[发明专利]高k/金属栅极晶体管的接触部中的硅化物层

说明书

背景技术

具有二氧化硅(SiO₂)制成的非常薄的栅极电介质的金属氧化物半导体(MOS)场效应晶体管可能会经受无法接受的栅极漏电流。由某些高k电介质材料而不是由SiO₂来形成栅极电介质可以减小栅极泄漏，然而，高k电介质材料可能与多晶硅不兼容。因此希望在包括高k栅极电介质层的器件中使用金属栅电极，因为金属栅电极与高k栅极电介质兼容并提供相对于多晶硅的高性能。可以使用金属硅化物层将电接触部耦合到晶体管的源极和漏极区，从而进一步改善这种高k/金属栅极晶体管。金属硅化物层减小了电接触部与源极和漏极区之间的电阻。

在一开始形成高k电介质层时，它可能具有稍有缺陷的分子结构。为了修复这样的膜，可能必需要在较高温度下对其进行退火。此外，对高k电介质层进行退火改善了晶体管的可靠性。令人遗憾的是，金属栅电极和金属硅化物层中使用的金属或合金不能耐受对高k电介质层进行退火所需的高温。因此，需要可以对高k栅极电介质层进行退火但又不破坏金属栅电极和金属硅化物层的工艺流程。

附图说明

图1到图4示出了在制造常规晶体管时可能形成的结构；

图5是根据本发明的实施方式制造具有金属硅化物层的高k/金属栅极晶体管的方法；

图6到图13示出了在根据本发明的实施方式制造具有金属硅化物层的高k/金属栅极晶体管时可以形成的结构；

图14示出了接触沟槽；

图15示出了接触过孔。

具体实施方式

这里所述的是为具有高k栅极电介质和金属栅极的晶体管形成镍硅化物层的系统和方法。在以下描述中，将利用本领域技术人员向其他本领域技术人员传达其工作实质时所通用的术语来描述例示性实施方式的各方面。不过，本领域的技术人员将会明了，可以仅利用所述方面中的某些来实践本发明。出于解释的目的，给出了具体的数量、材料和构造，以提供对例示性实施方式的透彻理解。然而，本领域的技术人员将会明了，可以不用这些具体细节来实践本发明。在其他情况下，省略或简化公知特征，以免使例示性实施方式不清楚。

将把各操作描述成多个分立的操作，也是以最有助于理解本发明的方式来描述的，不过，不应将描述顺序理解为暗指这些操作必定与顺序有关。具体而言，不必按照所述的顺序来执行这些操作。

在常规晶体管中，可以用金属硅化物层将电接触部耦合到晶体管的源极和漏极区。金属硅化物往往会减小晶体管源极/漏极区和制造到其上的电接触部之间的电阻。图1到图4示出了用于在常规晶体管上形成镍硅化物层的一种工艺。

图1示出了常规晶体管100，其包括栅电极102、栅极氧化物104、一对间隔体106、源极区108和漏极区110。在诸如半导体晶片的衬底112上形成晶体管100。如图所示，晶体管100下方的区域可以是P掺杂的，而源极和漏极区可以是N掺杂的。或者，晶体管100下方的区域可以是N掺杂的，而源极和漏极区可以是P掺杂的。

在间隔体106之间设置栅极氧化物104，栅极氧化物104可以由热生长的二氧化硅(SiO₂)形成。可以通过沉积并对多晶硅层进行构图来形成栅电极102。可以使用常规光刻技术来对多晶硅进行构图以形成栅电极102。可以通过向与间隔体106相邻的衬底表面112的区域中注入掺杂剂来形成源极区108和漏极区110。可用于形成源极和漏极区108/110的掺杂剂是本领域公知的。可以使用高温退火工艺活化掺杂剂来完成源极和漏极区108/110的形成。

图2示出了已沉积在晶体管100上的镍层114。可以使用诸如溅射沉积工艺等常规金属沉积工艺来形成镍层114。然后可以执行退火工艺，使镍金属与晶体管100的某些部分反应并形成镍硅化物层。可以利用公知的工艺选择性地去除任何未反应的镍金属。

图3示出了退火工艺的结果。在晶体管100的某些区域上形成镍硅化物层116。例如，镍金属114将发生反应形成镍硅化物层116，镍硅化物层116完全覆盖源极和漏极区108/110。镍金属114还将发生反应，在栅电极102上形成镍硅化物层116。