一種制作金屬與n型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種制作金屬與n型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，該方法包括：清洗n型半導(dǎo)體單晶鍺片；在該清洗后的鍺片上沉積NiSn合金；以及在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，形成NiSnGe合金，從而得到NiSnGe與n型半導(dǎo)體鍺的源漏接觸。本發(fā)明提供的制作金屬與半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，是在金屬與n型鍺接觸之間引入應(yīng)變?cè)豐n，降低了接觸的勢壘高度，使得在n型鍺上能實(shí)現(xiàn)較低電阻率的接觸，解決了采用鍺作為溝道材料的器件的源漏接觸問題，從而進(jìn)一步提高半導(dǎo)體鍺MOS器件的性能。
【專利說明】一種制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種利用NiSnGe合金制作η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，通過利用NiSnGe合金的方法能改善接觸的性能，能應(yīng)用在利用Ge作為溝道材料的各種結(jié)構(gòu)器件的源漏。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著微電子工業(yè)的發(fā)展，通過等比例縮小等方法來達(dá)到器件更好的性能，更低的功耗，同時(shí)器件的集成度也得到了很大的提高，但同時(shí)隨著器件的尺寸不斷縮小，寄生的電阻等對(duì)器件的影響將加大，為了減小寄生的電阻，加大開態(tài)電流，得到更好的性能，增強(qiáng)溝道的遷移率將顯得很重要，半導(dǎo)體Ge由于其優(yōu)于Si的載流子遷移率而被關(guān)注研究。Ge主要的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在相比于Si兩倍左右的電子遷移率以及4倍左右的空穴遷移率，同時(shí)與現(xiàn)有Si半導(dǎo)體工藝具有很好的兼容性，但同時(shí)也有許多的問題需要解決，比如Ge表面的態(tài)密度大、較低的摻雜離子激活溶度和金屬與Ge的費(fèi)米能級(jí)釘扎效應(yīng)等。
[0003]對(duì)于n-Ge與金屬的接觸，由于費(fèi)米能級(jí)的釘扎效應(yīng),金屬與n_Ge之間的肖特基勢壘高度很大，這將產(chǎn)生較大的接觸電阻，改善利用Ge作為溝道材料的n-Ge與金屬的接觸是目前一個(gè)重要的研究課題，目前主要的方法集中在兩個(gè)方面，一是在金屬與n-Ge之間插入薄的介電層，這種方法在一定程度上降低了肖特基勢壘的高度但同時(shí)也引入了介質(zhì)電阻。二是利用鍺化物的合金電極，同時(shí)在Ge界面處采取高摻雜或不同離子的共同摻雜，但高摻雜時(shí)離子的激活溶度較低且擴(kuò)散速度過快，這將阻礙金屬與n-Ge之間得到低電阻率的接觸，所以尋求能更好的改善金屬與n-Ge接觸的方法將是一個(gè)重要的研究點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004](一 )要解決的技術(shù)問題
[0005]有鑒于此，本發(fā)明的主要目的在于提供一種制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，，以改善n-Ge與金屬的接觸，從而獲得高性能的GeCMOS器件。
[0006]( 二 )技術(shù)方案
[0007]為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，該方法包括:清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片；在該清洗后的鍺片上沉積NiSn合金；以及在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，形成NiSnGe合金，從而得到NiSnGe與η型半導(dǎo)體鍺的源漏接觸。
[0008]上述方案中，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是通過原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式形成的η型半導(dǎo)體單晶鍺片。所述原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式采用的離子為P、As、Sb、S或Se。
[0009]上述方案中，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是體鍺材料、鍺覆絕緣襯底材料、硅基鍺材料或II1-V族化合物基鍺材料。
[0010]上述方案中，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是晶面為(100)、(110)或(111)[0011]的η型半導(dǎo)體單晶鍺片。
[0012]上述方案中，所述清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片，包括:采用M0S級(jí)純度的丙酮和乙醇先后清洗5-10分鐘，分別加以功率為15W的水浴超聲，
[0013]經(jīng)去離子水清洗1分鐘后用氮?dú)獯蹈桑缓笥皿w積比為1: 20的HF溶液浸泡1-3分鐘，再用去離子水清洗1分鐘，HF溶液浸泡和去離子水清洗重復(fù)3-5次，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> [0014]上述方案中，所述沉積的NiSn合金中，Sn的原子含量比范圍為2% _6%。
[0015]上述方案中，所述沉積NiSn合金采用的方法是濺射。
[0016]上述方案中，所述在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，是在一個(gè)大氣壓下的氮?dú)夥諊拢嘶饻囟葹?50°C _500°C，時(shí)間為30秒-10分鐘。
[0017](三)有益效果
[0018]本發(fā)明提供了一種利用NiSnGe制作金屬與η型Ge接觸的源漏結(jié)構(gòu)的方法，在η型半導(dǎo)體單晶Ge材料上，清洗Ge晶片后在該清洗后的鍺片上沉積NiSn合金；再在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，形成NiSnGe合金，從而得到NiSnGe與η-Ge的接觸。這種制作金屬與半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，在金屬與η型鍺接觸之間引入應(yīng)變?cè)豐n，降低接觸的勢壘高度，使得在η型鍺上能實(shí)現(xiàn)較低電阻率的接觸，能解決采用鍺作為溝道材料的器件的源漏接觸問題，從而進(jìn)一步提高半導(dǎo)體鍺M0S器件的性能。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0019]圖1是本發(fā)明提供的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法流程圖；
[0020]圖2Α至圖2C是依照本發(fā)明實(shí)施例的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的工藝流程圖；
[0021]圖3Α至圖3Ε是依照本發(fā)明實(shí)施例的將此種源漏接觸結(jié)構(gòu)集成在M0SFET器件的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明，為了方便說明，放大或縮小了層與區(qū)域的厚度，所示大小并不代表實(shí)際的尺寸，只是反映了區(qū)域與組成結(jié)構(gòu)之間的相互位置，特別是結(jié)構(gòu)之間的上下關(guān)系。
[0023]本發(fā)明提供的制作金屬與半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，是在金屬與η型鍺接觸之間引入應(yīng)變?cè)豐n，降低接觸的勢壘高度，使得在η型鍺上能實(shí)現(xiàn)較低電阻率的接觸，能解決采用鍺作為溝道材料的器件的源漏接觸問題，從而進(jìn)一步提高半導(dǎo)體鍺M0S器件的性能。
[0024]如圖1所示，圖1是本發(fā)明提供的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法流程圖，該方法包括以下步驟:
[0025]步驟1:清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片；
[0026]步驟2:在該清洗后的鍺片上沉積NiSn合金；
[0027]步驟3:在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，形成NiSnGe合金，從而得到NiSnGe與η型半導(dǎo)體鍺的源漏接觸。
[0028]其中，步驟1中所述的η型半導(dǎo)體單晶鍺片是通過原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式形成的η型半導(dǎo)體單晶鍺片。所述原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式采用的離子為P、As、Sb、S或Se。所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是體鍺材料、鍺覆絕緣襯底材料、硅基鍺材料或II1-V族化合物基鍺材料。所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是晶面為(100)、(110)或(111)的η型半導(dǎo)體單晶錯(cuò)片。
[0029]步驟1中所述的清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片，包括:采用M0S級(jí)純度的丙酮和乙醇先后清洗5-10分鐘，分別加以功率為15W的水浴超聲，經(jīng)去離子水清洗1分鐘后用氮?dú)獯蹈桑缓笥皿w積比為1: 20的HF溶液浸泡1-3分鐘，再用去離子水清洗1分鐘，HF溶液浸泡和去離子水清洗重復(fù)3-5次，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> [0030]步驟2中所述的沉積的NiSn合金中，Sn的原子含量比范圍為2% _6%。所述沉積NiSn合金采用的方法是濺射。
[0031]步驟3中所述的在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，是在一個(gè)大氣壓下的氮?dú)夥諊?，退火溫度?50°C _500°C，時(shí)間為30秒-10分鐘。
[0032]基于圖1所示的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，圖2Α至圖2C是依照本發(fā)明實(shí)施例的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的工藝流程圖，具體包括:
[0033]如圖2Α所示，選用η型半導(dǎo)體單晶Ge材料100，所述η型半導(dǎo)體單晶Ge材料100包括原位摻雜，擴(kuò)散，離子注入等方式形成的η型半導(dǎo)體單晶Ge材料，其原位摻雜，擴(kuò)散，離子注入的離子包括P、As，Sb、S或Se。單晶Ge材料包括體鍺材料、鍺覆絕緣襯底材料、硅基鍺材料、ΠΙ-V化合物基鍺材料等異質(zhì)外延鍺材料，鍺材料的晶向包括〈111〉，〈110〉，〈100〉晶向。
[0034]清洗Ge晶片中，是采用M0S級(jí)純度的丙酮和乙醇先后清洗5-10分鐘，分別加以功率為15W的水浴超聲，經(jīng)去離子水清洗lmin后用高純氮?dú)獯蹈珊笥皿w積比為1: 20的HF溶液浸泡l_3min,再用去離子水清洗lmin, HF溶液浸泡和去離子水清洗重復(fù)3_5次，重復(fù)后用高純氮?dú)獯蹈伞?br> [0035]如圖2B所示，在Ge表面沉積NiSn合金101，Sn的原子含量比范圍為2%-6%。所述NiSn合金的沉積方法為濺射。
[0036]如圖2C所示，在氮?dú)獾姆諊峦嘶鸷辖鸹纬蒒iSnGe合金層102，具體退火條件為在一個(gè)大氣壓下的氮?dú)夥諊嘶饻囟葹?50-500°C，時(shí)間為30s至10分鐘。通過將直接沉積在Ge上的NiSn合金退火形成NiSnGe合金，η型鍺接觸之間引入應(yīng)變?cè)豐n，降低接觸的勢壘高度，使得在η型鍺上能實(shí)現(xiàn)較低電阻率的接觸，能夠應(yīng)用在各種平面型、FinFET、無結(jié)器件的源漏中。
[0037]圖3A至圖3E是依照本發(fā)明實(shí)施例的將此種源漏接觸結(jié)構(gòu)集成在M0SFET器件制作M0SFET器件的工藝流程圖，具體包括:選用一單晶襯底，在襯底上形成高K柵介質(zhì)材料，沉積柵極金屬電極，定義源漏，離子注入，集成源漏結(jié)構(gòu)。
[0038]在制作器件時(shí)，一般Ge單晶材料表面不是很干凈，存在有機(jī)污染物、自然氧化物以及其他的金屬離子，在使用襯底200之前需進(jìn)行表面清洗的工作，以得到單晶Ge潔凈的表面，然后在此基礎(chǔ)上沉積柵介質(zhì)層201，再通過光刻，剝離等工藝定義nMOSFET器件的柵結(jié)構(gòu)202，去除其他部位的柵介質(zhì)后，利用光刻的技術(shù)定義源漏區(qū)域，進(jìn)行離子注入，再通過圖2A至圖2C所示的方案形成利用NiSnGe合金制作的金屬源漏電極與η型Ge接觸，利用濺射的方法在源漏區(qū)域的Ge表面進(jìn)行濺射NiSn層203，再在氮?dú)庵型嘶鹦纬蒒iSnGe層204得到nMOSFET完整結(jié)構(gòu)。
[0039]這樣的利用NiSnGe合金制作金屬與η型Ge的源漏接觸的方法不限于上面描述的簡單的平面nMOSFET器件結(jié)構(gòu)，此種方法也同樣可以應(yīng)用于最新的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)FinFET、多柵M0SFET以及無結(jié)晶體管上。
[0040]以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、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】
1.一種制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，該方法包括:清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片；在該清洗后的鍺片上沉積NiSn合金；以及在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，形成NiSnGe合金，從而得到NiSnGe與η型半導(dǎo)體鍺的源漏接觸。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是通過原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式形成的η型半導(dǎo)體單晶鍺片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述原位摻雜、擴(kuò)散或離子注入方式采用的離子為P、As、Sb、S或Se。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是體鍺材料、鍺覆絕緣襯底材料、硅基鍺材料或II1-V族化合物基鍺材料。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述η型半導(dǎo)體單晶鍺片是晶面為(100)、(110)或(111)的η型半導(dǎo)體單晶鍺片。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述清洗η型半導(dǎo)體單晶鍺片，包括:采用MOS級(jí)純度的丙酮和乙醇先后清洗5-10分鐘，分別加以功率為15W的水浴超聲，經(jīng)去離子水清洗1分鐘后用氮?dú)獯蹈桑缓笥皿w積比為1: 20的HF溶液浸泡1-3分鐘，再用去離子水清洗1分鐘，HF溶液浸泡和去離子水清洗重復(fù)3-5次，然后用氮?dú)獯蹈伞?br> 7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述沉積的NiSn合金中，Sn的原子含量比范圍為2% _6%。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述沉積NiSn合金采用的方法是濺射。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制作金屬與η型半導(dǎo)體鍺源漏接觸的方法，其特征在于，所述在氮?dú)獾姆諊逻M(jìn)行退火合金化，是在一個(gè)大氣壓下的氮?dú)夥諊?，退火溫度?50。。_500°C，時(shí)間為30秒-10分鐘。
【文檔編號(hào)】H01L21/8238GK103700620SQ201310733672
【公開日】2014年4月2日 申請(qǐng)日期:2013年12月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月26日
【發(fā)明者】劉洪剛, 龔著靖, 王盛凱, 韓樂, 楊旭, ?；|, 孫兵, 趙威, 劉桂明 申請(qǐng)人:中國科學(xué)院微電子研究所