[发明专利]半导体器件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体器件的形成方法。

背景技术

自对准硅化物技术是一种通过在栅电极和源/漏区上形成金属硅化物层，从而减小栅电极和源/漏区的电阻的工艺技术。广泛地应用硅化镍层和硅化钴层作为金属硅化物层。专利公开号为CN101432860A的中国专利申请中提供了一种将硅化镍层作为金属硅化物的技术方案。

通过镍自对准硅化物技术形成的硅化镍层可以具有不同的组成比率。例如，硅化镍层可以是Ni₂Si层，NiSi层或NiSi₂层中的任何一种。其中，不同的硅化物成分由反应过程中镍与硅的比例决定，最初反应时镍原子剂量充分，与硅反应生成Ni₂Si层，随着反应过程的进行，镍原子逐步扩散至硅层中，硅的比例上升，所述Ni₂Si层转化成NiSi层，若镍原子继续在硅中进行扩散，若所述硅的比例高于镍的比例，则所述NiSi层将转化为NiSi₂层。

图1至图4为现有技术形成镍自对准硅化物结构示意图，具体包括：首先如图1所示，提供衬底001，所述衬底001上形成有栅极结构及位于所述栅极结构两侧衬底001内的源区和漏区，所述栅极结构包括依次位于所述衬底001上的栅极氧化层021和栅极022，及位于所述栅极022两侧的侧墙030；继续参考图1，在所述衬底001及栅极结构上形成镍层040，所述镍层040覆盖有所述衬底001暴露出的表面和栅极结构。

如图2所示，对镍层040进行第一退火，经过所述第一退火，镍层040中的镍可以与衬底001中的硅进行反应，生成第一镍硅化物051。所述第一镍硅化物051为Ni₂Si层。

如图3所示，对镍层040进行选择性刻蚀，所述刻蚀溶液为氢氟酸溶液，去除位于衬底001表面和栅极结构顶部的未进行反应的镍层。

如图4所示，对所述第一镍硅化物051进行第二退火，经过所述第二退火，位于所述衬底内的第一镍硅化物051继续与衬底001中的硅进行反应，形成第二镍硅化物062，及位于栅极结构顶部的第二镍硅化物062。所述第二镍硅化物062为NiSi层。

继续参考图4，由于镍的扩散，尤其是纵向扩散，位于所述栅极氧化层021下方的硅也会与镍进行反应。同时又因为在栅极氧化层021下方的硅含量远高于镍含量，所以生成的硅化物中镍的比例较低，为NiSi₂层。生成的NiSi₂层会由源区和漏区向沟道生长，同时因为NiSi₂层有一定的导电性，会恶化源/漏区向沟道的漏电性能。

可以通过抑制镍的扩散能力，以减少位于栅极氧化层021下方的镍含量，抑制在栅极氧化层下方形成NiSi₂层，以提高源/漏区向沟道的漏电性能。现有技术中，常在所述镍层中加入少数其他金属形成镍合金。如在所述镍层中加入铂，铂可以阻挡镍在所述硅层中的扩散。尤其地，阻挡镍的纵向扩散。所以常通过加大镍合金层中的铂含量，以加强避免镍扩散形成的镍硅化物对漏电性能的影响。但铂金属价格较高导致工艺制造成本的上升；同时较高含量的铂会增加去除多余镍合金层的刻蚀难度。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体器件的形成方法，避免镍扩散形成的镍硅化物造成的漏电，以提高半导体器件性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体器件的形成方法，包括：

提供衬底，及位于衬底上的栅极结构及位于所述栅极结构两侧衬底内的源区和漏区；

在暴露出的衬底表面上形成镍合金层，其中所述镍合金层包含镍和至少一种其他金属，所述镍合金层的厚度范围为150～400埃；

对所述镍合金层进行退火，在所述衬底内形成镍硅化物。

可选的，所述镍合金层还包括有铂。

可选的，所述退火包括：对形成有镍合金层的衬底进行第一温度退火，形成Ni₂Si层；对形成Ni₂Si层的衬底进行第二温度退火，形成NiSi层。

可选的，所述第一退火和第二退火工艺之间还包括：利用刻蚀溶液选择性地蚀刻所述镍合金层，去除位于所述衬底表面上未反应的镍合金层。

可选的，所述Ni₂Si层的厚度范围为150～400埃。

可选的，所述NiSi层的厚度范围为160～460埃。

可选的，所述第一退火温度为300℃至380℃。