[發明專利]鎳硅化物形成方法及晶體管形成方法

有效

• 申請號: 201110294758.7
• 申請日: 2011-09-29
• 公開（公告）號: CN103035497A
• 公開（公告）日: 2013-04-10
• 發明（設計）人: 何永根
• 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: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術領域

本發明涉及半導體領域，特別涉及鎳硅化物形成方法及晶體管形成方法。

背景技術

自對準硅化物技術是一種通過在柵電極層和源/漏極表面形成金屬硅化物層，從而減小柵電極層和源/漏區的電阻的工藝技術。在公開號為US2010/0117238的專利中披露了一種硅化鎳層的形成方法。

以通過鎳自對準硅化物技術形成的鎳硅化物為例，所述鎳硅化物可以是Ni₂Si層，NiSi層或NiSi₂層中的任何一種，或者任意兩種或三種的組合。其中，鎳硅化物的成分由反應過程中鎳與硅的比例決定，最初反應時鎳原子劑量充分，與硅反應生成Ni₂Si層，隨著反應過程的進行，鎳原子逐步擴散至硅層中，硅的比例上升，所述Ni₂Si層轉化成NiSi層，若鎳原子繼續在硅層中進行擴散，若所述硅的比例高于鎳的比例，則所述NiSi層將轉化為NiSi₂層。

圖1至圖4為現有技術通過鎳自對準硅化物技術形成鎳硅化物的過程的剖面結構示意圖。

首先如圖1所示，提供襯底001，所述襯底001上形成有柵極結構及位于所述柵極結構兩側襯底001內的源區和漏區，所述柵極結構包括依次位于所述襯底001上的柵極氧化層021和柵電極層022，及位于所述柵電極層022兩側的側墻030；繼續參考圖1，在所述襯底001及柵極結構上形成鎳層040，所述鎳層040覆蓋所述襯底001暴露出的表面和柵極結構。

如圖2所示，對鎳層040進行第一退火，經過所述第一退火，鎳層040中的鎳可以與襯底001中的硅進行反應，生成第一鎳硅化物051。所述第一鎳硅化物051為Ni₂Si層或Ni2Si和NiSi的混合層。

如圖3所示，對鎳層040進行選擇性刻蝕，所述刻蝕溶液為高溫硫酸和雙氧水混合溶液，去除未進行反應的鎳層。

如圖4所示，因為Ni₂Si的電阻率比較高，且穩定性差，所以對所述第一鎳硅化物051進行第二退火，經過所述第二退火，位于所述襯底表面的第一鎳硅化物051繼續與襯底001中的硅進行反應，形成位于襯底表面的第二鎳硅化物062，及位于柵極結構頂部的第二鎳硅化物062。所述第二鎳硅化物062為NiSi層。

但是在實際中發現，通過上述方法形成的晶體管的可靠性比較差。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種鎳硅化物形成方法，以及一種晶體管形成方法，以解決現有方法形成的晶體管可靠性差的問題。

為解決上述問題，本發明提供一種鎳硅化物形成方法，包括：

提供襯底，所述襯底表面材料含硅，所述襯底表面具有含鎳的金屬層；

對所述襯底進行第一退火，形成第一鎳硅化物層；

向所述第一鎳硅化物層注入硅離子；

注入硅離子后，對所述第一鎳硅化物層進行第二退火，形成第二鎳硅化物層。

可選地，所述第一鎳硅化物層的材料是Ni₂Si或Ni₂Si和NiSi的混合物。

可選地，所述第二鎳硅化物層的材料是NiSi。

可選地，所述第一退火是浸入式退火，退火溫度為220-320攝氏度，退火時長為30-90秒。

可選地，所述第二退火是毫秒退火，退火溫度為700-950攝氏度，退火時長為0.25-20毫秒。

可選地，所述第二退火是浸入式退火，退火溫度為350-550攝氏度，退火時長為15-90秒。

可選地，所述第二退火是尖峰退火，尖峰溫度為400-550攝氏度。

可選地，向所述第一鎳硅化物層注入硅離子的工藝是硅離子注入工藝或者硅等離子體注入工藝。

可選地，所述硅離子注入工藝的注入能量是200eV-5keV，注入劑量為1E15-1E18/平方厘米。

本發明還提供一種晶體管形成方法，包括：

提供襯底，所述襯底表面的材料含硅，所述襯底表面形成有柵極結構，所述柵極結構兩側的襯底內形成有源、漏極，所述源、漏極表面具有含鎳金屬層；

在源、漏極表面形成金屬層，所述金屬層的材料含鎳；

對所述金屬層進行第一退火，形成第一鎳硅化物層；

向所述第一鎳硅化物層注入硅離子；

注入硅離子后，對所述第一鎳硅化物層進行第二退火，形成第二鎳硅化物層。

可選地，所述第一鎳硅化物層的材料是Ni₂Si或Ni₂Si和NiSi的混合物。