NMOS晶体管及其制备方法技术

本申请提供一种NMOS晶体管及其制备方法，涉及半导体技术领域，用于解决源极和漏极与接触插塞之间的接触电阻大的技术问题，该NMOS晶体管的制备方法包括：提供衬底；在衬底上形成栅极结构，并在栅极结构两侧的衬底中形成具有N型掺杂元素的源极和漏极；在源极和漏极处分别形成金属氧化层，其中，金属氧化层的导带与衬底的导带对齐；在惰性环境下，通过退火工艺对金属氧化层进行退火，其中，退火温度为330℃～450℃；在金属氧化层的表面上形成金属硅化物层。本申请不仅可以解除金属半导体直接接触产生的费米钉扎效应，使得势垒高度降低；另外通过退火增加了金属氧化层中的氧空位，使得隧穿电阻减小。穿电阻减小。穿电阻减小。

【技术实现步骤摘要】
NMOS晶体管及其制备方法


[0001]本申请涉及半导体制造
，尤其涉及一种NMOS晶体管及其制备方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸不断缩小，金属
‑
氧化物
‑
半导体(Metal
‑
Oxide
‑
Semiconductor，简称MOS)晶体管的接触电阻对于MOS晶体管以及整个半导体芯片的性能影响越来越大。
[0003]相关技术中，MOS晶体管包括设置在衬底上的栅极结构以及位于栅极结构两侧的衬底中的源极和漏极，源极和漏极处具有与源极和漏极电连接的金属导电材质制成的金属导电层，以通过金属导电层实现源极和漏极与其它器件的电性导通或信号传输。
[0004]然而，随着MOS晶体管尺寸的不断减小，源极和漏极的面积也越来越小，导致源极和漏极与金属导电层之间的接触电阻越来越大，从而导致半导体器件的性能差的技术问题。

技术实现思路

[0005]鉴于上述问题，本申请实施例提供一种NMOS晶体管及其制备方法，通过在金属硅化物层与源极和漏极之间设置退火的金属氧化层，不仅可以解除金属半导体直接接触产生的费米钉扎效应，使得势垒高度降低；另外通过退火增加了金属氧化层中的氧空位，使得隧穿电阻减小；同时由于金属氧化层的加入使得金属硅化物的形成不需要消耗衬底，可应用于超浅结技术。
[0006]为了实现上述目的，本申请实施例提供如下技术方案：
[0007]本申请实施例提供一种NMOS晶体管的制备方法，包括：
[0008]提供衬底；
[0009]在所述衬底上形成栅极结构，并在所述栅极结构两侧的所述衬底中形成具有N型掺杂元素的源极和漏极；
[0010]在所述源极和所述漏极处分别形成金属氧化层，其中，所述金属氧化层与所述衬底的导带对齐；
[0011]在惰性环境下，通过退火工艺对所述金属氧化层进行退火，其中，退火温度为330℃～450℃；
[0012]在所述金属氧化层的表面上形成金属硅化物层。
[0013]作为一种可选的实施方式，在所述源极和所述漏极处分别形成金属氧化层的步骤中，包括：
[0014]通过射频溅射工艺在所述源极和所述漏极处分别形成锌氧化层，所述锌氧化层的厚度为0.6nm～1.2nm。
[0015]作为一种可选的实施方式，在惰性环境下，通过退火工艺对所述金属氧化层进行退火，其中，退火时间为25s～35s。
[0016]作为一种可选的实施方式，所述惰性环境包括惰性气体或氮气。
[0017]作为一种可选的实施方式，在所述金属氧化层的表面上形成金属硅化物层的步骤中，包括：
[0018]在所述金属氧化层的表面上沉积非晶硅层；
[0019]在所述非晶硅层的表面上沉积金属层，所述金属层的材料的热稳定温度为1000℃～1200℃；
[0020]对所述金属层和所述非晶硅层进行退火处理，以使所述金属层和所述非晶硅层反应形成所述金属硅化物层。
[0021]作为一种可选的实施方式，对所述金属层和所述非晶硅层进行退火处理，以使所述金属层和所述非晶硅层反应形成所述金属硅化物层的步骤中，包括：
[0022]以第一退火温度对所述金属层和所述非晶硅层退火第一时长，形成初始金属硅化物层；
[0023]以第二退火温度对所述初始金属硅化物层退火第二时长，以形成金属硅化物层；
[0024]其中，所述第一退火温度小于所述第二退火温度。
[0025]作为一种可选的实施方式，所述第一退火温度为480℃～500℃，所述第一退火时长为30s～35s；
[0026]和/或，所述第二退火温度为600℃～650℃，所述第二退火时长为30s～35s。
[0027]作为一种可选的实施方式，在所述金属氧化层的表面上形成金属硅化物层之后，还包括：
[0028]在所述金属硅化物层的表面上形成阻挡层；
[0029]在所述阻挡层的表面上形成金属导电层。
[0030]作为一种可选的实施方式，所述金属硅化物层与所述源极和所述漏极的接触电阻为：
[0031]Rc＝ρ
c
/A
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(1)
[0032][0033]其中，Rc为源极和漏极分别与金属硅化物层的接触电阻；ρ
c
为电阻率，A为金属硅化物与衬底之间的接触面积；￠
B
为金属硅化物和衬底之间的势垒；N为源极/漏极的掺杂浓度，k为常数，b为金属氧化层降低￠
B
的降低系数，b小于1。
[0034]本申请实施例第二方面提供一种NMOS晶体管，包括：
[0035]衬底；
[0036]栅极结构，位于所述衬底上，所述栅极结构两侧的所述衬底中具有源极和漏极，所述源极和所述漏极中具有N型掺杂元素；
[0037]金属氧化层，设置在所述源极和所述漏极处，所述金属氧化层和所述衬底的导带对齐；
[0038]金属硅化物层，设置在所述金属氧化层的表面上。
[0039]作为一种可选的实施方式，所述金属氧化层包括锌氧化层。
[0040]作为一种可选的实施方式，所述NMOS晶体管还包括阻挡层和金属导电层，所述阻挡层设置在所述金属硅化物层的表面，所述金属导电层设置在所述阻挡层的表面上。
[0041]本申请实施例提供的NMOS晶体管及其制备方法中，一方面，通过分别在金属硅化物层与源极和漏极之间形成金属氧化层，以通过金属氧化层防止金属硅化物层与硅直接接触时产生费米钉扎效应，这样，可以使得肖特基势垒的高度下降，从而能够减小金属硅化物层分别与源极和漏极之间的接触电阻；另一方面，通过对金属氧化层进行退火处理，由于对金属氧化层进行退火可以增加氧空位数，而氧空位数可以运输电子，这样，相当于形成N型掺杂金属氧化层，可以减小隧穿电阻，从而能够降低金属硅化物层分别与源极和漏极之间的整体接触电阻，进而能够提升NMOS晶体管的性能；此外，由于金属氧化层的加入使得硅化物的形成不需要消耗衬底，可应用于超浅结技术。
[0042]除了上面所描述的本申请实施例解决的技术问题、构成技术方案的技术特征以及由这些技术方案的技术特征所带来的有益效果外，本申请实施例提供的NMOS晶体管及其制备方法所能解决的其他技术问题、技术方案中包含的其他技术特征以及这些技术特征带来的有益效果，将在具体实施方式中作出进一步详细的说明。
附图说明
[0043]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0044]图1为本申请实施例提供的NMOS晶体管的制备方法的流程示意图；
[0045]图2为本申请实施例本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成栅极结构，并在所述栅极结构两侧的所述衬底中形成具有N型掺杂元素的源极和漏极；在所述源极和所述漏极处分别形成金属氧化层，其中，所述金属氧化层与所述衬底的导带对齐；在惰性环境下，通过退火工艺对所述金属氧化层进行退火，其中，退火温度为330℃～450℃；在所述金属氧化层的表面上形成金属硅化物层。2.根据权利要求1所述的NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，在所述源极和所述漏极处分别形成金属氧化层的步骤中，包括：通过射频溅射工艺在所述源极和所述漏极处分别形成锌氧化层，所述锌氧化层的厚度为0.6nm～1.2nm。3.根据权利要求2所述的NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，在惰性环境下，通过退火工艺对所述金属氧化层进行退火，其中，退火时间为25s～35s。4.根据权利要求1所述的NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，所述惰性环境包括惰性气体或氮气。5.根据权利要求1
‑
4中任一项所述的NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，在所述金属氧化层的表面上形成金属硅化物层的步骤中，包括：在所述金属氧化层的表面上沉积非晶硅层；在所述非晶硅层的表面上沉积金属层，所述金属层的材料的热稳定温度为1000℃～1200℃；对所述金属层和所述非晶硅层进行退火处理，以使所述金属层和所述非晶硅层反应形成所述金属硅化物层。6.根据权利要求5所述的NMOS晶体管的制备方法，其特征在于，对所述金属层和所述非晶硅层进行退火处理，以使所述金属层和所述非晶硅层反应形成所述金属硅化物层的步骤中，包括：以第一退火温度对所述金属层和所述非晶硅层退火第一时长，形成初始金属硅化物层；以第二退火温度对所述初始金属硅化物层退火第二时长，以形成金属硅化物层；其中，所述第一退火温度小于所述第二退火...

【专利技术属性】
技术研发人员：王春梅，田武，侯闯明，
申请(专利权)人：长鑫存储技术有限公司，
类型：发明
国别省市：