[发明专利]自对准金属硅化物的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及自对准金属硅化物的形成方法。

背景技术

在半导体制造技术中，金属硅化物由于具有较低的电阻率且和其他材料具有很好的粘合性而被广泛应用于源/漏接触和栅极接触来降低接触电阻。高熔点的金属与硅发生反应生成金属硅化物，通过一步或者多步退火工艺可以形成低电阻率的金属硅化物。随着半导体工艺水平的提高，特别是在90nm及其以下技术节点，为了获得更低的接触电阻，镍及镍的合金成为形成金属硅化物的主要材料。

在已经公开的公开号为US2009309228A1的美国专利申请中公开了一种自对准金属硅化物的形成方法，该方法选择镍合金作为形成金属硅化物的材料。图1至图3给出了该方法形成自对准硅化物各阶段的剖面结构示意图。

如图1所示，首先提供半导体基底100，所述半导体基底100形成有隔离区110，所述隔离区110内填充有绝缘材料；在半导体基底100上形成有栅介质层104；在所述栅介质层104上形成有栅电极103，在所述栅电极103及栅介质层104的两侧形成有侧墙105，所述栅电极103两侧半导体基底100内形成有源极101和漏极102。

如图2所示，在所述半导体基底100的表面形成金属层106，所述金属层106覆盖所述源极101、漏极102、栅极103和侧墙105，所述金属层106的材料为镍。进一步地，可以在金属层106上形成保护层107，所述保护层107的材料为氮化钛(TiN)，用来防止金属层106被氧化，保护层107的形成是可选的。

如图3所示，对所述半导体基底100进行退火工艺，通过退火，所述源极101、漏极102、栅极103表面上的金属层106材料与所述源极101、漏极102和栅极103中的硅材料发生反应生成金属硅化物层，分别为101a、102a、103a。之后通过选择性刻蚀将没有发生反应的金属层106去除，使得形成的金属硅化物层101a、102a、103a暴露在所述半导体基底100的表面。

但是，现有技术形成的金属硅化物电学性能差。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种形成的金属硅化物电学性能好且稳定的自对准金属硅化物的形成方法。

为解决上述问题，本发明提供一种自对准金属硅化物的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面至少有一硅区域；在所述硅区域形成离子注入区；形成覆盖所述离子注入区表面的硅外延层；形成覆盖所述硅外延层的镍金属层；采用第一退火工艺在硅区域表面和所述硅外延层内形成第一金属硅化物层；去除未反应的镍金属层；采用第二退火工艺对第一金属硅化物层进行退火，形成第二金属硅化物层。

可选的，所述离子注入区注入的离子类型为：H、N、F或Pt；或者为含H、N、F或Pt的两种或两种以上混合离子。

可选的，所述离子注入区的形成工艺为离子注入或等离子体处理。

可选的，所述离子注入形成离子注入区的工艺参数为：离子注入能量范围为10KeV至32KeV，离子注入的浓度为1.0E14cm^-2至3.2E14cm^-2。

可选的，所述离子注入区的厚度为10埃至20埃。

可选的，所述硅外延层的厚度为50埃至200埃。

可选的，所述硅区域为源极区或/和漏极区。

可选的，所述硅区域为栅多晶硅层。

可选的，所述镍金属层材料为纯镍或者镍铂合金。

可选的，当所述镍金属层材料为镍铂合金时，镍铂合金中铂的质量百分比含量为1％至10％。

可选的，所述第一退火工艺为采用快速热退火炉，退火温度为200℃至350℃，退火时间为0.1分钟至2分钟。

可选的，所述第二退火工艺为采用快速热退火炉，退火温度为300℃至600℃，时间为0.1分钟至2分钟。

可选的，所述第二金属硅化物层材料为含Pt的NiSi。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例的自对准金属硅化物的形成方法，先在半导体衬底表面的硅区域形成离子注入区，然后在离子注入区表面形成硅外延层，再在硅外延层表面形成含Ni的金属层，退火后，在所述硅外延层内和硅区域表面形成铂镍的金属硅化物层，由于具有离子注入层阻挡，且金属硅化物层形成在所述硅外延层内和硅区域表面，因此，金属离子不会扩散至沟道区域，形成的器件质量高。