Mos結(jié)構(gòu)及其制作方法、以及制作金屬硅化物的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種MOS結(jié)構(gòu)及其制作方法、以及在MOS結(jié)構(gòu)中制作金屬硅化物的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在半導(dǎo)體器件中，包含MOS (金屬-氧化物-半導(dǎo)體)結(jié)構(gòu)的器件，比如MOS器件、CMOS (互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件、B⑶(雙極晶體管-互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體-雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件和RF LDMOS (射頻橫向雙擴(kuò)散金屬氧化物半導(dǎo)體)器件的應(yīng)用非常廣泛。
[0003]其中，制作半導(dǎo)體器件中的MOS結(jié)構(gòu)的方法，包括:
[0004]步驟Al、在襯底中形成源區(qū)和漏區(qū)，以及在所述襯底上形成柵區(qū)和絕緣區(qū)；其中，源區(qū)和漏區(qū)分別位于所述柵區(qū)的兩側(cè)，絕緣區(qū)位于所述柵區(qū)和所述源區(qū)之間且位于所述柵區(qū)和所述漏區(qū)之間、用于使源區(qū)和漏區(qū)與柵區(qū)相互絕緣；
[0005]步驟A2、形成覆蓋柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)的氧化層；
[0006]步驟A3、對所述氧化層進(jìn)行圖案化處理，形成暴露出柵區(qū)的第一過孔、暴露出源區(qū)的第二過孔和暴露出漏區(qū)的第三過孔；
[0007]步驟A4、在包含所述第一過孔、第二過孔和第三過孔的氧化層上形成金屬層，t匕如，Al (鋁)層；其中，所述金屬層的金屬會落入到所述第一過孔中，與所述柵區(qū)接觸，形成柵電極；所述金屬層的金屬會落入到所述第二過孔中，與所述源區(qū)接觸，形成源電極；所述金屬層的金屬會落入到所述第三過孔中，與所述漏區(qū)接觸，形成漏電極。
[0008]由于柵區(qū)的材料為電阻值比較大的多晶硅，因此柵電阻比較大；另外，由于金屬層的金屬與電阻值比較大的柵區(qū)接觸，因此所述金屬與柵區(qū)的接觸電阻比較大，而且，由于源區(qū)和漏區(qū)的材料為單晶硅，因此所述金屬與源區(qū)的接觸電阻、以及所述金屬與漏區(qū)的接觸電阻也比較大。由于MOS結(jié)構(gòu)的柵電阻和接觸電阻比較大，從而造成包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗比較大。
[0009]目前為了減小所述柵電阻和接觸電阻，以降低包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗，一般會在所述的步驟A2之前，在所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成金屬硅化物，然后再執(zhí)行步驟A2以及后續(xù)步驟。針對柵電阻，由于位于柵區(qū)上的金屬硅化物的電阻值比柵區(qū)的柵電阻小，因此通過所述金屬硅化物與所述柵區(qū)并聯(lián)，可以減小柵區(qū)的柵電阻值；針對接觸電阻，由于金屬硅化物位于柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上，因此步驟A4中的所述金屬層的金屬直接與所述電阻值比較小的金屬硅化物接觸，從而可以減小所述的接觸電阻。
[0010]其中，目前在所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成金屬硅化物，包括:
[0011]步驟B1、在沉積溫度為室溫，真空，沉積功率為設(shè)定沉積功率的條件下，在形成有柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)的襯底上沉積一層金屬，沉積時長為設(shè)定沉積時長；
[0012]其中，在步驟BI中，設(shè)定沉積功率和設(shè)定沉積時長的取值可以根據(jù)經(jīng)驗或需要設(shè)定；比如，在沉積的金屬為鈦時，設(shè)定沉積功率的取值一般為2.5kw(千瓦)，設(shè)定沉積時長的取值一般為1s (秒)-15s ；
[0013]通過設(shè)置設(shè)定沉積功率和設(shè)定沉積時長的取值，可以實現(xiàn)控制沉積金屬的厚度，t匕如，在設(shè)定沉積功率的取值為2.5kw，設(shè)定沉積時長的取值為10s-15s時，沉積的金屬的厚度值一般為200A (埃)-1OOOA0
[0014]其中，在步驟BI中，沉積設(shè)備的反應(yīng)腔中包含有金屬靶材；形成有柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)的襯底位于沉積設(shè)備的反應(yīng)腔中；沉積設(shè)備通過控制氬氣離子轟擊金屬靶材，實現(xiàn)在形成有柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)的襯底上沉積一層金屬；因而，沉積溫度為沉積設(shè)備的反應(yīng)腔的溫度，沉積設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)為真空狀態(tài)，沉積功率為氬氣離子轟擊金屬靶材的能量，沉積時長為氬氣離子轟擊金屬靶材的時長。
[0015]其中，在步驟BI中，沉積設(shè)備通過接收到的來自用戶的指令，控制所述沉積溫度、沉積設(shè)備的反應(yīng)腔為真空狀態(tài)、沉積功率和沉積時長。
[0016]步驟B2、在快速熱退火溫度為設(shè)定第一快速熱退火溫度，氮?dú)獾臈l件下，對柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)上沉積有金屬的襯底進(jìn)行第一次快速熱退火處理，快速熱退火時長為設(shè)定第一快速熱退火時長；使得一部分金屬分別與柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)發(fā)生反應(yīng)，生成49相金屬硅化物；一部分金屬與氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，生成金屬氮化物；一部分金屬未參與反應(yīng)；
[0017]其中，沉積溫度小于第一次快速熱退火溫度，沉積時長小于第一次快速熱退火時長;
[0018]設(shè)定第一快速熱退火溫度和設(shè)定第一快速熱退火時長的取值可以根據(jù)經(jīng)驗或需要設(shè)定；比如，設(shè)定第一快速熱退火時長的取值范圍為20s-40s，以及在沉積的金屬為鈦時，設(shè)定第一快速熱退火溫度的取值范圍為650°C -750°C。
[0019]其中，在步驟B2中，柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)上沉積有金屬的襯底位于快速熱退火設(shè)備的反應(yīng)腔中，快速熱退火溫度為反應(yīng)腔的溫度，快速熱退火設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)的氣體為氮?dú)?；快速熱退火設(shè)備通過接收到的來自用戶的指令，控制所述快速熱退火溫度、其反應(yīng)腔內(nèi)的氣體和時長。
[0020]其中，在步驟B2中，絕緣區(qū)的材料為二氧化硅，在溫度為第一快速熱退火溫度時，沉積的金屬和二氧化硅不發(fā)生反應(yīng)。
[0021]步驟B3、清洗掉金屬氮化物和沒有參與反應(yīng)的金屬；
[0022]其中，在步驟B3中，絕緣區(qū)上的部分金屬未參與反應(yīng)，因此，會被清洗掉。
[0023]步驟B4、在快速熱退火溫度為設(shè)定第二快速熱退火溫度，氮?dú)獾臈l件下，對柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成有49相金屬硅化物的襯底進(jìn)行第二次快速熱退火處理，快速熱退火時長為設(shè)定第二快速熱退火時長，使得所述49相金屬硅化物轉(zhuǎn)變?yōu)?4相金屬硅化物；其中54相金屬娃化物的電阻值大概為49相金屬娃化物的三分之一。
[0024]其中，第一次快速熱退火溫度小于第二次快速熱退火溫度，第一次快速熱退火時長可以小于、等于或大于第二次快速熱退火時長；
[0025]設(shè)定第二快速熱退火溫度和設(shè)定第二快速熱退火時長的取值可以根據(jù)經(jīng)驗或需要設(shè)定；比如，設(shè)定第二快速熱退火時長的取值范圍為20s-40s，以及在沉積的金屬為鈦時，設(shè)定第二快速熱退火溫度的取值范圍為800°C -900°C。
[0026]在上述步驟B2中，由于快速熱退火設(shè)備的反應(yīng)腔內(nèi)的氣體為氮?dú)?，因而在進(jìn)行第一次快速熱退火處理時，部分金屬會和氮?dú)獍l(fā)生反應(yīng)，生成能被清洗掉的金屬氮化物，從而減少了與柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)反應(yīng)的金屬，使得柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)與金屬的反應(yīng)不充分，生成的金屬硅化物的厚度值比較小，使得最終生成的金屬硅化物的電阻值比較大，進(jìn)而使得減小所述柵電阻和接觸電阻的效果不太好，進(jìn)一步地，降低包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗的效果也不太好。
[0027]綜上所述，目前在柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成的金屬硅化物的電阻值比較大，使得減小柵電阻和接觸電阻的效果不太好，造成降低包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗的效果也不太好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0028]本發(fā)明實施例提供的一種MOS結(jié)構(gòu)及其制作方法、以及在MOS結(jié)構(gòu)中制作金屬硅化物的方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的目前在柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成的金屬硅化物的電阻值比較大，使得減小柵電阻和接觸電阻的效果不太好，從而造成降低包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗的效果也不太好的問題。
[0029]第一方面，本發(fā)明實施例提供的第一種在MOS結(jié)構(gòu)中制作金屬硅化物的方法，包括:
[0030]步驟A、在沉積溫度為第一溫度條件下，在形成有柵區(qū)、源區(qū)、漏區(qū)和絕緣區(qū)的襯底上沉積一層金屬；使位于所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上的所述金屬分別與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料發(fā)生反應(yīng)生成金屬硅化物；其中所述第一溫度的取值不小于所述金屬與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料發(fā)生反應(yīng)的溫度值；
[0031]步驟B、對所述襯底進(jìn)行第一次快速熱退火處理；
[0032]步驟C、對經(jīng)過第一次快速熱退火處理后的所述襯底進(jìn)行清洗處理；
[0033]步驟D、對經(jīng)過清洗處理后的所述襯底進(jìn)行第二次快速熱退火處理，轉(zhuǎn)變所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成的金屬硅化物的相態(tài)。
[0034]在本發(fā)明實施例中，與現(xiàn)有技術(shù)相比，在步驟A中，將沉積金屬時的沉積溫度提高為取值不小于金屬與柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料發(fā)生反應(yīng)的溫度值的第一溫度；可以使得在沉積金屬時，沉積到柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上的金屬分別與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料發(fā)生反應(yīng)生成金屬硅化物；即，在執(zhí)行沉積金屬的步驟時，沉積的所述金屬就會分別與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料發(fā)生反應(yīng)，在所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)上形成金屬硅化物；
[0035]從而使得通過對所述襯底進(jìn)行第一次快速熱退火處理，沉積的金屬與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料繼續(xù)發(fā)生反應(yīng)，使得沉積的金屬與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料的反應(yīng)比較充分，最終生成的金屬硅化物的厚度值比較大且電阻值比較小，進(jìn)而使得減小所述柵電阻和接觸電阻的效果比較好，進(jìn)一步地，降低包含MOS結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的功耗的效果也比較好。
[0036]較佳地，在對所述襯底進(jìn)行第一次快速熱退火處理時，所述襯底位于的反應(yīng)腔內(nèi)的氣體為惰性氣體。
[0037]在本發(fā)明實施例中，由于在對所述襯底進(jìn)行第一次快速熱退火處理時，惰性氣體不與沉積的所述金屬發(fā)生反應(yīng)，因此，不會消耗所述金屬，在一定程度上避免了浪費(fèi)所述金屬，以及在一定程度上避免減少與所述柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料反應(yīng)的金屬，使得所述金屬與柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)的硅材料的反應(yīng)程度更加充分。
[0038]較佳地，所述第一溫度的取值小于所述金屬與所述絕緣區(qū)的材料發(fā)生反應(yīng)的溫度值。
[0039]在本發(fā)明實施例中，可以避免柵區(qū)、源區(qū)和漏區(qū)互相連通。
[0040]較佳地，所述金屬為鈦。
[0041]在本發(fā)明實施例中，提供了金屬的一種【具體實施方式】，以便本領(lǐng)域技術(shù)人員可以很容易地實現(xiàn)本發(fā)明的技術(shù)方案。需要說明的是，本發(fā)明實施例