[发明专利]金属硅化物层和闪存的存储单元栅电极的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种金属硅化物层的形成方法，以及一种闪存的存储单元栅电极的形成方法。

背景技术

由于金属硅化物（salicide）不仅具有电阻低、与硅之间的接触电阻低、与硅之间的附着能力强、以及与硅的接触界面应力小等优点，金属硅化物已作为半导体器件接触点、电极或导线被广泛应用；而且在半导体器件中采用金属硅化物时，还能够缩短半导体器件的RC延迟时间。

现有技术以所述金属硅化物层作为闪存的存储单元栅电极时，所述闪存的存储单元栅电极的形成方法，请参考图1至图4，包括：

请参考图1，提供半导体衬底10，以及位于半导体衬底10上的若干闪存的存储单元11，所述若干存储单元11由隔离层12相互隔离，所述存储单元11包括：浮栅层13、以及位于浮栅层13上的控制栅层14，所述控制栅层14的顶部与隔离层12的表面齐平。

所述浮栅层13和控制栅层14之间通过层间介质层15相互隔离，所述层间介质层15为氧化硅-氮化硅-氧化硅的叠层结构；所述浮栅层13与半导体衬底10之间通过绝缘层16相互隔离；所述控制栅层14和浮栅层13的材料为多晶硅。

请参考图2，在所述控制栅层14和隔离层12表面形成金属层17。

所述金属层17的材料为镍或钴，所述金属层17的形成工艺为物理气相沉工艺。

请参考图3，进行热退火，使所述金属层17（如图2）与控制栅层14反应，在所述控制栅层14表面形成金属硅化物层18，所述金属硅化物层18的顶部与隔离层12的表面齐平。

需要说明的是，形成所述金属硅化物层18后，所述金属硅化物层18表面具有剩余的金属层17a。

请参考图4，去除所述金属硅化物层18表面剩余的金属层17a（如图3）。

然而，现有技术以金属硅化物层作为闪存的存储单元栅电极时，所述金属硅化物层的厚度较薄，无法满足闪存的技术要求。

更多金属硅化物层的形成方法，请参考专利号为US 7238611B2的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种金属硅化物层的形成方法，以及一种闪存的存储单元栅电极的形成方法，使所形成的金属硅化物层的厚度较厚，从而满足以金属硅化物层作为闪存的存储单元栅电极时的技术要求。

为解决上述问题，本发明提供一种金属硅化物层的形成方法，包括：提供半导体衬底，以及位于所述半导体衬底表面的第一硅层；在所述第一硅层表面形成金属层；在所述金属层表面形成第二硅层；进行热退火，使所述金属层与所述第一硅层和第二硅层反应，形成金属硅化物层；去除所述金属硅化物层表面的第二硅层。

可选地，所述金属层的材料为镍或钴，厚度为20~100纳米。

可选地，所述第一硅层的厚度为20~100纳米。

可选地，所述第二硅层的厚度为20~100纳米。

可选地，所述热退火的时间为0.1毫秒~120秒，温度为200~900℃，保护气体为氮气或惰性气体。

本发明还提供一种闪存的存储单元栅电极的形成方法，包括：提供半导体衬底，以及位于半导体衬底上的若干闪存的存储单元，所述若干存储单元由隔离层相互隔离，所述存储单元包括：浮栅层、以及位于浮栅层上的控制栅层，所述控制栅层的顶部与隔离层的表面齐平；去除部分控制栅层，使所述控制栅层的顶部低于所述隔离层的表面；在去除部分控制栅层后，在所述控制栅层表面形成金属层；在所述金属层和隔离层表面形成多晶硅层；进行热退火，使所述金属层与控制栅层和多晶硅层反应，在所述控制栅层表面形成金属硅化物层，所述金属硅化物层的顶部与所述隔离层的表面齐平；去除所述金属硅化物层表面的多晶硅层。

可选地，所述多晶硅层的厚度为20~100纳米，形成工艺为化学气相沉积工艺或物理气相沉积工艺。

可选地，所述金属层的厚度为20~100纳米，材料为镍或钴，形成工艺为化学液相沉积工艺。

可选地，当所述金属层的材料为镍时，所述化学液相沉积工艺的反应溶液为NiSO4溶液、以及(NH4)2SO4、NH4F和C6H5Na3O7溶液中的一种或多种，且所述NiSO4在反应溶液中的摩尔浓度为0.01~1mol/L，所述反应溶液的PH值为8~10，沉积时间为30秒~3000秒，沉积温度为0~90℃。

可选地，所述热退火工艺为快速热退火、尖峰热退火或激光热退火。