[发明专利]自对准金属硅化物的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种自对准金属硅化物的形成方法。

背景技术

随着半导体器件的特征尺寸(CD，Critical Dimension)的不断减小，如MOS场效应管等半导体器件与上层互连结构之间的接触电阻对器件性能的影响越来越大，现有技术中常用的降低接触电阻的方法是在器件的接触电极上形成自对准金属硅化物(Silicide)。

图1至图3以MOS场效应管为例，示出了现有技术的一种自对准金属硅化物的形成方法。

参考图1，提供半导体衬底10，其上形成有MOS场效应管，所述MOS场效应管包括栅堆叠结构11和位于所述栅堆叠结构11两侧的半导体衬底10中的源区12和漏区13，其中，所述栅堆叠结构11主要包括栅介质层11a和栅电极11b，以及位于所述栅介质层11a和栅电极11b侧壁的侧墙11c，所述栅介质层11a一般为氧化硅，所述栅电极11b一般为多晶硅，所述侧墙11c一般为氧化硅或氮化硅或二者的叠层结构。之后，形成金属层14，覆盖所述半导体衬底10的表面以及所述栅堆叠结构11。为了降低形成自对准金属硅化物的温度，所述金属层14的材料一般选择镍或镍铂合金。

参考图2，对所述半导体衬底10进行热处理，如退火等，使得所述金属层14和硅材料的源区12和漏区13的表面、以及多晶硅材料的栅电极11b的表面发生反应，产生电阻率较低的自对准金属硅化物14a，而侧墙11c为介质材料，不与所述金属层14发生反应。

参考图3，将未发生反应的金属层14去除，完成自对准金属硅化物的形成过程。

仍然参考图2和图3，在自对准金属硅化物14a的形成过程中，侧墙11c上的金属层14中的金属元素会发生横向的扩散，使得形成在源区12和漏区13上的自对准金属硅化物14a扩散至所述侧墙11c下方的区域15中，甚至扩散至栅介质层11a下方的半导体衬底10中，即MOS场效应管的沟道区域中，导致栅电极漏电流增大，器件可靠性下降，甚至可能导致源区12和漏区13之间短路，严重影响器件的性能。对于形成在绝缘体上硅(SOI)的MOS场效应管而言，由于器件使用的硅材料本身就非常有限，因此横向扩散对器件性能的影响更加严重。

发明内容

本发明解决的问题是现有技术中自对准金属硅化物形成过程中发生横向扩散，影响器件性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种自对准金属硅化物的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅堆叠结构，所述栅堆叠结构两侧的半导体衬底中形成有源区和漏区；

在所述半导体衬底上、所述栅堆叠结构的侧壁形成牺牲侧墙；

形成金属层，覆盖所述半导体衬底、栅堆叠结构和牺牲侧墙的表面；

对所述半导体衬底进行热处理，使所述金属层与所述源区、漏区的半导体衬底以及牺牲侧墙之间发生反应；

去除所述牺牲侧墙和未反应的金属层。

可选的，所述半导体衬底为硅衬底、硅锗衬底、III-V族元素化合物衬底或绝缘体上硅结构。

可选的，所述金属层的材料选自钛(Ti)、钴(Co)、镍(Ni)、镍铂合金(Ni-Pt)、镍钴合金(Ni-Co)或镍铂钴合金(Ni-Co-Pt)其中之一。

可选的，所述牺牲侧墙的材料选自锗(Ge)、锡(Sn)或硅化锗(Si_1-xGe_x)。

可选的，使用湿法刻蚀去除所述牺牲侧墙。

可选的，使用湿法刻蚀去除所述未反应的金属层。

可选的，所述湿法刻蚀中使用的反应溶液包括H₂O₂，HCl，H₂SO₄，NH₄OH中的一种或其中任意几种的混合物。

可选的，所述在所述半导体衬底上、所述栅堆叠结构的侧壁形成牺牲侧墙包括：

形成牺牲层，覆盖所述半导体衬底的表面以及所述栅堆叠结构的表面和侧壁；

对所述牺牲层进行回刻，去除所述半导体衬底表面和栅堆叠结构表面的牺牲层，在所述栅堆叠结构的侧壁形成牺牲侧墙。

可选的，所述栅堆叠结构包括前栅工艺中的栅介质层、位于所述栅介质层上的栅电极以及位于所述栅介质层和栅电极侧壁的介质侧墙，所述牺牲侧墙形成于所述介质侧墙的外侧侧壁上。

可选的，所述栅堆叠结构包括前栅工艺中的栅介质层和位于所述栅介质层上的栅电极，所述牺牲侧墙形成于所述栅介质层和栅电极的侧壁，在去除所述牺牲侧墙之后，还包括：