【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种半导体集成电路的制造方法，特别涉及一种金属零层(m0)的制造方法。
技术介绍
1、随着半导体器件关键尺寸不断缩小，如缩小到7nm和5nm以下时，中段(mol)金属互连电阻变得尤为重要。半导体器件设计要求点(device-design-point，ddp)要求：ron≈200～400ω·μm以及rc≤ron/10；ron表示器件的源漏导通电阻；rc表示接触电阻，主要是金属零层和底部掺杂区形成的接触电阻。
2、7nm工艺节点时cpp＝48nm，cpp表示沿栅极排列方向上的步进，即栅极宽度和栅极间距和，现有材料形成的ρc为2×10-9ω·cm2，在7nm工艺节点中已经不能满足设计需求，ρc为接触的电阻率。当cpp微缩到40nm时则要求更高：ρc需要达8×10-10ω·cm2。所以，在7nm和5nm以下的中间金属即金属零层中需要引入新材料如co以满足器件需要；同时co和底部的外延层之间的金属硅化物层通常采用tisix即硅化钛。
3、引入硅化钛(tisix)和co工艺，会使工艺变得异常复杂，tisix的形状及大小对m0的阻值贡献较大。tisix体积小接触面积小时阻值大。
4、现有金属零层的制造方法不能很好的控制tisix的形状以及增加tisix的尺寸，故会使金属零层的电阻增加。
5、另外，随着工艺节点的缩小，在半导体衬底上的图形密度变化比较到，在图形密集(dense)区和图形孤立(isolation))区的化学机械研磨(cmp)的负载(loading)会不同，这样在采用co
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种金属零层的制造方法，能降低金属零层的化学机械研磨的负载效应以及能消除由金属零层的化学机械研磨带来的凹陷缺陷和残留缺陷，还能增加金属硅化物的体积，降低电阻。
2、为解决上述技术问题，本专利技术提供的金属零层的制造方法包括如下步骤：
3、步骤一、提供完成了第零层层间膜的半导体衬底，所述半导体衬底上形成有第一栅极结构，在所述第一栅极结构的两侧自对准形成有源漏外延层；对金属零层的形成区域的所述第零层层间膜进行刻蚀形成第一沟槽，所述第一沟槽将底部的所述源漏外延层表面暴露。
4、步骤二、进行第一次ge离子注入，所述第一次ge离子注入在所述第零层层间膜中形成第一ge层，所述第一次ge离子注入同时对所述第一沟槽底部的所述源漏外延层的表面进行第一次非晶化。
5、步骤三、进行第二次ge离子注入，所述第二次ge离子注入在所述第零层层间膜中形成第二ge层，所述第二次ge离子注入同时对所述第一沟槽底部的所述源漏外延层的表面进行第二次非晶化。
6、所述第二次ge离子注入的注入能量大于所述第一次ge离子注入的注入能量，所述第二ge层的深度大于所述第一ge层的深度。
7、所述第二次ge离子注入采用带角度的离子注入，使所述第二次非晶化的区域增加并使所述第一次非晶化和所述第二次非晶化形成的非晶硅层的尺寸增加。
8、步骤四、在所述第一沟槽底部的所述非晶硅层表面自对准形成金属硅化物层，通过增加所述非晶硅层的尺寸增加所述金属硅化物层的尺寸。
9、步骤五、在所述第一沟槽中填充第一金属层，所述第一金属层将所述第一沟槽完全填充并延伸到所述第一沟槽外的所述第零层层间膜的表面上。
10、步骤六、进行化学机械研磨，所述化学机械研磨将所述第一沟槽外的所述第零层层间膜表面的所述第一金属层全部去除并使所述第一沟槽中的所述第一金属层的顶部表面和所述第一沟槽外的所述第零层层间膜的顶部表面相平，由填充于所述第一沟槽中的所述第一金属层组成所述金属零层。
11、在所述化学机械研磨的工艺过程中，所述第一ge层和所述第二ge层一起作为研磨停止层，以使各区域的所述第零层层间膜的研磨负载相同；所述第一ge层和所述第二ge层还作为导电层以及时去除所述化学机械研磨的工艺过程中形成的电荷，从而降低电化学反应，以减少凹陷和残留缺陷。
12、进一步的改进是，步骤一中，所述源漏外延层包括依次叠加的源漏外延籽晶层、源漏外延主体层和源漏外延盖帽层。
13、进一步的改进是，步骤一之前，包括形成所述源漏外延层的步骤，在形成所述源漏外延层的过程中，将所述源漏外延盖帽层的厚度在初始设计值的基础上增加2nm～3nm，用于增加所述金属硅化物层的尺寸。
14、进一步的改进是，步骤三中，通过调节所述第二次ge离子注入的注入角度，使所述非晶硅层的尺寸在不带角度的基础上增加2nm～3nm。
15、进一步的改进是，步骤四包括如下分步骤：
16、步骤41、形成第二金属层，所述第二金属层覆盖在所述非晶硅层表面以及所述非晶硅层顶部的所述沟槽的侧面以及所述沟槽的外侧表面。
17、步骤42、进行退火使所述第二金属层和所述非晶硅层或者所述非晶硅层底部的所述源漏外延层的硅发生硅化反应形成所述金属硅化物层，所述非晶硅层被全部消耗掉。
18、进一步的改进是，步骤四形成的所述金属硅化物层包括硅化钛、硅化钼、硅化镍或硅化钌。
19、进一步的改进是，所述金属硅化物层为硅化钛时，步骤41中，所述第二金属层包括ti层和tin的叠加层。
20、进一步的改进是，步骤42中的退火采用尖峰退火，使所述金属硅化物呈和所述非晶硅层共形的结构。
21、进一步的改进是，所述尖峰退火的工艺条件包括：温度600℃，时间3秒。
22、进一步的改进是，所述第一次非晶化和所述第二次非晶化使所述非晶硅层的表面呈口袋形貌。
23、进一步的改进是，步骤二和步骤三的顺序互换。
24、进一步的改进是，所述第一次ge离子注入的注入能量为20kev～50kev，注入剂量包括2e15cm-2。
25、进一步的改进是，所述第二次ge离子注入的注入能量为20kev～50kev，注入剂量包括2e15cm-2，注入角度的最大值大30度以上。
26、进一步的改进是，步骤五中，所述第一金属层的材料包括co。
27、进一步的改进是，步骤五包括如下分步骤：
28、步骤51、形成co籽晶层。
29、步骤52、采用电镀工艺在co籽晶层表面形成co主体层，由所述co籽晶层和所述co主体层叠加形成所述第一金属层。
30、进一步的改进是，步骤一中，所述半导体衬底上同时集成有pmos和nmos，所述pmos的所述源漏外延层包括源漏gesi外延层；所述nmos的所述源漏外延层包括源漏sip外延层。
31、本专利技术在金本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种金属零层的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述源漏外延层包括依次叠加的源漏外延籽晶层、源漏外延主体层和源漏外延盖帽层。
3.如权利要求2所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤一之前，包括形成所述源漏外延层的步骤，在形成所述源漏外延层的过程中，将所述源漏外延盖帽层的厚度在初始设计值的基础上增加2nm～3nm，用于增加所述金属硅化物层的尺寸。
4.如权利要求3所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤三中，通过调节所述第二次Ge离子注入的注入角度，使所述非晶硅层的尺寸在不带角度的基础上增加2nm～3nm。
5.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于，步骤四包括如下分步骤：
6.如权利要求5所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤四形成的所述金属硅化物层包括硅化钛、硅化钼、硅化镍或硅化钌。
7.如权利要求6所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述金属硅化物层为硅化钛时，步骤41中，所述第二金属层包括Ti层和TiN的叠加层
8.如权利要求7所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤42中的退火采用尖峰退火，使所述金属硅化物呈和所述非晶硅层共形的结构。
9.如权利要求8所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述尖峰退火的工艺条件包括：温度600℃，时间3秒。
10.如权利要求8所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述第一次非晶化和所述第二次非晶化使所述非晶硅层的表面呈口袋形貌。
11.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤二和步骤三的顺序互换。
12.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述第一次Ge离子注入的注入能量为20keV～50keV，注入剂量包括2E15cm-2。
13.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述第二次Ge离子注入的注入能量为20keV～50keV，注入剂量包括2E15cm-2，注入角度的最大值大30度以上。
14.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤五中，所述第一金属层的材料包括Co。
15.如权利要求14所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤五包括如下分步骤：
16.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述半导体衬底上同时集成有PMOS和NMOS，所述PMOS的所述源漏外延层包括源漏GeSi外延层；所述NMOS的所述源漏外延层包括源漏SiP外延层。
...【技术特征摘要】
1.一种金属零层的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤一中，所述源漏外延层包括依次叠加的源漏外延籽晶层、源漏外延主体层和源漏外延盖帽层。
3.如权利要求2所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤一之前，包括形成所述源漏外延层的步骤，在形成所述源漏外延层的过程中，将所述源漏外延盖帽层的厚度在初始设计值的基础上增加2nm～3nm，用于增加所述金属硅化物层的尺寸。
4.如权利要求3所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤三中，通过调节所述第二次ge离子注入的注入角度，使所述非晶硅层的尺寸在不带角度的基础上增加2nm～3nm。
5.如权利要求1所述的金属零层的制造方法，其特征在于，步骤四包括如下分步骤：
6.如权利要求5所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤四形成的所述金属硅化物层包括硅化钛、硅化钼、硅化镍或硅化钌。
7.如权利要求6所述的金属零层的制造方法，其特征在于：所述金属硅化物层为硅化钛时，步骤41中，所述第二金属层包括ti层和tin的叠加层。
8.如权利要求7所述的金属零层的制造方法，其特征在于：步骤42中的退火采用尖峰退火，使所述金属硅化物呈和所述非晶硅层共形的结...
【专利技术属性】
技术研发人员：雷海波，伏广才，邵琦，查斌斌，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：
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