shí)施方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物的方法。步驟S201,在通孔內(nèi)，淀積一層半導(dǎo)體材料，比如，娃、鍺娃SiGe、或者娃和鍺娃Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)。在本步驟中，在通孔(比如，307和308)中，淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，如圖3B中309和310所示，可以采用常見(jiàn)的淀積方法來(lái)制備，比如說(shuō)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法、物理氣相沉積(PVD)法、原子層沉積(ALD)法等。其中，硅可以為非晶硅、多晶硅。步驟S202，在硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層，如圖3C中311所示，在本實(shí)施方式中，可以采用物理氣相沉積(PVD)法制備金屬層。其中，所使用的金屬可以為鎳、鈷、鈦、鉬、鎢中的任一種或者任意組合的混合物。優(yōu)選的金屬為鎳或者鎳和鉬鶴的混合物。步驟S203，將淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物，如圖3D中312和313所示。在本實(shí)施方式中，采用微波退火技術(shù)，可以在較低的低溫下實(shí)現(xiàn)金屬向硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)的擴(kuò)散，可以減小退火對(duì)高K柵介質(zhì)/金屬柵電極的影響。此外，微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波，微波頻率在1.5GHz至20GHz之間，加熱時(shí)長(zhǎng)為I至30分鐘。具體地說(shuō)，將欲進(jìn)行退火的晶體管放入微波退火設(shè)備的微波腔體內(nèi)，根據(jù)被加熱的金屬的特性，控制微波腔體內(nèi)的氣體壓力、氣氛種類及密度、微波頻率、微波模態(tài)等，進(jìn)行微波退火。可以采用比如德士通科技(DSG technologies)的微波加熱設(shè)備Axoml50/Axom300，在需要退火時(shí)，將欲進(jìn)行退火的晶體管放入微波退火設(shè)備的微波腔體內(nèi)，通過(guò)該設(shè)備的人機(jī)交互界面輸入控制參數(shù)之后，開(kāi)啟設(shè)備即可完成微波退火，操作簡(jiǎn)單。此外，值得說(shuō)明的是，該微波加熱設(shè)備Axoml50/Axom300在進(jìn)行微波加熱時(shí)，微波電磁波在5. 8GHz附近呈高斯分布，可以以30Hz-50Hz的間隔進(jìn)行多頻率加熱，同時(shí)在腔體里面這些不同頻率的微波同時(shí)具有多模態(tài)(mult1-mode)的特征，這樣可以保證微波能量在腔體內(nèi)部分布的均勻性和一致性，進(jìn)一步導(dǎo)致對(duì)晶體管加熱時(shí)的均勻性和一致性。步驟S204，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，去除通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物，去除圖3D中的311即可得到通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物,如圖3E所示。此外，值得一提的是，在步驟S201之后，步驟S202之前，還可以進(jìn)行CMP，去除通孔以外的硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，也就是說(shuō)，只保留通孔內(nèi)的硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)。在通孔內(nèi)形成了金屬半導(dǎo)體混合物，將晶體管的源極和漏極引出之后，執(zhí)行步驟S105，進(jìn)行后段制程(BEOL)的布線，封裝，即可得到半導(dǎo)體器件。此外，值得說(shuō)明的是，本實(shí)施方式采用的絕緣層材料為低介電常數(shù)材料，如常見(jiàn)的 SiO2，既可使得通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物與SiO2具有良好的界面，和良好的粘附性，又不破壞SiO2的結(jié)構(gòu)，無(wú)需因?yàn)橥變?nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物而選用特殊材料。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式通過(guò)在對(duì)應(yīng)于晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置上的絕緣介質(zhì)層中形成通孔，并在通孔內(nèi)填充金屬半導(dǎo)體混合物，將晶體管的源極和漏極引出。由于金屬半導(dǎo)體混合物的電阻率較低，因此可以使得通孔內(nèi)物質(zhì)本身的電阻盡量?。欢?，由于通孔內(nèi)的填充材料與源極和漏極處的接觸區(qū)的材料均為金屬半導(dǎo)體混合物，因此可以使通孔內(nèi)物質(zhì)與源極和漏極的金屬半導(dǎo)體混合物之間的接觸電阻盡量小。此外，由于通孔內(nèi)填充的是金屬半導(dǎo)體混合物，使得通孔內(nèi)的導(dǎo)電材料與絕緣層的介質(zhì)材料之間具有良好的界面，以及良好的粘附性，又不破壞介質(zhì)層材料的結(jié)構(gòu)，因此也無(wú)需在通孔內(nèi)的填充材料和絕緣介質(zhì)層之間形成阻擋層。本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法。第二實(shí)施方式與第一實(shí)施方式大致相同，主要區(qū)別之處在于在第一實(shí)施方式中，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)，先在通孔內(nèi)淀積硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，然后在硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上淀積金屬層。通過(guò)金屬與硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，包含金屬硅化物、金屬鍺化物、或者金屬鍺硅化物中的任意一種或混合物。而在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)，先在通孔內(nèi)淀積金屬薄層，然后在金屬薄層之上淀積硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，通過(guò)金屬與硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)發(fā)生反應(yīng)，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物。具體地說(shuō)，在步驟103之后將得到如圖3A的晶體管結(jié)構(gòu)，然后通過(guò)以下方式在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物首先，在通孔307和308內(nèi)淀積一層金屬薄層，如圖4A中的409和410所示，在本實(shí)施方式中，可以采用物理氣相沉積(PVD)法制備金屬層，其中，所使用的金屬可以為鎳、鈷、鈦、鉬、鎢中的任一種或者任意組合的混合物。接著，在金屬薄層409和410之上，淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，如圖4B中411和412所示，可以采用常見(jiàn)的淀積方法來(lái)制備，比如說(shuō)，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)法、物理氣相淀積(PVD)、低壓化學(xué)氣相淀積(LPCVD)、原子層沉積(ALD)法等。
其中，硅可以為非晶硅、多晶硅。然后，將淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，SP可得到金屬半導(dǎo)體混合物，如圖4C中413和414所示。與第一實(shí)施方式類似，微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波，微波頻率在1. 5GHz至20GHz之間，加熱時(shí)長(zhǎng)為I至30分鐘。此外,值得一提的是，由于淀積金屬層和娃、鍺娃SiGe、或者娃和鍺娃Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)時(shí)，不會(huì)只局限于通孔內(nèi)，不可避免會(huì)在通孔外形成一些金屬層和金屬半導(dǎo)體混合物，因此，可以通過(guò)進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物?；蛘?，也可以在完成金屬層和硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)的淀積之后，進(jìn)行微波退火之前，進(jìn)行CMP，將通孔外的金屬、硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)去除。本發(fā)明的第三實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法。第三實(shí)施方式在第二實(shí)施方式基礎(chǔ)上做了進(jìn)一步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)，先在通孔內(nèi)淀積金屬薄層，然后在金屬薄層之上淀積娃、鍺娃SiGe、或者娃和鍺娃Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)，最后再淀積金屬層，使得金屬可以從四面向中間的硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)擴(kuò)散，在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物。具體地說(shuō),在金屬薄層之上淀積娃、鍺娃SiGe、或者娃和鍺娃Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之后，在進(jìn)行微波退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物的步驟之前，還在硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層，如圖5中512所示。然后再將淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；接著進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物?；蛘撸谕瓿山饘賹雍凸?、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)的淀積之后，進(jìn)行微波退火之前，進(jìn)行CMP，將通孔外的金屬、硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)去除，接著在硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層。然后再進(jìn)行微波加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；接著進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層，保留通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。另外，值得一提的是，在上述各實(shí)施方式中，通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬 硅化物，晶體管源極和漏極的金屬硅化物與通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類可以相同，也可以不同。也就是說(shuō)，在制備晶體管源極和漏極的金屬硅化物時(shí)選用的金屬，和在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物所使用的金屬，可以相同，也可以不同。比如說(shuō)，在制備晶體管源極和漏極的金屬硅化物時(shí)選用鉬，那么在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)可以選用鉬，也可以選用其他金屬，比如鎳、鈷、鈦等，這樣就擴(kuò)大了在通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物時(shí)可使用的金屬的選擇范圍，可以根據(jù)實(shí)際需要選擇金屬來(lái)制備金屬半導(dǎo)體混合物，使通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物的電阻，以及與源漏極的金屬硅化物的接觸電阻均盡量小，應(yīng)用更加靈活。上面各種方法的步驟劃分，只是為了描述清楚，實(shí)現(xiàn)時(shí)可以合并為一個(gè)步驟或者對(duì)某些步驟進(jìn)行拆分，分解為多個(gè)步驟，只要包含相同的邏輯關(guān)系，都在本專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明第四實(shí)施方式涉及一種半導(dǎo)體器件，如圖3E所示，包含至少一個(gè)晶體管和位于晶體管之上的絕緣層306 ;晶體管的源極302和漏極303具有金屬硅化物接觸區(qū)304,305 ;在絕緣層306中，對(duì)應(yīng)于晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置具有通孔，通孔內(nèi)形成有金屬半導(dǎo)體混合物312、313，用于將晶體管的源極和漏極引出。其中，金屬半導(dǎo)體混合物由金屬與硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)反應(yīng)生成，金屬可以為鎳、鈷、鈦、鉬、鎢中的任一種或者任意組合的混合物，硅可以為非晶硅、多晶硅。金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物、金屬鍺化物或者金屬鍺硅化物中的任意一種或者混合物。此外，通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物，晶體管源極和漏極的金屬硅化物與通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類可以相同，也可以不同。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，包含A.在至少一個(gè)晶體管上覆蓋絕緣層；其中，在每一個(gè)晶體管的源極和漏極形成金屬硅化物接觸區(qū)；B.對(duì)所述絕緣層進(jìn)行刻蝕，在所述晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)上形成通孔；C.在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物，將所述晶體管的源極和漏極引出。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟C中，包含以下子步驟C1-1.在所述通孔內(nèi)，淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)； C1-2.在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層； C1-3.將所述淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波； C1-4.進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光CMP，去除所述通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟Cl-1之后， 在所述步驟C1-2之前，還包含以下步驟進(jìn)行CMP，去除所述通孔以外的硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟C中，包含以下子步驟C2-1.在所述通孔的內(nèi)壁淀積金屬薄層；C2-2.在所述金屬薄層之上淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)；C2-3.將所述淀積了金屬層的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，得到金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波； C2-4.進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層及金屬半導(dǎo)體混合物，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟C2-2之后， 在所述步驟C2-3之前，還包含以下步驟在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟C中，包含以下子步驟C3-1.在所述通孔的內(nèi)壁淀積金屬薄層；C3-2.在所述金屬薄層之上淀積一層硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)；C3-3.進(jìn)行CMP，將所述通孔外的金屬、硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)去除；C3-4.將所述進(jìn)行CMP之后的晶體管放置在微波加熱設(shè)備的腔體內(nèi)，進(jìn)行加熱退火，在所述通孔內(nèi)形成金屬半導(dǎo)體混合物；所述微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在所述步驟C3-3之后， 在所述步驟C3-4之前，還包含以下步驟在所述硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)之上，淀積金屬層；在所述步驟C3-4之后，還包含以下步驟進(jìn)行CMP，去除通孔外的金屬層，保留所述通孔內(nèi)形成的金屬半導(dǎo)體混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物；其中，所述晶體管源極和漏極的金屬硅化物與所述通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類相同。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物；其中，所述晶體管源極和漏極的金屬硅化物與所述通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類不同。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述絕緣層材料為低介電常數(shù)的材料。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述絕緣層材料為二氧化硅。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，所述金屬半導(dǎo)體混合物由金屬與硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)反應(yīng)生成；其中，所述金屬為鎳、鈷、鈦、鉬、鎢中的任一種或者任意組合的混合物；所述娃為非晶娃、多晶娃。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至7任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，在進(jìn)行微波加熱退火的過(guò)程中，所述微波的頻率在1. 5GHz至20GHz之間；加熱時(shí)長(zhǎng)為I至30分鐘。
14.一種半導(dǎo)體器件，包含至少一個(gè)晶體管、位于所述晶體管之上的絕緣層，其特征在于，所述晶體管的源極和漏極具有金屬硅化物接觸區(qū)；在所述絕緣層中，對(duì)應(yīng)于所述晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置具有通孔，所述通孔內(nèi)形成有金屬半導(dǎo)體混合物，用于從所述晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)將所述晶體管的源極和漏極引出。
15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物；其中，所述晶體管源極和漏極的金屬硅化物與所述通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類相同。
16.根據(jù)權(quán)利要求14所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述通孔內(nèi)的金屬半導(dǎo)體混合物包含金屬硅化物；其中，所述晶體管源極和漏極的金屬硅化物與所述通孔內(nèi)的金屬硅化物的種類不同。
17.根據(jù)權(quán)利要求14至16任一項(xiàng)所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述金屬半導(dǎo)體混合物由金屬與硅、鍺硅SiGe、或者硅和鍺硅Si/SiGe的疊層結(jié)構(gòu)反應(yīng)生成；其中，所述金屬為鎳、鈷、鈦、鉬、鎢中的任一種或者任意組合的混合物；所述娃為非晶娃、多晶娃。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，公開(kāi)了一種半導(dǎo)體器件及其制備方法。本發(fā)明中，通過(guò)在對(duì)應(yīng)于晶體管的源極和漏極的金屬硅化物接觸區(qū)的位置上的絕緣介質(zhì)層中形成通孔，并在通孔內(nèi)填充金屬半導(dǎo)體混合物，將源極和漏極引出。由于金屬半導(dǎo)體混合物的電阻率較低，因此可以使得通孔內(nèi)物質(zhì)本身的電阻盡量??；而且，由于通孔內(nèi)的填充材料與源極和漏極接觸區(qū)的材料均為金屬半導(dǎo)體混合物，因此可以使通孔內(nèi)物質(zhì)與源極和漏極接觸區(qū)之間的接觸電阻盡量小。此外，由于通孔內(nèi)填充的是金屬半導(dǎo)體混合物，使得通孔內(nèi)的材料與絕緣介質(zhì)層的材料之間具有良好的界面和粘附性，又不破壞介質(zhì)層材料的結(jié)構(gòu)，因此也無(wú)需在通孔內(nèi)的填充材料和絕緣介質(zhì)層之間形成阻擋層。
文檔編號(hào)H01L21/768GK103000579SQ20121054437
公開(kāi)日2013年3月27日 申請(qǐng)日期2012年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月14日
發(fā)明者吳東平, 皮朝陽(yáng), 趙娜, 張衛(wèi), 張世理 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)