[发明专利]一种半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术，尤其涉及一种半导体结构及其制造方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管(Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor，MOSFET)是一种可以广泛应用在数字电路和模拟电路中的晶体管。当MOSFET的栅介质层由高K介质材料构成时，可以有效地减小栅极漏电流，但是在最初形成高K栅介质层时，高K栅介质层的分子结构可能会稍有缺陷。为了修复该缺陷，需要在较高的温度(600℃-800℃)下对其进行退火。此外，对高K栅介质层进行退火还可以提高晶体管的可靠性。在替代栅工艺中，沉积高K栅介质层通常在去除伪栅之后进行，例如已经沉积了层间介质层之后。如果此时已经形成源漏区的金属硅化物，由于对高K介质层进行退火需要高温，则金属硅化物层在高温下结构会发生变化，从而导致金属硅化物层电阻率的增加，进而降低晶体管的性能。

在现有技术美国专利申请US2007/0141798A1中提出一种在替代栅工艺中可以对高K栅介质层进行退火但又不破坏金属硅化物层的方法，该方法步骤如下：

在衬底上形成具有牺牲栅极的晶体管；在衬底上沉积第一层间介质层；移除所述牺牲栅极形成栅沟槽；在所述栅沟槽中沉积形成高K介电层；对所述高K介电层进行退火；在所述栅沟槽中沉积金属层；在所述第一层间介质层和所述晶体管上沉积第二层间介质层；刻蚀所述第一层间介质层和所述第二层间介质层至源极和漏极分别形成第一接触沟槽和第二接触沟槽；在所述第一接触沟槽和所述第二接触沟槽中沉积第二金属层；对所述第二金属层进行退火，在所述源极和漏极形成金属硅化物层；以及沉积第三金属层填充所述第一接触沟槽和所述第二接触沟槽。

由于在对高K介质层进行退火后形成接触层(如金属硅化物层)，所以避免了金属硅化物层在高温下被破坏。

但是，上述方法虽然能在对高K栅介质层进行退火时不破坏金属硅化物层，但是该方法的限制是只能在接触沟槽与源/漏区之间形成金属硅化物层，在源/漏区表面覆盖金属硅化物的区域面积有限，由此不能充分地降低该晶体管的金属硅化物层的接触电阻。因此，如何降低接触层(如金属硅化物层)的接触电阻，就成了亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的之一是提供一种半导体结构及其制造方法，利于减小源/漏区接触层(如金属硅化物层)的接触电阻。

根据本发明的一个方面，提供一种半导体结构的制造方法，该方法包括以下步骤：

a)提供衬底；

b)在所述衬底上形成伪栅堆叠、附着于所述伪栅堆叠侧壁的侧墙、以及位于所述伪栅堆叠两侧的源/漏区，其中所述伪栅堆叠至少包括第一栅极介质层和伪栅极；

c)在所述源/漏区表面形成与所述源/漏区同型掺杂的非晶硅层；

d)形成覆盖所述掺杂非晶硅层以及伪栅堆叠的层间介质层；

e)去除所述层间介质层的一部分以暴露所述伪栅堆叠；

f)去除所述伪栅堆叠以形成开口，在所述开口内填充第二栅介质层和所述第一导电材料，或者去除所述伪栅堆叠在第一栅极介质层以上的部分以形成开口，在所述开口内填充所述第一导电材料，以形成栅堆叠结构；

g)形成贯穿层间介质层和所述非晶硅层的接触孔，所述接触孔至少部分暴露所述源/漏区；

h)在所述源/漏区的暴露区域和接触孔在非晶硅层中的侧壁表面形成接触层；

i)在所述接触孔中填充第二导电材料，形成接触塞。

本发明另一方面还提出一种半导体结构，该半导体结构包括：

衬底；

形成于所述衬底之上的栅堆叠结构；

形成于所述衬底之中，且位于所述栅堆叠结构两侧的源/漏区；

覆盖所述源/漏区的非晶硅层；

覆盖所述非晶硅层和所述栅堆叠结构的层间介质层；以及

贯穿层间介质层以及所述非晶硅层并与所述源/漏区电连接的，由第二导电材料构成的接触塞，其中：

在所述接触塞与所述源/漏区以及所述非晶硅层之间存在接触层。

本发明在源/漏区和非晶硅层表面形成接触层，接触层的金属硅化物不需要经受对高K栅介质层的高温处理，所以生成时可以控制其厚度比需要经受高温处理时的高，从而降低了源/漏区金属硅化物层的接触电阻；同时可增加在源/漏区表面覆盖接触层的面积，也利于减小源/漏区接触电阻。同时由于非晶硅层的存在，使得源/漏区与接触层的接触面积增大，可以进一步降低接触电阻。与现有技术相比，有明显的进步和提高。