盐化物处理过程以及制造半导体器件的方法技术

形成金属硅化物层的方法包括基于对流（或者传导）的退火步骤，以将金属层转换为金属硅化物层。这些方法可以包括：在衬底上形成硅层；以及接触该硅层形成金属层（例如，镍层）。然后，执行至少使部分金属层转换为金属硅化物层的步骤。该转换步骤包括在对流或者传导加热设备中使该金属层暴露在传热气体（例如，氩气、氮气）中。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种半导体器件的制造方法，本专利技术更特别地涉及一种自对准多晶硅化物处理(salicide process)过程以及利用该盐化物处理过程制造半导体器件的方法。
技术介绍
诸如MOS晶体管的分立器件广泛用作集成电路中的开关器件。随着集成电路越来越集成，MOS晶体管也越来越小。因此，每个MOS晶体管的沟道长度缩短，而且这种缩短可能导致短沟道效应(short-channel effect)。为了阻止发生短沟道效应，通常减小MOS晶体管的源极区和漏极区的结深度和栅极绝缘层的厚度。然而，减小结深度和栅极绝缘体的厚度提高了栅极的电阻(R)和电容(C)。在这种情况下，对栅极施加的电信号的传送速度更慢，因为电阻—电容(RC)延迟时间。此外，源极区和漏极区的薄层电阻升高，因为它们的浅结深度，这样就降低了短沟道MOS晶体管的可驱动性(drivability)。为了解决这些问题，自调整硅化物(盐化物)处理过程广泛用于实现适合高集成度半导体器件的高性能MOS晶体管。盐化物处理过程是通过在栅极以及源极区和漏极区上选择性地形成金属硅化物，降低栅极以及源极区和漏极区的电阻的处理技术。广泛采用硅化钴层、硅化钛层等作为金属硅化物层。特别是，硅化钴层的电阻与线宽度的变化毫不相关。因此，广泛采用在短沟道MOS晶体管的栅极上形成硅化钴层的技术。授予Tan等人的第5,449,642号美国专利公开了硅化钴处理过程的一个例子。授予Linuma等人的第5,989,988号美国专利公开了形成硅化钴层的另一种方法。然而，当栅极的宽度不到约0.1μm时，在这种应用中，硅化钴层具有局限性，因为出现被称为结块的现象。为了克服这种局限性，利用硅化镍处理过程制造高性能的MOS晶体管。可以以较低温度形成硅化镍层，但是它的热稳定性也糟糕。盐化物处理过程包括硅化退火处理过程。通常，退火处理过程采用迅速热处理过程(RTP)。RTP在短时间周期内以高温进行退火，从而解决诸如不希望的杂质的扩散问题。然而，在RTP中，衬底被诸如卤钨灯的光源灯的辐照加热，而且辐照的微小变化就影响衬底的温度分布。此外，还不能精确保持要求的退火温度。随着退火温度的降低，温度的波动可能更严重。因此，更适合与辐照方案一起采用RTP，以形成诸如硅化镍层的硅化物层，在最后的处理过程形成该硅化物层，而且该硅化物层的质量对退火温度敏感。即，采用RTP形成硅化镍层需要快速灯速率(lamprate)而且不希望退火温度波动，它可能导致破坏层表面，并因此而恶化具有硅化镍层的半导体器件的电性能。
技术实现思路
根据本专利技术实施例形成金属硅化物层的方法包括在衬底上形成硅层；以及接触该硅层形成金属层。然后，至少使部分金属层转换为金属硅化物层。通过在对流或者传导加热设备中使该金属层暴露在传热气体中执行该转换步骤。传热气体是化学上的惰性气体，例如，从包括氩气和氮气的组中选择的气体。在本专利技术的这些实施例中的某些实施例中，转换步骤包括使金属层在传热气体中暴露足够长的时长，以至少使部分金属层转换为金属硅化物层。在这些实施例中，在转换步骤期间，传热气体持续保持在预选温度的5摄氏度范围内。预选温度在约300℃至约600℃的范围内。根据这些实施例的另一个方面，在执行转换步骤之前，先执行在金属层上形成电绝缘帽盖层的步骤；而去除未反应镍的步骤包括从金属层上去除未反应镍和帽盖层。本专利技术的其它实施例包括在半导体衬底的表面上形成栅极；以及形成在半导体衬底上延伸并与绝缘栅极相邻的第一电导率型的源极区和漏极区。还形成金属层。接触该源极区和漏极区形成该金属层。通过在对流或者传导加热设备中使该金属层暴露在传热气体中，至少使部分金属层转换为金属硅化物层。本专利技术的又一个实施例包括通过在半导体衬底的表面上形成绝缘栅极，形成场效应晶体管的方法。该绝缘栅极包括栅极绝缘层上的硅栅极。还形成第一电导率型的源极区和漏极区。这些区在半导体衬底上延伸而且与绝缘栅极相邻。在绝缘栅极和源极区以及漏极区上形成电绝缘层。深蚀刻该电绝缘层，以露出硅栅极的上表面。然后，接触硅栅极的上表面形成金属层。然后，至少使部分金属层转换为金属硅化物层。通过在对流或者传导加热设备中使金属层暴露在传热气体中，执行该转换步骤。附图说明图1是示出根据本专利技术实施例形成金属硅化物层的方法的流程图。图2至6是说明根据本专利技术实施例形成具有金属硅化物源极/漏极触点的场效应晶体管的方法的中间结构的剖视图。图7至8是说明根据本专利技术实施例形成具有金属硅化物栅极的场效应晶体管的方法的中间结构的剖视图。图9是支持对在此描述的金属层进行基于对流(或者传导)的退火的退火室的示意图。图10是根据本专利技术实施例和传统技术在N型杂质区域上形成的硅化镍层的薄片电阻的曲线图。图11是根据本专利技术实施例和传统技术在N型多晶硅层上形成的硅化镍层的薄片电阻的曲线图。图12是根据本专利技术实施例和传统技术形成的NMOS晶体管的断开电流特性的曲线图。具体实施例方式现在，将参考附图更全面说明本专利技术，附图示出本专利技术的优选实施例。然而，可以以不同的形式实现本专利技术，而且不应该将本专利技术理解为局限于在此描述的实施例。相反，提供这些实施例是为了使本说明彻底和全面，而且对本
内的技术人员全面表达本专利技术范围。在附图中，为了简明起见，对层和区域的厚度进行了放大。在整个说明书中，同样的参考编号表示同样的单元。图1是示出根据本专利技术实施例的盐化物处理过程以及利用该盐化物处理过程制造半导体器件的方法的处理顺序图。此外，图2至6是说明根据本专利技术实施例的盐化物处理过程和利用该盐化物处理过程制造半导体器件的方法的剖视图。参考图1和2，在半导体衬底100的预定区域上形成隔离层102，以确定激活区。半导体衬底100可以是硅衬底或者绝缘体上硅(SOI)衬底。在激活区上形成栅极绝缘层。在具有栅极绝缘层的半导体衬底的整个表面上顺序形成栅极导电层和栅极帽盖层。栅极导电层可以由诸如多晶硅层的硅层构成。可以对该硅层掺杂N型杂质或者P型杂质。作为一种选择，可以通过顺序层叠硅层和硅化钨层形成栅极导电层。此外，栅极帽盖层由诸如氧化硅层或者氮化硅层的绝缘层构成。可以省略形成栅极帽盖层的处理过程。然后，构图栅极帽盖层和栅极导电层，以形成跨越激活区的栅极图形110(图1中的S1)。所获得的栅极图形110包括栅极106和栅极帽盖层图形108，它们顺序层叠在一起。当仅在硅层上形成栅极导电层时，栅极106仅由硅层构成。作为一种选择，在通过顺序层叠硅层和硅化钨层形成栅极导电层时，栅极106包括顺序层叠在一起的硅层图形和硅化钨层图形。然而，在省略形成栅极帽盖层时，栅极图形100仅由栅极106构成。同时，在形成栅极图形110时，还可以构图栅极绝缘层。因此，在栅极图形110与激活区之间，形成栅极绝缘层图形104，如图2所示。随后，利用栅极图形110和隔离层102作为离子注入掩模，对激活区注入第一杂质离子，以形成轻掺杂漏极(LDD)区112(图1中的S2)。第一杂质离子可以是N型杂质离子或者P型杂质离子。参考图1和3，在具有LDD区112的半导体衬底的整个表面上形成隔片绝缘层。隔片绝缘层可以由氮化硅层形成。各向异性蚀刻该隔片绝缘层，以在栅极图形110的侧壁上形成隔片114(图1中的S3)。利用栅极图形110、隔本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于形成金属硅化物层的方法，包括步骤：在衬底上形成硅层；形成接触该硅层的金属层；以及通过在对流或者传导加热设备中使该金属层暴露在传热气体中，至少使部分金属层转换为金属硅化物层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：郑硕祐，崔吉铉，尹钟皓，卢官钟，郑恩志，金贤洙，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]