一种金属硅化物的形成方法技术

本发明专利技术提供了一种金属硅化物的形成方法，首先提供衬底，所述衬底上形成有鳍，所述鳍上形成有栅极；然后沉积Ti金属层；接着进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的所述Ti金属层。Ti原子具有较好的稳定性，在热退火的过程中，主要扩散的为Si原子，而Ti原子极少扩散，从而，避免耗尽区由于金属扩散导致的漏电，降低衬底的漏电流。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体器件制造领域，特别涉及一种金属硅化物的形成方法。
技术介绍
随着半导体器件的高度集成，MOSFET沟道长度不断缩短，一系列在MOSFET长沟道模型中可以忽略的效应变得愈发显著，甚至成为影响器件性能的主导因素，这种现象统称为短沟道效应。短沟道效应会恶化器件的电学性能，如造成栅极阈值电压下降、功耗增加以及信噪比下降等问题。全耗尽(Fully-Depleted)非平面器件，如FinFET(鳍式场效应晶体管)，是20纳米及以下技术代的理想选择。FinFET源自于传统标准的晶体管—场效晶体管(Field-Effect Transistor；FET)的一项创新设计，它利用鳍(Fin)的几个表面作为沟道，从而可以防止传统晶体管中的短沟道效应，同时可以增大工作电流。在FinFET的制造工艺中，通常采用Ni或NiPt合金的金属硅化工艺，如图1所示，在源/漏极上形成Ni(Pt)硅化物110，从而降低器件的方块电阻和欧姆接触电阻。然而，在源漏注入和退火时，会使鳍102产生非晶化的边界，并产生位错线105，在形成硅化物的工艺中，如图2所示，Ni(Pt)1701沿着位错线105扩散，在耗尽区内形成很多不连续的NiSi点，而在施加电压时，耗尽区内存在较强的电场强度，使得这些不连续的点导通，造成向衬底的漏电流很大，影响器件的性能。
技术实现思路
本专利技术提供一种金属硅化物的形成方法，以解决传统金属硅化物形成方法会导致鳍和衬底之间漏电流大的问题。本专利技术提供了一种金属硅化物的形成方法，包括步骤：提供衬底，所述衬底上形成有鳍，所述鳍上形成有栅极；沉积Ti金属层；进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的Ti金属层。可选的，所述进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的Ti金属层包括：进行第一次热退火；去除未反应的Ti金属层；进行第二次热退火，所述第二次热退火的温度高于所述第一次热退火的温度。可选的，所述第一次热退火的温度为600-700℃，时间为20-40S。可选的，所述第二次热退火的温度为800-900℃，时间为7-13S。可选的，所述方法还包括：在进行第二次热退火之后，进行离子注入，所述离子注入的注入杂质的类型与源/漏极掺杂类型相同，并进行退火。可选的，对于N型器件，所述离子注入的注入杂质为As，所述离子注入的注入剂量范围为1E14至5E14cm-2，注入能量范围为5至15KeV，注入角度范围为垂直于鳍方向0-45°。可选的，对于P型器件，所述离子注入的注入杂质为BF3，所述离子注入的注入剂量范围为1E14至5E14cm-2，注入能量范围为2.5至10KeV，注入角度范围为垂直于鳍方向0-45°。可选的，所述进行离子注入后，退火工艺的温度为550-700℃，时间为20-40S。本专利技术提供的金属硅化物的形成方法，首先在已经形成有鳍和鳍上栅极的衬底上沉积Ti金属层，然后通过退火方式进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的所述Ti金属层以完成金属硅化物的制作。Ti原子具有较好的稳定性，在热退火的过程中，主要扩散的为Si原子，而Ti原子极少扩散，从而，避免耗尽区由于金属扩散导致的漏电，降低衬底的漏电流。进一步，采用二次退火工艺形成的Ti的硅化物体电阻小，无需采用GeSi外延的方式来降低源/漏极的寄生电阻，简化了制造工艺，提高了器件的性能。进一步的，在硅化之后，进行离子注入，进一步降低了硅化物与鳍之间的
接触电阻。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1-2为现有技术金属硅化工艺形成鳍式场效应晶体管器件的过程中器件的截面结构示意图；图3为根据本专利技术实施例的金属硅化物的形成方法的流程图；图4为本专利技术实施例进行金属硅化物工艺前的鳍式场效应晶体管的立体结构示意图；图5-9为根据本专利技术实施例的金属硅化物的形成方法的形成过程中，沿源/漏极的鳍式场效应晶体管的截面结构示意图；图10为本专利技术实施例的方法形成的鳍式场效应晶体管的漏极与体硅之间I-V曲线的示意图。具体实施方式下面详细描述本专利技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本专利技术，而不能解释为对本专利技术的限制。其次，本专利技术结合示意图进行详细描述，在详述本专利技术实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本专利技术保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。为了更好的理解本专利技术的技术方案和技术效果，以下将结合本专利技术方法的流程图对具体的实施例进行详细的描述。如图3所示，本专利技术方法包括以下步骤：首先，在步骤S01，提供衬底100，所述衬底100上形成有鳍102，所述鳍102上形成有栅极104，参考图4和图5所示。在本专利技术实施例中，所述衬底100可以为Si衬底、SOI衬底等。在其他实施例中，还可以为包括其他硅化合物半导体的衬底，例如SiC等，还可以为叠层结构，例如Si/SiGe等。在本实施例中，所述衬底100为体Si衬底。在本实施例中，通过如下具体的步骤形成鳍及栅极。首先，在体Si的衬底100上形成第一硬掩膜，如Si3N4；而后，采用刻蚀技术，例如RIE(反应离子刻蚀)的方法，刻蚀衬底100来形成鳍102，从而形成了衬底100上的鳍102。接着，进行隔离101的填充，隔离材料例如可以为SiO2，并进行平坦化，直至暴露出鳍102的上表面，而后，可以使用湿法腐蚀，例如用HF酸腐蚀去除一定厚度的SiO2，保留部分的隔离材料在鳍102之间，从而形成了隔离101，如图4和图5所示。然后，覆盖鳍102及隔离101以形成栅介质层103及栅极104。栅介质层可以为SiO2或HfOx等可用于鳍式场效应晶体管栅介质层的薄膜。栅极可以为一层或多层结构，可以包括金属材料或多晶Si或他们的组合，金属材料例如Ti、TiAlx、TiN、TaNx、HfN、TiCx、TaCx等。而后，沿与鳍102垂直的方向进行栅极104及栅介质层103的刻蚀，直至暴露隔离层101及鳍102，以形成栅极104。如图4和图5所示。而后，可以进行离子注入，以在鳍的两端形成FinFET的源/漏极，在对源/漏极进行离子注入和退火时，会导致鳍102产生多晶的边界，并产生位错线105，如图6所示。可以通过根据期望的晶体管结构，注入P型或N型掺杂物或杂质到所述衬底中形成源/漏极，并进行退火以激活掺杂。接着，在步骤S02，沉积Ti金属层107，如图7所示。在本专利技术实施例中，可以采用PVD工艺沉积Ti金属层107。PVD工艺例如可以为真空蒸发、溅射、离子镀等。Si衬底暴露在空气中时，衬底100表面的Si，会和O2反应生成致密的自然氧化层SiO2，需要去除SiO2以使金属层沉积在Si表面。在本专利技术实
施例中，在进行Ti金属层107的淀积之前，还进行去除鳍102表面的自然氧化层的工艺。在一个具体实施例中，可以将通过步骤S01获取的器件浸本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属硅化物的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有鳍，所述鳍上形成有栅极；沉积Ti金属层；进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的Ti金属层。

【技术特征摘要】
1.一种金属硅化物的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底上形成有鳍，所述鳍上形成有栅极；沉积Ti金属层；进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的Ti金属层。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述进行所述Ti金属层的硅化，并去除未反应的Ti金属层包括：进行第一次热退火；去除未反应的Ti金属层；进行第二次热退火，所述第二次热退火的温度高于所述第一次热退火的温度。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述第一次热退火的温度为600-700℃，时间为20-40S。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述第二次热退火的温度为800-900℃，时间为7-13S。5.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：在进行第二次热退火之后，进行离子注入，所述离...

【专利技术属性】
技术研发人员：张青竹，赵利川，杨雄锟，殷华湘，闫江，李俊峰，杨涛，刘金彪，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11