具有無角輪廓的接觸件硅化物的制作方法
【專利說明】具有無角輪廓的接觸件硅化物
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明和交叉引用
[0002]本申請涉及于2014年_月_日提交的、標(biāo)題為“Contact Silicide
Format1n Using a Spike Annealing Process” 的第 _ 號(代理人卷號:
TSMC2013-1662/24061.2762)美國專利申請，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體集成電路(IC)工業(yè)已經(jīng)歷了快速發(fā)展。IC材料和設(shè)計(jì)中的技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生了數(shù)代1C，其中，每代IC都比上一代具有更小和更復(fù)雜的電路。然而，這些進(jìn)步已增加了處理和制造IC的復(fù)雜性，并且為了實(shí)現(xiàn)這些進(jìn)步，需要IC處理和制造過程中的類似發(fā)展。在IC的進(jìn)化過程中，在幾何尺寸(即，使用制造工藝可形成的最小部件)減小的同時(shí)，功能密度(即，單位芯片面積上的互連器件的數(shù)量)通常會增大。
[0005]隨著半導(dǎo)體工業(yè)發(fā)展為納米級技術(shù)工藝節(jié)點(diǎn)以追求更高的器件密度、更高的性能以及更低的成本，來自制造和設(shè)計(jì)兩方面的挑戰(zhàn)已引起多層(或三維)集成器件的發(fā)展。例如，隨著器件尺寸不斷縮小，形成接觸孔(或接觸件)的常規(guī)方法已導(dǎo)致各種問題(諸如，不均勻的硅化物晶粒尺寸、接觸電阻太大、漏電流問題等)。這樣，半導(dǎo)體器件性能劣化并且缺陷數(shù)量可能增加。因此，盡管現(xiàn)存的制造半導(dǎo)體器件的方法通常足以滿足其預(yù)期的目的，但是它們不是在每個方面完全符合要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的缺陷，根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:晶體管，具有源極/漏極區(qū)；導(dǎo)電接觸件，設(shè)置在所述源極/漏極區(qū)上方:以及硅化物元件，設(shè)置在所述導(dǎo)電接觸件下方，其中，所述硅化物元件具有無角的截面輪廓。
[0007]在該半導(dǎo)體器件中，所述硅化物元件具有近似圓形的截面輪廓。
[0008]在該半導(dǎo)體器件中，所述硅化物元件的一部分具有近似橢圓形的截面輪廓。
[0009]在該半導(dǎo)體器件中，所述硅化物元件是硅化鎳。
[0010]在該半導(dǎo)體器件中，以所述硅化物元件形成所述導(dǎo)電接觸件和所述源極/漏極區(qū)之間的界面的方式設(shè)置所述硅化物元件。
[0011]在該半導(dǎo)體器件中，所述晶體管是高k金屬柵極晶體管。
[0012]在該半導(dǎo)體器件中，所述半導(dǎo)體器件是20nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)器件。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:硅襯底；柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在所述硅襯底上方；源極/漏極，形成在所述硅襯底中并且與所述柵極結(jié)構(gòu)鄰近；以及接觸件，設(shè)置在所述源極/漏極上方，所述接觸件包含金屬材料，其中，金屬硅化物形成所述接觸件和所述源極/漏極之間的界面，并且所述金屬硅化物的截面具有無角的形狀。
[0014]在該半導(dǎo)體器件中，所述金屬硅化物的截面具有近似圓形的形狀。
[0015]在該半導(dǎo)體器件中，所述金屬硅化物的一部分的截面具有類橢圓的形狀。
[0016]在該半導(dǎo)體器件中，所述金屬硅化物包含硅化鎳。
[0017]在該半導(dǎo)體器件中，所述柵極結(jié)構(gòu)包括高k柵極介電層和金屬柵電極。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括:提供襯底，所述襯底具有形成在其中的源極/漏極區(qū)和形成在其上方的介電層；在所述介電層中形成開口，其中，所述開口露出所述源極/漏極區(qū)；通過所述開口實(shí)施注入工藝以在所述源極/漏極區(qū)中形成非晶硅部分；在所述開口中沉積金屬，所述金屬沉積在所述非晶硅部分上；以及對所述金屬實(shí)施退火以促進(jìn)所述金屬和所述非晶硅部分之間發(fā)生反應(yīng)，從而在所述源極/漏極區(qū)中形成金屬硅化物。
[0019]在該方法中，實(shí)施所述注入工藝包括實(shí)施冷注入工藝。
[0020]在該方法中，在約_60°C至約-100°C范圍內(nèi)的溫度下實(shí)施所述冷注入工藝。
[0021]該方法還包括:在所述退火之后，實(shí)施蝕刻工藝以去除所述金屬的未反應(yīng)部分；之后實(shí)施另一退火工藝；以及在所述開口中以及在所述金屬硅化物上形成導(dǎo)電接觸元件。
[0022]該方法還包括:在形成所述開口之前，在所述襯底上方形成柵極結(jié)構(gòu)。
[0023]在該方法中，形成所述柵極結(jié)構(gòu)包括形成高k柵極介電層以及所述高k柵極介電層上方的金屬柵電極。
[0024]在該方法中，所述退火包括尖峰退火工藝。
[0025]在該方法中，以所述金屬硅化物形成為具有無角的截面輪廓的方式實(shí)施所述注入工藝和所述退火。
【附圖說明】
[0026]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，通過以下詳細(xì)描述可以更好地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個部件未按照比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0027]圖1至圖5和圖7至圖9是根據(jù)一些實(shí)施例處于各個制造階段的半導(dǎo)體器件的簡化的截面?zhèn)纫晥D。
[0028]圖6A和圖6B分別是與示例性常規(guī)退火工藝和本發(fā)明的尖峰退火工藝的實(shí)施例相關(guān)聯(lián)的退火溫度分布曲線。
[0029]圖1OA和圖1OB分別是通過常規(guī)工藝所形成的示例性金屬硅化物和通過本發(fā)明的工藝所形成的金屬硅化物的實(shí)施例的截面輪廓。
[0030]圖11是示出Re跟蹤計(jì)算與應(yīng)力電壓的實(shí)驗(yàn)結(jié)果的曲線圖。
[0031]圖12是示出根據(jù)一些實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]以下公開內(nèi)容提供了許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗詫?shí)現(xiàn)所提供的主題的不同特征。以下描述了部件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅是實(shí)例而并非旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可包括以直接接觸的方式形成第一部件和第二部件的實(shí)施例，并且也可包括附加部件可形成在第一部件和第二部件之間，使得第一部件和第二部件不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明在各個實(shí)例中可以重復(fù)參考標(biāo)號和/或字母。這種重復(fù)是出于簡化和清楚的目的，而其本身并不表明所討論的各個實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0033]而且，為了便于描述，諸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”
等的空間相對術(shù)語在此可用于描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作過程中的不同方位。裝置可以以其他方式進(jìn)行定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并因此在此使用的空間相對描述符可同樣地進(jìn)行相應(yīng)的解釋。
[0034]圖1至圖5和圖7至圖9是處于各個制造階段的半導(dǎo)體器件100的局部截面?zhèn)纫晥D。半導(dǎo)體器件100可包括集成電路(IC)芯片、片上系統(tǒng)(SoC)或它們的一部分。半導(dǎo)體器件100也可包括各種無源和有源微電子器件，諸如電阻器、電容器、電感器、二極管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)、互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)晶體管、雙極結(jié)型晶體管(BJT)、橫向擴(kuò)散MOS(LDMOS)晶體管、大功率MOS晶體管或其他類型的晶體管。應(yīng)該理解，為了更好地理解本發(fā)明的創(chuàng)造性概念，簡化了圖1至圖5和圖7至圖9，并且出于簡化的原因，可以不明確示出半導(dǎo)體器件100的各個元件。
[0035]參照圖1，半導(dǎo)體器件100包括襯底110。在示出的實(shí)施例中，襯底110是硅襯底，但是應(yīng)該理解，在可選實(shí)施例中，也可使用其他類型的襯底。例如，襯底110也可以是硅鍺襯底、碳化硅襯底等。例如，也可通過η型摻雜劑或P型摻雜劑來輕摻雜襯底110。
[0036]襯底110可包括各種摻雜區(qū)，諸如，晶體管器件的源極/漏極區(qū)120和121。源極/漏極區(qū)120和121可以是P型襯底110中的η型區(qū)，或者可以是η型襯底110中的ρ型區(qū)。源極/漏極區(qū)120和121的每個也可包括輕摻雜部分和重?fù)诫s部分，出于簡化的原因，沒有將它們明確地示出。
[0037]柵極結(jié)構(gòu)130形成在襯底110上方。柵極結(jié)構(gòu)