形成镍硅化物的方法、半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术提供了具有镍铟硅化物的半导体器件、形成镍铟硅化物的方法以及形成具有镍铟硅化物的半导体器件的方法，利用了金属镍和铟容易形成合金化合物的特点，在镍金属层中注入金属铟，然后经热退火工艺形成镍铟硅化物；镍铟硅化物不仅具有较低的电阻率，而且具有较低的耗硅量，从而可以提高器件的电参数；采用本发明专利技术的方法，不仅有效地克服了现有工艺中金属镍和氧易发生反应的问题，而且还避免了采用钛金属覆盖层的工艺导致器件漏电现象的发生，从而有效地提高了器件的电参数；同时，本发明专利技术的方法，可以与传统的体硅工艺相兼容，降低了生产成本。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供了具有镍铟硅化物的半导体器件、形成镍铟硅化物的方法以及形成具有镍铟硅化物的半导体器件的方法，利用了金属镍和铟容易形成合金化合物的特点，在镍金属层中注入金属铟，然后经热退火工艺形成镍铟硅化物；镍铟硅化物不仅具有较低的电阻率，而且具有较低的耗硅量，从而可以提高器件的电参数；采用本专利技术的方法，不仅有效地克服了现有工艺中金属镍和氧易发生反应的问题，而且还避免了采用钛金属覆盖层的工艺导致器件漏电现象的发生，从而有效地提高了器件的电参数；同时，本专利技术的方法，可以与传统的体硅工艺相兼容，降低了生产成本。【专利说明】
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种形成镍硅化物的方法、具有镍铟硅化物的半导体器件、以及一种形成具有镍铟硅化物的半导体器件的方法。
技术介绍
推动IC持续向前发展的主要动力来源于人们对具有更高性能、更低成本电路的渴求，其中，更高性能之一就是具有更快的电路工作速度。为了提高速度，必须尽可能减少电路中的寄生电容和串联电阻，以降低信号传输的RC延迟，增加系统的时钟频率。正是基于提高速度的目的，金属硅化物在IC制造中被用于实现接触金属化和局部互联。在硅基IC制造中选择金属硅化物的理由还很简单，因为它具有低体电阻率、低接触电阻率、高热稳定性、很好的工艺可加工性以及标准硅平面工艺的工艺兼容性等优点。硅化物工艺中需要考虑的关键问题之一就是:薄层电阻与耗硅量的呈反比例关系。通常，要求薄层电阻越小越好，但是在几种硅化物材料电阻率差不多的情况下，必然要靠增加硅化物薄膜的厚度才能获得低的薄层电阻，然而，增加硅化物薄膜的厚度会造成耗硅量增大。最初的硅化物的成分为CoSi2，根据2004年半导体技术路线图(ITRS)提供的参数，硅化物最大薄层电阻需要达到9.6欧姆/方块，但是其耗硅量的最大极限仅为13.8nm,因此对于耗硅量偏大的CoSi2来说，它将无法适应65nm以后的生产。因此，人们转向研究镍硅化物工艺(Ni Silicide)，因为Ni Silicide的电阻率和耗硅量都较小。目前，请参阅图1，为现有的形成镍硅化物的方法，包括:步骤LOl:在半导体衬底表面生长氮化硅膜；步骤L02:通过光刻和刻蚀将需要生长金属硅化物的地方打开；步骤L03:利用物理气相沉积的方法形成镍金属层；步骤L04:通过退火工艺，在半导体衬底表面形成镍硅化物；步骤L05:湿法刻蚀形成所需要的结构。然而，上述镍硅化物形成过程中，退火工艺在有氧的气氛中进行，由于氧的存在，金属镍很容易和氧反应生成镍的氧化物，这种氧化物的电阻率很高，从而影响器件的电学性能。为此，有人提出在金属镍上面覆盖一层金属钛(Ti)来阻止镍和氧气的反应，但金属钛在高温时会和金属镍反应生成钛镍合金，甚至会穿透金属镍和硅反应，导致漏电，从而也会影响器件的电学性能。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术目的是:提供一种具有镍铟硅化物的半导体器件，该半导体器件不仅具有很小的薄层电阻，还具有较小的耗硅量；还提供形成镍铟硅化物的方法，从而在不采用覆盖层的情况下，形成镍铟硅化物，确保所形成的镍铟硅化物及其器件的电学性能。为实现上述目的，本专利技术提供一种半导体器件，其包括:一半导体衬底；多个栅极结构，位于所述半导体衬底上；多个掺杂区域，位于所述半导体衬底中；以及多个镍铟硅化物，分别位于所述栅极结构的顶部和/或所述掺杂区域的表面。优选地，所述掺杂区域包括源/漏极区域。优选地，还包括:多个通孔结构，所述通孔结构分别位于所述掺杂区域的表面和/或所述栅极结构的顶部。为实现上述目的，本专利技术还提供一种形成镍铟硅化物的方法，其包括:提供一个半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多个栅极结构；在所述半导体衬底中形成多个掺杂区域；在所述半导体衬底表面和所述栅极结构上沉积镍金属层；向所述镍金属层中注入金属铟；对所述半导体衬底进行热退火工艺，形成镍铟硅化物；去除所述掺杂区域和所述栅极结构之外的所述镍铟硅化物。优选地，在形成所述镍铟硅化物之后，还包括:在所述镍铟硅化物上形成通孔结构。优选地，所述金属铟的注入所采用的注入能量为100_150KeV。优选地，采用的注入剂量为5*e12-l*e13/Cm2。优选地，所述热退火工艺所采用的退火温度为1000-1100°C。优选地，所述热退火工艺所采用的退火时间为25-40秒。为实现上述目的，本专利技术又提供一种具有镍铟硅化物的半导体器件的形成方法，其包括采用上述的形成镍铟硅化物的方法来形成半导体器件中的镍铟硅化物。本专利技术的具有镍铟硅化物的半导体器件、形成镍铟硅化物的方法以及形成具有镍铟硅化物的半导体器件的方法，改进传统工艺中采用金属钛作为覆盖层来避免氧与金属镍发生反应的方法，采用注入铟的方法，由于铟很容易和镍形成合金化合物，通过后续的热退火工艺，能够性能镍铟硅化物，镍铟硅化物的电阻率比镍还低，这有利于提高器件的电学性能；同时，在热退火过程中，金属铟还可以阻止镍和氧发生反应而生成电阻率很高的NiSiO化合物；并且，这种采用注入铟来形成镍铟硅化物的方法，与传统的体硅工艺是兼容的，从而降低了生产成本。【专利附图】【附图说明】图1为现有的形成镍硅化物的方法图2为本专利技术的实施例一的具有镍铟硅化物的半导体器件的结构示意图图3为本专利技术的实施例二的形成镍铟硅化物的方法的流程示意图图4-10为本专利技术的实施例二的形成镍铟硅化物的方法的各个制备步骤所对应的结构示意图【具体实施方式】为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。本专利技术中，具有镍铟硅化物的半导体器件，所采用的半导体衬底可以但不限于为单晶硅衬底，还可以为多晶硅、无定形硅或绝缘硅(SOI)衬底等，凡是含有游离硅原子或离子的半导体衬底均在本专利技术的范围内。本专利技术的半导体器件可以但不限于为CMOS器件，t匕如场效应晶体管、存储器元件等，因此，其可以具有栅极、栅极侧墙、源/漏极区域、栅氧层、浅隔离结构等可以应用于半导体器件中的结构。如前所述，本专利技术之所以将原有的镍硅化物改进为镍铟硅化物，是因为镍铟硅化物不仅具有较低的电阻率，而且具有较低的耗硅量，从而可以提高器件的电参数；并且，现有方法中，硅易与氧发生反应、钛覆盖层穿透衬底导致漏电，本专利技术采用形成镍铟硅化物的方法，可以克服上述现有方法出现的问题。实施例一以下将结合具体实施例和附图2对本专利技术的具有镍铟硅化物的半导体器件作进一步详细说明。请参阅图2，为本专利技术的实施例一的具有镍铟硅化物的半导体器件的结构示意图，包括:一半导体衬底100 ；具体的，本实施例中，采用单晶硅衬底，但这不用于限制本专利技术的范围。多个栅极结构103，位于半导体衬底100上；具体的，本实施例中，半导体衬底100上具有多个栅极结构103，栅极外侧还可以具有栅极侧墙102，当然，在本专利技术中，栅极结构103底部还可以具有栅氧层等，栅极结构103可以但不限于为多晶硅栅极。此外，由于本领域的普通技术人员可以知晓通常栅极结构的形成方法，本专利技术对此不再赘述。多个掺杂区域101，位于半导体衬底100中；具体的，本实施例中，所说的掺杂区域101为源/漏极区域，掺杂区域101的形成可以采用业界现有的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，其特征在于，包括：一半导体衬底；多个栅极结构，位于所述半导体衬底上；多个掺杂区域，位于所述半导体衬底中；以及多个镍铟硅化物，分别位于所述栅极结构的顶部和/或所述掺杂区域的表面。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾绍海，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31