[發明專利]一種金屬硅化物埋層的結構及其形成方法

無效

• 申請號: 200910201268.0
• 申請日: 2009-12-17
• 公開（公告）號: CN101752408A
• 公開（公告）日: 2010-06-23
• 發明（設計）人: 吳東平;張世理
• 申請（專利權）人: 復旦大學
• 主分類號: H01L29/417
• 分類號: H01L29/417;H01L23/522;H01L21/28;H01L21/768
• 代理公司: 上海正旦專利代理有限公司 31200
• 代理人: 陸飛;盛志范

技術領域

本發明屬于微電子技術領域，具體涉及一種半導體器件的埋層結構，特別涉及一種金屬硅化物埋層的結構，本發明還涉及該種金屬硅化物埋層結構的形成方法，。

背景技術

近年來，以硅集成電路為核心的微電子技術得到了迅速的發展，集成電路芯片的發展按比例逐步縮小，基本上遵循摩爾定律，即半導體芯片的集成度以每18個月翻一番的速度增長?，F在，集成電路的研究與應用已經進入了片上系統(SOC)時代。單芯片的集成度和操作頻率越來越高，集成度已經達到了每芯片有數量級上億的晶體管，并且還在不斷提高，這就導致了器件的特征尺寸不斷減小?？墒请S著半導體器件的尺寸越來越小，MOS晶體管的溝道長度也在不斷的縮短，當MOS晶體管的溝道長度變得非常短時，短溝道效應在所有的標準金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)中都是常見的，它使晶體管的漏電流上升、閾值電壓降低。

如今的集成電路器件技術已經處于向30納米過渡的階段。隨著柵極長度和溝道長度的縮小，MOS管的柵極對溝道的控制也越來越差，從而導致源漏極間漏電流迅速上升，各種短溝道效應也更加嚴重。在30納米以下，有必要使用新的器件結構來提高柵極對溝道的控制，以獲得較小的漏電流，降低芯片功耗。為解決這些問題，三維的器件結構已成為研究的熱點，如FinFET和環柵器件可以提高柵極對溝道的控制，相比傳統的兩維平面型器件結構具有更好的縮微能力。但是三維的器件結構并不能從根本上解決溝道長度隨著器件面積縮小而減少以及與之相關的其它問題。

為此，豎直溝道晶體管被提了出來，豎直溝道晶體管可以在不增加水平方向器件面積的同時，增加溝道長度，因此它可以從根本上解決隨著器件的縮微而產生的各種短溝道效應。但是，豎直溝道晶體管的制備工藝復雜，還有很多關鍵工藝如埋層式電極的形成和分離以及器件之間的互聯等需要突破。

發明內容

本發明的目的在于提出一種半導體器件的埋層結構，該埋層結構可以通過簡單的工藝過程來形成，而且，該埋層結構不但可以用做豎直溝道晶體管的埋層源極或漏極的電極，還可以用來形成器件之間的互聯。

本發明提出的金屬硅化物埋層的結構，包括至少一個半導體襯底和一層置于該半導體襯底內部的金屬硅化物埋層。所述的半導體襯底為單晶硅、多晶硅或者絕緣體上硅(SOI)。所述的金屬硅化物是硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳或硅化鉑，或者是它們之中幾種的混合物。所述的金屬硅化物埋層在水平方向上可以是間斷不連續的埋層，也可以是連續不間斷的埋層，當它為間斷不連續的埋層時，它可以用做豎直溝道晶體管的埋層源極或漏極的電極；當它為連續不間斷的埋層時，它可以用來形成器件之間的互聯，特別適合于用來形成豎直溝道器件陣列之間的互聯。

本發明還提供一種金屬硅化物埋層結構的形成方法，該方法包括下列步驟：

提供一個半導體集成電路襯底；

在所述襯底上淀積一層絕緣介質；

對絕緣介質和襯底進行刻蝕形成一個或多個開口結構；形成一層刻蝕阻擋層；

對刻蝕阻擋層進行刻蝕以露出用于形成硅化物的硅區；

淀積一層金屬層并退火，使之與所述硅區中的硅形成金屬硅化物；

去除殘留的金屬。

其中，所述的絕緣介質為SiO₂、Si₃N₄或者它們之間相混合的絕緣材料；所述的刻蝕阻擋層由SiO₂、Si₃N₄或者它們之間相混合的絕緣材料構成；所述的金屬層為鈦、鈷、鎳、鉑或者是它們之間的混合物。金屬硅化物在形成時會向各個方向擴展，這樣在水平方向上就可以連接成一個連續不間斷的金屬硅化物埋層，可以用來形成豎直溝道晶體管之間的互聯；如果金屬硅化物在擴展時，各個窗口的金屬硅化物沒有連接起來而形成間斷不連續的埋層，則可以用做豎直溝道晶體管的埋層源極或漏極的電極。

本發明提供的埋層結構，形成工藝簡單，而且該埋層結構不但可以用做豎直溝道晶體管的埋層源極或漏極的電極，還可以用來形成器件之間的互聯。

本發明還提供一種集成電路芯片，該芯片上至少包含一個上述的金屬硅化物埋層結構。

附圖說明

圖1為本發明一個實例中在襯底上淀積絕緣介質和光阻層后的截面圖。

圖2為繼圖1后對光阻層、絕緣介質和襯底進行刻蝕形成開口結構后的截面圖。

圖3為繼圖2后去除剩余的光阻層并形成一層刻蝕阻擋層，然后對所述的刻蝕阻擋層進行刻蝕后的截面圖。

圖4為繼圖3后形成一層金屬層后的截面圖。

圖5為繼圖4后利用退火技術形成間斷不連續的金屬硅化物層后的截面圖。