專利名稱：制造半導體器件的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及制造半導體器件的方法。
背景技術：
在例如日本未決專利申請1993-90293中描述了制造半導體器件的常規(guī)方法。在該文件中公開的制造方法包括在MOS晶體管的柵極電極和源極/漏極電極上形成NiSi制成的單硅化物層，用來降低芯片的寄生電阻。

發(fā)明內容
但是，現(xiàn)在已經發(fā)現(xiàn)在采用上述制造方法的情況下，由于后續(xù)工藝中的熱處理，NiSi層可以轉變?yōu)槎杌?。一旦NiSi層轉變?yōu)槎杌铮琈OS晶體管的寄生電阻易于增加。
考慮到前述問題，以如下目的構思了本發(fā)明，即增加半導體器件中形成的NiSi層的耐熱特性并抑制NiSi層被轉變成二硅化物，以由此提高半導體器件的性能。
根據(jù)本發(fā)明，提供具有MOS晶體管的制造半導體器件的方法，包括硅化物層形成步驟，在MOS晶體管的柵極電極和源極/漏極區(qū)中的至少一個上形成NiSi層；以及元素注入步驟，將抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌锏囊种圃刈⑷氲絅iSi層中。
在該制造方法中，在元素注入工藝中，抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌锏囊种圃乇灰氲絅iSi層中。結果，增加了NiSi層的耐熱特性，并且因而抑制了NiSi層被后續(xù)工藝中的熱處理轉變?yōu)槎杌铩?br> 根據(jù)本發(fā)明，建立了能夠抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌锏闹圃彀雽w器件的方法。


從結合附圖的下面的描述中，本發(fā)明的上述和其它目的、優(yōu)點和特征將更加明顯，其中圖1是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；圖2是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；圖3是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；圖4是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；圖5是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；圖6是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法的示意性剖面圖；以及圖7是用于說明根據(jù)本發(fā)明實施例的制造半導體器件的方法有利效果的線形圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考說明性實施例在此描述本發(fā)明。本領域技術人員將認識到使用本發(fā)明的講解可以完成多個可變換的實施例并且本發(fā)明并不局限于用于說明性目的所示的實施例。
制造半導體器件的方法可以包括如下步驟氮化物層形成步驟，在NiSi層上形成直接氮化物層；以及元素注入步驟可以包括通過直接氮化物層注入元素，使得元素到達NiSi層。該方法除了抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌镏?，還能夠緩和直接氮化物層中的應力。
在本發(fā)明中，半導體器件可以具有P-MOS晶體管和N-MOS晶體管，并且直接氮化物層可以具有張應力。這里，在元素注入工藝中，元素可以僅被注入到P-MOS晶體管和N-MOS晶體管中形成的NiSi層中的在P-MOS晶體管上形成的NiSi層上。在直接氮化物層具有張應力的情況下，P-MOS晶體管的驅動電流降低，而N-MOS晶體管的驅動電流增加。因此，在元素注入工藝中僅在P-MOS晶體管的區(qū)域中進行元素注入能夠緩和張應力，并且由此抑制了P-MOS晶體管中的驅動電流的降低。
在本發(fā)明中，半導體器件可以具有P-MOS晶體管和N-MOS晶體管，并且直接氮化物層可以具有壓縮應力。這里，在元素注入工藝中，元素可以僅被注入到P-MOS晶體管和N-MOS晶體管中形成的NiSi層中的在N-MOS晶體管上形成的NiSi層上。在直接氮化物層具壓縮應力的情況下，N-MOS晶體管的驅動電流降低，而P-MOS晶體管的驅動電流增加。因此，在元素注入工藝中僅在N-MOS晶體管的區(qū)域中進行元素注入能夠緩和壓縮應力，并且由此抑制了N-MOS晶體管中的驅動電流的降低。
NiSi層可以由NiSi制成。由于NiSi具有低阻，所以NiSi可以適合地作為硅化物層。
要注入的元素可以為從Ge、N、F、O和C組成的組中選出的至少一種。這些元素具有通過增加NiSi層的耐熱溫度來抑制轉變?yōu)槎杌锖屯ㄟ^增加NiSi層的耐熱溫度來緩和直接氮化物層的應力的作用。
下文中，將參考附圖，詳細說明根據(jù)本發(fā)明的制造半導體器件的方法的優(yōu)選實施例。這里，在所有附圖中相同的組成部分被給予相同的標號，并且省略其重復的說明。
參考圖1到6，將說明根據(jù)本發(fā)明制造半導體器件的方法的實施例。在該實施例中要制造的半導體器件是具有P-MOS晶體管和N-MOS晶體管的CMOS晶體管器件。
首先，如圖1所示，在硅襯底上形成P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20。P-MOS晶體管10包括柵極電極12、柵極氧化層13、源極/漏極區(qū)14、LDD(輕摻雜漏極)區(qū)16和隔離物18。同樣地，N-MOS晶體管20包括柵極電極22、柵極氧化層23、源極/漏極區(qū)24、LDD區(qū)26和隔離物28。P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20通過作為隔離區(qū)的STI(淺溝道隔離)區(qū)30彼此隔離。
然后如圖2所示，在P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20二者中的柵極電極12、22和源極/漏極區(qū)14、24上形成作為單硅化物層的NiSi層42(硅化物層形成步驟)。這里，NiSi層42可以僅形成在柵極電極12、22和源極/漏極區(qū)14、24中的任何一個上。
然后，如圖3所示，在包括NiSi層42的整個區(qū)域上形成作為層間氮化物膜的直接氮化物層44(氮化物層形成步驟)。直接氮化物層44意欲和隨后所述的層間氧化物膜46一起構成層間介質膜。此外，在本實施例中，直接氮化物層44具有張應力。例如，直接氮化物層44可以由SiN制成。
然后，如圖4所示，用光致抗蝕劑在整個N-MOS晶體管20上形成掩模M。
參考圖5，可以增加NiSi層42的耐熱溫度的元素(下文中稱作“抑制元素”)被注入到NiSi層42中(元素注入步驟)。在該階段，由于N-MOS晶體管20的區(qū)域用掩模M覆蓋，所以抑制元素僅被注入到P-MOS晶體管10的區(qū)域中。注入條件被設置為使得抑制元素到達NiSi層42。抑制元素的例子包括Ge、N、F、O和C。這些元素可以增加NiSi層42的耐熱溫度，從而抑制NiSi層42轉變?yōu)槎杌?，并且還緩和直接氮化物層的應力。這里，可以注入抑制元素中僅僅一種，同時也可以組合地注入多種抑制元素。
最后，如圖6所示，在直接氮化物層44上形成層間氧化物膜46。例如，可以采用SiO2作為層間氧化物膜46。
現(xiàn)在，將描述根據(jù)前述實施例的制造半導體器件的方法的有利效果。
在制造半導體器件的上述方法中，在元素注入工藝中，抑制元素被注入到NiSi層42中。由此，NiSi層42的耐熱特性增加，從而能夠抑制NiSi層42由于在后續(xù)工藝中的熱處理而轉變?yōu)槎杌?。由于NiSi2具有比NiSi更高的表面電阻，所以為了降低芯片的寄生電阻而抑制NiSi轉變?yōu)槎杌锸鞘种匾?。此外，盡管NiSi轉變?yōu)槎杌飳е侣╇娏鞯脑黾樱岢龅闹圃旆椒ㄒ材軌蛞种七@種漏電流的增加。
此外，在NiSi層42形成之后，通過注入步驟進行抑制元素到NiSi層42的引入。此后，易于獨立地控制向P-MOS晶體管10的注入量以及向N-MOS晶體管20的注入量。例如，在該實施例中，由于采用掩模M，所以在P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20中形成的NiSi層42之中，能夠十分容易地進行僅在形成在P-MOS晶體管10中的NiSi層42上的注入。
同時，為了將抑制元素引入到NiSi層中，抑制元素可以混和在用于淀積Ni層的濺射氣體中。但是，由于不能夠獨立地控制在P-MOS晶體管10的區(qū)域中的NiSi層42和在N-MOS晶體管20的區(qū)域中的NiSi層42的注入量，該方法不理想。例如，在例如As被作為雜質引入到N-MOS晶體管20中的情況下，由于As還用來增加NiSi層的耐熱溫度，所以在P-MOS晶體管10和在N-MOS晶體管20二者中通過濺射引入相同量的抑制元素，導致了增加N-MOS晶體管20的區(qū)域中NiSi層的耐熱溫度的引入元素的量比增加P-MOS晶體管10的區(qū)域中NiSi層的耐熱溫度的引入元素的量大。因而，當形成NiSi層時，難于設置P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20之間的完全等效的反應溫度。
另一方面，由于在形成NiSi層42的步驟時還沒有引入抑制元素，所以根據(jù)該實施例的方法，也就是說，在NiSi層42的形成之后執(zhí)行抑制元素注入能夠防止上述問題。
此外，在元素注入步驟中，注入條件設置為使得抑制元素到達NiSi層42。這里，考慮到由于對柵極氧化層的沖擊或注入可能損壞襯底，所以理想的是抑制元素不被注入到襯底和柵極氧化層。在這個方面中，由于注入的物質易于停留在金屬中，所以易于確定注入條件使得抑制元素停留在NiSi層42中。
特別在該實施例中，抑制元素通過直接氮化物層44注入。這不僅提供了抑制NiSi層42轉變?yōu)槎杌锏膬?yōu)點，而且提供了緩和直接氮化物層44中的應力的優(yōu)點。
此外，僅在P-MOS晶體管10中形成的NiSi層42上進行抑制元素的注入。由于直接氮化物層44具有張應力，所以直接氮化物層44增加了N-MOS晶體管的驅動電流，而降低P-MOS晶體管的驅動電流。因此，僅在P-MOS晶體管10的區(qū)域中執(zhí)行元素注入能夠抑制P-MOS晶體管10的驅動電流的降低。
此外，盡管該實施例描述了采用具有張應力的直接氮化物層并且僅在P-MOS晶體管10的區(qū)域中注入抑制元素的情況，在這種情況中，抑制元素僅被注入到N-MOS晶體管20的區(qū)域中，也可以采用具有壓縮應力的直接氮化物層。
此外，在該實施例中，形成層間介質膜，該層間介質膜具有形成為直接氮化物層44和層間氧化膜46的結構。該結構的優(yōu)點是在通過蝕刻剝離層間介質膜以形成接觸等時，直接氧化物層44可以作為蝕刻停止物。但是，不是必需提供直接氮化物層44。在不提供直接氮化物層44的情況下，也就是，當跳過形成氮化物層的步驟時，在硅化物層形成步驟之后可以立即執(zhí)行元素注入步驟。在這種情況下，可以在P-MOS晶體管10和N-MOS晶體管20的兩個區(qū)域中，或者僅在這兩個區(qū)域之一中，注入抑制元素。
圖7是在NiSi層中已經注入抑制元素和沒有注入抑制元素的各情況下，以NiSi層的溫度界限的形式示出了耐熱溫度的變化的線形圖。通過直接氮化物層進行抑制元素的注入。在此所說的溫度界限是指NiSi層轉變?yōu)槎杌?，也就是NiSi2層的溫度。圖的縱軸表示表面電阻值(Ω/□)，橫軸表示溫度(攝氏度)?；诋斵D變?yōu)槎杌飼r鎳的表面電阻值增加的事實，從圖中明顯看出當注入抑制元素時，溫度界限上升到500攝氏度之上，而在不執(zhí)行注入的情況下，溫度界限是大約450攝氏度。因此，注入抑制元素能夠增加NiSi層的耐熱溫度，并由此抑制了NiSi層轉變?yōu)槎杌铩?br> 很明顯本發(fā)明并不限于上述實施例，而是在不偏離本發(fā)明的范圍和精神下可以修改和變化。
權利要求
1.一種制造具有MOS晶體管的半導體器件的方法，包括硅化物層形成步驟，在所述MOS晶體管的柵極電極和源極/漏極區(qū)中的至少一個上形成NiSi層；以及元素注入步驟，將抑制所述NiSi層轉變?yōu)槎杌锏囊种圃刈⑷氲剿鯪iSi層中。
2.根據(jù)權利要求1的方法，進一步包括氮化物層形成步驟，在所述NiSi層上形成層間氮化物膜，其中所述元素注入步驟包括通過所述層間氮化物膜注入所述元素，使得所述元素到達所述NiSi層。
3.根據(jù)權利要求2的方法，所述半導體器件具有P-MOS晶體管和N-MOS晶體管，并且所述層間氮化物膜具有張應力，其中所述元素注入步驟包括在所述P-MOS晶體管和所述N-MOS晶體管上形成的所述NiSi層中，僅在所述P-MOS晶體管上形成的所述NiSi層上注入所述元素。
4.根據(jù)權利要求2的方法，所述半導體器件具有P-MOS晶體管和N-MOS晶體管，并且所述層間氮化物膜具有壓縮應力，其中所述元素注入步驟包括在所述P-MOS晶體管和所述N-MOS晶體管上形成的所述NiSi層中，僅在所述N-MOS晶體管上形成的所述NiSi層上注入所述元素。
5.根據(jù)權利要求1的方法，其中所述抑制元素注入步驟包括注入從Ge、N、F、O和C組成的組中選出的至少一種元素。
全文摘要
提供一種能夠抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌锏闹圃彀雽w器件的方法。在P－MOS晶體管和N－MOS晶體管二者中的柵極電極和源極/漏極區(qū)上形成NiSi層，硅化物層形成步驟。在包括NiSi層的整個區(qū)域上形成直接氮化物層，氮化物層形成步驟。然后將能夠增加NiSi層的耐熱溫度的元素注入到NiSi層中，元素注入步驟。結果，能夠增加NiSi層的耐熱特性，并且由此能夠抑制NiSi層轉變?yōu)槎杌铩?br> 文檔編號H01L27/092GK1677627SQ20051006252
公開日2005年10月5日 申請日期2005年3月29日 優(yōu)先權日2004年3月31日
發(fā)明者松田友子 申請人:恩益禧電子股份有限公司