[发明专利]金属硅化物的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术，特别涉及一种金属硅化物的形成方法。

背景技术

随着半导体制造工艺的发展，半导体器件尺寸缩小带来了相对接触电阻的提升，为了降低相对接触电阻，金属硅化物(salicide)的形成工艺得到了广泛的应用。图1a～图6a为现有技术中金属硅化物的形成方法的过程剖面示意图，该方法主要包括：

步骤101，参见图1a，提供一半导体衬底1001，在半导体衬底1001表面生长栅氧化层1002，并淀积多晶硅1003，利用光刻、刻蚀和离子注入等工艺形成栅极结构。

本步骤中，首先进行栅氧化层1002的生长；然后，通过化学气相淀积工艺，在晶片表面淀积一层多晶硅1003，厚度约为500～2000埃；之后，通过光刻、刻蚀和离子注入等工艺，制作出栅极结构，本发明所述栅极结构包括由多晶硅1003构成的栅极和位于栅极下方的栅氧化层1002。

步骤102，参见图2a，向半导体衬底1001进行轻掺杂漏(LDD)注入，在栅极结构两侧的半导体衬底1001上形成轻掺杂漏极1004和轻掺杂源极1005。

在半导体器件微型化、高密度化、高速化和系统集成化等需求的推动下，栅极结构的宽度不断减小，其下方的沟道长度也不断减小，然而漏端的电压并没有显著减小，这就造成了在漏端的电场的增加，使得附近的电荷具有较大的能量，这些热载流子有可能穿越栅氧化层，引起了漏电流的增加，因此，需要采用一些手段来降低漏电流出现的可能性，如LDD注入。

步骤103，参见图3a，在半导体衬底1001表面依次淀积二氧化硅(SiO₂)和氮化硅(Si₃N₄)，然后采用干法刻蚀工艺刻蚀晶片表面的氮化硅，形成第二侧壁层1006，采用湿法刻蚀工艺刻蚀晶片表面的二氧化硅，形成第一侧壁层1007。

第一侧壁层1007和第二侧壁层1006共同构成半导体器件的侧壁层，可用于防止后续进行源漏注入时过于接近沟道以致发生源漏穿通，即注入的杂质发生扩散从而产生漏电流。

另外，在现有技术中可能还包括形成侧壁层的其他方法，例如：侧壁层还有可能是NON结构，也就是说侧壁层包括：第一侧壁层、第二侧壁层和第三侧壁层，其中，第一侧壁层和第三侧壁层为氮化硅，第二侧壁层是二氧化硅，形成方法为：在沉积氮化硅，然后采用干法刻蚀工艺刻蚀氮化硅，刻蚀后的氮化硅覆盖栅极结构表面，形成第三侧壁层；依次沉积二氧化硅和氮化硅，采用干法刻蚀工艺刻蚀氮化硅，采用湿法刻蚀工艺刻蚀二氧化硅，刻蚀后的氮化硅和二氧化硅覆盖在第三侧壁层表面，形成第一侧壁层和第二侧壁层，第一侧壁层为刻蚀后的氮化硅，第二侧壁层为刻蚀后的二氧化硅。

步骤104，参见图4a，向半导体衬底1001进行离子注入，从而形成漏极1008和源极1009。

需要说明的是，由于第一侧壁层1007和第二侧壁层1006可作为栅极结构的保护层，因此注入的离子难以进入栅极，从而仅对栅极两侧的半导体衬底1001实现了注入，并最终形成漏极1008和源极1009。

步骤105，参见图5a，沉积金属硅化物阻挡层(salicide block oxide)1010。

金属硅化物阻挡层1010可为硅氧化物，例如二氧化硅(SiO₂)。

步骤106，参见图6a，对金属硅化物阻挡层1010进行刻蚀，将接触孔形成区域所对应的金属硅化物阻挡层1010去除，暴露出接触孔形成区域对应的半导体衬底1001表面或栅极结构表面，沉积金属，然后进行快速退火处理(RTA)，由于金属可与硅反应，但是不会与硅氧化物如二氧化硅反应，所以金属只会与暴露出的半导体衬底1001表面或栅极结构表面发生反应形成金属硅化物1011。

后续可将没有发生反应的金属去除，例如可采用酸性溶液去除金属硅化物阻挡层1010之上没有反应的金属。

在本步骤中，沉积的金属可为(Ni)、钛(Ti)或者钴(Co)等任一种金属，相应地，所形成的金属硅化物1011可为镊基硅化物、钛基硅化物或钴基硅化物等。

可见，本步骤执行完毕后，相当于形成的金属硅化物1011镶嵌于金属硅化物阻挡层1010中，在后续工艺流程中，接触孔将形成于金属硅化物1011之上，也就是说，后续形成的每个接触孔的底部为金属硅化物1011，金属硅化物1011是由金属和硅经过物理化学反应形成的一种化合态，其导电特性介于金属和硅之间。

至此，本流程结束。