[发明专利]金属硅化物制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属硅化物制造方法，特别是涉及一种能有效提高金属硅化物薄膜的薄膜均匀性的方法。

背景技术

IC集成度不断增大需要器件尺寸持续按此例缩小，然而电器工作电压有时维持不变，使得实际MOS器件内电场强度不断增大。高电场带来一系列可靠性问题，使得器件性能退化。例如，MOSFET源漏区之间的寄生串联电阻会使得等效工作电压下降。特别地，当半导体器件例如MOSFET的物理栅长接近亚30nm时，源漏寄生电阻已超过沟道电阻成为整个器件等效电阻的重要组成部分。为此，需要在源漏区上和/或中采用金属硅化物来有效降低源漏接触电阻和寄生串联电阻，以此提高MOSFET的器件性能。

图1A至1C所示为现有技术的硅化物自对准工艺步骤的剖视图。如图1A所示，在含Si的衬底1上依次形成由栅极绝缘层2、栅极导电层3构成的多个栅极堆叠结构，在每个栅极堆叠结构两侧形成栅极侧墙4，然后在整个结构上形成金属薄层5，其材质为Ni基金属，例如为Ni、NiPt、NiCo、NiPtCo等等。值得注意的是，由于形成金属薄层5的工艺通常是溅射，受限于工艺条件以及溅射原理，在相邻的栅极堆叠结构之间的较窄区域(图中虚线框所示)上，金属薄层5的厚度要小于在该区域之外的较宽区域上的厚度，也即在器件的窄线条和宽线条之间存在金属薄层5的厚度差。在亚32nmCMOS工艺节点以下，这种厚度差异越发明显，甚至有时候可能造成窄线条上金属薄层5的缺失、断裂。如图1B所示，在例如250～300℃的较低温度下执行第一快速退火，使得金属薄层5与衬底1中所含的Si反应形成富Ni相的镍基金属硅化物6，例如Ni₂Si、Ni₂PtSi、Ni₂CoSi、Ni₂PtCoSi。由于前述的金属薄层5的厚度差，使得窄线条上的富Ni相的镍基金属硅化物6的厚度减小，甚至可能完全缺失、断裂，也即在该区域上没有形成富Ni相的镍基金属硅化物6。如图1C所示，剥除未反应的金属薄层5之后，在例如450～500℃的较高温度下执行第二快速退火，使得富Ni相的镍基金属硅化物6转化为具有较低电阻的镍基金属硅化物7，例如NiSi、NiPtSi、NiCoSi、NiPtCoSi。由于上述厚度差，使得最终形成的镍基金属硅化物7在窄线条和宽线条上的厚度也不均匀，即密集的栅极堆叠线条之间的部分上厚度明显较小，而其他较宽部分上厚度明显较大。线条越密集越窄，该区域上的金属硅化物薄膜厚度就越薄，电阻越大。然而在不同裸片管芯或者晶片的不同区域上，窄线条通常伴随着宽线条，因此金属硅化物薄膜厚度分布是不均匀的。这种厚度的不均匀性将引起器件接触、寄生电阻的不一致，导致器件电学性能发生不期望的改变。

由此可见，现有的金属硅化物工艺使得薄膜厚度不均匀，降低了器件的电学性能和可靠性。

发明内容

由上所述，本发明的目的在于提供一种能有效提高金属硅化物薄膜厚度均匀性的半导体器件制造方法。

为此，本发明提供了一种金属硅化物制造方法，包括步骤：在含硅衬底上形成特征线条；在含硅衬底和特征线条上形成镍基金属层，其中镍基金属层的厚度大于由源漏结深确定的形成镍基金属硅化物所需的最小厚度；执行第一退火，使得镍基金属层与含硅衬底反应形成均匀厚度的第一镍基金属硅化物；去除未反应的金属后，执行第二退火，使得第一镍基金属硅化物转化为均匀厚度的第二镍基金属硅化物。

其中，镍基金属层的厚度为7～200nm 。

其中，镍基金属层包括Ni、Ni-Pt、Ni-Co、Ni-Pt-Co。其中，非Ni金属的含量为1％～50％。

其中，第二退火的温度高于第一退火的温度。其中，第一退火温度为150～300℃，第二退火温度为450～550℃。

其中，第一镍基金属硅化物中的Ni含量大于第二镍基金属硅化物中的Ni含量。其中，第一镍基金属硅化物包括Ni₂Si、Ni₂PtSi、Ni₂CoSi、Ni₂PtCoSi，第二镍基金属硅化物包括NiSi、NiPtSi、NiCoSi、NiPtCoSi。

依照本发明的金属硅化物制造方法，通过提高金属薄层的厚度，利用金属硅化物自对准工艺并控制工艺参数，分两步退火形成了具有均匀厚度的金属硅化物，从而均匀地降低了源漏电阻，进一步提高了器件的性能。

附图说明

以下参照附图来详细说明本发明的技术方案，其中：