專利名稱：在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件的制作技術(shù)，特別涉及一種在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn) 硅化物層的方法。
背景技術(shù)：
在集成電路的制造過(guò)程中，包括前段制造工藝和后段制造工藝。其中，前段制造工 藝包括在半導(dǎo)體器件襯底上形成源漏極和柵極，稱為形成半導(dǎo)體器件層；后段工藝包括在 半導(dǎo)體器件層上形成金屬互連層等后續(xù)工藝。在后段工藝中，需要對(duì)半導(dǎo)體器件進(jìn)行金屬化，金屬化是半導(dǎo)體器件制造過(guò)程中 在絕緣介質(zhì)薄膜上沉積金屬薄膜及隨后刻印圖形以便形成互連金屬線和半導(dǎo)體器件的孔 填充塞過(guò)程。比如，在器件的有源區(qū)(AA，Active Region)上沉積金屬互連層。隨著集成電路的性能優(yōu)化，半導(dǎo)體器件的特征尺寸進(jìn)一步減小，在AA和金屬互連 層之間電接觸的橫截面是很小的，這個(gè)小的電接觸面會(huì)導(dǎo)致接觸電阻的增加。為了減小半 導(dǎo)體器件的AA和金屬互連層之間的接觸電阻，可以在AA和金屬互連層之間沉積一層硅化 物作為接觸層，如沉積鈷或鈦，和AA層的硅起反應(yīng)，形成鈷化硅或鈦化硅。為了可以得到硅 化物，就需要AA表面外露出硅。但是，在實(shí)際的半導(dǎo)體器件制程中，AA的有一些區(qū)域并不需 要外接金屬線，也就是不需要金屬化，因此不需要外露出硅，不需要生成硅化物。這時(shí)，就需 要采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物過(guò)程生成阻擋層來(lái)使表面具有阻擋層的AA無(wú)法沉積得到硅化物。在 這里，將半導(dǎo)體器件層上需要進(jìn)行金屬化的區(qū)域稱為金屬化區(qū)域，需要在金屬化區(qū)域上形 成自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，將在半導(dǎo)體器件層上不需要進(jìn)行金屬化的區(qū)域稱為非金屬化區(qū)域，需 要在非金屬化區(qū)域上形成阻擋層。結(jié)合圖Ia Id所示的現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件 層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的剖面示意圖，采用圖2所示的現(xiàn)有技術(shù)器件半導(dǎo)體器件采用自 對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法流程圖，對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行詳 細(xì)說(shuō)明。在這里例子中，采用P型的金屬氧化物半導(dǎo)體(PM0Q舉例說(shuō)明，圖2所示的方法 具體步驟為步驟201、如圖Ia所示的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行半導(dǎo)體器件層制程，包括器件襯底10、柵極11 及墊氧化膜20 ；在本步驟中，器件襯底10中已經(jīng)制造了器件的源極和漏極，也就是AA ；在本步驟中，墊氧化膜20的沉積厚度為150埃左右，柵極11中包括柵氧化層和多晶娃柵層；在本步驟中，已經(jīng)采用離子注入方法對(duì)AA和柵極進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，采用的離子注入 摻雜雜質(zhì)可以為硼或氟化硼；一般都采用氟化硼，注入的能量為大于等于6千電子伏特，劑 量為3. 0E5 5. 0E5原子/平方厘米；當(dāng)然，在進(jìn)行雜質(zhì)摻雜時(shí)，采用的工藝一般分為兩步 第一步為輕摻雜，目的為了阻止AA中的溝道穿通；第二步為重?fù)诫s，得到具有摻雜雜質(zhì)的柵極及AA ；步驟202、在圖Ia所示的結(jié)構(gòu)上依次采用TEOS方法生成氧化層30和采用低壓化 學(xué)氣象沉積的方法沉積得到氮化層40，得到圖Ib所示的結(jié)構(gòu)，也就是采用氧化層30和氮化 層40來(lái)制成阻擋層；在本步驟中，氧化層30和氮化層40作為阻擋層的厚度為350埃左右；步驟203、在圖Ib所示的結(jié)構(gòu)上對(duì)氮化層40進(jìn)行光刻，去除AA需要外接金屬線的 區(qū)域上及柵極上的氮化層40和氧化層30，得到圖Ic所示的結(jié)構(gòu)；在本步驟中，進(jìn)行圖案化的過(guò)程為在氮化層40上涂敷一層光刻膠層，按照設(shè)定 的圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光顯影后，將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層上，然后以圖案化的光刻膠層 為掩膜，刻蝕氮化層40和氧化層30 ；在本步驟中，柵極11 一般都需要外接金屬線，所以一般都將柵極11上的氮化層40 和氧化層30刻蝕掉；步驟204、在圖Ic所示的結(jié)構(gòu)上沉積金屬層與AA和柵極表面的硅反應(yīng)，得到金屬 硅化物層50，如鈦化硅層或鈷化硅層50，得到圖Id所示的結(jié)構(gòu)，金屬硅化物層50就是自對(duì) 準(zhǔn)硅化物層；在本步驟中，這樣使得需要外接金屬線的區(qū)域，包括AA需要外接金屬線的區(qū)域以 及柵極上需要外接金屬線的區(qū)域上生成了自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，以減小AA、柵極和上層金屬互 連層之間的接觸電阻；步驟205、對(duì)圖Id所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速退火步驟；在本步驟中，將圖Id所示的結(jié)構(gòu)放置在快速退火反應(yīng)腔中，該反應(yīng)腔可以迅速達(dá) 到1000攝氏度左右的高溫并保持?jǐn)?shù)秒，一方面阻止后續(xù)圖Id所示的結(jié)構(gòu)的AA區(qū)雜質(zhì)擴(kuò)散 及柵極的擴(kuò)散到金屬互連層中，另一方面可以促使自對(duì)準(zhǔn)硅化物層形成。在該方法之后，還可以將未反應(yīng)的金屬層50去除。該方法雖然在半導(dǎo)體器件層上制造了自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，但是，在步驟205進(jìn)行快 速退火的過(guò)程中，柵極中的硼雜質(zhì)及AA區(qū)域中的硼雜質(zhì)仍然會(huì)擴(kuò)散到阻擋層中及自對(duì)準(zhǔn) 硅化物層中，這會(huì)影響最終形成的PMOS的柵極電阻及最終形成的PMOS的飽和電流值，從而 最終影響得到PMOS的性能。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提供一種在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法，該方 法能夠在不影響最終得到半導(dǎo)體器件性能的基礎(chǔ)上在導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明實(shí)施例的技術(shù)方案具體是這樣實(shí)現(xiàn)的一種在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法，形成具有源極、漏極及柵極 的半導(dǎo)體器件層，該方法包括對(duì)形成的半導(dǎo)體器件層采用離子注入方式進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，快速退火；在半導(dǎo)體器件層上的非金屬化區(qū)域形成阻擋層后，在半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域 形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。所述快速退火為將進(jìn)行了雜質(zhì)摻雜后的半導(dǎo)體器件層放置到快速退火反應(yīng)腔中持續(xù)數(shù)秒，所述快速退火反應(yīng)腔的溫度大于等于1000攝氏度。所述阻擋層為依次沉積的氧化層和氮化層。所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物層為金屬硅化物層，形成過(guò)程為沉積金屬層后，所述沉積的金屬層和所述半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域表面的硅反 應(yīng)得到金屬硅化物層。所述和所述半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域表面的硅反應(yīng)得到金屬硅化物層為對(duì)所述半導(dǎo)體器件層進(jìn)行加熱，溫度為600攝氏度 800攝氏度，持續(xù)時(shí)間為小于 等于2個(gè)小時(shí)。所述半導(dǎo)體器件為P型金屬氧化物半導(dǎo)體。由上述技術(shù)方案可見(jiàn)，本發(fā)明在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層之前，對(duì)半 導(dǎo)體器件層進(jìn)行快速退火處理，阻止半導(dǎo)體器件層中的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散。然后，再在半導(dǎo)體器 件層上制造阻擋層和自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，便于后續(xù)制造金屬互連層。這樣，半導(dǎo)體器件層中的 摻雜雜質(zhì)就不會(huì)擴(kuò)散到自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，保證了最終得到的半導(dǎo)體器件性能不降低。


圖Ia Id為現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件層上制造 自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的剖面示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)器件半導(dǎo)體器件采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件層上制造 自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法流程圖；圖3所示的本發(fā)明器件半導(dǎo)體器件采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件層上制 造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法流程圖；圖4為采用現(xiàn)有技術(shù)和采用本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件后檢測(cè)得到的柵極電阻對(duì)比 示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下參照附圖并舉實(shí)施例，對(duì) 本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。影響最終得到的半導(dǎo)體器件性能的主要原因是隨著快速退火過(guò)程，柵極及AA的 摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散到了自對(duì)準(zhǔn)硅化物層中，而具有摻雜雜質(zhì)的自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的性能就會(huì)受到 自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的生成速率的影響，造成對(duì)于不同自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的生成速率，最終得到 的半導(dǎo)體器件的柵極電阻值不同，造成了最終得到的半導(dǎo)體器件的飽和電流不同，嚴(yán)重影 響了最終得到的半導(dǎo)體器件的性能。因此，為了克服上述缺陷，需要柵極及AA的摻雜雜質(zhì)不擴(kuò)散到自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。 而從現(xiàn)有技術(shù)可以看出，造成柵極及AA的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散到了自對(duì)準(zhǔn)硅化物層和阻擋層的 原因是在制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層之后，對(duì)半導(dǎo)體器件層進(jìn)行快速退火處理導(dǎo)致的。因此，本發(fā) 明采用的方法為在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層之前，對(duì)半導(dǎo)體器件層進(jìn)行快速 退火處理，阻止半導(dǎo)體器件層中的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散。然后，再在半導(dǎo)體器件層上制造阻擋層和 自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，便于后續(xù)制造金屬互連層。這樣，半導(dǎo)體器件層中的摻雜雜質(zhì)就不會(huì)擴(kuò)散 到自對(duì)準(zhǔn)硅化物層和阻擋層，保證了最終得到的半導(dǎo)體器件性能不降低。
以下舉具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。結(jié)合圖Ia Id所示的現(xiàn)有技術(shù)半導(dǎo)體器件采用自對(duì)準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件 層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的剖面示意圖，采用圖3所示的本發(fā)明器件半導(dǎo)體器件采用自對(duì) 準(zhǔn)硅化物方式在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法流程圖，對(duì)這個(gè)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì) 說(shuō)明。該實(shí)施例采用PMOS為例說(shuō)明，圖3所示的方法具體步驟為步驟301、如圖Ia所示的結(jié)構(gòu)，進(jìn)行半導(dǎo)體器件層制程，包括器件襯底10、柵極11 及墊氧化膜20 ；在本步驟中，器件襯底10中已經(jīng)制造了器件的源極和漏極，也就是AA ；在本步驟中，墊氧化膜20的沉積厚度為150埃左右，柵極11中包括柵氧化層和多晶娃柵層；在本步驟中，已經(jīng)采用離子注入方法對(duì)AA和柵極進(jìn)行雜質(zhì)摻雜，采用的離子注入 摻雜雜質(zhì)可以為硼或氟化硼；一般都采用氟化硼，注入的能量為大于等于6千電子伏特，劑 量為3. 0E5 5. 0E5原子/平方厘米；當(dāng)然，在進(jìn)行雜質(zhì)摻雜時(shí)，采用的工藝一般分為兩步 第一步為輕摻雜，目的為了阻止AA中的溝道穿通；第二步為重?fù)诫s，得到具有摻雜雜質(zhì)的 柵極及AA ；步驟302、對(duì)圖Ia所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行快速退火；在本步驟中，將圖3a所示的結(jié)構(gòu)放置在快速退火反應(yīng)腔中，該反應(yīng)腔可以迅速達(dá) 到大于等于1000攝氏度左右的高溫并保持?jǐn)?shù)秒，比如達(dá)到1070攝氏度，阻止后續(xù)圖Ia所 示的結(jié)構(gòu)的AA區(qū)雜質(zhì)擴(kuò)散及柵極的擴(kuò)散；在本步驟中，數(shù)秒為10秒以下；步驟303、在圖Ia所示的結(jié)構(gòu)上依次采用TEOS方法生成氧化層30和采用低壓化 學(xué)氣象沉積的方法沉積得到氮化層40，得到圖Ib所示的結(jié)構(gòu)，也就是采用氧化層30和氮化 層40來(lái)在半導(dǎo)體器件層上制成阻擋層；在本步驟中，氧化層30和氮化層40作為阻擋層的厚度為350埃左右；步驟304、在圖Ib所示的結(jié)構(gòu)上對(duì)氮化層40進(jìn)行光刻，去除AA需要外接金屬線的 區(qū)域上及柵極上的氮化層40和氧化層30，得到圖Ic所示的結(jié)構(gòu)，也就是在半導(dǎo)體器件層的 非金屬化區(qū)域制造阻擋層；在本步驟中，進(jìn)行圖案化的過(guò)程為在氮化層40上涂敷一層光刻膠層，按照設(shè)定 的圖形對(duì)光刻膠層進(jìn)行曝光顯影后，將圖形轉(zhuǎn)移到光刻膠層上，然后以圖案化的光刻膠層 為掩膜，刻蝕掉氮化層40和氧化層30 ；在本步驟中，柵極上一般都需要外接金屬線，所以一般都將柵極上的氮化層40和 氧化層30刻蝕掉；步驟305、在圖Ic所示的結(jié)構(gòu)上沉積金屬層與AA和柵極表面的硅反應(yīng)，得到金屬 硅化物層50，如鈦化硅層或鈷化硅層50，得到圖Id所示的結(jié)構(gòu)，金屬硅化物層50就是自對(duì) 準(zhǔn)硅化物層，圖Id所示的結(jié)構(gòu)就是在半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層；在本步驟中，這樣使得需要外接金屬線的區(qū)域，包括AA需要外接金屬線的區(qū)域以 及柵極上需要外接金屬線的區(qū)域上生成了自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，以減小AA、柵極和上層金屬互 連層之間的接觸電阻；
在本步驟中，所形成的自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的厚度為300 400埃，如可以為350埃、 360?；?70埃等。在步驟305中，為了使得自對(duì)準(zhǔn)硅化物層能夠反應(yīng)形成，還可以進(jìn)行退火，但是， 該退火過(guò)程不同于步驟302的快速退火過(guò)程，是對(duì)圖Ic所示的結(jié)構(gòu)進(jìn)行緩慢持續(xù)的加熱， 溫度為400攝氏度 800攝氏度，持續(xù)小于等于兩個(gè)小時(shí)左右。在該方法之后，還可以將未反應(yīng)的金屬層50去除。從圖3所述的過(guò)程可以看出，由于在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層之前， 對(duì)半導(dǎo)體器件層進(jìn)行快速退火處理，阻止半導(dǎo)體器件層中的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散，所以在步驟305 進(jìn)行時(shí)，就不會(huì)使得半導(dǎo)體器件層上的摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散到自對(duì)準(zhǔn)硅化物層中了，保證了最終 得到的半導(dǎo)體器件的性能。圖4為采用現(xiàn)有技術(shù)和采用本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件后檢測(cè)得到的柵極電阻對(duì)比 圖，其中，橫坐標(biāo)為所形成的半導(dǎo)體器件中的自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的形成速率，單位為埃每分 鐘，縱坐標(biāo)為半導(dǎo)體器件的柵極電阻值，單位為歐姆每平方，方形表示采用現(xiàn)有技術(shù)，三角 形表示本發(fā)明提供的方法?？梢钥闯觯S著自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的形成速率的變化，采用本發(fā) 明提供的方法得到的半導(dǎo)體器件的柵極電阻值幾乎沒(méi)有變化，比較穩(wěn)定，而采用現(xiàn)有技術(shù) 得到的半導(dǎo)體器件的柵極電阻值則變化明顯(隨著自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的形成速率的增大而 增大)，說(shuō)明采用本發(fā)明提供的方法制成的半導(dǎo)體器件的柵極電阻穩(wěn)定，不會(huì)受到自對(duì)準(zhǔn)硅 化物層的形成速率的影響，而采用現(xiàn)有技術(shù)提供的方法由于在制程過(guò)程中將AA和柵極的 摻雜雜質(zhì)擴(kuò)散到了阻擋層和自對(duì)準(zhǔn)硅化物層，使得最終得到的半導(dǎo)體器件的柵極電阻不穩(wěn) 定，受到自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的形成速率的影響大，嚴(yán)重影響了最終得到的半導(dǎo)體器件性能。以上舉較佳實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所 應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的 精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之 內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法，形成具有源極、漏極及柵極的 半導(dǎo)體器件層，該方法包括對(duì)形成的半導(dǎo)體器件層采用離子注入方式進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，快速退火；在半導(dǎo)體器件層上的非金屬化區(qū)域形成阻擋層后，在半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域形成 自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述快速退火為將進(jìn)行了雜質(zhì)摻雜后的半導(dǎo)體器件層放置到快速退火反應(yīng)腔中持續(xù)數(shù)秒，所述快速退 火反應(yīng)腔的溫度大于等于1000攝氏度。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述阻擋層為依次沉積的氧化層和氮化層。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物層為金屬硅化物層，形成 過(guò)程為沉積金屬層后，所述沉積的金屬層和所述半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域表面的硅反應(yīng)得 到金屬硅化物層。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述和所述半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域表 面的硅反應(yīng)得到金屬硅化物層為對(duì)所述半導(dǎo)體器件層進(jìn)行加熱，溫度為600攝氏度 800攝氏度，持續(xù)時(shí)間為小于等于 2個(gè)小時(shí)。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體器件為P型金屬氧化物半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種在半導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層的方法，形成具有源極、漏極及柵極的半導(dǎo)體器件層，該方法包括對(duì)形成的半導(dǎo)體器件層采用離子注入方式進(jìn)行雜質(zhì)摻雜后，快速退火；在半導(dǎo)體器件層上的非金屬化區(qū)域形成阻擋層后，在半導(dǎo)體器件層的金屬化區(qū)域形成自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。本發(fā)明提供的方法在不影響最終得到半導(dǎo)體器件性能的基礎(chǔ)上在導(dǎo)體器件層上制造自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。
文檔編號(hào)H01L21/82GK102044493SQ200910197668
公開(kāi)日2011年5月4日 申請(qǐng)日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者梁昌, 江小雪 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司