專利名稱：自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，具體來說，涉及一種控制自對準多晶硅化物加工過程中鎳基硅化物橫向侵入的制造方法
背景技術(shù)：
鎳或以鎳為基礎(chǔ)的硅化物作為觸點材料，以其低電阻、低形成溫度和低接觸電阻率，成為目前CMOS半導(dǎo)體器件最通用的觸點材料。在傳統(tǒng)的有關(guān)CMOS半導(dǎo)體器件加工過程中，由于過量的鎳或鎳基材質(zhì)，會導(dǎo)致鎳或鎳基材質(zhì)在加工過程中迅速擴散，并由于在柵極部件的外側(cè)加工有絕緣側(cè)墻，阻止了鎳或鎳基硅化物的侵入，然而，過量的鎳或鎳基硅化物在半導(dǎo)體襯底的源極區(qū)域和漏極區(qū)域形成鎳硅化物時，鎳或鎳基硅化物就通過絕緣側(cè)墻的下方快速侵入，半導(dǎo)體襯底為保持自身的平衡，經(jīng)常橫向侵入柵極甚至侵入到溝道。在早期，這一侵入尚沒有表現(xiàn)出明顯的問題，但隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，具有更高性能和更強功能的集成電路要求更大的元件密度，而且各個部件、元件之間或各元件自身的尺寸、大小和空間也需要進一步縮小。當(dāng)在加大元件密度，并且各部件、元件按比例縮小到50nm以下時，鎳或鎳基硅化物的橫向侵入就產(chǎn)生了嚴重的問題。鎳或鎳基硅化物的橫向侵入，對于在絕緣硅基質(zhì)上加工CMOS是嚴重的，并且當(dāng)源極區(qū)域和漏極區(qū)域的硅總量受到限制時，問題將變的更加嚴重。鎳或鎳基硅化物的橫向侵入，對于50nm以下的CMOS技術(shù)的半導(dǎo)體器件會導(dǎo)致的問題主要有A :柵極漏電。B CM0S器件的可靠性下降。C :源極和漏極可能融合并且可能使器件短路。D :柵極控制溝道被損壞。為了解決上述問題，傳統(tǒng)的加工工藝一般采用以下方式，來減少鎳或鎳基硅化物的侵入I)，在半導(dǎo)體襯底上加工完成柵極，并在柵極外側(cè)加工上絕緣隔離側(cè)墻；2)，積淀鎳或鎳基材質(zhì)到器件表面；3)，第一步采用低溫處理，鎳或鎳基物質(zhì)首先在源極區(qū)域和漏極區(qū)域上部和硅反應(yīng)生成富鎳硅化物區(qū)域，因過量的鎳或鎳基物質(zhì)在隔離側(cè)墻及溝道內(nèi)不能進入源極區(qū)域和漏極區(qū)域，在低溫處理階段，鎳或鎳基物質(zhì)很難進行侵入；4)，清洗過量的鎳或鎳基物質(zhì)；5)，進行第二步高溫退火處理。這種傳統(tǒng)的解決方案雖然能夠?qū)崿F(xiàn)減少鎳或鎳基物質(zhì)橫向侵入問題，但也存有以下缺點I)、采用兩步處理方式，即先低溫處理再高溫處理，工序復(fù)雜，加工成本高。
2)、橫向侵入在第二步高溫退火處理工序中依然會出現(xiàn)。因此需要提出一種能夠減少加工工序并防止鎳或鎳基物質(zhì)再次橫向侵入的制造方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在襯底上堆疊柵極及在柵極兩側(cè)堆疊絕緣防護側(cè)墻；在半導(dǎo)體襯底上形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在絕緣防護側(cè)墻外堆疊犧牲層側(cè)墻；在半導(dǎo)體器件外側(cè)積淀鎳或鎳基物質(zhì)；一次性高溫退火處理，處理溫度為450度-500度，退火時間為20-40秒；采用濕法蝕刻工藝去除多余的鎳或鎳基物質(zhì)，同時去除犧牲層側(cè)墻同鎳或鎳基物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物；在源極區(qū)域和漏極區(qū)域形成富鎳硅化合物層。在上述基礎(chǔ)上，其中所述的犧牲層側(cè)墻材料可以從包含下列元素中選擇來形成Ge、Sn、及其組合物或者其他能與鎳或鎳基物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)。在該工藝中源極區(qū)域和漏極區(qū) 域是可以被摻雜；也可以依靠傳統(tǒng)的P-N結(jié)結(jié)構(gòu)或埋S/D結(jié)構(gòu)。在上述工藝中用于濕法蝕刻的溶液為能夠洗掉鎳或鎳基物質(zhì)同時也能洗掉犧牲層側(cè)墻同鎳或鎳基物質(zhì)反應(yīng)的產(chǎn)物，并不對所形成的富鎳硅化物層有損害的溶液。所述的蝕刻溶液可以從以下溶液中選擇雙氧水和氯化氫的混合溶液、硫酸和雙氧水的混合溶液、或其他能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的溶液。在上述基礎(chǔ)上，犧牲層側(cè)墻厚度可以依賴于積淀鎳或鎳基物質(zhì)厚度進行改變，通過控制犧牲層側(cè)墻的厚度，過量的鎳或鎳基物質(zhì)在犧牲層側(cè)墻上依工藝的要求部份或全部被消耗。作為進一步的改進，犧牲層側(cè)墻也可以不將鎳或鎳基物質(zhì)全部消耗，以實現(xiàn)鎳或鎳基物質(zhì)在控制范圍內(nèi)適當(dāng)?shù)那秩?，以達到實現(xiàn)低S/D延展電阻，用以增強半導(dǎo)體器件的AC特性。


圖I :示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程2-6 :根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件各階段的示意圖
具體實施例方式下文的公開了不同的實施例以有助于對本發(fā)明的詳細說明。為了簡化本發(fā)明的公開，下文中對特定例子的部件、材料和工藝進行描述。當(dāng)然，他們僅為示例，并且目的不在于限制本發(fā)明。此外，本發(fā)明提供的各種特定的工藝和材料的例子，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可以意識到其他工藝的可應(yīng)用性和/或其他材料的使用。參考圖I和圖2描述本發(fā)明的實施例，圖I示出了根據(jù)本發(fā)明的實施例的半導(dǎo)體器件的制造方法的流程圖。在步驟101，提供半導(dǎo)體襯底，參考圖2，在本實施例中，襯底204包括位于晶體結(jié)構(gòu)中的硅襯底(例如晶片)，根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)公知的設(shè)計要求(例如P型襯底或N型襯底)，襯底也可以包括各種摻雜配置。當(dāng)然，在其他實施例中，襯底還可以包括其他基本半導(dǎo)體，例如鍺和金鋼石，或者，襯底也可以包括化合物半導(dǎo)體，例如碳化硅、砷化鎵等。此外，襯底可以包括外延層、埋藏層，可以被應(yīng)力改變的增強性能，以及可以包括絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)。在步驟102，襯底204上形成柵堆疊201以及側(cè)墻202，以及在柵堆疊兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極區(qū)和漏極區(qū)。如圖2所示，該半導(dǎo)體器件的柵極形成工藝可以是柵前工藝或柵后工藝，所述器件結(jié)構(gòu)為實現(xiàn)本發(fā)明制造方法的基礎(chǔ)部件，該部件可以通過常規(guī)工藝步驟、材料及設(shè)備來形成也可以通過外購來實現(xiàn)，其對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。在所述柵堆疊201側(cè)壁所形成的側(cè)墻202可以由氮化硅、氧化硅、氮氧化硅、碳化硅和/或其他合適的材料形成，側(cè)墻可以具有多層結(jié)構(gòu)。在本實施例中，絕緣側(cè)墻為不能與鎳或鎳基物質(zhì)在高溫退火處理過程中發(fā)生反應(yīng)的材料形成，這種結(jié)構(gòu)可以用本領(lǐng)域技術(shù)人員所知曉的工藝得到。因絕緣隔離側(cè)墻同實施例中的柵堆疊均屬于本發(fā)明的器件制造方法 的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)，該部份可以在外購時已經(jīng)同柵堆疊一起加工完畢，也可以通過常規(guī)工藝步驟、設(shè)備來形成，其對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說是顯而易見的。形成源極區(qū)和漏極區(qū)可以通過期望的晶體管結(jié)構(gòu)，注入P型或N型摻雜物或雜質(zhì)到襯底中而形成。源極區(qū)和漏極區(qū)的形成工藝，可以由本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所知曉的，也可以在外購時已經(jīng)加工形成。源極區(qū)和漏極區(qū)的器件結(jié)構(gòu)也是本發(fā)明制造方法的基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)。在步驟103中，在絕緣隔離側(cè)墻202外側(cè)形成犧牲層側(cè)墻205，如圖3所示，犧牲層側(cè)墻205所采用的材料可以從以下材料中選擇Ge、Sn及其組合物或者其他能與鎳或鎳基物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)，并且反應(yīng)后的物質(zhì)能夠被本發(fā)明選用的化學(xué)溶液所清洗的材料。作為一個實施例，犧牲層所選用的材料為Ge。犧牲層側(cè)墻的厚度為可以變化，其變化依賴于器件上積淀鎳或鎳基物質(zhì)的厚度和物質(zhì)的量來決定的。在本實施例中，犧牲層側(cè)墻的厚度為鎳或鎳基物質(zhì)將犧牲層側(cè)墻材料全部消耗后，鎳或鎳基物質(zhì)剩余有期望的量，其目的是通過控制剩余的鎳或鎳基物質(zhì)的量，有意識允許有部分的鎳或鎳基物質(zhì)在加工過程中發(fā)生橫向侵入，以達到實現(xiàn)低S/D延展電阻，以增強半導(dǎo)體器件的AC特性。在本發(fā)明的另一實施例中，犧牲層側(cè)墻所選擇的厚度與物質(zhì)的量能夠?qū)㈡嚮蜴嚮镔|(zhì)全部消耗掉，不做其他擴展。在步驟104中，在半導(dǎo)體器件上部積淀鎳或鎳基物質(zhì)206，如圖4所示，在本發(fā)明中，鎳、鎳基合金或鎳基化合物等凡是能夠滿足以鎳與襯底上的半導(dǎo)體材料形成富鎳延展層，均可以采用，在本實施例中，鎳或鎳基物質(zhì)所選用的是鎳鉬合金材料。在本發(fā)明的另一實施例中，所選用的積淀材料為鎳金屬。在步驟105中，對器件進行高溫退火處理，在本發(fā)明中，所采用的溫度為450度到500度。鎳或鎳鉬合金和所述源極區(qū)和漏極區(qū)所在的硅襯底的表面發(fā)生反應(yīng)生成金屬硅化物層，鎳或鎳鉬合金同犧牲層側(cè)墻材料Ge發(fā)生反應(yīng)，消耗掉全部犧牲層材料，絕緣隔離側(cè)墻及溝道部份不與鎳或鎳鉬合金發(fā)生反應(yīng)，鎳或鎳鉬合金也不能侵入進溝道，如圖5所示。在本實施例中，所選擇的處理溫度為480度，30秒的處理時間，以實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在本發(fā)明的另一實施例中，所選擇的處理溫度為500度，30秒的處理時間，也同樣能實現(xiàn)本發(fā)明的目的。在步驟106中，采用濕法蝕刻工藝，去除沒有反應(yīng)的鎳或鎳鉬合金，同時去除鎳或鎳鉬合金同犧牲層側(cè)墻材料Ge發(fā)生反應(yīng)的產(chǎn)物，同時，該工藝所選用的清洗化學(xué)溶液不會對鎳或鎳鉬合金同硅襯底所形成的鎳硅化合物層部分有所損害。在本發(fā)明的制造方法中，可以采用的化學(xué)清洗溶液有雙氧水和氯化氫的混合溶液、硫酸和雙氧水的混合溶液、或其他能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的溶液。在本實施例中，所選用的清洗溶液為硫酸和雙氧水的混合溶液。本發(fā)明方法可以應(yīng)用于半導(dǎo)體器件制造過程中所選用的柵前工藝或柵替代工藝中，均能實現(xiàn)對半導(dǎo)體器件的改進。雖然關(guān)于示例實施例及其優(yōu)點已經(jīng)詳細說明，應(yīng)當(dāng)理解在不脫離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求限定的保護范圍的情況下，可以對本實施例進行各種變化、替換和修改。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)容易理解在保持本發(fā)明保護范圍的同時，工藝步驟的次序可以變化。此外，本發(fā)明的保護范圍不應(yīng)當(dāng)局限于說明書中的所描述的特定實施例的工藝、結(jié)構(gòu)、材料、方法及步驟。從本發(fā)明的公開內(nèi)容，作為本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將容易理解， 對于目前已存在或者以后即將開發(fā)的工藝、結(jié)構(gòu)、材料、方法或步驟，其中它們執(zhí)行與本發(fā)明描述的對應(yīng)實施例大體相同的功能或者大體相同的結(jié)果，依照本發(fā)明可以對它們進行應(yīng)用。因此，本發(fā)明所附權(quán)利要求旨在將這些工藝、材料、方法或步驟包含在其保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述方法包括:A、提供半導(dǎo)體襯底和鎳或鎳基材質(zhì)；B、在半導(dǎo)體襯底上堆疊柵極及絕緣側(cè)墻，并在半導(dǎo)體襯底上形成源極區(qū)和漏極區(qū)；C、在絕緣側(cè)墻外側(cè)加工犧牲層側(cè)墻；D、在半導(dǎo)體器件上部積淀鎳或鎳基材質(zhì)；E、一次性高溫退火處理，使鎳或鎳基材質(zhì)同絕緣側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底形成富鎳硅化合物層；F、采用濕法蝕刻工藝去除多余的鎳或鎳基物質(zhì)和犧牲層側(cè)墻同鎳或鎳基物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的犧牲層側(cè)墻的形成材料包括，Ge、Sn或其組合物以及其他能與鎳或鎳基物質(zhì)反應(yīng)的物質(zhì)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的高溫退火處理所選用的溫度為450度至500度之間，退火處理時間為20至40秒。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的濕法蝕刻工藝所選用的溶液為能夠洗掉鎳或鎳基物質(zhì)同時也能洗掉犧牲層材料與鎳或鎳基物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物的溶液。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的濕法蝕刻工藝所選用的溶液為對鎳或鎳基物質(zhì)同半導(dǎo)體襯底所形成的化合物沒有損害的溶液。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或5所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的濕法蝕刻工藝所選用的溶液包括雙氧水、氯化氫的混合溶液、硫酸和雙氧水的混合溶液或其組合。以及其他能夠?qū)崿F(xiàn)本發(fā)明的溶液。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的濕法蝕刻工藝的所選用的溶液為硫酸和雙氧水的混合液。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的自對準多晶硅化物加工期間鎳基硅化物橫向侵入的方法，其特征在于所述的犧牲層側(cè)墻厚度依賴積淀鎳或鎳基物質(zhì)的厚度和物質(zhì)的量進行變化。
全文摘要
本發(fā)明通常涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法，具體來說，涉及一種控制自對準多晶硅化物加工過程中鎳基硅化物橫向侵入的制造方法。包括提供半導(dǎo)體襯底及鎳或鎳基材質(zhì)；在襯底上堆疊柵極及在柵極兩側(cè)堆疊絕緣防護側(cè)墻；在半導(dǎo)體襯底上形成源極區(qū)和漏極區(qū)；在絕緣防護側(cè)墻外堆疊犧牲層側(cè)墻；在半導(dǎo)體器件外側(cè)積淀鎳或鎳基物質(zhì)；一次性高溫退火處理，采用濕法蝕刻工藝去除多余的鎳或鎳基物質(zhì)，同時去除犧牲層側(cè)墻同鎳或鎳基物質(zhì)的反應(yīng)產(chǎn)物。通過改變犧牲層側(cè)墻的厚度來調(diào)節(jié)鎳或鎳基材質(zhì)的消耗，以實現(xiàn)不同的期望。
文檔編號H01L21/336GK102915972SQ20121043370
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月29日
發(fā)明者虞海香 申請人:虞海香