[发明专利]半导体结构的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。

背景技术

集成电路尤其是超大规模集成电路中的主要器件是金属氧化物半导体(Metal Oxide Semiconductor，简称MOS)。集成电路自发明以来，其在性能和功能上的进步是突飞猛进的，并且MOS器件的几何尺寸一直在不断缩小，目前其特征尺寸已经进入纳米尺度。

在MOS器件按比例缩小的过程中，漏极电压并不随之减小，这就导致源极、漏极间的沟道区电场的增大，在强电场作用下，电子在两次碰撞之间会加速到比热运动速度高出许多倍的速度，因此动能很大，这些电子被称为热电子，所述热电子会向栅介质层注入，从而引起热电子效应(hot electron effect)。该效应属于器件的小尺寸效应，所述效应会引起栅电极电流和半导体衬底电流，影响器件和电路的可靠性。

上述热电子效应是影响MOS器件寿命(TTF)的一个关键因素：热电子效应越弱，器件寿命越长；反之，热电子效应越明显，器件寿命越短。为了提高MOS器件寿命，需要抑制热电子效应。对于NMOS器件，热电子效应尤为突出。因为NMOS的载流子是电子，而PMOS的载流子是空穴，与空穴比较，电子更容易跃过半导体衬底与栅介质层之间的界面势垒，从而使得电子更容易注入栅介质层，造成对栅介质层的伤害。

公开号为CN1393935A的中国专利中提供的一种具有掺杂口袋(pocket)结构的NMOS器件，一定程度上抑制了热电子效应。所述结构如图1所示，包括：提供半导体衬底001，在所述半导体衬底001上注入硼离子，形成P型阱002和沟道区(图中未标示)；在所述半导体衬底001表面上依次形成栅极介质层003和栅电极004；在所述栅极004两侧的半导体衬底内注入铟离子，以形成口袋区域005；继续在口袋区域005内注入磷离子，形成轻掺杂区006；在栅介质层003和栅电极004的两侧形成侧墙007；最后，进行深掺杂，以形成源区008和漏区009。

现有技术的改进主要是集中于源漏结的改进，如上述采用轻掺杂源漏(LDD)等。上述改进将有效降低沟道区漏端电场，减少被激发的载流子，从而改善热载流子效应。但是这些改进并不涉及减少载流子在氧化层中被捕获几率，即如何有效降低栅氧化层中的界面态(主要是捕获载流子的界面陷阱)，来改善热电子效应。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，改善现有技术形成的半导体结构的热电子效应。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的形成方法，包括：

提供衬底、位于所述衬底上的栅极结构，及位于所述栅极结构两侧衬底内的源区和漏区；

在所述源区和漏区的表面上形成金属层；

对表面形成有金属层的源区和漏区进行退火工艺，在源区和漏区内形成金属硅化物，其中，所述退火气体中至少包含氢气和氘气中的一种或组合。

可选的，所述退火工艺包括第一退火和第二退火，所述第一退火气体至少包含氢气和氘气中的一种或组合，或者所述第二退火气体至少包含氢气和氘气中的一种或组合。

可选的，所述第一退火气体至少包含氢气和氘气中的一种或组合，且所述第二退火气体至少包含氢气和氘气中的一种或组合。

可选的，所述退火气体为纯氢气，或者氢气和惰性气体的混合，所述氢气的流量为10sccm～20000sccm。

可选的，所述退火气体为纯氘气，或者氘气和惰性气体的混合，所述氘气的流量为10sccm～20000sccm。

可选的，所述退火气体包含有氢气和氘气的混合气体，则所述氢气的流量为5sccm～20000sccm，所述氘气的流量为5sccm～20000sccm。

可选的，包括：对表面形成有金属层的源区和漏区进行第一退火，使金属与衬底反应，生成第一金属硅化物；采用刻蚀溶液，去除位于源区和漏区表面上未反应的多余金属层；对形成有第一金属硅化物的源区和漏区进行第二退火，生成第二金属硅化物。

可选的，所述金属层为镍层、钴层、镍合金层或者钴合金层中的一种或组合。

可选的，所述第一金属硅化物为Ni₂Si、或者是Ni₂Si和NiSi的混合物，所述第二金属硅化物为NiSi。

可选的，所述第一退火温度范围为200℃至400℃。

可选的，所述刻蚀溶液为硫酸和过氧化氢的混合物。

可选的，所述第二退火温度范围为400～900℃