專利名稱：自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，特別涉及一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)的不斷減小，如MOS場效應(yīng)管等半導(dǎo)體器件與上層互連結(jié)構(gòu)之間的接觸電阻對器件性能的影響越來越大，現(xiàn)有技術(shù)中常用的降低接觸電阻的方法是在器件的接觸電極上形成自對準(zhǔn)金屬硅化物(Silicide)。圖1至圖3以MOS場效應(yīng)管為例，示出了現(xiàn)有技術(shù)的一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法。參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底10，其上形成有MOS場效應(yīng)管，所述MOS場效應(yīng)管包括柵堆疊結(jié)構(gòu)11和位于所述柵堆疊結(jié)構(gòu)11兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底10中的源區(qū)12和漏區(qū)13，其中，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)11主要包括柵介質(zhì)層1 Ia和柵電極1 lb,以及位于所述柵介質(zhì)層1 Ia和柵電極lib側(cè)壁的側(cè)墻11c，所述柵介質(zhì)層Ila—般為氧化硅，所述柵電極lib —般為多晶硅，所述側(cè)墻Ilc 一般為氧化硅或氮化硅或二者的疊層結(jié)構(gòu)。之后，形成金屬層14，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底10的表面以及所述柵堆疊結(jié)構(gòu)11。為了降低形成自對準(zhǔn)金屬硅化物的溫度， 所述金屬層14的材料一般選擇鎳或鎳鉬合金。參考圖2，對所述半導(dǎo)體襯底10進(jìn)行熱處理，如退火等，使得所述金屬層14和硅材料的源區(qū)12和漏區(qū)13的表面、以及多晶硅材料的柵電極lib的表面發(fā)生反應(yīng)，產(chǎn)生電阻率較低的自對準(zhǔn)金屬硅化物14a，而側(cè)墻Ilc為介質(zhì)材料，不與所述金屬層14發(fā)生反應(yīng)。參考圖3，將未發(fā)生反應(yīng)的金屬層14去除，完成自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程。仍然參考圖2和圖3，在自對準(zhǔn)金屬硅化物14a的形成過程中，側(cè)墻Ilc上的金屬層14中的金屬元素會發(fā)生橫向的擴(kuò)散，使得形成在源區(qū)12和漏區(qū)13上的自對準(zhǔn)金屬硅化物Ha擴(kuò)散至所述側(cè)墻Ilc下方的區(qū)域15中，甚至擴(kuò)散至柵介質(zhì)層Ila下方的半導(dǎo)體襯底 10中，即MOS場效應(yīng)管的溝道區(qū)域中，導(dǎo)致柵電極漏電流增大，器件可靠性下降，甚至可能導(dǎo)致源區(qū)12和漏區(qū)13之間短路，嚴(yán)重影響器件的性能。對于形成在絕緣體上硅(SOI)的 MOS場效應(yīng)管而言，由于器件使用的硅材料本身就非常有限，因此橫向擴(kuò)散對器件性能的影響更加嚴(yán)重。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)中自對準(zhǔn)金屬硅化物形成過程中發(fā)生橫向擴(kuò)散，影響器件性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有源區(qū)和漏區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；
對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。可選的，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底、硅鍺襯底、III-V族元素化合物襯底或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述金屬層的材料選自鈦(Ti)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鎳鉬合金(Ni-Pt)、鎳鈷合金(Ni-Co)或鎳鉬鈷合金(Ni-Co-Pt)其中之一?？蛇x的，所述犧牲側(cè)墻的材料選自鍺(Ge)、錫(Sn)或硅化鍺(SihGex)?？蛇x的，使用濕法刻蝕去除所述犧牲側(cè)墻?？蛇x的，使用濕法刻蝕去除所述未反應(yīng)的金屬層?？蛇x的，所述濕法刻蝕中使用的反應(yīng)溶液包括H2O2，HCl, H2SO4, NH4OH中的一種或其中任意幾種的混合物?？蛇x的，所述在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻包括形成犧牲層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的表面以及所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的表面和側(cè)壁；對所述犧牲層進(jìn)行回刻，去除所述半導(dǎo)體襯底表面和柵堆疊結(jié)構(gòu)表面的犧牲層， 在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻?？蛇x的，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括前柵工藝中的柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上的柵電極以及位于所述柵介質(zhì)層和柵電極側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻，所述犧牲側(cè)墻形成于所述介質(zhì)側(cè)墻的外側(cè)側(cè)壁上?？蛇x的，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括前柵工藝中的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層上的柵電極，所述犧牲側(cè)墻形成于所述柵介質(zhì)層和柵電極的側(cè)壁，在去除所述犧牲側(cè)墻之后，還包括在所述柵介質(zhì)層和柵電極的側(cè)壁形成介質(zhì)側(cè)墻。可選的，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括后柵工藝中的偽柵電極和位于所述偽柵電極側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻，所述犧牲側(cè)墻形成于所述介質(zhì)側(cè)墻的外側(cè)側(cè)壁上?？蛇x的，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括后柵工藝中的偽柵電極，所述犧牲側(cè)墻形成于所述偽柵電極的側(cè)壁，在去除所述犧牲側(cè)墻之后，還包括在所述偽柵電極的側(cè)壁形成介質(zhì)側(cè)墻?？蛇x的，經(jīng)過所述熱處理之后，所述犧牲側(cè)墻上方的金屬層全部或部分與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案有如下優(yōu)點本技術(shù)方案首先在柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；之后形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；之后對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；最后去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。在所述熱處理過程中，犧牲側(cè)墻上方的金屬層與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，有利于減弱或避免金屬元素的橫向擴(kuò)散，提高器件性能和可靠性。進(jìn)一步的，本技術(shù)方案既能夠適用于前柵工藝，也能夠適用于后柵工藝，工業(yè)可用性強(qiáng)。此外，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，可以控制所述犧牲側(cè)墻的厚度，使得在熱處理過程中犧牲側(cè)墻上方的金屬層全部或部分與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，即全部或部分被消耗掉，以實現(xiàn)自對準(zhǔn)金屬硅化物發(fā)生適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散，降低源漏寄生串聯(lián)電阻。


圖1至圖3是現(xiàn)有技術(shù)的一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖4是本發(fā)明自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的具體實施方式
的流程示意圖；圖5至圖10是本發(fā)明自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的第一實施例的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖11至圖16是本發(fā)明自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的第二實施例的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖；圖17至圖對是本發(fā)明自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的第三實施例的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖。
具體實施例方式現(xiàn)有技術(shù)中自對準(zhǔn)金屬硅化物在形成過程中會發(fā)生橫向擴(kuò)散，進(jìn)入側(cè)墻下方甚至溝道區(qū)域中，影響器件的可靠性和性能。本技術(shù)方案首先在柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；之后形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；之后對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；最后去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。在所述熱處理過程中，犧牲側(cè)墻上方的金屬層與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，有利于減弱或避免金屬元素的橫向擴(kuò)散，提高器件性能和可靠性。進(jìn)一步的，本技術(shù)方案既能夠適用于前柵工藝，也能夠適用于后柵工藝，工業(yè)可用性強(qiáng)。此外，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，可以控制所述犧牲側(cè)墻的厚度，使得在熱處理過程中犧牲側(cè)墻上方的金屬層全部或部分與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，即全部或部分被消耗掉，以實現(xiàn)自對準(zhǔn)金屬硅化物發(fā)生適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散，降低源漏寄生串聯(lián)電阻。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細(xì)的說明。在以下描述中闡述了具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以多種不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施方式
的限制。圖4示出了本發(fā)明的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的具體實施方式
的流程示意圖，包括步驟S21，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有源區(qū)和漏區(qū)；步驟S22，在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；步驟S23，形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；步驟S24，對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；步驟S25，去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。第一實施例圖5至圖10示出了本發(fā)明自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的第一實施例的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖，第一實施例為MOS場效應(yīng)管的前柵工藝的形成方法，當(dāng)然，本實施例的技術(shù)方案也適用于肖特基勢壘源/漏MOS場效應(yīng)管(Schottky barrier S/D M0SFET)、金屬源/漏 MOS場效應(yīng)管(metallic S/D M0SFET)等其他半導(dǎo)體器件上的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程。下面結(jié)合圖4和圖5至圖10對第一實施例進(jìn)行詳細(xì)說明。結(jié)合圖4和圖5，執(zhí)行步驟S21，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有源區(qū)和漏區(qū)。具體的，如圖5所示，提供半導(dǎo)體襯底20，所述半導(dǎo)體襯底20可以是硅襯底、鍺硅襯底、III-V族元素化合物襯底、或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)，或本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他半導(dǎo)體材料襯底，本實施例中，所述半導(dǎo)體襯底20優(yōu)選為硅襯底。所述半導(dǎo)體襯底20上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)21，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)21兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底20中形成有源區(qū)22和漏區(qū)23。本實施例中，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)21包括柵介質(zhì)層21a和形成于柵介質(zhì)層21a之上的柵電極21b，以及位于所述柵介質(zhì)層21a和柵電極21b側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻21c。所述柵介質(zhì)層21a的材料可以是氧化硅，所述柵電極21b的材料可以是多晶硅， 所述介質(zhì)側(cè)墻21c的材料可以是氧化硅或氮化硅或二者的疊層結(jié)構(gòu)。結(jié)合圖4、圖6和圖7，執(zhí)行步驟S22，在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻。具體的，首先參考圖6，形成犧牲層M，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底20的表面以及所述柵堆疊結(jié)構(gòu)21的表面和側(cè)壁。所述犧牲層M的材料可以是鍺、錫或硅化鍺(SihGex)等，或是其他在加熱時能夠與自對準(zhǔn)金屬硅化物中使用的金屬材料反應(yīng)的材料，其形成方法可以是化學(xué)氣相沉積(CVD)、物理氣相沉積(CVD)等。參考圖7，對所述犧牲層進(jìn)行回刻(etch back)，去除所述半導(dǎo)體襯底20表面和柵堆疊結(jié)構(gòu)21表面的犧牲層，在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)21的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻Ma，具體的，所述犧牲側(cè)墻2 位于所述介質(zhì)側(cè)墻21c的外圍側(cè)壁上。結(jié)合圖4和圖8，執(zhí)行步驟S23，形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面。具體的，形成金屬層25，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底20、柵堆疊結(jié)構(gòu)21和犧牲側(cè)墻2 的表面。所述金屬層25的材料可以是鈦、鈷、鎳、鎳鉬合金、鎳鈷合金或鎳鈷鉬合金其中之一，其形成方法可以是物理氣相沉積。結(jié)合圖4和圖9，執(zhí)行步驟S24，對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)。具體的，對所述半導(dǎo)體襯底20進(jìn)行熱處理，如退火等，使所述金屬層25與所述源區(qū)22、漏區(qū)23以及犧牲側(cè)墻2 中的材料發(fā)生反應(yīng)，在所述源區(qū)22、漏區(qū)23和柵電極21b的表面形成自對準(zhǔn)金屬硅化物25a。在所述熱處理過程中，所述犧牲側(cè)墻2 上方的金屬層25和所述犧牲側(cè)墻2 發(fā)生反應(yīng)被消耗，能夠有效減緩或避免金屬元素的橫向擴(kuò)散。在具體實施例中，可以通過增大所述犧牲側(cè)墻2 的厚度以使得所述犧牲側(cè)墻2 上方的金屬層25全部反應(yīng)消耗掉，從而基本上避免了金屬元素的橫向擴(kuò)散；此外，也可以通過減小所述犧牲側(cè)墻Ma的厚度以使得所述犧牲側(cè)墻2 上方的金屬層25反應(yīng)后被部分消耗，使得金屬元素發(fā)生適度的橫向擴(kuò)散現(xiàn)象，以使所述自對準(zhǔn)金屬硅化物2 橫向擴(kuò)散延伸至犧牲側(cè)墻2 的下方區(qū)域沈中， 但同時并不延伸至截至側(cè)墻21c的下方，在后續(xù)去除所述犧牲側(cè)墻2 之后，有利于增大源區(qū)22和漏區(qū)23上形成的自對準(zhǔn)金屬硅化物25a的覆蓋面積，減小源漏寄生串聯(lián)電阻。結(jié)合圖4和圖10，執(zhí)行步驟S25，去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。具體的， 可以使用濕法刻蝕分別去除所述未反應(yīng)的金屬層和犧牲側(cè)墻，濕法刻蝕中使用的反應(yīng)溶液可以包括H2O2，HCl, H2SO4, NH4OH中的一種或其中任意幾種的混合物。至此，完成了自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程，由于在熱處理過程中犧牲側(cè)墻反應(yīng)消耗了位于其上的金屬層，因而有效的減緩或避免了金屬元素和金屬硅化物的橫向擴(kuò)散至介質(zhì)側(cè)墻下方，有利于提高器件的可靠性和性能。第二實施例圖11至圖16示出了本發(fā)明第二實施例的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖，第二實施例為MOS場效應(yīng)管的前柵工藝的形成方法，類似的，本實施例的技術(shù)方案也適用于肖特基勢壘源/漏MOS場效應(yīng)管(Schottky barrier S/D M0SFET)、金屬源/ 漏MOS場效應(yīng)管(metallic S/DM0SFET)等其他半導(dǎo)體器件上的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程。參考圖11，提供半導(dǎo)體襯底30，所述半導(dǎo)體襯底30上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)31，柵堆疊結(jié)構(gòu)31兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底30中形成有源區(qū)32和漏區(qū)33。本實施例中所述柵堆疊結(jié)構(gòu) 31包括柵介質(zhì)層31a和位于其上的柵電極31b，本實施例的柵堆疊結(jié)構(gòu)31的側(cè)壁上并沒有形成介質(zhì)側(cè)墻。所述半導(dǎo)體襯底30、柵介質(zhì)層31a和柵電極31b的材料請參考第一實施例， 這里就不再贅述。參考圖12，在所述半導(dǎo)體襯底30上、柵堆疊結(jié)構(gòu)31的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻34，所述犧牲側(cè)墻34的材料可以在加熱時與自對準(zhǔn)金屬硅化物中所用的金屬材料反應(yīng)，具體可以為鍺、錫或硅化鍺(SihGex)。參考圖13，形成金屬層35，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底30、柵堆疊結(jié)構(gòu)31和犧牲側(cè)墻34 的表面。所述金屬層35的材料可以是鈦、鈷、鎳、鎳鈷合金、鎳鉬合金或鎳鈷鉬合金等。參考圖14，對所述半導(dǎo)體襯底30進(jìn)行熱處理，使得所述金屬層35與所述源區(qū)32、 漏區(qū)33、柵電極31b和犧牲側(cè)墻34發(fā)生反應(yīng)，在所述源區(qū)32、漏區(qū)33和柵電極31b的表面形成自對準(zhǔn)金屬硅化物35a。由于所述犧牲側(cè)墻34可以和位于其上的金屬層35發(fā)生反應(yīng)， 因而可以減緩或避免自對準(zhǔn)金屬硅化物的橫向擴(kuò)散。與第一實施例類似的，可以通過控制犧牲側(cè)墻34的厚度，以使得犧牲側(cè)墻34上方的金屬層35全部或部分與所述犧牲側(cè)墻34 發(fā)生反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)自對準(zhǔn)金屬硅化物適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散，減小源漏寄生串聯(lián)電阻。參考圖15，去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。去除方法可以是濕法刻蝕，具體請參見第一實施例。參考圖16，在去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層之后，在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)31的側(cè)壁上形成介質(zhì)側(cè)墻36。第三實施例圖17至圖M示出了本發(fā)明第三實施例的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法的中間結(jié)構(gòu)的剖面圖，第三實施例為MOS場效應(yīng)管的后柵工藝的形成方法，類似的，本實施例的技術(shù)方案也適用于肖特基勢壘源/漏MOS場效應(yīng)管(Schottky barrier S/D M0SFET)、金屬源/漏MOS場效應(yīng)管(metallic S/DM0SFET)等其他半導(dǎo)體器件上的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程。參考圖17，提供半導(dǎo)體襯底40，所述半導(dǎo)體襯底40上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)41，柵堆疊結(jié)構(gòu)41兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底40中形成有源區(qū)42和漏區(qū)43。本實施例中，所述柵堆疊結(jié)構(gòu) 41包括偽柵電極41a和位于所述偽柵電極41a側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻41b。所述偽柵電極41a的材料一般為多晶硅，所述介質(zhì)側(cè)墻41b的材料一般為氧化硅或氮化硅或二者的疊層結(jié)構(gòu)。 為了防止在所述偽柵電極41a上也形成自對準(zhǔn)金屬硅化物，影響后續(xù)偽柵電極41a的去除過程，本實施例的偽柵電極41a的表面上還形成有帽層41c，所述帽層41c的材料為介質(zhì)材料，如氮化硅等。參考圖18，在所述半導(dǎo)體襯底40上、柵堆疊結(jié)構(gòu)41的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻44，所述犧牲側(cè)墻44的材料可以在加熱時與自對準(zhǔn)金屬硅化物中所用的金屬材料反應(yīng)，具體可以為鍺、錫或硅化鍺(SihGex)。參考圖19，形成金屬層45，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底40、柵堆疊結(jié)構(gòu)41和犧牲側(cè)墻44 的表面。所述金屬層45的材料可以是鈦、鈷、鎳、鎳鈷合金、鎳鉬合金或鎳鈷鉬合金等。參考圖20，對所述半導(dǎo)體襯底40進(jìn)行熱處理，使得所述金屬層45與所述源區(qū)42、 漏區(qū)43和犧牲側(cè)墻44發(fā)生反應(yīng)，在所述源區(qū)42和漏區(qū)43的表面形成自對準(zhǔn)金屬硅化物 45a,由于所述帽層41c并不與金屬層45反應(yīng)，因而偽柵電極41a上并不會形成自對準(zhǔn)金屬硅化物。由于所述犧牲側(cè)墻44可以和位于其上的金屬層45發(fā)生反應(yīng)，因而可以減緩或避免自對準(zhǔn)金屬硅化物的橫向擴(kuò)散。與第一實施例和第二實施例類似的，可以通過控制犧牲側(cè)墻44的厚度，以使得犧牲側(cè)墻44上方的金屬層45全部或部分與所述犧牲側(cè)墻44發(fā)生反應(yīng)，從而調(diào)節(jié)自對準(zhǔn)金屬硅化物適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散，減小源漏寄生串聯(lián)電阻。參考圖21，去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。去除方法可以是濕法刻蝕，具體請參見第一實施例。參考圖22，在所述介質(zhì)側(cè)墻41b側(cè)壁的半導(dǎo)體襯底40上形成介質(zhì)層46，所述介質(zhì)層46的材料可以是氧化硅、摻雜的硅玻璃等，其形成方法可以是化學(xué)氣相沉積。參考圖23，去除所述偽柵電極和偽柵電極上方的帽層，從而在所述介質(zhì)層46中形成開口，去除的方法可以是濕法刻蝕或干法刻蝕。參考圖M，在所述開口中填充形成柵介質(zhì)層47和柵電極48，在后柵工藝中，柵介質(zhì)層47的材料一般為高介電常數(shù)(高k)材料，如HfO2, La2O3等，柵電極48的材料一般為金屬材料，如Ti，Ni，Al，W等。至此，完成了后柵工藝中MOS場效應(yīng)管和自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成過程，當(dāng)然，在其他具體實施例中，也可以先不形成介質(zhì)側(cè)墻，而在所述偽柵電極的側(cè)壁上直接形成犧牲側(cè)墻，在后續(xù)形成自對準(zhǔn)金屬硅化物并去除所述犧牲側(cè)墻之后，再在所述偽柵電極的側(cè)壁上形成介質(zhì)側(cè)墻。綜上，本技術(shù)方案首先在柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；之后形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；之后對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；最后去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。在所述熱處理過程中，犧牲側(cè)墻上方的金屬層與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，有利于減弱或避免金屬元素的橫向擴(kuò)散，提高器件性能和可靠性。
進(jìn)一步的，本技術(shù)方案既能夠適用于前柵工藝，也能夠適用于后柵工藝，工業(yè)可用性強(qiáng)。此外，在實際生產(chǎn)應(yīng)用中，可以控制所述犧牲側(cè)墻的厚度，使得在熱處理過程中犧牲側(cè)墻上方的金屬層全部或部分與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)，即全部或部分被消耗掉，以實現(xiàn)自對準(zhǔn)金屬硅化物發(fā)生適當(dāng)?shù)臋M向擴(kuò)散，降低源漏寄生串聯(lián)電阻。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有源區(qū)和漏區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底、硅鍺襯底、IH-V族元素化合物襯底或絕緣體上硅結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述金屬層的材料選自鈦、鈷、鎳、鎳鉬合金、鎳鈷合金或鎳鉬鈷合金其中之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述犧牲側(cè)墻的材料選自鍺、錫或硅化鍺。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，使用濕法刻蝕去除所述犧牲側(cè)墻。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，使用濕法刻蝕去除所述未反應(yīng)的金屬層。
7.根據(jù)權(quán)利要求5或6所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述濕法刻蝕中使用的反應(yīng)溶液包括H2O2，HCl, H2SO4, NH4OH中的一種或其中任意幾種的混合物。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻包括形成犧牲層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底的表面以及所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的表面和側(cè)壁；對所述犧牲層進(jìn)行回刻，去除所述半導(dǎo)體襯底表面和柵堆疊結(jié)構(gòu)表面的犧牲層，在所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括前柵工藝中的柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層上的柵電極以及位于所述柵介質(zhì)層和柵電極側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻，所述犧牲側(cè)墻形成于所述介質(zhì)側(cè)墻的外側(cè)側(cè)壁上。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括前柵工藝中的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層上的柵電極，所述犧牲側(cè)墻形成于所述柵介質(zhì)層和柵電極的側(cè)壁，在去除所述犧牲側(cè)墻之后，還包括在所述柵介質(zhì)層和柵電極的側(cè)壁形成介質(zhì)側(cè)墻。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括后柵工藝中的偽柵電極和位于所述偽柵電極側(cè)壁的介質(zhì)側(cè)墻，所述犧牲側(cè)墻形成于所述介質(zhì)側(cè)墻的外側(cè)側(cè)壁上。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括后柵工藝中的偽柵電極，所述犧牲側(cè)墻形成于所述偽柵電極的側(cè)壁，在去除所述犧牲側(cè)墻之后，還包括在所述偽柵電極的側(cè)壁形成介質(zhì)側(cè)墻。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，其特征在于，經(jīng)過所述熱處理之后，所述犧牲側(cè)墻上方的金屬層全部或部分與所述犧牲側(cè)墻發(fā)生反應(yīng)。
全文摘要
一種自對準(zhǔn)金屬硅化物的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵堆疊結(jié)構(gòu)，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成有源區(qū)和漏區(qū)；在所述半導(dǎo)體襯底上、所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成犧牲側(cè)墻；形成金屬層，覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、柵堆疊結(jié)構(gòu)和犧牲側(cè)墻的表面；對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理，使所述金屬層與所述源區(qū)、漏區(qū)的半導(dǎo)體襯底以及犧牲側(cè)墻之間發(fā)生反應(yīng)；去除所述犧牲側(cè)墻和未反應(yīng)的金屬層。本發(fā)明能夠減弱或避免自對準(zhǔn)金屬硅化物的橫向擴(kuò)散問題，有利于提高器件的性能和可靠性。
文檔編號H01L21/336GK102569048SQ20101059925
公開日2012年7月11日 申請日期2010年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月21日
發(fā)明者羅軍, 趙超, 鐘匯才 申請人:中國科學(xué)院微電子研究所