金屬硅化物接觸層的形成方法以及場效應晶體管技術

本發明專利技術提供了一種金屬硅化物接觸層的形成方法以及場效應晶體管，其中所述形成方法包括：提供場效應晶體管，在場效應晶體管的源區以及漏區的部分表面區域內形成應力層；在應力層的表面形成薄膜頂蓋層；在源區、漏區以及薄膜頂蓋層的表面淀積金屬；在高溫條件下進行硅化工藝，將所述金屬轉化為金屬硅化物接觸層；對場效應晶體管進行高溫退火。本發明專利技術中，形成的金屬硅化物不直接與應力層接觸，而是形成于薄膜頂蓋層表面，從而改善金屬硅化物接觸層的質量，進而提高器件的可靠性。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及半導體制造工藝，特別涉及場效應晶體管中金屬硅化物接觸層的形成 方法。
技術介紹
隨著半導體工藝和設計的進步，集成電路的單位密度越來越大而器件尺寸越來越 小。尺寸減小必然帶來內連線電阻增加而使其存取速度下降。對于每一個場效應晶體管器 件來說，柵極以及源漏區的接觸電阻是決定器件響應速度的重要因素。一般的場效應晶體 管多采用多晶硅(Polysilicon)作為柵極，而源漏極為具有離子摻雜的單質硅，本身均具 有很高的電阻率。為了降低場效應晶體管上的源漏極以及柵極的接觸電阻，現有的解決辦法是在所 述的柵極多晶硅層以及源漏區的表面區域上再覆蓋一層金屬硅化物，例如硅化鎢(WSix)、 硅化鈦(TiSix)或者硅化鎳(NiSix)，以減小接觸電阻率。而形成金屬硅化物接觸層的過 程，稱為硅化工藝，現有的對源漏區進行的硅化工藝，基本流程如圖1所示步驟Si、首先在場效應晶體管的源區以及漏區的表面區域內，也即摻雜如N型或 P型半導體襯底表面形成應力層，所述應力層將在晶體管的溝道區域產生應力，以提高載流 子遷移率，進而增進晶體管的性能。通常所述應力層的材質為鍺化硅SiGe。步驟S2、在源漏區以及應力層的表面淀積鎳、鎢或者鈦等金屬。步驟S3、在高溫條件例如300攝氏度 400攝氏度下，將上述金屬轉化為金屬硅化 物接觸層。步驟S4、形成金屬硅化物接觸層后，在一定溫度例如900攝氏度 1100攝氏度下 對場效應晶體管進行退火。現有的金屬硅化物接觸層形成方法存在如下問題由于源區、漏區的硅以及應力 層的鍺化硅的材質差異，表面的金屬轉化為金屬硅化物后，金屬硅化物接觸層與其下方的 鍺化硅的粘附性較差，可能出現脫落現象，直接導致接觸電阻的增大，影響器件性能以及可靠性。
技術實現思路
本專利技術的目的在于提供一種金屬硅化物接觸層的形成方法，解決現有形成方法中 可能存在的金屬硅化物接觸層粘附性差等問題。為解決上述問題，本專利技術提供的一種金屬硅化物接觸層的形成方法，基本步驟包 括提供場效應晶體管，在場效應晶體管的源區以及漏區的部分表面區域內形成應力 層；在應力層的表面形成薄膜頂蓋層；在源區、漏區以及薄膜頂蓋層的表面淀積金屬；在高溫條件下進行硅化工藝，將所述金屬轉化為金屬硅化物接觸層；對場效應晶體管進行高溫退火。可選的，所述場效應晶體管為PMOS晶體管，所述應力層為鍺化硅。優選的，所述薄膜頂蓋層材質為硅。可選的，所述薄膜頂蓋層直接在應力層表面通 過化學氣相沉積形成。可選的，所述在應力層的表面形成薄膜頂蓋層包括減薄應力層，在 源漏區的表面形成凹槽，在所述凹槽內通過化學氣相沉積形成薄膜頂蓋層。可選的，所述薄 膜頂蓋層的厚度范圍為 00Α~300人。可選的，所述金屬為鎳、鎢或鈦中的一種。所述硅化工藝的溫度為280攝氏度 330攝氏度。基于上述形成方法，本專利技術還提供了一種場效應晶體管，其特征在于，包括半導體襯底；位于半導體襯底上的柵極；位于柵極兩側半導體襯底內的源區以及 漏區；所述源區以及漏區的部分表面區域內形成有應力層；所述應力層的表面形成有薄膜頂蓋層；所述源區、漏區以及薄膜頂蓋層的表面形成有金屬硅化物接觸層。可選的，所述場效應晶體管為PMOS晶體管。所述應力層材質為鍺化硅。優選的，所述薄膜頂蓋層的材質為硅。可選的，所述薄膜頂蓋層的厚度范圍為ι οοΑ 300 Α。可選的，所述金屬硅化物接觸層的材質為硅化鎢、硅化鈦或者硅化鎳中的一種。與現有技術相比，本專利技術通過在應力層的表面形成薄膜頂蓋層，使得硅化工藝中， 形成的金屬硅化物不直接與應力層接觸，而是形成于薄膜頂蓋層表面，從而解決金屬硅化 物接觸層的粘附性問題，進而提高器件的可靠性。附圖說明通過附圖中所示的本專利技術的優選實施例的更具體說明，本專利技術的上述及其它目 的、特征和優勢將更加清晰。在全部附圖中相同的附圖標記指示相同的部分。并未刻意按 實際尺寸等比例縮放繪制附圖，重點在于示出本專利技術的主旨。圖1是現有金屬硅化物接觸層的形成方法的流程示意圖；圖2是本專利技術提供的金屬硅化物接觸層的形成方法的流程示意圖；圖3至圖11是本專利技術提供的金屬硅化物接觸層的形成方法具體實施例示意具體實施例方式在下面的描述中闡述了很多具體細節以便于充分理解本專利技術。但是本專利技術能夠以 很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領域技術人員可以在不違背本專利技術內涵的情況 下做類似推廣，因此本專利技術不受下面公開的具體實施的限制。現有的金屬硅化物接觸層的形成方法中，金屬硅化物形成于源區、漏區以及應力 層的表面，由于應力層的材質例如鍺化硅表面難以形成理想的金屬硅化物接觸層，存在粘 附性差的問題，因此本專利技術在應力層的表面形成薄膜頂蓋層，使得金屬硅化物不直接與應 力層接觸，而是形成于薄膜頂蓋層的表面，以解決金屬硅化物接觸層的粘附性問題。基于上述思想，本專利技術提供了一種金屬硅化物接觸層的形成方法，圖2是本專利技術 所述形成方法的流程示意圖，具體包括如下步驟S101、提供場效應晶體管，在場效應晶體管的源區以及漏區的部分表面區域內形 成應力層；其中，場效應晶體管可以是PM0S，而相應的應力層材質可以是鍺化硅。S102、在應力層的表面形成薄膜頂蓋層；其中，作為優選方案，所述薄膜頂蓋層的材質可以與源區、漏區相同，為單質硅。也 可以采用其他易于進行硅化工藝的材質。應力層中鍺化硅的電阻率小于硅，因此薄膜頂蓋層的厚度將直接影響源漏區的 接觸電阻，通常薄膜頂蓋層的厚度越大，源區、漏區的接觸電阻也將越小，但鑒于工藝限 制，其厚度也不可能無限制增大，且在達到一定厚度后，接觸電阻也無法進一步得到降 低；此外還需考量薄膜頂蓋層在進行硅化工藝時所消耗的厚度問題；優選的厚度范圍為 100 A 300A。可選的，可以直接通過化學氣相沉積，在應力層的表面形成薄膜頂蓋層。或者可以 減薄應力層，在源區、漏區的表面形成凹槽，在凹槽內沉積形成薄膜頂蓋層，以避免改變源 區、漏區的表面高度。此外，所述減薄應力層形成凹槽的深度即后續形成的薄膜頂蓋層的厚 度，同樣需要進行上述考量而進行選擇，而在通常情況下，應力層的厚度遠大于薄膜頂蓋層 的厚度，因此不會影響溝道區應力狀態。S103、在源漏區以及薄膜頂蓋層的表面淀積金屬；其中，所述金屬可以為鎢、鈦或者鎳中的一種，用于后續形成金屬硅化物，因此淀 積的范圍以及厚度根據需要進行選擇。可以采用物理氣相沉積或者金屬濺射、原子層淀積 法形成。S104、在高溫條件下進行硅化工藝，將所述金屬轉化為金屬硅化物接觸層；其中，由于所述金屬位于源漏區以及薄膜頂蓋層的表面，若薄膜頂蓋層與源區、漏 區材質均為硅，則各部分的硅化工藝的溫度條件將趨于一致，溫度范圍為280度 330度。S105、對場效應晶體管進行高溫退火，對晶體管中各層結構進行穩固。下面結合說明書附圖，對本專利技術所述金屬硅化物接觸層的形成方法具體實施例進 行詳細說明。參考圖3，提供場效應晶體管，在場效應晶體管中源漏區200的部分表面區域內形 成有應力層201。由于所述應力層201用于在晶體管的溝道區域內提供應力，以增強載流子的遷移 率，提高器件性能。因此對于不同導電類型的場效應晶體管，應力層的材質也不相同，以提 供不同類型的應力。本實施例以PMOS晶體管為例，溝道所需應力為拉伸應力，所述應力層 201的材質為鍺化硅SiGe。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種金屬硅化物接觸層的形成方法，其特征在于，包括：提供場效應晶體管，在場效應晶體管的源區以及漏區的部分表面區域內形成應力層；在應力層的表面形成薄膜頂蓋層；在源區、漏區以及薄膜頂蓋層的表面淀積金屬；在高溫條件下進行硅化工藝，將所述金屬轉化為金屬硅化物接觸層；對場效應晶體管進行高溫退火。

【技術特征摘要】

【專利技術屬性】
技術研發人員：杜珊珊，楊正睿，
申請(專利權)人：中芯國際集成電路制造上海有限公司，
類型：發明
國別省市：31