自对准金属硅化物的形成方法和半导体器件技术

一种自对准金属硅化物的形成方法和半导体器件，所述自对准金属硅化物的形成方法包括：在硅层上形成掺杂区；在掺杂区的表面形成第一金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属层和与之相接触的掺杂区源漏掺杂区表面的硅结合形成第一金属硅化物层；去除未反应的第一金属层；在所述第一金属硅化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属硅化物层的表层和第二金属层结合形成第二金属硅化物层；去除多余的第二金属层。本发明专利技术提供的自对准金属硅化物的形成方法形成的金属硅化物能够提供给半导体器件更小的接触电阻。

【技术实现步骤摘要】
自对准金属硅化物的形成方法和半导体器件
本专利技术涉及半导体制作领域，尤其涉及一种自对准金属硅化物的形成方法和包含上述自对准金属硅化物的半导体器件。
技术介绍
在半导体制造技术中，金属硅化物由于具有较低的电阻率且和其他材料具有很好的粘合性而被广泛应用于源/漏接触和栅极接触来降低接触电阻。高熔点的金属与硅发生反应生成金属硅化物，通过一步或者多步退火工艺可以形成低电阻率的金属硅化物。随着半导体工艺水平的提高，特别是在90nm及其以下技术节点，为了获得更低的接触电阻，镍及镍的合金成为形成金属硅化物的主要材料。在已经公开的申请号为200780015617.9的中国专利申请中公开了一种自对准金属硅化物的形成方法，该方法选择镍合金作为形成金属硅化物的材料。如作者为中国科学院微电子研究所的尚海平等人的《自对准硅化物工艺研究》(《微电子学》第39卷第6期，2009年12月)中介绍的，现有选择镍合金作为形成金属硅化物的材料的形成自对准硅化物的工艺一般包括一步硅化工艺和两步硅化工艺，其中一步硅化工艺采用一次高温快速退火形成镍硅化物，两步硅化工艺先采用一次低温快速退火工艺，然后采用一次高温快速退火工艺形成镍硅化物。由于两步硅化工艺中形成的硅化物电阻率更小且均匀性好，是现有常用的形成金属硅化物的工艺。而现有两步硅化工艺提供的金属硅化物的电阻率依然比较大，不能满足一些高性能电子器件的要求。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是现有形成金属硅化物的工艺提供的金属硅化物的电阻率不能适应高性能电子器件的要求。为解决上述问题，本专利技术提供了一种自对准金属硅化物的形成方法，包括:在硅层的表面形成掺杂区；在所述掺杂区的表面形成第一金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属层和与之相接触的掺杂区表面的硅结合形成第一金属硅化物层；去除未反应的第一金属层；在所述第一金属娃化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属硅化物层的表层和第二金属层结合形成第二金属硅化物层；去除未反应的第二金属层。可选的，所述第一金属层或者第二金属层中具有的金属兀素包括Er、Yb、Pt、T1、Co或Ni中的一种。可选的，形成第一金属硅化物层时的退火工艺为低温快速退火工艺，设置退火温度的范围为180°C?300°C，进行时间为IOs?120s。可选的,在去除未反应的第一金属层之后，在所述第一金属娃化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层之前，还包括一次高温快速退火工艺，设置退火温度的范围为380°C?550°C，进行时间为IOs?120s。可选的，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为恒温退火工艺、尖峰退火工艺、闪光退火工艺或激光退火工艺中的一种。可选的，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为恒温退火工艺时，设置退火温度的范围为200°C?600°C，进行时间为5s?120s。可选的，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为尖峰退火工艺时，设置退火温度的尖峰温度范围为300°C飞00°C。可选的，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为闪光退火工艺时，设置退火温度的范围为500°C、00°C，进行时间为0.lms?ls。可选的，形成所述第一金属层或所述第二金属层的方法为化学气相沉积或物理气相沉积。可选的，所述第一金属层的材质为Ni，所述第二金属层的材质为Ti，所述第二金属硅化物为NiSi，所述第三金属硅化物为TiNiSi。可选的，形成第一金属层之前还包括预清洗所述掺杂区表面的步骤。可选的，在形成第一金属硅化物层之后，形成第二金属层之前，还包括预清洗所述第一金属硅化物层表面的步骤。可选的，所述掺杂区为源漏掺杂区。可选的，所述掺杂区位于多晶硅栅极的表面，所述硅层为多晶硅栅极的栅极材料层。本专利技术还提供了一种半导体器件，所述半导体器件具有形成在硅层中的掺杂区，所述掺杂区的表面具有金属娃化物层，所述金属娃化物层从娃层内部向表面的方向上依次包括第一金属硅化物层和第二金属硅化物层，所述第一金属硅化物层中具有第一金属元素，所述第二娃化物层中具有第一金属兀素和第二金属兀素。可选的，所述第一金属元素或第二金属元素为Er、Yb、Pt、T1、Co或Ni中的一种。可选的，所述第一金属元素为Ni，所述第二金属元素为Ti，所述第二金属硅化物为NiSi，所述第二金属硅化物为TiNiSi。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点:本专利技术提供的自对准金属硅化物的形成方法包括在形成好第一金属硅化物之后，再形成第二金属层，然后再进行一次退火，使得所述第二金属层和第一金属硅化物反应形成具有第一金属元素和第二金属元素的第二金属硅化物。根据专利技术人的理论推理和多次试验验证，这样形成的第二金属硅化物具有比第一金属硅化物更小的电阻率，能够提供给MOS晶体管更小的接触电阻。【附图说明】图1至图5是本专利技术的实施例提供的自对准金属硅化物的形成方法的示意图。【具体实施方式】为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的【具体实施方式】做详细的说明。本专利技术的实施例中以现有常用的选择镍合金作为形成金属硅化物的材料，且进行两步硅化工艺的硅化物的形成工艺为基础，结合图1至图5，详细诠释本专利技术的技术方案的改进之处。但是本专利技术的技术方案并不受此限制。首先，如图1所示，在硅层10上形成掺杂区，所述掺杂区包括MOS晶体管的多晶硅栅极20和在硅层10内形成MOS晶体管的源漏掺杂区22和33。其中，所述硅层10可以由体硅衬底提供，也可以由诸如SOI衬底这样表面为硅外延层的其它半导体衬底提供，也可以由掺杂多晶硅层提供。所述多晶硅栅极20包括栅氧化层和掺杂的多晶硅层，以及围绕所述栅氧化层和多晶硅层的侧墙。在其它实施方式中，所述多晶硅栅极也可以为金属栅极，在这种情况中，所述掺杂区也可以只为源漏掺杂区22和33。所述源漏掺杂区22和33通过源漏离子注入形成。在别的实施例中，所述掺杂区为别的半导体器件需要电性连接的极端，如光电二极管的正负极，三极管的基极、集电极或发射极。在后续工艺中，需要在所述多晶硅栅极20以及源漏掺杂区22和33上形成金属接触孔结构，以实现与其它半导体器件的金属互连。接下来，进行形成硅化物前的预清洗，以使得需要形成金属硅化物的区域的表面没有杂质或者氧化膜，避免影响形成金属硅化物的质量。预清洗采用稀释的氢氟酸等进行。接下来，如图2所示，在图1所示的半导体结构的表面形成第一金属层30，使得多晶硅栅极20和所述源漏掺杂区的表面与第一金属层30相接触。所述第一金属层30的厚度要大于预计形成金属硅化物所需要的金属层的厚度，以使得形成整片晶片上不同区域硅化物的均匀性好。如在本实施例中，后续工艺中形成硅化物所需要的第一金属层30的厚度为50人,在本步骤中形成的第一金属层30的厚度为100人?200人。所述形成第一金属层30的工艺可以为化学气相沉积工艺，也可以为物理气相沉积工艺。由于金属硅化物NiSi具有低硅耗和低形成热预算、低电阻率和不存在线宽效应等优点，因而得到了广泛的关注和研究，是如今常采用的自对准硅化物材料。在本实施例中，所述第一金属层30为Ni或者主要为Ni的合金(如NiPt)。在其它实施方式中，所述第一金属层30也可以为主要包括Er、Yb、Pt、Ti或Co中的一种的金属或合金层。优选的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自对准金属硅化物的形成方法，其特征在于，包括:在硅层的表面形成掺杂区；在所述掺杂区的表面形成第一金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属层和与之相接触的掺杂区表面的硅结合形成第一金属硅化物层；去除未反应的第一金属层；在所述第一金属硅化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层；进行退火工艺，使得所述第一金属硅化物层的表层和第二金属层结合形成第二金属硅化物层；去除未反应的第二金属层。

【技术特征摘要】
1.一种自对准金属硅化物的形成方法，其特征在于，包括: 在娃层的表面形成掺杂区； 在所述掺杂区的表面形成第一金属层； 进行退火工艺，使得所述第一金属层和与之相接触的掺杂区表面的硅结合形成第一金属硅化物层； 去除未反应的第一金属层； 在所述第一金属娃化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层； 进行退火工艺，使得所述第一金属硅化物层的表层和第二金属层结合形成第二金属硅化物层； 去除未反应的第二金属层。2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述第一金属层或者第二金属层中具有的金属元素包括Er、Yb、Pt、T1、Co或Ni中的一种。3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，形成第一金属硅化物层时的退火工艺为低温快速退火工艺，设置退火温度的范围为180°C~300°C，进行时间为IOs~120s。4.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在去除未反应的第一金属层之后，在所述第一金属硅化物层上形成与所述第一金属层材质不同的第二金属层之前，还包括一次高温快速退火工艺，设置退火温度的范围为380°C~550°C，进行时间为IOs~120s。5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为恒温退火工艺、尖峰退火工艺、闪光退火工艺或激光退火工艺中的一种。6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为恒温退火工艺时，设置退火温度的范围为200°C~600°C，进行时间为5s~120s。7.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，所述形成第二金属硅化物层的退火工艺为尖峰退火工艺时，设置退火温度的尖峰温度范围为300°C~600°C。8.如...

【专利技术属性】
技术研发人员：禹国宾，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31