[发明专利]在多晶硅上形成金属硅化物的方法和半导体器件

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言，涉及一种在多晶硅上形成金属硅化物的方法和一种金属氧化物半导体器件。

背景技术

高频功率器件RF LDMOS（横向双扩散金属氧化物半导体）在手机基站、广播电视和雷达等领域得到广泛的应用，但不同于其它功率MOS管（金属氧化物半导体）的是：由于射频LDMOS（横向扩散金属氧化物半导体）的射频特性，所以其对栅极电阻的要求极其高，要求栅极电阻尽可能的小，必须采用栅极低阻化工艺。一般都是通过在栅极上形成金属硅化物来降低栅极电阻，但是由于工艺特殊性，只要求在多晶硅上形成金属硅化物，而其他的硅表面区域则不能形成金属硅化物。

目前制作金属硅化物的比较可行的材料有Ti（钛），Co（钴），Ni（镍），以Ti为例。现有的在多晶硅上形成金属硅化物的相关工艺步骤如下：

1、如图1A所示，在硅外延层102上生长栅氧化层104，沉积多晶硅106；

2、如图1B所示，通过光刻和刻蚀工艺定义栅极，在硅片上形成多晶硅线条（图1B中106所示部分）；

3、如图1C所示，用低压化学气相沉积工艺沉积一层厚度为500埃至1000埃的二氧化硅108；

4、如图1D所示，在沉积的二氧化硅108表面涂布光阻层110，通过曝光显影的方法把需要形成金属硅化物的多晶硅106区域的光阻层110去除掉；

5、如图1E所示，采用干法刻蚀的方法把曝光区域的二氧化硅108刻蚀掉；

6、如图1F所示，用硫酸和双氧水的混合溶液去除剩余光阻层110；

7、如图1G所示，去除光阻层110后，在多晶硅106和二氧化硅108表面沉积钛金属层112；

8、如图1H所示，沉积钛金属层112后进行第一次快速热退火，在温度为650摄氏度至750摄氏度，经过20秒至40秒，钛金属层112只会和多晶硅106发生反应生成49相的钛硅化合物114，而不会和二氧化硅108发生反应；

9、如图1I所示，采用湿法清洗，把二氧化硅108表面未发生反应的钛金属层112清洗掉，进行第二次快速热退火，在温度为800摄氏度至900摄氏度条件下，经过20秒至40秒，49相的钛硅化合物114转化为电阻率更低的54相钛硅化合物116。

上述的工艺方法为传统的光刻刻蚀方法，把需要形成金属硅化物的多晶硅区域打开。采用此方法需要非常严格的光刻对准工艺，如果曝光工艺稍有波动，就会有较大的对偏误差，使得在不需要形成金属硅化物的地方也会生成金属硅化物，从而造成器件短路失效。下面对照图1J至图1L具体说明在曝光工艺有波动时对器件造成的影响。

对照传统工艺中第4步（图1D所示），例如：在沉积的二氧化硅108表面涂布光阻层110，通过曝光显影的方法把需要形成金属硅化物的多晶硅106区域的光阻层110去除掉，此时如果对偏出现误差，则会形成如图1J所示的偏差118，则在其后的第5步工艺采用干法刻蚀掉二氧化硅层108时就会形成如图1K所示的间隙120，在沉积金属层时，就会在间隙120中沉积金属层，同时在第一次快速热退火时，间隙120中沉积的金属钛会和硅外延层中的硅发生反应，生成49相的钛硅化合物，同样的，在第二次快速热退火时，间隙120中的49相钛硅化合物会生成电阻率更低的54相钛硅化合物116，如图1L所示，图中所示间隙120中的钛硅化合物与漏极或源极（有源区）的硅外延层相接触，可能造成短路。

因此，改良工艺方法，确保在光刻工艺出现偏差时不会在器件两边的有源区形成金属硅化物成为亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明正是基于上述技术问题至少之一，提出了一种在多晶硅上形成金属硅化物制作工艺，使得即使光刻对偏，也不会在多晶硅两边有源区上形成金属硅化物，避免短路或漏电引起器件失效。

有鉴于此，根据本发明的一个方面，提出了一种在多晶硅上形成金属硅化物的方法，包括：在硅半导体衬底上生长了硅半导体外延层之后，在所述硅半导体外延层上生长栅氧化层，并在所述栅氧化层上沉积多晶硅层；在所述多晶硅层上形成作为栅极的多晶硅线条；在所述多晶硅层上沉积第一氧化层；刻蚀所述第一氧化层，在所述多晶硅线条的侧壁上形成侧墙；在所述多晶硅线条上制作需覆盖金属硅化物的多晶硅裸露区域；沉积金属层，对所述金属层进行热处理，在所述多晶硅裸露区域上生成所述金属硅化物；去除未生成所述金属硅化物的金属。