[发明专利]一种半导体器件结构及其制备方法

说明书

本发明提供一种半导体器件结构及制备方法，制备方法包括：提供硅材料层；于硅材料层上形成中间结构，至少包括第一金属层，直接形成于硅材料层上表面，中间结构还包括第二金属层，形成于第一金属层上，第二金属层与第一金属层的材料不同；于中间结构上表面形成绝缘层，在绝缘层的形成过程中，同时第一金属层与硅材料层的硅元素充分反应生成第一硅化金属层，第一硅化金属层反应生成前，中间结构还包括第二硅化金属层，形成于第二金属层下表面。本发明的半导体器件结构可以与硅材料之间形成较低的接触电阻；本发明的半导体器件结构可以直接最为耐高温的导线；本发明的半导体结构可以解决堆叠栅极结构的接触电阻的问题并同时保证堆叠栅极结构的效能。

技术领域

本发明属于集成电路制造技术领域，特别是涉及一种半导体器件结构及其制备方法。

背景技术

在现今的半导体工业中，硅材料是用于制造电晶体和二级体等电子原件的主要半导体衬底，其优点有：1)成本低；2)在热氧化的过程中可以生成二氧化硅，其中，二氧化硅为一种强且稳定的介电膜；3)硅材料能承受较高的操作温度和较大的参杂范围。

由于硅材料的广泛应用，需要找出一种可以与硅材料形成低电阻的接触层材料，而此接触层若也可以直接做导线，则可以省去制程的繁杂性。现有技术中，铝金属具有低电阻、容易沉积以及容易蚀刻的特性，常用于导线材料，同时，添加了约1％的硅到铝中，也可以与硅材料形成低电阻的欧姆接触层，因此，铝是一种很好的导线和与硅连接的材料。

然而，随着半导体制程的微缩，阶梯覆盖率的要求也越来越高，相对地就有越来越多的高温化学气相沉积制程，但由于铝的低熔点特性(约660℃)，造成经过铝沉积的半成品无法承受高温的制程。

同时，多层薄膜结构的多晶硅和硅化钨堆叠的栅极堆叠结构中，具有较大的接触电阻，而依次堆叠的多晶硅层、氮化钨层以及钨层相对具有较低的接触电阻，但是在后续退火或是高温热制程过程其间，氮化钨中的氮会与多晶硅层反应生成薄薄的硅氮键合(Si-N)层，在小的操作电压下，此键合层会造成信号的延迟误差等问题。

因此，如何提供一种多层薄膜的结构，既可以与硅材料形成低电阻的接触，也可以作为耐高温的导线，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种半导体器件结构及其制备方法，用于解决现有技术中器件结构与硅材料之间形成的接触电阻较高等的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种半导体器件结构的制备方法，所述制备方法包括如下步骤：

1)提供一硅材料层；

2)于所述硅材料层上形成中间结构，所述中间结构至少包括第一金属层，且所述第一金属层直接形成于所述硅材料层上表面，所述中间结构还包括第二金属层，所述第二金属层形成于所述第一金属层上，且所述第二金属层的材料与所述第一金属层的材料不同；及

3)于所述中间结构上表面形成绝缘层，且在所述绝缘层的形成过程中，同时所述第一金属层与所述硅材料层的硅元素充分反应生成第一硅化金属层，其中，所述第一硅化金属层反应生成前，所述中间结构还包括第二硅化金属层，形成于所述第二金属层下表面。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述中间结构还包括氮化金属层，形成于所述第一金属层与所述第二硅化金属层之间。

作为本发明的一种优选方案，所述氮化金属层包含相同于所述第一金属层的金属元素。

作为本发明的一种优选方案，步骤2)中，所述第二硅化金属层包含相同于所述第二金属层的金属元素，且在步骤3)中，所述第二金属层维持金属形态。

作为本发明的一种优选方案，所述第一硅化金属层的厚度范围为1～30nm。

本发明还提供一种半导体器件结构，所述半导体器件结构包括：