[發明專利]改進器件性能的雙硅化物工藝

無效

• 申請號: 200580047269.4
• 申請日: 2005-12-21
• 公開（公告）號: CN101124671A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 約漢·J.·愛麗斯－蒙娜甘;戴爾·W.·馬丁;威廉·J.·墨菲;詹姆斯·S.·納考斯;科克·皮特森
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L29/772;H01L29/78
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 秦晨

技術領域

本發明涉及在半導體器件中使用的金屬硅化物觸點，尤其涉及具有擁有兩種不同功函數的兩個不同金屬硅化物觸點的結構，以及形成它的方法。本發明也涉及選擇硅化物觸點的金屬以提供基于應變的器件改進的半導體器件。

背景技術

為了能夠制造比當前實行的增加性能的集成電路(IC)，必須研制減小電觸點電阻的器件觸點。觸點是有效半導體器件區域，例如晶片表面的晶體管器件的源極/漏極或柵極，與用作互連的金屬層之間的電連接。

硅化物觸點對于IC，包括互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件具有特殊的重要性，因為需要減小源極/漏極和柵極區的許多Si觸點的電阻，以便增加芯片性能。硅化物是熱穩定的金屬化合物并且在Si/金屬分界面處提供低電阻率。減小觸點電阻提高器件速度，從而增加器件性能。

硅化物形成典型地需要將金屬例如Ni，Co，Pd，Pt，Rh，Ir，Zr，Cr，Hr，Er，Mo或Ti沉積到含Si材料或晶片的表面上。沉積之后，結構然后經歷使用常規工藝的退火步驟，例如，但不局限于快速熱退火。在熱退火期間，沉積的金屬與Si反應，形成金屬硅化物。

隨著技術發展，n型場效應晶體管(nFET)和p型場效應晶體管(pFET)必然組合在同一結構中，像互補場效應晶體管(CMOS)中一樣。為了最小化nFET和pFET器件中的串聯電阻，到nFET和pFET器件的低電阻觸點是必需的。理想地，到pFET器件的低電阻硅化物觸點具有與pFET的價帶對齊的功函數，并且到nFET器件的低電阻硅化物觸點具有與nFET的導帶對齊的功函數。到CMOS?nFET和pFET器件結構的先前觸點利用在單個導電材料沉積期間形成的觸點，其中每個觸點包括相同的材料。

因此，因為利用一種硅化物形成到nFET和pFET器件的觸點，存在不同器件類型之間的觸點電阻的折衷，其中選擇使一種器件例如nFET的觸點電阻達到最小的硅化物增加另一種器件例如pFET的觸點電阻。隨著器件縮放繼續，需要改進到nFET和pFET器件的硅化物觸點的觸點電阻以保證觸點電阻不會支配器件的性能。

另外，先前觸點已經利用非常高的摻雜劑濃度以減小觸點電阻。在當前器件中，摻雜濃度已經幾乎達到它的物理極限。因此，必須設計新的方法以便減小觸點的觸點電阻。

此外，硅金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的連續小型化已經驅動最近三十年的世界半導體行業。但是，如今存在MOSFET開始達到它們的傳統縮放極限的越來越多的跡象。

因為通過連續縮放改進MOSFET，從而互補金屬氧化物半導體(CMOS)器件性能已經變得越來越難，改進性能而不縮放的方法已經變得關鍵。這樣的一種方法是增加載流子(電子和/或空穴)遷移率。增加載流子遷移率的一種方法是將適當的應變引入Si晶格中。

應力或應變的施加改變含Si襯底的晶格大小。通過改變晶格大小，改變材料的能隙。改變在本征半導體中可能僅是輕微的，導致電阻的僅小的變化，但是當半導體材料摻雜，即n型，并且部分電離時，能帶的非常小的變化可以引起雜質級與能帶邊緣之間能量差的大比率變化。因此，具有應力的材料電阻的變化是大的。

提供半導體襯底的基于應變的改進的先前嘗試已經利用刻蝕停止襯墊或嵌入SiGe結構。n型通道場效應晶體管(nFET)為了基于應變的器件改進需要通道上的張力，而p型通道場效應晶體管(pFET)為了基于應變的器件改進需要通道上的壓縮力。半導體器件的進一步縮放需要控制在襯底內產生的應變級，并且研制新的方法增加可以產生的應變。

考慮到上述現有技術水平，存在對于提供到nFET和pFET器件的低觸點電阻硅化物觸點的連續需求，其中設計每個硅化物觸點的功函數以提供到每個器件的低電阻觸點。另外，存在對于在塊Si或SOI襯底中提供應變硅襯底的連續需求，其中襯底可以對于nFET和pFET器件適當地應變。

發明內容

本發明的一個目的在于提供一種用于接觸nFET和pFET器件的具有減小電阻率的半導體觸點結構，以及形成它的方法。

本發明的另一個目的在于提供一種半導體觸點結構，以及形成該半導體結構的方法，其中半導體觸點結構包括到nFET和pFET器件的低電阻金屬硅化物觸點。術語“低電阻金屬硅化物觸點”打算表示具有從1×10^-9ohm·cm^-2到大約1×10^-7ohm·cm^-2范圍的觸點電阻的硅化物觸點。