[發明專利]一種金屬硅化物的制備方法、半導體器件、電子設備

在審

• 申請號: 202010426651.2
• 申請日: 2020-05-19
• 公開（公告）號: CN113690133A
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 金玄永;郭挑遠;徐康元;熊文娟;高建峰;楊濤;李俊峰;王文武
• 申請（專利權）人: 中國科學院微電子研究所;真芯（北京）半導體有限責任公司
• 主分類號: H01L21/285
• 分類號: H01L21/285;H01L29/45;H01L29/78
• 代理公司: 北京知迪知識產權代理有限公司 11628
• 代理人: 王勝利

本發明實施例提供一種金屬硅化物的制備方法、半導體器件、電子設備，涉及半導體技術領域，可避免硅消耗量較大的金屬硅化物在第二次熱處理過程中擴散聚集，一種金屬硅化物的制備方法，包括：提供硅襯底，所述硅襯底具有摻雜區；在硅襯底上形成介電層，在所述介電層中形成接觸孔，所述接觸孔露出所述摻雜區；在所述摻雜區上形成金屬層；進行第一次熱處理；通過所述接觸孔向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域補充含有硅元素的材料；進行第二次熱處理。

技術領域

本發明涉及半導體技術領域，尤其涉及一種金屬硅化物的制備方法、半導體器件、電子設備。

背景技術

目前，金屬硅化物被廣泛應用于晶體管等半導體器件中。其中，常用的金屬硅化物包括鎳硅化物(NiSi)、鈦硅化物(TiSi₂)、鈷硅化物(CoSi₂)等。

TiSi₂和CoSi₂雖然具有較強的耐熱性，但在形成金屬硅化物的過程中，將會消耗大量的硅。在接觸孔較小，例如接觸孔的尺寸小于20nm的情況下，硅與金屬反應生成金屬硅化物時，距離金屬近的硅被大量消耗，距離金屬較遠的硅逐漸向靠近金屬的區域擴散并聚集，導致最終形成的金屬硅化物11的下表面不平整(圖1)。

NiSi雖然在形成金屬硅化物的過程中，只消耗少量的硅，但NiSi通常只能耐受600℃以下的溫度。若溫度高于600℃，則低阻的NiSi將會向高阻的NiSi₂轉化，導致接觸電阻提高，影響半導體器件的導電性能。

發明內容

本發明的實施例提供一種金屬硅化物的制備方法、半導體器件、電子設備，可避免硅消耗量較大的金屬硅化物在第二次熱處理過程中擴散聚集。

為達到上述目的，本發明的實施例采用如下技術方案：

第一方面，提供一種金屬硅化物的制備方法，包括：提供硅襯底，所述硅襯底具有摻雜區；在硅襯底上形成介電層，在所述介電層中形成接觸孔，所述接觸孔露出所述摻雜區；在所述摻雜區上形成金屬層；進行第一次熱處理；通過所述接觸孔向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域補充含有硅元素的材料；進行第二次熱處理。

可選的，在所述第一次熱處理之后、在所述第二次熱處理之前，所述金屬硅化物的制備方法還包括：通過所述接觸孔向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域進一步補充摻雜半導體材料。

可選的，向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域補充含有硅元素的材料之后，向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域進一步補充所述摻雜半導體材料。

可選的，所述金屬硅化物為NiSi、TiSi₂、CoSi₂中的至少一種。

可選的，在形成所述介電層之后、進行所述第一次熱處理之前，所述金屬硅化物的制備方法還包括：在所述金屬層上形成保護層；在向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域補充含有硅元素的材料之后、進行所述第二次熱處理之前，所述金屬硅化物的制備方法還包括：去除所述保護層。

可選的，向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域補充的含有硅元素的材料包括Si₂、SiF₄中的至少一種。

可選的，向所述摻雜區和所述金屬層所在的區域進一步摻雜的所述摻雜半導體材料包括As或BF₂。

第二方面，提供一種半導體器件，包括金屬硅化物，所述金屬硅化物由第一方面所述的金屬硅化物的制備方法制備得到。

第三方面，提供一種電子設備，包括第二方面所述的半導體器件。

可選的，所述電子設備包括智能電話、計算機、平板電腦、可穿戴智能設備、人工智能設備、移動電源中的至少一種。