[發(fā)明專(zhuān)利]具有硅化鎳接觸區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110276571.4
• 申請(qǐng)日: 2011-09-16
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN103000528A
• 公開(kāi)（公告）日: 2013-03-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 禹國(guó)賓
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L21/265;H01L29/10
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種具有硅化鎳接觸區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件集成度不斷增大，與半導(dǎo)體器件相關(guān)的臨界尺寸不斷減小，低電阻率的互連結(jié)構(gòu)成為制造高集成度半導(dǎo)體器件的一個(gè)關(guān)鍵要素。因此，金屬硅化物和自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物及形成工藝已被廣泛地用于降低MOS晶體管的柵極、源極、漏極的表面電阻和接觸電阻，進(jìn)而降低電阻電容延遲時(shí)間。現(xiàn)有的自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物技術(shù)中，常采用硅化鎳作為金屬硅化物。由于利用所述硅化鎳形成的柵極接觸區(qū)、源極接觸區(qū)、漏極接觸區(qū)，由于具有較小的接觸電阻、較小的硅消耗、容易達(dá)到較窄的線寬，硅化鎳被視為一種較為理想的金屬硅化物。

但是所述硅化鎳技術(shù)有一個(gè)比較嚴(yán)重的問(wèn)題，在退火形成硅化鎳時(shí)，通常還會(huì)形成倒棱錐體的硅化鎳或二硅化鎳釘入(spiking)到半導(dǎo)體襯底內(nèi)，當(dāng)所述倒棱錐體的硅化鎳或二硅化鎳釘入到MOS晶體管柵極結(jié)構(gòu)下方的溝道區(qū)內(nèi)，容易導(dǎo)致源/漏區(qū)擊穿或短路。為了解決所述問(wèn)題，公開(kāi)號(hào)為US2005/0112829A1的美國(guó)專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種形成硅化鎳源/漏接觸區(qū)的方法：在形成硅化鎳之前，對(duì)所述待形成硅化鎳的半導(dǎo)體襯底區(qū)域(即MOS晶體管的源/漏區(qū))進(jìn)行粒子注入，由于所述注入的粒子的半徑大于所述半導(dǎo)體襯底的材料的原子半徑，使得所述粒子注入?yún)^(qū)域的晶格大于所述半導(dǎo)體襯底的晶格，而所述二硅化鎳的晶格小于所述半導(dǎo)體襯底的晶格，通過(guò)退火處理后，由于所述粒子注入?yún)^(qū)域的晶格與二硅化鎳的晶格不匹配，不容易形成倒棱錐體的二硅化鎳。但是利用所述形成硅化鎳源/漏接觸區(qū)的方法仍不能避免產(chǎn)生倒棱錐體的硅化鎳，且仍會(huì)導(dǎo)致源/漏區(qū)擊穿或短路。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種具有硅化鎳接觸區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及形成方法，可以避免在形成硅化鎳接觸區(qū)時(shí)產(chǎn)生倒棱錐體的硅化鎳或二硅化鎳釘入到柵極結(jié)構(gòu)下方的溝道區(qū)內(nèi)，提高了器件的良率。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明技術(shù)方案提供了一種具有硅化鎳接觸區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成離子摻雜區(qū)；

在所述離子摻雜區(qū)內(nèi)形成凹槽，所述凹槽伸入到柵極結(jié)構(gòu)下方；

在所述凹槽內(nèi)靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁表面形成二硅化鎳層；

在所述凹槽內(nèi)形成外延層，利用所述外延層形成硅化鎳接觸區(qū)。

可選的，形成所述二硅化鎳層的方法為在所述凹槽內(nèi)形成二硅化鎳材料層，利用干法刻蝕除去未被柵極結(jié)構(gòu)遮擋的二硅化鎳材料層，在所述凹槽內(nèi)靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁表面形成二硅化鎳層。

可選的，形成所述二硅化鎳材料層的工藝包括：在所述凹槽內(nèi)的半導(dǎo)體襯底表面沉積第一鎳金屬層，利用退火工藝形成二硅化鎳材料層。

可選的，所述退火工藝為均溫退火或尖峰退火。

可選的，所述均溫退火溫度范圍為400℃～600℃。

可選的，所述退火工藝的氣體為氮?dú)狻?/p>

可選的，所述第一鎳金屬層的厚度范圍為

可選的，沉積所述第一鎳金屬層時(shí)的氣體為氮?dú)夂蜌鍤獾幕旌蠚怏w。

可選的，所述氮?dú)庹妓龌旌蠚怏w的摩爾比的范圍為1％～10％。

可選的，所述混合氣體的氣流量范圍為5sccm/s～50sccm/s。

可選的，形成所述凹槽的工藝為濕法刻蝕。

可選的，所述凹槽的深度為

可選的，所述外延層的厚度為

可選的，還包括，在形成所述凹槽前，在所述半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)表面形成暴露出所述離子摻雜區(qū)表面的硬掩膜層。

可選的，形成所述硅化鎳接觸區(qū)的方法包括：在所述外延層表面形成第二鎳金屬層，在所述第二鎳金屬層表面形成氮化鈦層，經(jīng)過(guò)第一退火工藝后，除去未反應(yīng)的第二鎳金屬層和氮化鈦層，再進(jìn)行第二退火工藝，形成硅化鎳接觸區(qū)。

可選的，還包括，在形成硅化鎳接觸區(qū)的同時(shí)，在所述柵極結(jié)構(gòu)表面形成柵極硅化鎳接觸區(qū)。

可選的，還包括：在形成所述硅化鎳接觸區(qū)和柵極硅化鎳接觸區(qū)后，在所述半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)表面形成介質(zhì)層，平坦化所述介質(zhì)層表面，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成貫穿所述介質(zhì)層的導(dǎo)電插塞，所述導(dǎo)電插塞的底部與所述硅化鎳接觸區(qū)、柵極硅化鎳接觸區(qū)電連接。

本發(fā)明技術(shù)方案還提供了一種具有硅化鎳接觸區(qū)的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包括：

半導(dǎo)體襯底，位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的離子摻雜區(qū)；