[發(fā)明專利]一種金屬硅化物的形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201210337318.X
• 申請(qǐng)日: 2012-09-12
• 公開（公告）號(hào): CN103681291A
• 公開（公告）日: 2014-03-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王新鵬;張海洋
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/285
• 分類號(hào): H01L21/285
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體地，本發(fā)明涉及一種金屬硅化物的形成方法。

背景技術(shù)

在集成電路制造領(lǐng)域，隨著MOS晶體管的不斷縮小，尤其是在28nm以下的工藝中，各種因?yàn)槠骷奈锢順O限所帶來的二級(jí)效應(yīng)不可避免，器件的特征尺寸按比例縮小變得困難，其中MOS晶體管器件及其電路制造領(lǐng)域容易出現(xiàn)從柵極向襯底的漏電問題。

當(dāng)前工藝的解決方法是采用高K柵極材料和金屬柵的方法，目前金屬柵極的形成過程為首先在半導(dǎo)體襯底上形成柵極介電層，在柵極介電層上形成柵極堆棧結(jié)構(gòu)的TiN覆蓋層，在TiN層上沉積擴(kuò)散阻擋層。蝕刻形成金屬柵極，所述金屬柵極可以包括函數(shù)金屬層，阻擋層和金屬材料層。然后對(duì)所述柵極以及源漏形成電連接，在形成電連接過程中為了減小接觸電阻需要在所述源漏以及柵極上形成金屬硅化物層，例如Ni-Si，目前形成所述金屬硅化物的方法主要有以下兩種方法：第一種方法是分別在柵極以及有源區(qū)上形成所述金屬硅化物，該方法分為兩步進(jìn)行，不僅步驟繁瑣，而且在該工藝制造成本進(jìn)一步提高；第二種方法是可以在蝕刻形成接觸孔后，再形成所述金屬硅化物，但是該方法中需要形成接觸孔蝕刻停止層、氧化物掩膜層等多個(gè)掩膜層，蝕刻露出所述源漏區(qū)以及柵極，然后沉積金屬、高溫反應(yīng)形成所述金屬硅化物層，而且通過所述方法制備得到的器件具有較大的邊際窗口（marginal?process?window），器件性能下降。

因此，目前在所述有源區(qū)以及柵極上形成金屬硅化物的方法或者工藝繁瑣、成本提高，或者導(dǎo)致器件性能下降，為了進(jìn)一步簡(jiǎn)化該過程提高產(chǎn)品性能，需要對(duì)目前方法作進(jìn)一步的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡(jiǎn)化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種金屬硅化物的形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述襯底上包含至少一個(gè)位于核心區(qū)域的金屬柵極、至少一個(gè)位于I/O區(qū)域的多晶硅柵極以及位于上述柵極之間的第一層間介質(zhì)層；

在所述襯底上形成圖案化的接觸溝槽掩膜層；

以所述接觸溝槽掩膜層為掩膜，蝕刻所述第一層間介質(zhì)層，以在所述金屬柵極和所述多晶硅柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成接觸溝槽，以露出所述襯底和所述多晶硅柵極；

去除所述接觸溝槽掩膜層；

在所述露出的襯底上以及所述多晶硅柵極上形成金屬硅化物。

作為優(yōu)選，所述方法還包括沉積第二層間介質(zhì)層并平坦化的步驟。

作為優(yōu)選，所述方法還包括以下步驟：

蝕刻所述第二層間介質(zhì)層，以形成接觸孔并露出所述金屬硅化物；

采用金屬材料填充所述接觸孔，以形成接觸塞，實(shí)現(xiàn)電連接。

作為優(yōu)選，所述至少一個(gè)金屬柵極包括至少一個(gè)PMOS金屬柵極和至少一個(gè)NMOS金屬柵極。

作為優(yōu)選，所述PMOS金屬柵極和所述NMOS金屬柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成相同的金屬硅化物。

作為優(yōu)選，所述PMOS金屬柵極和所述NMOS金屬柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成不同的金屬硅化物，具體地，在所述襯底上形成圖案化的接觸溝槽掩膜層；以所述接觸溝槽掩膜層為掩膜，蝕刻所述第一層間介質(zhì)層，以在所述金屬柵極和所述多晶硅柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成接觸溝槽的步驟包括：

在所述襯底上形成一界面層，在所述界面層上形成圖案化的第一接觸溝槽掩膜層；

以所述第一接觸溝槽掩膜層為掩膜，蝕刻所述界面層、第一層間介質(zhì)層，以在所述NMOS金屬柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成接觸溝槽；

去除所述第一接觸溝槽掩膜層；

在NMOS金屬柵極兩側(cè)的有源區(qū)上形成第一金屬硅化物；

沉積一犧牲層并平坦化，以填充所述溝槽并覆蓋所述界面層；

在所述犧牲層上形成第二接觸溝槽掩膜層；

以所述第二接觸溝槽掩膜層為掩膜，蝕刻所述犧牲層、所述界面層和所述第一層間介質(zhì)層，以在所述PMOS金屬柵極和所述多晶硅柵極兩側(cè)的有源區(qū)形成接觸溝槽并露出所述多晶硅柵極；

去除所述第二接觸溝槽掩膜層；

在所述PMOS金屬柵極和所述多晶硅柵極兩側(cè)的有源區(qū)上以及多晶硅柵極上形成第二金屬硅化物；

去除所述犧牲層、界面層。

作為優(yōu)選，所述犧牲層、界面層選用高含量的SiARC層。

作為優(yōu)選，所述金屬硅化物中的金屬為鎢，鈦，鈷，鎳，鋁，釔，鐿和鉺中的一種或多種。