[发明专利]一种金属硅化物埋层的结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子技术领域，具体涉及一种半导体器件的埋层结构，特别涉及一种金属硅化物埋层的结构，本发明还涉及该种金属硅化物埋层结构的形成方法，。

背景技术

近年来，以硅集成电路为核心的微电子技术得到了迅速的发展，集成电路芯片的发展按比例逐步缩小，基本上遵循摩尔定律，即半导体芯片的集成度以每18个月翻一番的速度增长。现在，集成电路的研究与应用已经进入了片上系统(SOC)时代。单芯片的集成度和操作频率越来越高，集成度已经达到了每芯片有数量级上亿的晶体管，并且还在不断提高，这就导致了器件的特征尺寸不断减小。可是随着半导体器件的尺寸越来越小，MOS晶体管的沟道长度也在不断的缩短，当MOS晶体管的沟道长度变得非常短时，短沟道效应在所有的标准金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)中都是常见的，它使晶体管的漏电流上升、阈值电压降低。

如今的集成电路器件技术已经处于向30纳米过渡的阶段。随着栅极长度和沟道长度的缩小，MOS管的栅极对沟道的控制也越来越差，从而导致源漏极间漏电流迅速上升，各种短沟道效应也更加严重。在30纳米以下，有必要使用新的器件结构来提高栅极对沟道的控制，以获得较小的漏电流，降低芯片功耗。为解决这些问题，三维的器件结构已成为研究的热点，如FinFET和环栅器件可以提高栅极对沟道的控制，相比传统的两维平面型器件结构具有更好的缩微能力。但是三维的器件结构并不能从根本上解决沟道长度随着器件面积缩小而减少以及与之相关的其它问题。

为此，竖直沟道晶体管被提了出来，竖直沟道晶体管可以在不增加水平方向器件面积的同时，增加沟道长度，因此它可以从根本上解决随着器件的缩微而产生的各种短沟道效应。但是，竖直沟道晶体管的制备工艺复杂，还有很多关键工艺如埋层式电极的形成和分离以及器件之间的互联等需要突破。

发明内容

本发明的目的在于提出一种半导体器件的埋层结构，该埋层结构可以通过简单的工艺过程来形成，而且，该埋层结构不但可以用做竖直沟道晶体管的埋层源极或漏极的电极，还可以用来形成器件之间的互联。

本发明提出的金属硅化物埋层的结构，包括至少一个半导体衬底和一层置于该半导体衬底内部的金属硅化物埋层。所述的半导体衬底为单晶硅、多晶硅或者绝缘体上硅(SOI)。所述的金属硅化物是硅化钛、硅化钴、硅化镍或硅化铂，或者是它们之中几种的混合物。所述的金属硅化物埋层在水平方向上可以是间断不连续的埋层，也可以是连续不间断的埋层，当它为间断不连续的埋层时，它可以用做竖直沟道晶体管的埋层源极或漏极的电极；当它为连续不间断的埋层时，它可以用来形成器件之间的互联，特别适合于用来形成竖直沟道器件阵列之间的互联。

本发明还提供一种金属硅化物埋层结构的形成方法，该方法包括下列步骤：

提供一个半导体集成电路衬底；

在所述衬底上淀积一层绝缘介质；

对绝缘介质和衬底进行刻蚀形成一个或多个开口结构；形成一层刻蚀阻挡层；

对刻蚀阻挡层进行刻蚀以露出用于形成硅化物的硅区；

淀积一层金属层并退火，使之与所述硅区中的硅形成金属硅化物；

去除残留的金属。

其中，所述的绝缘介质为SiO₂、Si₃N₄或者它们之间相混合的绝缘材料；所述的刻蚀阻挡层由SiO₂、Si₃N₄或者它们之间相混合的绝缘材料构成；所述的金属层为钛、钴、镍、铂或者是它们之间的混合物。金属硅化物在形成时会向各个方向扩展，这样在水平方向上就可以连接成一个连续不间断的金属硅化物埋层，可以用来形成竖直沟道晶体管之间的互联；如果金属硅化物在扩展时，各个窗口的金属硅化物没有连接起来而形成间断不连续的埋层，则可以用做竖直沟道晶体管的埋层源极或漏极的电极。

本发明提供的埋层结构，形成工艺简单，而且该埋层结构不但可以用做竖直沟道晶体管的埋层源极或漏极的电极，还可以用来形成器件之间的互联。

本发明还提供一种集成电路芯片，该芯片上至少包含一个上述的金属硅化物埋层结构。

附图说明

图1为本发明一个实例中在衬底上淀积绝缘介质和光阻层后的截面图。

图2为继图1后对光阻层、绝缘介质和衬底进行刻蚀形成开口结构后的截面图。

图3为继图2后去除剩余的光阻层并形成一层刻蚀阻挡层，然后对所述的刻蚀阻挡层进行刻蚀后的截面图。

图4为继图3后形成一层金属层后的截面图。

图5为继图4后利用退火技术形成间断不连续的金属硅化物层后的截面图。