[发明专利]半导体器件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体器件及其制造方法，特别是涉及一种适用于控制镍基金属硅化物横向生长的新型CMOS结构及其制造方法。

背景技术

IC集成度不断增大需要器件尺寸持续按比例缩小，然而电器工作电压有时维持不变，使得实际MOS器件内电场强度不断增大。高电场带来一系列可靠性问题，使得器件性能退化。

MOSFET源漏区之间的寄生串联电阻会使得等效工作电压下降。为了减小接触电阻率以及源漏串联电阻，深亚微米小尺寸MOSFET常采用高掺杂源漏并同时在源漏区上覆盖金属硅化物特别是镍基金属硅化物用作接触。如附图1所示为传统的高掺杂源漏MOSFET，衬底10被浅沟槽隔离(STI)20划分出其中包含有沟道区14的多个有源区，栅结构50及其顶部的盖层60形成在衬底10上，栅结构40两侧形成有隔离侧墙70，侧墙70两侧的衬底10中形成有源漏区30，源漏区除了可以整体高掺杂，也可以为部分轻掺杂结构(LDD)，金属硅化物40形成在源漏区30上，金属硅化物40通常为镍基金属硅化物。其中，衬底10可为体硅，也可是包含硅衬底11、埋氧层12和薄硅层13的绝缘体上硅(SOI)，还可以是例如SiGe等化合物半导体材料。

值得注意的是，图1以及后续附图中，为了方便示意起见，体硅衬底10与SOI衬底(11、12以及13)之间的STI 20仅为示意性的隔离，并非两者实际相邻或接触。

但是，这种具有镍基金属硅化物的传统高掺杂源漏MOSFET也存在一些不足。如图2所示，在其制造过程中，需要先在包括衬底、衬底上的栅极、栅极隔离侧墙的基本结构上沉积薄层金属，通常为镍基金属，然后高温退火使得金属与衬底中的硅反应形成金属硅化物。在该高温退火时，薄层金属不仅直接与衬底中的硅反应，还绕过通常为氮化物的栅极隔离侧墙横向扩散到衬底中，因此形成如图3中虚线椭圆所示的镍基金属硅化物横向生长。这种横向生长不仅发生在栅极隔离侧墙下方，还可能发生在栅极下方的衬底中沟道区内。附图4A和4B为发生了镍基金属硅化物横向生长的器件的透射电镜剖面图，附图4A中所示虚线为源漏区的镍基金属硅化物，可见其几乎快要联通为一体，附图4B箭头所指为已经发生横向生长的镍基金属硅化物。

当器件尺寸缩小至亚50nm时，这种镍基金属硅化物的横向生长(或称横向侵入)将使得栅极泄漏电流大增，器件可靠性下降，当衬底为SOI时由于埋氧层上的薄硅层本身就较少，使得源漏可能因为镍基金属硅化物横向生长而相连从而造成电短路，这些均将导致重大问题，使得产品良率下降成本上升。

为了解决这个问题，人们通常采用两步退火来形成镍基金属硅化物。

首先，如图5所示，在基本结构上沉积金属薄层。在具有STI 20的衬底10(也可为包括厚硅11、埋氧层12和薄硅层13的SOI衬底)上依次形成栅极50、盖层60、栅极侧墙70，离子注入并退火激活形成高掺杂源漏30。在整个基本结构上沉积Ni或Ni-Pt的金属薄层80。随后执行第一低温退火，退火温度约为300℃。

第一低温退火之后，如图6所示，与衬底10直接接触的也即位于源漏区域的镍基金属薄层80部分会与衬底中的硅发生反应形成富镍相的镍基金属硅化物。在此约300℃的低退火温度下，栅极侧墙70上的金属薄层不太可能绕过隔离侧墙横向扩散到衬底中。

接着，如图7所示，剥除未反应的金属薄层80。在约450至500℃的温度下进行第二高温退火，使得富镍相的镍基金属硅化物转化为具有低电阻率镍基金属硅化物40，以便减小源漏寄生电阻，提高器件响应速度。由附图7可知，镍基金属硅化物的横向生长由于采用两步温度不同的退火而在一定程度上得到抑制，但是工艺复杂性提升，且在第二高温退火时仍然会发生一定的镍基金属硅化物横向生长。

总而言之，自对准硅化物工艺中隔离氮化物侧墙上的多余的Ni扩散很快，镍基金属硅化物的横向生长容易发生，导致栅极泄漏电流增大、器件稳定性降低且源漏可能发生穿通，特别是对于SOI器件。因此，需要一种在制造新型半导体器件过程中能有效减少镍基金属硅化物横向生长的制造方法。

发明内容

由上所述，本发明的目的在于提供一种有效减少镍基金属硅化物横向生长的制备方法。

本发明提供了一种半导体器件，包括含硅的衬底、位于所述衬底中的沟道区、位于所述沟道区两侧的源漏区、位于所述沟道区上的栅极结构以及位于所述栅极结构两侧的隔离侧墙，所述源漏区上具有镍基金属硅化物，其特征在于：在所述镍基金属硅化物中具有能抑制镍金属扩散的掺杂离子。