專利名稱：一種自對準(zhǔn)硅化物晶體管及其制造方法
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)硅化物晶體管及其制造方法。
技術(shù)背景
目前大多數(shù)集成電路都是集成多個(gè)晶體管，多個(gè)晶體管互聯(lián)協(xié)同完成某種功能， 當(dāng)晶體管與其他組件連接時(shí)，晶體管的接觸電阻會(huì)影響整個(gè)集成電路的運(yùn)行效果。
為了降低接觸電阻，經(jīng)常使用的一種自對準(zhǔn)硅化物(SALICIDE)的晶體管。在自對準(zhǔn)硅化物的形成工藝過程中，首先需要在完成柵刻蝕及源漏注入以后，以濺射的方式在多晶硅上淀積一層金屬層(一般為Ti，鈷或Ni )，然后進(jìn)行第一次快速升溫煺火處理(RTA)，使多晶硅表面和淀積的金屬發(fā)生反應(yīng)，形成金屬硅化物。
金屬硅化物(SILICIDE)是由金屬和硅經(jīng)過物理一化學(xué)反應(yīng)形成的一種化合態(tài)，其導(dǎo)電特性介于金屬和硅之間。為了進(jìn)一步降低電阻，還可以經(jīng)過多次煺火形成更低阻值的硅化物連接。
如圖I所示，現(xiàn)有技術(shù)的自對準(zhǔn)硅化物晶體管100包括襯底101、形成于襯底101 上的柵極結(jié)構(gòu)102、形成于所述柵極結(jié)構(gòu)102兩側(cè)的襯底101表面的第一自對準(zhǔn)金屬硅化物 103和形成于柵極結(jié)構(gòu)102上的第二自對準(zhǔn)金屬硅化物104。
隨著集成電路集成度的提高，晶體管的尺寸要求也越來越小,而接觸電阻對整個(gè)集成電路的影響也變的越來越突出，因此需要更小接觸電阻。為了進(jìn)一步降低接觸電阻， 可以選擇將第一自對準(zhǔn)金屬硅化物103的厚度做厚，但是厚度增加的第一自對準(zhǔn)金屬硅化物，容易貫穿形成于其下襯底內(nèi)的源漏節(jié)，因此無法實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步降低接觸電阻?；谏鲜鲈?，接觸電阻對集成度越來越高的集成電路的影響變得越來越突出。發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管及其制造方法，達(dá)到進(jìn)一步減小接觸電阻的同時(shí)避免源漏節(jié)被貫穿的目的，以解決上述高度集成電路中接觸電阻對集成電路影響突出的技術(shù)題。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，包括
一襯底；
形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；
形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)的源漏極區(qū)域；
形成于所述源漏極區(qū)域上第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層；
形成于所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層，所述金屬氮化物層和金屬層與所述柵極結(jié)構(gòu)相隔開，以及
形成于所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層。
可選的，所述所述金屬層是由金屬鈷形成的。
可選的，所述金屬氮化物層是由氮化鈦形成的。
可選的，所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的厚度范圍為100A~600A,所述第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層的厚度范圍為IOOA 600 A.
可選的，所述金屬氮化物層的厚度范圍為100A~500 A
可選的，所述金屬層的厚度范圍為20 Α 2000 Α.
可選的，所述襯底為硅襯底。
相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種所述具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，包括
提供一襯底；
在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
在所述所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源漏極區(qū)域；
在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層；
在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層，以及
在所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層。
可選的，在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟中，包括
在所述襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)表面上依次形成初始金屬層、金屬氮化物層和金屬層；
對所述襯底進(jìn)行第一次煺火，以在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層。
可選的，在形成所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟后還包括
在所述金屬層上形成圖形化的掩膜層；
刻蝕去除部分所述金屬層和金屬氮化物層，以形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。
可選的，在所述金屬層上形成圖形化的掩膜層步驟中，包括
在所述金屬層上形成光刻膠層上；
在所述光刻膠層上形成硬掩膜層；
刻蝕去除部分硬掩膜層暴露出部分光刻膠；
刻蝕去除暴露出的部分光刻膠，暴露出部分所述金屬層。
可選的，所述硬掩膜層為氧化硅層。
可選的，所述氧化硅層的厚度范圍為200A......1000人。
可選的，在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟中，包括
在述襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)表面上形成初始金屬層；
對所述襯底進(jìn)行第一次煺火，以在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層。
可選的，在形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟之后還包括
在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上依次形成金屬氮化物層和金屬層；
刻蝕去除部分所述金屬層和金屬氮化物層，以形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。
可選的，在所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層步驟之后還包括，對所述襯底進(jìn)行第二次煺火。
可選的，所述第二次煺火溫度范圍為650°C、00°C，第二次煺火時(shí)間范圍為 20Sec 40Sec。
可選的，所述第一次煺火溫度范圍為500°C 700°C，第一次煺火時(shí)間范圍為 10Sec 20Sec。
在本發(fā)明的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管中，在所述源漏極區(qū)域上形成有第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層，在所述所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上形成有與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。在所述晶體管中，與外接連線接觸組成接觸電阻包括第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的電阻、金屬氮化物層的電阻和金屬層的電阻。因此可以通過增加金屬層的厚度或者金屬氮化物層的厚度，而并不是必須要通過增加第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的厚度，即可以達(dá)到降低接觸電阻的目的，因此避免了第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層貫穿源漏節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)一步減小接觸電阻的同時(shí)避免源漏節(jié)被貫穿的目的。


圖I為現(xiàn)有技術(shù)的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖2-圖9為本發(fā)明實(shí)施例一的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管制造方法中各步驟中的結(jié)構(gòu)不意圖10-圖15為本發(fā)明實(shí)施例二的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管制造方法中各步驟中的結(jié)構(gòu)示意圖。
需要說明的是，附圖用于說明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并 且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號。
具體實(shí)施方式
為了使本發(fā)明的目的，技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面結(jié)合附圖來進(jìn)一步做詳細(xì)說明。
實(shí)施例一
如圖2所示，本實(shí)施例的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管200包括一襯底201、形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)202、形成于所述柵極結(jié)構(gòu)202兩側(cè)的襯底201內(nèi)的源漏極區(qū)域 203、形成于所述源漏極區(qū)域203上第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層204、形成于所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層204上依次層疊的金屬氮化物層205和金屬層206，以及形成于所述柵極結(jié)構(gòu) 202上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層207。其中，所述金屬氮化物層205和金屬層206與所述柵極結(jié)構(gòu)相隔開。
下面結(jié)合圖2至圖9詳細(xì)說明本實(shí)施例的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管200的制造過程。
首先，如圖3所示，提供一襯底201，在所述襯底201上形成柵極結(jié)構(gòu)202?？蛇x的， 所述襯底201為硅襯底，所述柵極結(jié)構(gòu)202包括多晶硅柵極和柵極氧化層。
接著，如圖4所示，采用離子注入法，在所述所述柵極結(jié)構(gòu)202兩側(cè)的襯底201內(nèi)形成源漏極區(qū)域203。
接著，如圖5所示，在述襯底201表面和柵極結(jié)構(gòu)202表面上依次形成初始金屬層208、金屬氮化物材料層209和金屬材料層210。所述初始金屬層208和所述金屬層2106是由金屬鈷(Co)形成，所述金屬氮化物材料層209是由氮化鈦(TiN)形成的。優(yōu)選的，所述金屬氮化物材料層209的厚度范圍為IOOA 500A,所述金屬材料層210的厚度范圍為200A 2000 A0
接著，如圖6所示，對所述襯底201進(jìn)行第一次煺火，在所述源漏極區(qū)域203形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層204，并在所述柵極結(jié)構(gòu)202上的形成金屬硅化物211。所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的厚度范圍為100A 600 A。優(yōu)選的，所述第一次煺火溫度范圍為 5000C 700°C，第一次煺火時(shí)間范圍為IOSec 20Sec。
接著，如圖7所示，在所述金屬材料層210上形成光刻膠層212，并在所述光刻膠層上212形成硬掩膜層213。優(yōu)選的，所述硬掩膜層213為氧化硅層，所述氧化硅層213的厚度范圍為20(認(rèn) 丨0001
接著，如圖8所示，干刻刻蝕去除部分硬掩膜層暴露出部分光刻膠，形成圖形化的掩膜層214。接著再刻蝕去除暴露出的部分光刻膠，暴露出部分所述金屬材料層210。
接著，如圖9所示，刻蝕去除部分所述金屬材料層210和金屬氮化物材料層209，以在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層204上形成與所述柵極結(jié)構(gòu)202隔開的依次層疊的金屬氮化物材料層209和金屬材料層210。同時(shí)，所述柵極結(jié)構(gòu)202側(cè)壁的金屬硅化物也被刻蝕， 在所述柵極結(jié)構(gòu)202的表面形成第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層207。優(yōu)選的，所述第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層的厚度范圍為100人 600 A0
接著，刻蝕去除圖形化的掩膜層214和光刻膠層212。為了進(jìn)一步降低片電阻，可以對所述襯底201進(jìn)行第二次煺火，優(yōu)選的，所述第二次煺火溫度范圍為650°C、00°C，第二次煺火時(shí)間范圍為20SecT40Sec。至此形成了如圖2所示的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管 200。
在本實(shí)施例中，所述初始金屬層208、金屬氮化物材料層209和金屬材料層210都形成于所述第一次煺火之前。在刻蝕去除部分金屬才層210和金屬氮化物209過程中，為了避免光刻膠被完全刻蝕，必須使用具有硬掩膜的掩膜層。
實(shí)施例二
本實(shí)施例中的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管與實(shí)施例一中具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管結(jié)構(gòu)相同，在此不再贅述。
本實(shí)施例與實(shí)施一的不同之處在于，所述初始金屬層是形成于所述第一次煺火之前，而金屬氮化物層和金屬層都形成于所述第一次煺火后。
下面結(jié)合圖10至圖15詳細(xì)說明本實(shí)施例的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管300的制造過程。
如圖10所示，首先，提供一襯底301，在所述襯底301上形成柵極結(jié)構(gòu)302。接著， 在所述所述柵極結(jié)構(gòu)302兩側(cè)的襯底301內(nèi)形成源漏極區(qū)域303。
接著，如圖11所示，在述襯底301表面和柵極結(jié)構(gòu)302表面上形成初始金屬層。對所述襯底301進(jìn)行第一次煺火，以在所述源漏極區(qū)域303上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層 304，并在柵極結(jié)構(gòu)302上形成金屬硅化物。
接著，如圖12所示，刻蝕去除柵極結(jié)構(gòu)302側(cè)墻上的金屬硅化物。
接著，如圖13所示，在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層304和柵極結(jié)構(gòu)302上依次形成金屬氮化物材料層309和金屬材料層310。
接著，如圖14所示，在所述金屬材料層310上形成圖形化的光刻膠311。
接著，如圖15所示，刻蝕去除部分所述金屬材料層310和金屬氮化物材料層309， 以形成與所述柵極結(jié)構(gòu)302隔開的依次層疊的金屬氮化物層305和金屬層306。接著，對所述襯底301進(jìn)行第二次煺火，至此形成了的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管300。
在本實(shí)施例中，所述初始金屬層是形成于所述第一次煺火之前，而形成金屬氮化物材料層309和金屬材料層310時(shí)已經(jīng)完成了第一次煺火和對金屬硅化物的刻蝕，因此在刻蝕去除部分金屬材料層310和金屬氮化物材料層309過程中，刻蝕時(shí)間較短，因此不需要使用硬掩膜。
綜上所述，在本發(fā)明的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管中，在所述所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上形成有與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。在所述晶體管中，可以通過增加金屬層的厚度或者金屬氮化物層的厚度，而并不是必須要通過增加第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的厚度，即可以達(dá)到降低接觸電阻的目的，因此避免了第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層貫穿源漏節(jié)的風(fēng)險(xiǎn)，從而實(shí)現(xiàn)了在進(jìn)一步減小接觸電阻的同時(shí)避免源漏節(jié)被貫穿的目的。
需要說明的是，本說明書中各個(gè)實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個(gè)實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個(gè)實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。
顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包括這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，包括一襯底；形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)的源漏極區(qū)域；形成于所述源漏極區(qū)域上第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層；形成于所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層，所述金屬氮化物層和金屬層與所述柵極結(jié)構(gòu)相隔開，以及形成于所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層。
2.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述所述金屬層是由金屬鈷形成的。
3.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述金屬氮化物層是由氮化鈦形成的。
4.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層的厚度范圍為丨OOA 600 A,所述第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層的厚度范圍為 IOOA 600 A.
5.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述金屬氮化物層的厚度范圍為100A 500
6.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述金屬層的厚度范圍為200A 2000 L·
7.如權(quán)利要求I所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，其特征在于，所述襯底為硅襯底。
8.—種如權(quán)利要求I至7任意一項(xiàng)所述具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，包括提供一襯底；在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成源漏極區(qū)域；在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層；在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層，以及在所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層。
9.如權(quán)利要求8所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟中，包括在所述襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)表面上依次形成初始金屬層、金屬氮化物層和金屬層；對所述襯底進(jìn)行第一次煺火，以在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層。
10.如權(quán)利要求9所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在形成所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟后還包括在所述金屬層上形成圖形化的掩膜層；刻蝕去除部分所述金屬層和金屬氮化物層，以形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。
11.如權(quán)利要求10所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在所述金屬層上形成圖形化的掩膜層步驟中，包括在所述金屬層上形成光刻膠層上；在所述光刻膠層上形成硬掩膜層；刻蝕去除部分硬掩膜層暴露出部分光刻膠；刻蝕去除暴露出的部分光刻膠,暴露出部分所述金屬層。
12.如權(quán)利要求11所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜層為氧化硅層。
13.如權(quán)利要求12所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，所述氧化硅層的厚度范圍為200A 1000 A0
14.如權(quán)利要求8所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟中，包括在述襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)表面上形成初始金屬層；對所述襯底進(jìn)行第一次煺火，以在所述源漏極區(qū)域上形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層。
15.如權(quán)利要求14所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在形成第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層步驟之后還包括在所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上依次形成金屬氮化物層和金屬層；刻蝕去除部分所述金屬層和金屬氮化物層，以形成與所述柵極結(jié)構(gòu)隔開的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層。
16.如權(quán)利要求8所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，在所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層步驟之后還包括，對所述襯底進(jìn)行第二次煺火。
17.如權(quán)利要求16所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，所述第二次煺火溫度范圍為650°C、00°C，第二次煺火時(shí)間范圍為20SecT40Sec。18、如權(quán)利要求9或14所述的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管的制造方法，其特征在于，所述第一次煺火溫度范圍為500°C 700°C，第一次煺火時(shí)間范圍為IOSedOSec。
全文摘要
本發(fā)明提供了具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管及其制造方法。所述具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，包括一襯底；形成于所述襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；形成于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)的源漏極區(qū)域；形成于所述源漏極區(qū)域上第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層；形成于所述第一自對準(zhǔn)金屬硅化物層上的依次層疊的金屬氮化物層和金屬層，所述金屬氮化物層和金屬層與所述柵極結(jié)構(gòu)相隔開，以及形成于所述柵極結(jié)構(gòu)上的第二自對準(zhǔn)多晶金屬硅化物層。根據(jù)本發(fā)明的具有自對準(zhǔn)硅化物的晶體管，可以實(shí)現(xiàn)在進(jìn)一步減小接觸電阻的同時(shí)避免源漏節(jié)被貫穿的目的。
文檔編號H01L21/28GK102938419SQ201210507600
公開日2013年2月20日 申請日期2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月30日
發(fā)明者李樂 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司