[發明專利]硅化鎳層形成方法及半導體器件形成方法

有效

• 申請號: 201110298403.5
• 申請日: 2011-09-27
• 公開（公告）號: CN103014656A
• 公開（公告）日: 2013-04-03
• 發明（設計）人: 鮑宇
• 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: C23C16/42
• 分類號: C23C16/42;C23C16/34;C23C16/44;C23C16/56;H01L21/285;H01L21/768
• 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

本發明涉及半導體制造領域，特別涉及一種硅化鎳層形成方法及半導體器件形成方法。

背景技術

隨著半導體器件集成度不斷增大，與半導體器件相關的臨界尺寸不斷減小，器件的寄生電阻和寄生電容對器件性能的影響變得越來越顯著，RC(電阻、電容)延遲變得越來越大，因此，低電阻率的互連結構成為制造高集成度半導體器件的一個關鍵要素。金屬硅化物和自對準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、漏極的電阻，包括薄層電阻和接觸電阻，進而降低RC延遲時間。現有的自對準金屬硅化物技術中，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、源極接觸區、漏極接觸區，由于具有較小的接觸電阻和薄層電阻、較小的硅消耗、容易達到較窄的線寬，硅化鎳被視為一種較為理想的金屬硅化物。

但是半導體器件的尺寸還在不斷地縮小，硅化鎳層的電阻對器件電學性能的影響也越來越顯著，如何減小硅化鎳層的電阻變得越來越重要。在現有技術中，形成硅化鎳層的工藝包括：提供基底，所述基底內形成有離子摻雜區，所述離子摻雜區為MOS晶體管的源極、漏極和/或柵極；在所述離子摻雜區表面形成有鎳金屬層；對所述鎳金屬層進行兩次退火處理，形成硅化鎳層。由于所述鎳金屬層表面很容易被氧化形成氧化鎳層，所述氧化鎳層會提高最終形成的硅化鎳層的薄層電阻，本領域技術人員通過在所述鎳金屬層表面形成氮化鈦/鈦來隔離所述鎳金屬層和外界氣體，防止所述鎳金屬層表面被氧化形成氧化鎳層。

更多關于低電阻的硅化鎳層的形成方法請參考公開號為US?2005/0176247A1的美國專利文獻。

但是現有技術的方法仍然不能有效地降低硅化鎳層的電阻。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種硅化鎳層形成方法及半導體器件形成方法，可以有效的降低硅化鎳層的電阻，減小了電路的RC延遲。

為解決上述問題，本發明技術方案提供了一種硅化鎳層形成方法，包括：

提供襯底，在所述襯底表面形成硅化二鎳層；

在所述硅化二鎳層表面形成含有氫離子的氮化硅層；

對所述硅化二鎳層進行第二退火處理，形成硅化鎳層。

可選的，所述含有氫離子的氮化硅層中氫離子的含量范圍為1E15atom/cm²～1E25atom/cm²。

可選的，形成所述含有氫離子的氮化硅層的工藝包括：利用化學氣相沉積工藝在所述硅化二鎳層表面形成氮化硅層，對所述氮化硅層進行氫離子注入形成含有氫離子的氮化硅層。

可選的，形成所述含有氫離子的氮化硅層的工藝為等離子體增強化學氣相沉積。

可選的，利用等離子體增強化學氣相沉積形成所述氮化硅層的具體工藝參數包括：基板溫度范圍為300℃～500℃，氣壓范圍為1torr～10torr，電極的功率范圍為50W～400W。

可選的，利用等離子體增強化學氣相沉積形成所述氮化硅層的反應氣體包括氨氣和硅烷、或包括氮氣和硅烷、或包括氨氣、氮氣和硅烷。

可選的，當形成所述氮化硅層的反應氣體包括氨氣、氮氣和硅烷時，所述硅烷的流率為50sccm～200sccm，所述氨氣的流率為200sccm～1000sccm，所述氮氣的流率為500sccm～2000sccm。可選的，所述含有氫離子的氮化硅層的厚度范圍為

可選的，形成所述硅化二鎳層的方法包括：在所述襯底表面形成含鎳金屬層，在所述含鎳金屬層表面形成隔離層；對所述含鎳金屬層進行第一退火處理，除去所述隔離層和未反應的含鎳金屬層，在所述襯底表面形成硅化二鎳層。

可選的，所述含鎳金屬層包括鎳和合金金屬。

可選的，所述合金金屬為鎢、鉭、鋯、鈦、鉿、鉑、鈀、釩、鈮、鈷其中一種或幾種的組合。

可選的，所述合金金屬占含鎳金屬層的原子百分比的范圍為0％～10％。

可選的，所述合金金屬為鉑，所述鉑占含鎳金屬層的原子百分比的范圍為5％～10％。

可選的，所述隔離層為氮化鈦層。

本發明技術方案還提供了一種半導體器件形成方法，包括：

提供半導體襯底，在所述半導體襯底表面形成柵極結構，在所述柵極結構兩側的半導體襯底內形成源/漏區；

在所述柵極結構、源/漏區表面形成含鎳金屬層，在所述含鎳金屬層表面形成隔離層；

對所述含鎳金屬層進行第一退火處理后，除去所述隔離層和未反應的含鎳金屬層，形成硅化二鎳層；

在所述硅化二鎳層表面形成含有氫離子的氮化硅層；