[发明专利]热稳定性镍基硅化物源漏MOSFETs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，特别是涉及一种热稳定性镍基硅化物源漏MOSFETS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。例如，MOSFET源漏区之间的寄生串联电阻会使得等效工作电压下降。 

图1所示为将金属硅化物直接用作源漏的MOSFET，也称作肖特基势垒源漏MOSFET。衬底100被浅沟槽隔离(STI)200划分出其中包含有沟道区的多个有源区，其中，衬底100可为体硅，也可是包含硅衬底110、埋氧层120和薄硅层130的绝缘体上硅(SOI)，还可以是例如SiGe等化合物半导体材料；依次形成在衬底100上的栅介质层310、栅电极320及其顶部的盖层330共同构成栅堆叠结构300，栅堆叠结构300两侧形成有隔离侧墙400，金属硅化物500形成在衬底100中侧墙400两侧以作为源漏区。值得注意的是，图1以及后续附图中，为了方便示意起见，仅显示了体硅衬底上的各种结构，但是本发明依然适用于SOI衬底。 

与传统的高掺杂源漏的MOSFET相比，这种肖特基势垒源漏MOSFET无需进行离子注入和激活来形成重掺杂源漏，工艺较简单，接触电阻更小，电学性能更优越。金属硅化物源漏MOSFET的驱动能力是由其源极和沟道之间的肖特基势垒高度(SBH)来控制的。随着SBH降低，驱动电流增大。器件模拟的结果显示，当SBH降低至约0.1eV时，金属硅化物源/漏MOSFET可达到与传统MOSFET相同的驱动能力。 

由于镍基硅化物通常具有较低的电阻(例如10.5～15μΩ/cm)、较低的硅消耗(镍与衬底硅反应形成镍基硅化物时消耗衬底硅较少)以及其合适的SBH，镍基硅化物在现有的金属硅化物源漏MOSFETs技术中起到了不可替代的作用并被广泛应用。 

但是，这种以镍基金属硅化物作为源漏的MOSFET也存在一些不足。镍基硅化物通常受制于其较差的热稳定性。由于镍基硅化物熔点较低，它们通常在约550℃下会发生凝结或凝聚。但是在某些应用中，镍基硅化物需要承受约750℃的高温以进行后期处理。在这些应用中，较低熔点、较差热稳定性的镍基硅化物因为会发生凝结或凝聚从而破坏源漏区的稳定性或进入沟道区内，甚至可能导致器件失效。因此，非常需要改进镍基硅化物的热稳定性。 

现有的改进镍基硅化物热稳定性的方法通常包括，在沉积镍金属时同步添加高熔点(难熔)金属，例如铂、钴、钛等等，形成的合金具有较高熔点和较佳的热稳定性，随后形成的镍基金属合金硅化物的热稳定性也随之改善。此外，还可以在整个硅衬底(特别是要形成接触的源漏区中)加入掺杂剂，例如氮、碳等等(通常采用C、N、F，此外还可以采用O、S等等)，随后沉积金属并执行退火以形成镍基硅化物，掺杂离子能起到阻止镍扩散的作用，当镍基金属硅化物发生部分凝结时能阻挡金属扩散特别是进入沟道区，一定程度上提高了热稳定性。 

然而，这些现有的改进镍基硅化物热稳定性的方法存在一定缺陷。采用镍基金属合金来制备硅化物时，所添加的例如铂、钴、钛等金属不足以大大改进其热稳定性，取得的改进效果有限的同时还带来了硅化物源漏电阻增大的副作用。而对衬底掺杂的技术中，掺入的杂质除了改进源漏接触的镍基金属硅化物的热稳定性之外，还会因为离子注入时经常发生的隧道效应同时影响到沟道区的迁移率，进一步加剧或恶化了MOSFETs的短沟道效应。 

总而言之，现有金属硅化物源漏MOSFETs制造技术中广泛使用的镍基金属硅化物源漏需要有效改进其热稳定性，然而现有的改进技术不足以完全胜任。因此，需要一种能有效提高镍基金属硅化物热稳定性的半导体器件及其方法。 

发明内容

由上所述，本发明的目的在于提供一种有效提高镍基金属硅化物源漏热稳定性的半导体器件及其制造方法。 

本发明提供了一种方法，用于有效提高镍基金属硅化物源漏的热 稳定性，包括：在栅极结构和隔离侧墙两侧的衬底中形成非晶层；对所述非晶层进行掺杂离子注入；第一退火以形成重结晶层，所述掺杂离子固定在所述重结晶层内；在所述重结晶层上形成镍基金属硅化物源漏区。 

本发明还提供了一种半导体器件，包括：衬底、位于所述衬底中的沟道区、位于所述沟道区两侧的重结晶层、镍基金属硅化物源漏区、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，其特征在于：所述镍基金属硅化物源漏区位于所述重结晶层上，所述重结晶层中包含掺杂离子。