[發(fā)明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110379402.3
• 申請日: 2011-11-18
• 公開（公告）號: CN102479696B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設計）人: 山口直
• 申請（專利權(quán)）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28;H01L29/43
• 代理公司: 北京市金杜律師事務所11256
• 代理人: 王茂華,董典紅

相關(guān)申請的交叉引用

這里通過參考引入2010年11月19日提交的日本專利申請No.2010-259022的全部公開內(nèi)容，包括說明書、附圖和摘要。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種半導體器件及其制造方法，具體來說，涉及一種在應用于制造具有金屬硅化物層的半導體元件時有效的技術(shù)。

背景技術(shù)

隨著半導體器件的集成度的增加，已經(jīng)根據(jù)縮放規(guī)則縮小了場效應晶體管(MISFET：金屬絕緣體半導體場效應晶體管)。然而，柵電極以及源極/漏極區(qū)域的電阻增加，導致以下問題：即使當場效應晶體管縮小時，也不能獲得高速操作。為了解決這一問題，開發(fā)了Salicide(Self?Aligned?Silicide，自對準硅化物)技術(shù)，其中在形成柵電極的導電膜和形成源極/漏極區(qū)域的半導體區(qū)域中的每個的表面之上通過自對準形成低電阻的金屬硅化物層諸如硅化鎳層或硅化鈷層，由此減少柵電極和源極/漏極區(qū)域的電阻。

在日本未審專利公開No.2010-114449(專利文獻1)中，公開了以下內(nèi)容：在半導體襯底的主表面之上形成即使在高溫下也保持相穩(wěn)定性和膜穩(wěn)定性且包含NiSi(鎳單硅化物：nickel?monosilicide)的硅化物層。還公開了上述硅化物層包含例如Pt(鉑)等。

[現(xiàn)有技術(shù)文獻]

[專利文獻]

[專利文獻1]

日本未審專利公開No.2010-114449

[專利文獻2]

日本未審專利公開No.2002-141504

發(fā)明內(nèi)容

隨著半導體器件尺寸縮小，需要減少在場效應晶體管的源/漏區(qū)域和柵電極中的每個的上表面之上形成的硅化物層的膜厚度。然而，當硅化物層的厚度減少時，硅化物層物理上是不穩(wěn)定的且在半導體襯底中異常地生長。結(jié)果，在柵電極之下的半導體襯底中，形成了主要包含NiSi₂的硅化物層。在這種情況下，由于結(jié)泄漏電流引起的泄漏問題可能增加，由此降低半導體器件的可靠性，因此，難以減少硅化物層的膜厚度。

近年來，在用于形成硅化物層的自對準硅化物工藝中，使形成在半導體襯底之上的金屬膜與柵電極、源極區(qū)域、漏極區(qū)域的一部分反應來形成硅化物層。因而，采用以下方法是常用的手段：其中通過兩個分開的步驟來執(zhí)行退火處理(熱處理)。在這種情況下，在作為第二熱處理的第二退火處理中，半導體襯底在比作為第一熱處理的第一退火處理更高的溫度下加熱。

然而，當在約500℃至600℃的高溫下執(zhí)行第二熱處理以形成極薄的硅化物層(具有例如不超過14nm的膜厚度)時，由于熱處理的極高溫度所以難以抑制硅化物層的異常生長。另一方面，當使用燈型或?qū)嵝屯嘶鹧b置等來執(zhí)行第二熱處理時，難以形成具有均勻膜厚度的硅化物層。因此，當不能精確地控制硅化物層的膜厚度且在硅化物層中出現(xiàn)晶體(晶粒)的異常生長等時，泄漏電流容易在半導體襯底和硅化物層之間流動，等等，導致硅化物層的降低的結(jié)泄漏特性的問題。

在日本未審專利公開No.2002-141504[專利文獻2]中，公開了使用例如微波退火工藝在不超過850℃的溫度下執(zhí)行熱處理不超過60秒的時間段，以便形成硅化物層。另外，描述了：通過在形成硅化物層的步驟中使用例如微波退火工藝等來執(zhí)行第一熱處理，隨后在與第一熱處理相同或不同的條件下執(zhí)行第二熱處理，可以激活硅化物層。由此，公開了使用微波的熱處理也在第一退火中使用。

然而，如果如專利文獻2中所示第一熱處理將使用微波來執(zhí)行，則出現(xiàn)以下問題：與使用導熱型退火裝置等執(zhí)行第一熱處理的情況下相比，在硅化物層中的結(jié)泄漏電流增加。本申請發(fā)明人發(fā)現(xiàn)其原因如下。即，利用微波可能偶爾難以均勻地加熱具有附接到其整個表面的純金屬的半導體襯底。如果包含例如硅的半導體襯底直接利用微波加熱，則由于后續(xù)的熱處理諸如第二熱處理或形成互連的步驟，與使用導熱型退火裝置等來加熱半導體襯底之上的金屬膜來執(zhí)行第一熱處理的情況下相比，更可能出現(xiàn)硅化物層的異常生長。

本發(fā)明的一個目的在于提供一種技術(shù)，用于改善具有硅化物層的半導體器件的結(jié)泄漏特性。

通過本說明書和附圖中的描述，本發(fā)明的上述和其它目的以及新穎特征將變得明顯。

以下是對本申請中公開的本發(fā)明的代表性實施例的概要的簡要描述。