[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 200610030015.8
• 申請日: 2006-08-11
• 公開（公告）號: CN101123271A
• 公開（公告）日: 2008-02-13
• 發明（設計）人: 吳漢明;寧先捷
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/43;H01L29/49;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，特別涉及一種金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOS)的金屬接觸層及其制造方法。

背景技術

在超高速MOS大規模集成電路中為降低源/漏電極和柵極的薄膜電阻和寄生電阻，采用了自對準硅化物(salicide)工藝。在自對準技術中，在由形成于半導體襯底上的雜質擴散層構成的MOSFET的源、漏區域和由多晶硅構成的柵極上，形成金屬與半導體例如硅(Si)的反應生成物即硅化物(下稱金屬硅化物)。金屬硅化物在VLS/ULSI器件技術中起著非常重要的作用。在MOS器件中，經常采用金屬硅化物來得到良好的低電阻接觸。金屬硅化物可以用來提供位于金屬線和襯底接觸區域之間的接觸面，例如多晶硅柵極、硅襯底上的源極和漏極。圖1為金屬硅化物層在晶體管中的位置示意圖。如圖1所示，在源極區110、漏極區120和柵極130上分別設置金屬硅化物層151、152、153。金屬硅化物可以降低金屬接觸與下方結構之間的表面電阻，降低上層互連結構的接觸孔與晶體管各極的接觸電阻。

從0.13微米技術節點到90納米技術節點，CMOS技術主要采用鈷硅化物(CoSi)作為接觸層。當技術節點前推進后，器件的尺寸變得越來越小，這時結中高的硅消耗成為鈷的一個大問題，因為高的硅消耗減少了有用的有源區。另一個使用鈷的問題是熱退火溫度較高，它的700～800℃退火溫度和線寬效應對于先進的65納米MOS技術來說是不能接受的。

從90納米工藝節點以后，開始用鎳(Ni)代替鈷形成鎳的金屬硅化物(NiSi)作為接觸層。特別是在65nm及以下，由于鎳沒有線寬效應，具有更低的硅消耗和較低的熱預算(thermal?budget)以及更低的接觸電阻，所以65納米以下工藝節點用鎳取代鈷。但是，NiSi在高溫時沒有CoSi穩定，在溫度較高時會形成高阻的Ni₂Si，因此鎳的退火溫度必須控制在350～450℃之間。NiSi是人們需要的低阻相，不過NiSi是一個中間相。圖2中的金屬硅化物以鎳為例，如圖2所示，在溫度高于450℃時，低阻的NiSi會轉變為高阻的Ni₂Si相。而且，鎳在硅中的擴散系數較大，在硅化反應時，化合反應在硅中擴散進行。尤其是在65nm以下的工藝節點，不穩定的NiSi轉變為高阻態的Ni₂Si后，Ni₂Si會由狹窄的源/漏區表面向下擴散，從而在襯底的源區110、漏區120中，在表面的硅化鎳層151和152下方形成由高阻態的Ni₂Si組成的釘軋(spriking)區域160和161，導致接觸電阻增大。

在美國專利第6180469號中公開了一種在柵極和源、漏區域表面形成金屬硅化物層的方法。該方法在柵極和源、漏區域表面上利用化學鍍選擇性地形成Ni層之后，將氮進行離子注入到該Ni層中，形成將Ni層分成上下的阻擋層，通過熱處理僅使下層的Ni層形成硅化物，以減小接觸電阻。但這種離子注入分層選擇性形成硅化物的工藝控制難度無疑是較大的，依然存在鎳的硅化物在熱處理過程中由低阻態向高阻態轉變的風險。因此，將NiSi集成到整個工藝流程中仍是先進的65納米工藝技術的巨大挑戰之一。

發明內容

本發明的目的在于提供一種半導體器件及其制造方法，能夠結合鈷硅化物工藝和鎳硅化物工藝各自的優勢，在保證柵極表面利用鎳硅化物形成高可靠的金屬接觸層的同時，最大程度地降低在源/漏區形成釘軋(spriking)的風險。

為達到上述目的，本發明提供的一種金屬氧化物半導體器件，包括：

半導體襯底；在所述襯底表面形成的柵極結構，所述柵極結構兩側具有側壁隔離物；以及分別位于所述側壁隔離物兩側襯底中的源極區和漏極區；其特征在于還包括：

第一金屬硅化物，位于所述源極區和漏極區上；和

第二金屬硅化物，位于所述柵極結構上。

所述第一金屬硅化物為合金金屬硅化物。

所述第一金屬硅化物包含第一金屬和第二金屬；所述第二金屬硅化物包含第二金屬。

所述第一金屬為鈷，所述第二金屬為鎳。

所述第一金屬硅化物為硅化鎳和硅化鈷的混合物；所述第二金屬硅化物為硅化鎳。

所述第一金屬硅化物為鎳和鈷的合金硅化物。

所述柵極結構包括一個柵極介質層和一個柵電極。

所述側壁隔離物下方的襯底中包括輕攙雜區。

相應地，本發明的金屬氧化物半導體器件的制造方法，包括：

在半導體襯底上形成柵極、源極區和漏極區，所述柵極兩側具有側壁隔離物；