[发明专利]一种金属硅化物的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体地，本发明涉及一种金属硅化物的形成方法。

背景技术

在集成电路制造领域，随着MOS晶体管的不断缩小，尤其是在28nm以下的工艺中，各种因为器件的物理极限所带来的二级效应不可避免，器件的特征尺寸按比例缩小变得困难，其中MOS晶体管器件及其电路制造领域容易出现从栅极向衬底的漏电问题。

当前工艺的解决方法是采用高K栅极材料和金属栅的方法，目前金属栅极的形成过程为首先在半导体衬底上形成栅极介电层，在栅极介电层上形成栅极堆栈结构的TiN覆盖层，在TiN层上沉积扩散阻挡层。蚀刻形成金属栅极，所述金属栅极可以包括函数金属层，阻挡层和金属材料层。然后对所述栅极以及源漏形成电连接，在形成电连接过程中为了减小接触电阻需要在所述源漏以及栅极上形成金属硅化物层，例如Ni-Si，目前形成所述金属硅化物的方法主要有以下两种方法：第一种方法是分别在栅极以及有源区上形成所述金属硅化物，该方法分为两步进行，不仅步骤繁琐，而且在该工艺制造成本进一步提高；第二种方法是可以在蚀刻形成接触孔后，再形成所述金属硅化物，但是该方法中需要形成接触孔蚀刻停止层、氧化物掩膜层等多个掩膜层，蚀刻露出所述源漏区以及栅极，然后沉积金属、高温反应形成所述金属硅化物层，而且通过所述方法制备得到的器件具有较大的边际窗口（marginal process window），器件性能下降。

因此，目前在所述有源区以及栅极上形成金属硅化物的方法或者工艺繁琐、成本提高，或者导致器件性能下降，为了进一步简化该过程提高产品性能，需要对目前方法作进一步的改进。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决上述问题，本发明提供了一种金属硅化物的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述衬底上包含至少一个位于核心区域的金属栅极、至少一个位于I/O区域的多晶硅栅极以及位于上述栅极之间的第一层间介质层；

在所述衬底上形成图案化的接触沟槽掩膜层；

以所述接触沟槽掩膜层为掩膜，蚀刻所述第一层间介质层，以在所述金属栅极和所述多晶硅栅极两侧的有源区形成接触沟槽，以露出所述衬底和所述多晶硅栅极；

去除所述接触沟槽掩膜层；

在所述露出的衬底上以及所述多晶硅栅极上形成金属硅化物。

作为优选，所述方法还包括沉积第二层间介质层并平坦化的步骤。

作为优选，所述方法还包括以下步骤：

蚀刻所述第二层间介质层，以形成接触孔并露出所述金属硅化物；

采用金属材料填充所述接触孔，以形成接触塞，实现电连接。

作为优选，所述至少一个金属栅极包括至少一个PMOS金属栅极和至少一个NMOS金属栅极。

作为优选，所述PMOS金属栅极和所述NMOS金属栅极两侧的有源区形成相同的金属硅化物。

作为优选，所述PMOS金属栅极和所述NMOS金属栅极两侧的有源区形成不同的金属硅化物，具体地，在所述衬底上形成图案化的接触沟槽掩膜层；以所述接触沟槽掩膜层为掩膜，蚀刻所述第一层间介质层，以在所述金属栅极和所述多晶硅栅极两侧的有源区形成接触沟槽的步骤包括：

在所述衬底上形成一界面层，在所述界面层上形成图案化的第一接触沟槽掩膜层；

以所述第一接触沟槽掩膜层为掩膜，蚀刻所述界面层、第一层间介质层，以在所述NMOS金属栅极两侧的有源区形成接触沟槽；

去除所述第一接触沟槽掩膜层；

在NMOS金属栅极两侧的有源区上形成第一金属硅化物；

沉积一牺牲层并平坦化，以填充所述沟槽并覆盖所述界面层；

在所述牺牲层上形成第二接触沟槽掩膜层；

以所述第二接触沟槽掩膜层为掩膜，蚀刻所述牺牲层、所述界面层和所述第一层间介质层，以在所述PMOS金属栅极和所述多晶硅栅极两侧的有源区形成接触沟槽并露出所述多晶硅栅极；

去除所述第二接触沟槽掩膜层；

在所述PMOS金属栅极和所述多晶硅栅极两侧的有源区上以及多晶硅栅极上形成第二金属硅化物；

去除所述牺牲层、界面层。

作为优选，所述牺牲层、界面层选用高含量的SiARC层。

作为优选，所述金属硅化物中的金属为钨，钛，钴，镍，铝，钇，镱和铒中的一种或多种。