一种晶体管形成方法技术

一种晶体管形成方法，包括：提供衬底，所述衬底表面的材料含硅，所述衬底表面具有栅极；在所述栅极的表面以及衬底暴露的表面形成侧墙介质层；向所述侧墙介质层掺入碳离子；掺入碳离子后，刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的掺碳的侧墙；形成所述掺碳侧墙后，在栅极两侧的衬底内形成源、漏极；在所述源、漏极表面，及栅极表面形成金属层，所述金属层含镍；对所述金属层进行退火处理，镍与衬底表面的硅以及栅极表面的硅发生反应，形成镍硅化物层。通过本发明专利技术所提供的晶体管形成方法，可以提高晶体管的可靠性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，特别涉及。
技术介绍
自对准硅化物技术是一种通过在栅电极层和源/漏极表面形成金属硅化物层，从而减小栅电极层和源/漏区的电阻的工艺技术。镍、钼、钴等都是形成所述金属硅化物层的可选金属材料。在公开号为US 2010/0117238的专利中披露了一种镍硅化物层的形成方法。图1至图3为现有技术通过镍自对准硅化物技术形成镍硅化物层的过程的剖面结构示意图。首先如图1所示，提供衬底001，所述衬底001表面形成有栅极，所述栅极包括依次位于所述衬底001上的栅极氧化层021和栅电极层022，及位于所述栅电极层022两侧的侧墙030，所述侧墙030表面的材料是氮化硅。如图2所示，在所述栅极两侧的衬底001内形成源、漏极。如图3所示，在所述衬底001上形成镍层，所述镍层覆盖所述源、漏极的表面和栅极；对所述镍层进行退火，经过所述退火，镍层中的镍与衬底001中的硅进行反应形成镍硅化物层051，并去除镍层中未反应的部分。但是在实际中发现，通过上述方法形成的晶体管的可靠性比较差。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供，以解决现有方法形成的晶体管可靠性差的问题。为解决上述问题，本专利技术提供，包括提供衬底，所述衬底表面具有栅极；在所述栅极的侧壁形成掺碳侧墙；形成所述掺碳侧墙后，在栅极两侧的衬底内形成源、漏极；在所述源、漏极表面，及栅极表面形成镍硅化物层。可选地，形成所述掺碳侧墙的步骤包括形成侧墙介质层，所述侧墙介质层覆盖所述栅极和所述衬底暴露的表面；向所述侧墙介质层注入碳离子，并进行第一退火处理激活所掺入的碳离子；激活碳离子后，刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的侧墙。可选地，形成所述掺碳侧墙的步骤包括形成侧墙介质层，所述侧墙介质层覆盖所述栅极和所述衬底暴露的表面；刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的侧墙；向所述侧墙注入碳离子，并进行第一退火处理激活所掺入的碳离子。可选地，所述侧墙介质层包括依次形成的二氧化硅层和氮化硅层。可选地，所述侧墙的宽度是150-400埃。可选地，所述氮化硅层是采用六氯乙硅烷为前驱，通过低压化学气相沉积工艺形成。可选地，所述氮化硅层的厚度是150-300埃。可选地，注入碳离子采用的是离子注入工艺或者等离子体掺杂工艺。可选地，采用离子注入工艺注入碳离子的工艺参数是注入能量为l_5keV，注入剂量为5E14-5E15/平方厘米。可选地，所述第一退火处理采用尖峰退火工艺，退火温度为800-1000摄氏度，退火气体为氮气或者氮气和氦气的混合气体。可选地，所述第一退火处理采用毫秒退火工艺，退火温度为1100-1300摄氏度，退火时长为O. 25-20晕秒。可选地，所述镍硅化物层的形成工艺包括在所述栅极、侧墙以及衬底暴露的表面形成金属层，所述金 属层含镍；对所述金属层进行退火处理，镍与衬底及栅极中的硅材料在退火过程中进行反应，形成镍硅化物层。可选地，所述退火处理包括第二退火处理和第三退火处理。可选地，所述第二退火是浸入式退火，退火温度为220-320摄氏度，退火时长为30-90 秒。可选地，所述第三退火是毫秒退火，退火温度为1100-1300摄氏度，退火时长为O. 25-20 晕秒。可选地，所述第二退火是低温尖峰退火，退火温度为350-550摄氏度，退火时长为0-60 秒。可选地，所述第二退火采用浸入式退火，退火温度为350-450摄氏度，退火时长为20-90 秒。可选地，所述金属层的材料还包括钼。本专利技术的实施例通过向侧墙中掺入碳原子，减小形成侧墙之后，形成镍硅化物层之前的工艺过程中的刻蚀工艺对侧墙的刻蚀速度，从而减小所述刻蚀工艺中侧墙宽度的损失量。而侧墙的宽度越大，后续形成的镍硅化物层向沟道区侵蚀对晶体管可靠性的影响就越小。进一步，本专利技术的实施例中，通过两次退火形成所述镍硅化物层，所述镍硅化物层的主要成分是NiSi，NiSi材料的电阻率小，热稳定性好，从而有利于提高晶体管的性能。附图说明图1至图3是现有的晶体管形成过程的剖面结构示意图；图4(a)和图4(b)为晶体管不同漏电流的出现概率示意图；图5是本专利技术第一实施例所提供的晶体管形成方法的流程示意图；图6至图12是本专利技术的第一实施例所提供的晶体管形成过程的剖面结构示意图；图13是本专利技术第二实施例所提供的晶体管形成方法的流程示意图；图14至图16是本专利技术的第二实施例所提供的晶体管形成过程的剖面结构示意图。具体实施例方式由
技术介绍
可知，现有技术形成的晶体管的可靠性比较差。请参考图3，专利技术人针对上述问题进行研究，发现在对镍层退火形成镍硅化物层051的过程中，镍层中的镍会向沟道区扩散，并与沟道区的硅材料进行反应，使得退火工艺中所形成的镍硅化物层051向沟道区侵蚀，造成晶体管的可靠性降低。进一步研究发现，侧墙的宽度越大，镍硅化物层向沟道区侵蚀对晶体管可靠性的影响越小。请参考图4,图4(a)中侧墙的宽度是150-200埃，图4(a)中横坐标为源漏之间的漏电流，纵坐标为多次测量过程中，测量结果为对应漏电流的概率，其中□对应的是采用浸入式低温退火工艺形成晶体管的镍硅化物层，〇对应的是采用激光退火工艺形成晶体管中的镍硅化物层；图4 (b)中侧墙的宽度是250-400埃，图4 (b)中横坐标为源漏之间的漏电流，纵坐标为多次测量过程中，测量结果为对应漏电流的概率，其中□对应的是采用一步浸入式低温退火工艺和一步激光退火工艺形成晶体管的镍硅化物层，〇对应的是采用两步激光退火工艺形成晶体管中的镍硅化物层。比较图4(a)和图4(b)，在晶体管的侧墙小的情况下，漏电流出现的概率更容易受镍硅化物层形成工艺的影响，即晶体管的侧墙越小，晶体管的可靠性越低。但是在实际工艺中，在形成侧墙到形成镍硅化物层之间还需要进行多次湿法刻蚀和干法刻蚀工艺。比如说，在形成侧墙后，先采用干法刻蚀工艺在所述侧墙两侧的半导体衬底内形成U形凹槽；再采用氢氟酸或磷酸或氢氧化钾是否刻蚀所述U形凹槽的侧壁，形成具有sigma形状的凹槽。以及在形成镍层之前，采用氢氟酸去除衬底表面的氧化层。在所述刻蚀工艺中，因为氢氟酸等溶液对侧墙的刻蚀速度过大，会造成侧墙的宽度明显减小，影响后续形成的晶体管的可靠性；又 因为侧墙的宽度需要根据工艺需要设定，所以不可能为了提高晶体管的可靠性而任意增加侧墙的宽度。为了进一步阐明本专利技术的精神与实质，在下文中结合附图和实施例，对本专利技术进行详细阐述。第一实施例图5本专利技术的第一实施例所提供的晶体管形成方法的流程示意图，包括步骤S101，提供衬底，所述衬底表面的材料含硅，所述衬底表面具有栅极；步骤S102，在所述栅极的表面以及衬底暴露的表面形成侧墙介质层；步骤S103，向所述侧墙介质层掺入碳离子；步骤S104，掺入碳离子后，刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的掺碳的侧m ;步骤S105，形成所述掺碳侧墙后，在栅极两侧的衬底内形成源、漏极；步骤S106，在所述源、漏极表面，以及栅极表面形成金属层，所述金属层含镍；步骤S107，对所述金属层进行退火处理，镍与衬底表面的硅以及栅极表面的硅发生反应,形成镍娃化物层。图6至图12是本专利技术第一实施例所提供的晶体管形成过程的剖面结构示意图。参考图6,提供衬底100,所述衬底100表面的材料含娃,所述衬底表面具有栅极，所述栅极包括依次形成在衬底表面的栅本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底表面具有栅极；在所述栅极的侧壁形成掺碳侧墙；形成所述掺碳侧墙后，在栅极两侧的衬底内形成源、漏极；在所述源、漏极表面，及栅极表面形成镍硅化物层。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管形成方法，其特征在于，包括提供衬底，所述衬底表面具有栅极；在所述栅极的侧壁形成掺碳侧墙；形成所述掺碳侧墙后，在栅极两侧的衬底内形成源、漏极；在所述源、漏极表面，及栅极表面形成镍硅化物层。2.如权利要求1所述的晶体管形成方法，其特征在于，形成所述掺碳侧墙的步骤包括形成侧墙介质层，所述侧墙介质层覆盖所述栅极和所述衬底暴露的表面；向所述侧墙介质层注入碳离子，并进行第一退火处理激活所掺入的碳离子；激活碳离子后，刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的侧墙。3.如权利要求1所述的晶体管形成方法，其特征在于，形成所述掺碳侧墙的步骤包括形成侧墙介质层，所述侧墙介质层覆盖所述栅极和所述衬底暴露的表面；刻蚀所述侧墙介质层，形成位于栅极侧壁的侧墙；向所述侧墙注入碳离子，并进行第一退火处理激活所掺入的碳离子。4.如权利要求2或3所述的晶体管形成方法，其特征在于，所述侧墙介质层包括依次形成的二氧化硅层和氮化硅层。5.如权利要求1所述的晶体管形成方法，其特征在于，所述侧墙的宽度是150A-400埃。6.如权利要求4所述的晶体管形成方法，其特征在于，所述氮化硅层是采用六氯乙硅烷为前驱，通过低压化学气相沉积工艺形成。7.如权利要求4所述的晶体管形成方法，其特征在于，所述氮化硅层的厚度是150-300埃。8.如权利要求2或3所述的晶体管形成方法，其特征在于，注入碳离子采用的是离子注入工艺或者等离子体掺杂工艺。9.如权利要求8所述的晶体管形成方法，其特征在于，采用离子注入工艺注入碳离子的工艺参数是注入能量为l_...

【专利技术属性】
技术研发人员：何永根，刘佳磊，禹国宾，吴兵，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：