本發(fā)明涉及半導(dǎo)體工藝領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制備方法。

背景技術(shù)：

半導(dǎo)體器件是工業(yè)制作中的常用器件，在半導(dǎo)體器件的柵極上需要形成金屬硅化物來降低柵極的電阻。

現(xiàn)有技術(shù)中提供的半導(dǎo)體器件的制備方法為：在半導(dǎo)體硅基底的表面上依次形成柵氧化層、低阻化多晶硅層和氮化硅層之后，形成半導(dǎo)體器件的柵極，再形成半導(dǎo)體器件的體區(qū)、源區(qū)等，在去除了氮化硅層之后，在低阻化多晶硅層的表面上形成金屬硅化物層以形成半導(dǎo)體器件。

然而現(xiàn)有技術(shù)中，在形成半導(dǎo)體器件的過程中，一旦低阻化多晶硅層暴露在空氣中，會(huì)在低阻化多晶硅層的表面上生成一層自然氧化層，從而在金屬硅化物層的形成過程中，自然氧化層會(huì)阻擋金屬與多晶硅的反應(yīng)，使得制得的金屬硅化物層較薄，無法很好的降低半導(dǎo)體器件的柵極的電阻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中的在形成半導(dǎo)體器件的過程中，一旦低阻化多晶硅層暴露在空氣中，會(huì)在低阻化多晶硅層的表面上生成一層自然氧化層，從而在金屬硅化物層的形成過程中，自然氧化層會(huì)阻擋金屬與多晶硅的反應(yīng)，使得制得的金屬硅化物層較薄，無法很好的降低半導(dǎo)體器件的柵極的電阻的問題。

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制備方法，包括：

在半導(dǎo)體硅基底的表面上形成柵氧化層后，在所述柵氧化層的表面上形成低阻化多晶硅層；

在所述低阻化多晶硅層的表面上沉積氮化硅，形成氮化硅層；

對(duì)所述柵氧化層、所述低阻化多晶硅層和所述氮化硅層進(jìn)行光刻和刻蝕， 形成所述半導(dǎo)體器件的柵極，所述柵極為刻蝕后的低阻化多晶硅層；

形成所述半導(dǎo)體器件的體區(qū)、漂移區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)以及P+區(qū)；

在所述硅基底的表面和所述低阻化多晶硅層的側(cè)面上形成薄氧化層；

采用熱磷酸溶液，去除所述氮化硅層；

利用氫氟酸溶液，去除所述低阻化多晶硅層表面上形成的第一自然氧化層；

在所述低阻化多晶硅層的表面上形成金屬硅化物層。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：在半導(dǎo)體硅基底的表面上依次形成了柵氧化層、低阻化多晶硅層和氮化硅層之后，對(duì)柵氧化層、低阻化多晶硅層和氮化硅層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成半導(dǎo)體器件的柵極；再形成半導(dǎo)體器件的體區(qū)、漂移區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)以及P+區(qū)；形成薄氧化層，去除氮化硅層之后，利用氫氟酸溶液，去除低阻化多晶硅層表面上形成的第一自然氧化層，再在低阻化多晶硅層的表面上形成金屬硅化物層。實(shí)現(xiàn)了去除了低阻化多晶硅層表面由于暴露在空氣中而形成的自然氧化層，防止自然氧化層阻擋金屬與多晶硅反應(yīng)，可以制得合適厚度的金屬硅化物層，有效的降低了半導(dǎo)體器件的柵極的電阻。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的流程示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟102執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟103執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟104執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟105執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟106執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟107執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟108執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的另一剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

附圖標(biāo)記：

11-硅基底 12-柵氧化層 13-低阻化多晶硅層 14-氮化硅層

15-體區(qū) 16-漂移區(qū) 17-源區(qū) 18-漏區(qū)

19-P+區(qū) 20-薄氧化層 21-第一自然氧化層 22-金屬硅化物層23-第二自然氧化層

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例一提供的半導(dǎo)體器件的制備方法的流程示意圖，為了對(duì)本實(shí)施例中的方法進(jìn)行清楚系統(tǒng)的描述，如圖1所示，方法包括：

步驟101、在半導(dǎo)體硅基底的表面上形成柵氧化層后，在柵氧化層的表面上形成低阻化多晶硅層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖2為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，半導(dǎo)體硅基底用標(biāo)號(hào)11表示，半導(dǎo)體硅基底11包括襯底和設(shè)置在襯底表面上的外延層，外延層為一層或多層半導(dǎo)體薄膜；柵氧化層用標(biāo)號(hào)12表示，低阻化多晶硅層用標(biāo)號(hào)13表示。

其中，半導(dǎo)體硅基底11可以為半導(dǎo)體元素，例如單晶硅、多晶硅或非晶結(jié)構(gòu)的硅或硅鍺(SiGe)，也可以為混合的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，例如碳化硅、銻化銦、碲化鉛、砷化銦、磷化銦、砷化鎵或銻化鎵、合金半導(dǎo)體或其組合。本實(shí)施例在此不對(duì)其進(jìn)行限制。

在反應(yīng)爐中通入氧氣，在高溫下，半導(dǎo)體硅基底11的表面上形成柵氧化層12。

然后，采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在反應(yīng)爐中通入硅烷(SiH₄)氣體，硅烷氣體在高溫下分解成多晶硅，多晶硅沉積在柵氧化層12的表面，從而在柵氧化層12的表面上形成多晶硅層。

對(duì)多晶硅層中進(jìn)行多晶硅低阻化處理，以降低多晶硅層的電阻，可以向多晶硅層中注入N型離子，或者可以向多晶硅層中摻雜三氯氧磷氣體，從而多晶硅層成為低阻化多晶硅層13。本實(shí)施例中，對(duì)于多晶硅低阻化處理的方式，不做限定。

步驟102、在低阻化多晶硅層的表面上沉積氮化硅，形成氮化硅層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖3為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟102執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，氮化硅層用標(biāo)號(hào)14表示。

采用低壓化學(xué)氣相沉積方法，在反應(yīng)爐中通入二氯硅烷(SiH₂Cl₂)和氨氣(NH₃)氣體，在高溫下，兩種氣體發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，生成氮化硅，氮化硅沉積在低阻化多晶硅層13的表面上，形成氮化硅層14。

其中，氮化硅層14的厚度為200?！?00埃之間。

步驟103、對(duì)柵氧化層、低阻化多晶硅層和氮化硅層進(jìn)行光刻和刻蝕，形成半導(dǎo)體器件的柵極，柵極為刻蝕后的低阻化多晶硅層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖4為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟103執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖4所示，對(duì)柵氧化層12、低阻化多晶硅層13和氮化硅層14進(jìn)行光刻，然后再進(jìn)行刻蝕，其中，刻蝕的方式可以包括但不限于反應(yīng)離子刻蝕(Reactive-Ion Etching，簡(jiǎn)稱RIE)和感應(yīng)耦合等離子體刻蝕(Inductively Coupled Plasma，簡(jiǎn)稱ICP)，從而刻蝕后的低阻化多晶硅層13成為半導(dǎo)體器件的柵極。

步驟104、形成半導(dǎo)體器件的體區(qū)、漂移區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)以及P+區(qū)。

在本實(shí)施例中，具體的，圖5為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟104執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖5所示，體區(qū)用標(biāo)號(hào)15表示，漂移區(qū)用標(biāo)號(hào)16表示，源區(qū)用標(biāo)號(hào)17表示，漏區(qū)用標(biāo)號(hào)18表示，P+區(qū)用標(biāo)號(hào)19表示。

向硅基底11中注入離子后再進(jìn)行離子驅(qū)入，形成體區(qū)15；同時(shí)向硅基 底11中注入其他離子，形成漂移區(qū)16，源區(qū)17，漏區(qū)18，P+區(qū)19。

步驟105、在硅基底的表面和低阻化多晶硅層的側(cè)面上形成薄氧化層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖6為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟105執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖6所示，薄氧化層用標(biāo)號(hào)20表示。

其中，步驟105的具體過程為：對(duì)硅基底11進(jìn)行熱氧化處理，在硅基底11的表面、低阻化多晶硅層13的側(cè)面、以及氮化硅層14的表面上形成薄氧化層20；去除氮化硅層表面上的薄氧化層20。

在反應(yīng)爐中在高溫下通入氧氣，對(duì)硅基底11進(jìn)行熱氧化處理，在硅基底11的表面以及低阻化多晶硅層13的側(cè)面上形成薄氧化層20；同時(shí)氮化硅層14會(huì)與氧氣發(fā)生反應(yīng)，在氮化硅層14的表面上形成薄氧化層20。

然后，去除氮化硅層14表面上的薄氧化層20。由于在對(duì)硅基底11進(jìn)行熱氧化處理的過程中，硅基底11的表面以及低阻化多晶硅層13的側(cè)面上的薄氧化層20的厚度，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于氮化硅層14的表面上的氧化層；所以去除氮化硅層14表面上的氧化層的時(shí)候，薄氧化層20的損失量很小，不會(huì)對(duì)后續(xù)的過程產(chǎn)生影響。

其中，薄氧化層20的厚度為250埃～450埃。

傳統(tǒng)工藝中，此步驟的薄氧化層厚度在200～400埃左右，本申請(qǐng)中薄氧化層厚度比傳統(tǒng)工藝中略厚50埃，以保證最終留在半導(dǎo)體器件上的薄氧化層的厚度適合后續(xù)步驟的處理。

步驟106、采用熱磷酸溶液，去除氮化硅層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖7為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟106執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖7所示，第一自然氧化層用標(biāo)號(hào)21表示。

采用170攝氏度熱磷酸溶液去除氮化硅層14，由于熱磷酸溶液的特性是只會(huì)和氮化硅發(fā)生反應(yīng)，而不會(huì)和薄氧化層20發(fā)生反應(yīng)，所以此步驟并不會(huì)對(duì)薄氧化層20有腐蝕作用。

同時(shí)，熱磷酸溶液會(huì)和低阻化多晶硅層13表面的硅原子發(fā)生非常細(xì)微的化學(xué)反應(yīng)，在低阻化多晶硅層13表面生成一層非常薄的第一自然氧化層21。

其中，第一自然氧化層21的厚度為20?！?0埃。

步驟107、利用氫氟酸溶液，去除低阻化多晶硅層表面上形成的第一自然氧化層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖8為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟107執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖8所示。

其中，步驟107的具體過程為：采用濃度范圍為1％～5％的氫氟酸溶液，在第一預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，去除低阻化多晶硅層13表面上形成的第一自然氧化層21；

采用氫氟酸濃度范圍為1％～5％的氫氟酸溶液，在第一預(yù)設(shè)時(shí)間30秒～50秒內(nèi)，清洗掉第一自然氧化層21，以清洗掉30～50埃的氧化層為宜。在這個(gè)過程中，在硅基底11的表面和低阻化多晶硅層13的側(cè)面上的薄氧化層20也會(huì)被氫氟酸溶液腐蝕掉一部分，但是由于在步驟105中生長(zhǎng)的薄氧化層20已經(jīng)較厚，所以薄氧化層20被氫氟酸溶液腐蝕掉的量很小，從而薄氧化層20依舊可以很好的保護(hù)硅基底11的表面上的硅，進(jìn)而不會(huì)對(duì)后續(xù)步驟產(chǎn)生影響，也不會(huì)對(duì)半導(dǎo)體器件的性能產(chǎn)生影響。

步驟108、在低阻化多晶硅層的表面上形成金屬硅化物層。

在本實(shí)施例中，具體的，圖9為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟108執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖9所示，金屬硅化物層用標(biāo)號(hào)22表示。

其中，步驟108的具體過程為：在整個(gè)器件表面上沉積金屬層；利用惰性氣體作為保護(hù)氣體，對(duì)硅基底11進(jìn)行高溫退火處理，以通過低阻化多晶硅層13和位于低阻化多晶硅層13表面上的金屬層反應(yīng)形成金屬硅化物；去除未與低阻化多晶硅層13反應(yīng)的金屬層之后，對(duì)硅基底11進(jìn)行高溫退火處理。

首先采用物理氣相沉積(Physical Vapor Deposition，簡(jiǎn)稱PVD)方法，用氬原子轟擊金屬，使得金屬沉積在整個(gè)半導(dǎo)體器件的表面，在整個(gè)半導(dǎo)體器件的表面上形成金屬層。

以惰性氣體氮?dú)庾鳛楸Ｗo(hù)氣體，在高溫下對(duì)硅基底11進(jìn)行快速退火處理，低阻化多晶硅層13與金屬層發(fā)生反應(yīng)，形成49相的金屬硅化物層22；同時(shí)，在硅基底11的表面以及低阻化多晶硅層13的側(cè)面上的金屬層因?yàn)橛斜⊙趸瘜?0的保護(hù)，金屬不會(huì)和硅發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)金屬也不會(huì)和薄氧化層20發(fā)生反應(yīng)，從而沉積在硅基底11的表面以及低阻化多晶硅層13的側(cè)面上的金屬層不會(huì)成為金屬硅化物。

可以利用硫酸和雙氧水的混合溶液，或者氨水和雙氧水的混合溶液，去除未與低阻化多晶硅層13反應(yīng)的金屬層，本實(shí)施例對(duì)于去除未與低阻化多晶 硅層13反應(yīng)的金屬層的方式不做限定。

然后，再對(duì)硅基底11進(jìn)行一次高溫退火處理，使得低阻化多晶硅層13上49相的金屬硅化物層22，轉(zhuǎn)化為54相的金屬硅化物22。

其中，金屬層中的金屬是以下的任意一種：鈦金屬、鈷金屬和鎳金屬。

本實(shí)施例通過在半導(dǎo)體硅基底11的表面上依次形成了柵氧化層12、低阻化多晶硅層13和氮化硅層14之后，對(duì)柵氧化層12、低阻化多晶硅層13和氮化硅層14進(jìn)行光刻和刻蝕，形成半導(dǎo)體器件的柵極；再形成半導(dǎo)體器件的體區(qū)15、漂移區(qū)16、源區(qū)17、漏區(qū)18以及P+區(qū)19；形成薄氧化層20，去除氮化硅層14之后，利用氫氟酸溶液，去除低阻化多晶硅層13表面上形成的第一自然氧化層21，再在低阻化多晶硅層13的表面上形成金屬硅化物層22。從而得到了半導(dǎo)體器件，由于在去除了氮化硅層14之后，低阻化多晶硅層13的表面暴露在了空氣中，在低阻化多晶硅層13的表面上會(huì)生成一層第一自然氧化層21，由于在金屬硅化物層22的形成過程中，第一自然氧化層21會(huì)阻擋金屬與多晶硅的反應(yīng)，使得制得的金屬硅化物層22較薄，從而在形成金屬硅化物層22之前，先去除低阻化多晶硅層13表面上形成的第一自然氧化層21，可以使得金屬充分的與多晶硅發(fā)生反應(yīng)，可以制得合適厚度的金屬硅化物層22，可以有效的降低了半導(dǎo)體器件的柵極的電阻。

進(jìn)一步的，在上述實(shí)施例的基礎(chǔ)上，在步驟101之后，還包括：

利用氫氟酸溶液，去除低阻化多晶硅層表面上形成的第二自然氧化層。

在本實(shí)施方式中，具體的，圖10為本發(fā)明實(shí)施例一的步驟101執(zhí)行過程中半導(dǎo)體器件的另一剖面結(jié)構(gòu)示意圖，如圖10所示，第二自然氧化層用標(biāo)號(hào)23表示。

由于在形成低阻化多晶硅層13之后，低阻化多晶硅層13中硅會(huì)與空氣中的氧氣反應(yīng)，在低阻化多晶硅層13的表面上會(huì)生成一層第二自然氧化層23，其中，第二自然氧化層23的厚度為10埃～20埃。在步驟108中第二自然氧化層23會(huì)阻擋金屬與多晶硅的反應(yīng)，所以需要將第二自然氧化層23去除掉。

其中，去除第二自然氧化層23的具體過程為：采用濃度范圍為1％～5％的氫氟酸溶液，在第二預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)，去除低阻化多晶硅層13表面上形成的第二自然氧化層23；其中，第二預(yù)設(shè)時(shí)間的范圍為20秒～40秒。

利用氫氟酸濃度范圍為1％～5％的氫氟酸溶液，在20秒～40秒之間，去除掉第二自然氧化層23，以去除掉20?！?0埃的氧化層為宜。

本實(shí)施方式通過在形成低阻化多晶硅層13之后，立即去除此時(shí)低阻化多晶硅層13的表面進(jìn)行氧化反應(yīng)生成的一層第二自然氧化層23。從而防止了在后續(xù)步驟中第二自然氧化層23會(huì)阻擋金屬與多晶硅的反應(yīng)，可以使得金屬充分的與多晶硅發(fā)生反應(yīng)，可以制得合適厚度的金屬硅化物層22，可以有效的降低了半導(dǎo)體器件的柵極的電阻。

最后應(yīng)說明的是：以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案，而非對(duì)其限制；盡管參照前述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解：其依然可以對(duì)前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對(duì)其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本發(fā)明各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。