硅化物形成中的双层金属沉积制造技术

本发明专利技术提供了一种方法，包括实施第一溅射以在半导体区的表面上形成第一金属膜。使用第一离子能量实施第一溅射。该方法还包括实施第二溅射以在第一金属膜上方形成与第一金属膜接触的第二金属膜，其中第一和第二金属膜包括相同的金属。使用比第一离子能量低的第二离子能量来实施第二溅射。实施退火以使第一和第二金属膜与半导体区反应而形成金属硅化物。本发明专利技术还公开了硅化物形成中的双层金属沉积。

【技术实现步骤摘要】
硅化物形成中的双层金属沉积
本专利技术总的来说涉及半导体领域，更具体地，涉及硅化物形成中的双层金属沉积。
技术介绍
晶体管通常包括用于形成源极区和漏极区的半导体区。金属接触插塞和半导体区 之间的接触电阻较高。因此，在半导体区(诸如硅区、锗区和硅锗区)的表面上形成金属硅化 物以降低接触电阻。形成接触插塞以接触硅化物区，并且接触插塞和硅化物区之间的接触 电阻较低。 典型的硅化工艺包括在半导体区的表面上形成金属层，然后实施退火，使得金属 层与半导体区反应以形成硅化物区。反应结束之后，金属层的上部可未发生反应。然后，实 施蚀刻步骤去除金属层中未反应的部分。 随着集成电路不断小型化，硅化物区也不断变小。因此，电接触件的接触电阻不断 变高。
技术实现思路
根据本专利技术的一个方面，提供了一种方法，包括：实施第一溉射以在半导体区的表 面上形成第一金属膜，使用第一离子能量来实施第一溉射；实施第二溉射以在第一金属膜 上方形成与第一金属膜接触的第二金属膜，第一金属膜和第二金属膜包括相同的金属，并 且使用比第一离子能量低的第二离子能量来实施第二溅射；以及实施退火以使第一金属膜 和第二金属膜与半导体区反应以形成金属硅化物。 优选地，第一离子能量与第二离子能量的比率大于约2。 优选地，在第一溅射和第二溅射中，在半导体区上方沉积镍。 优选地，半导体区位于介电层中的开口下方，当实施第一溅射时，半导体区的顶面 暴露于开口，方法还包括：在退火之前，在第二金属膜上方形成金属氮化物覆盖层；以及在 退火之后，用金属材料填充开口的剩余部分，金属材料位于金属氮化物覆盖层的上方并且 与金属氮化物覆盖层接触。 优选地，该方法还包括：外延生长半导体区；在半导体区上方形成层间介电质 (ILD);以及在第一溅射之前，在ILD中形成开口以暴露半导体区。 优选地，在ILD中形成开口的过程中，保留ILD的一部分以使半导体区的面朝下的 小平面嵌入在ILD中。 优选地，该方法还包括：在实施第一溅射之后，将腔室中的压力从第一压力增加至 第二压力，在腔室中和第一压力下实施第一溅射，并且在腔室中和第二压力下实施第二溅 射。 根据本专利技术的另一方面，提供了一种方法，包括：形成晶体管的栅叠件；形成晶体 管的源极/漏极区，源极/漏极区与栅叠件相邻；形成层间介电质（ILD)以覆盖源极/漏极 区；在ILD中形成接触开口，至少暴露源极/漏极区的顶面；在源极/漏极区的顶面上方沉 积第一金属膜，使用第一离子能量来实施沉积第一金属膜；在第一金属膜上方沉积与第一 金属膜接触的第二金属膜，使用比第一离子能量低的第二离子能量来沉积第二金属膜；以 及实施退火，以使至少第一金属膜与源极/漏极区反应而形成金属硅化物。 优选地，在退火之后，娃化第二金属膜的一部分。 优选地，该方法还包括：在退火之前，在第二金属膜上方形成金属氮化物覆盖层。 优选地，该方法还包括：在退火之后，用金属填充开口的剩余部分，金属位于金属 氮化物覆盖层上方并且与金属氮化物覆盖层接触。 优选地，源极/漏极区包括面朝向上的小平面和面朝下的小平面，并且在ILD中形 成接触开口之后，面朝下的小平面隐埋在ILD的剩余部分中，而面朝上的小平面暴露于接 触开口。 优选地，第一金属膜和第二金属膜包括相同的金属。 优选地，该方法还包括：在沉积第一金属膜之后，将腔室中用于沉积第一金属膜的 第一压力增加至第二压力，分别在第一压力和第二压力下沉积第一金属膜和第二金属膜。 根据本专利技术的又一方面，提供了一种方法，包括：形成晶体管的栅叠件；形成晶体 管的源极/漏极区，源极/漏极区与栅叠件相邻；形成层间介电质（ILD)以覆盖源极/漏极 区；在ILD中形成接触开口，至少暴露源极/漏极区的顶面；在源极/漏极区的顶面上沉积 第一金属膜；在第一金属膜上方沉积与第一金属膜接触的第二金属膜，第一金属膜和第二 金属膜包括相同的金属，并且第二金属膜的薄层电阻比第一金属膜的薄层电阻低；以及实 施退火，以使至少第一金属膜与源极/漏极区反应而形成金属硅化物。 优选地，使用第一离子能量来实施沉积第一金属膜，并且使用比第一离子能量低 的第二离子能量来沉积第二金属膜。 优选地，该方法还包括：在退火之前，在第二金属膜上方形成金属氮化物覆盖层 优选地，该方法还包括：在退火之后，用金属材料填充开口的剩余部分，金属材料 位于金属氮化物覆盖层上方并且与金属氮化物覆盖层接触。 优选地，源极/漏极区包括面朝上的小平面和面朝下的小平面，并且在ILD中形成 接触开口之后，面朝下的小平面隐埋在ILD的剩余部分中，而面朝上的小平面暴露于接触 开口中。 优选地，该方法还包括：在沉积第一金属膜之后，将腔室中用于沉积第一金属膜的 第一压力增加至第二压力，分别在第一压力和第二压力下沉积第一金属膜和第二金属膜。 【附图说明】 为了更充分地理解本专利技术及其优点，现结合附图来参考以下描述，其中： 图1至图12是根据一些示例性实施例的在制造鳍式场效应晶体管（FinFET)和相 应的接触件的中间阶段的截面图和立体图；以及 图13是根据可选实施例的FinFET的源极/漏极区和相应的接触件的截面图。 【具体实施方式】 以下详细论述了本专利技术实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多 可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所论述的具体实施例仅仅是示例性的，而不 用于限制本专利技术的范围。 根据不同的示例性实施例提供了鳍式场效应晶体管（FinFET)及其形成方法。示 出了形成FinFET的中间阶段。还示出了形成FinFET的接触件的中间阶段。论述了实施例 的变化例。在不同附图和示例性实施例中，相似的参考标号用于代表相似的元件。应当理 解，虽然将FinFET用作实例来说明本专利技术的概念，这些概念可以很容易地应用于平面晶体 管的接触形成。 图1至图12是根据一些示例性实施例的制造FinFET和相应的接触件的中间阶 段的截面图和立体图。图1示出了初始结构的立体图。初始结构包括具有衬底20的晶圆 100。衬底20可以是半导体衬底，其还可以是硅衬底、硅锗衬底或由其他半导体材料形成 的衬底。可以用P型和η型杂质掺杂衬底20。可以形成隔离区(诸如浅沟槽隔离（STI)区 22)以从衬底20的顶面延伸至衬底20内，其中衬底20的顶面是晶圆100的主表面100Α。 衬底20中介于相邻的STI区22之间的部分被称为半导体带21。半导体带21的顶面可与 STI区22的顶面基本上彼此平齐。 图2和图3示出了根据一些实施例的用图3中的半导体带24取代图1中的半导 体带21。在可选实施例中，未取代图1中的半导体带21，因此将其用作图4至图13所示的 半导体带24。参考图2,去除半导体带21的上部的至少一部分或者基本全部。因此，在STI 区22中形成凹槽23。接下来，实施外延生长以在凹槽23中外延生长半导体带24,从而形 成图3中的结构。半导体带24的晶格常数可以大于、基本上等于或小于衬底20的晶格常 数。在一些实施例中，半导体带24包含硅锗、III-V族化合物半导体等。半导体带24中的 硅锗的锗原子百分比可以大于约15本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括：实施第一溅射以在半导体区的表面上形成第一金属膜，使用第一离子能量来实施所述第一溅射；实施第二溅射以在所述第一金属膜上方形成与所述第一金属膜接触的第二金属膜，所述第一金属膜和第二金属膜包括相同的金属，并且使用比所述第一离子能量低的第二离子能量来实施所述第二溅射；以及实施退火以使所述第一金属膜和第二金属膜与所述半导体区反应以形成金属硅化物。

【技术特征摘要】
2013.09.11 US 14/024,2091. 一种方法，包括： 实施第一溅射以在半导体区的表面上形成第一金属膜，使用第一离子能量来实施所述 第一溅射； 实施第二溅射以在所述第一金属膜上方形成与所述第一金属膜接触的第二金属膜，所 述第一金属膜和第二金属膜包括相同的金属，并且使用比所述第一离子能量低的第二离子 能量来实施所述第二溅射；以及 实施退火以使所述第一金属膜和第二金属膜与所述半导体区反应以形成金属硅化物。2. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述第一离子能量与所述第二离子能量的比率 大于约2。3. 根据权利要求1所述的方法，其中，在所述第一溅射和所述第二溅射中，在所述半导 体区上方沉积镍。4. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述半导体区位于介电层中的开口下方，当实施 所述第一溅射时，所述半导体区的顶面暴露于所述开口，所述方法还包括： 在所述退火之前，在所述第二金属膜上方形成金属氮化物覆盖层；以及 在所述退火之后，用金属材料填充所述开口的剩余部分，所述金属材料位于所述金属 氮化物覆盖层的上方并且与所述金属氮化物覆盖层接触。5. 根据权利要求1所述的方法，还包括： 外延生长所述半导体区； 在所述半导体区上方形成层间介电质（ILD);以及 在所述第一溅射之前，在所述ILD中形成开口以暴露所述半导体区。6. 根据权利要求5所述的方法，其中，在所述ILD中形成所述开口的过程中，保留所述 ILD的一部分以使所述半导体区的面朝下的小平面嵌入在所述ILD中。7....

【专利技术属性】
技术研发人员：林圣轩，张志维，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71