[发明专利]具有改进的硅化物厚度均匀性的金属氧化物半导体场效应晶体管集成电路和其制造方法

说明书

技术领域

本发明一般地关于金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET）半导体器件和其制造方法，且尤其关于制造具有增进的硅化物厚度均匀性的MOSFET器件的改进方法。 

背景技术

晶体管是所有当今集成电路（IC）设计和器件的基本构件。从根本上讲，晶体管是一个电子开关，其包括源极区、与该源极电气绝缘的漏极区、和形成在半导体基板内的控制栅极。施加到该栅极电极的控制电压选择性控制该源极和该漏极电极之间的电流流动，从而控制该器件的二进制（“开”和“关”）状态。 

一种常见的集成电路实施涉及互连大量的场效应晶体管（FET），典型金属氧化物半导体场效应晶体管（MOSFET），造成高度复杂的三维集成电路半导体器件。与这些晶体管的源极、漏极、和栅极电极相关的CA接点的机械和电气完整性可能会显着影响器件性能和制造产量。 

此外，随着在IC器件（如微处理器和存储设备）中所实施功能的数量和复杂性增加，必须将越来越多的晶体管纳入底层的集成电路芯片中。因此，这种大规模的集成电路器件的制造出现了多个竞争的制造和加工的挑战。 

目前已知制造该漏极、源极、和/或栅极的延伸和相关的接点的方法涉及，例如，通过化学气相沉积（CVD）、等离子体增强化学气相沉积（PECVD）、或物理气相沉积（PVD），施加一金属原子（如镍）的层薄到器件表面。然后使用如快速热退火（RTA）的热迁移工艺在基板表面上形成金属硅化物层（例如硅化镍）。 

希望产生连续且均质的硅化镍层，其在该器件的主动和开放区两 者中都有均匀的厚度。然而，目前已知在pFET主动区上生长硅化镍的方法（以下称为工艺记录或POR）不能可靠地产生连续的硅化镍层，尤其是在有SiGe的情况下。 

尤其，已经观察到在硅化物中出现有孔、空隙、或隧道。这被称为“点状（Spotty）硅化镍”或“点状NiSi”。点状硅化镍的特征在于范围在5-10纳米的较小的孔，和范围在50-100纳米的较大的孔。 

通常不会在n型主动/多晶和p型多晶上看到这种效果，因此，点状硅化镍被认为是与SiGe的存在有关，其经常用于pFET信道的应变工程和迁移率增强的景况中。 

当初步形成时，硅化镍层在整个器件表面上看似实质上均质;但在中间工艺（MOL；Middle ofLine）过程（如PECVD SiN层的沉积和紫外线固化（UV固化））中的热负荷和应变累积下，形成点状NiSi。点状NiSi问题尤其严重在于它可以显着增加接触电阻，这是由于在孔或空隙附近的导电横截面积减少的缘故。更糟的是，可能会造成局部开路（open circuit）情形。此外，接点可能会移动位置、漂移或击穿NiSi孔，甚至可能相互接合。点状NiSi的这些和其它效果会不利地影响IC器件性能和器件制造产量。 

因此，存在提供用来制造具有实质上无孔洞（尤其在器件的主动区中）的NiSi层的集成电路的方法的一种需要。另外，希望在有SiGe存在下提供具有连续的硅化物层的MOSFET ICs。还存在提供IC器件和用于制造具有硅化物层的IC器件的方法的另一种需要，该硅化物层在大高宽比（AR）结构附近无空隙且在整个器件表面上有均匀的厚度。 

此外，从本发明随后的总结和详细描述和所附的权利要求书，结合附图、附图说明、本发明的上述技术领域和此背景技术，本发明的其它可取的特点和特征将变得明显。 

发明内容

根据一个实施例，一种用于制造MOSFET IC的方法，包含在硅基板的主动和开放区上方沉积金属层；转移金属层的一部分进入到主动和开放区的表面内以形成硅化物层；通过暴露基板于预定的升高温度一段预定的时间来控制硅化物层的穿透深度于均匀的厚度，留下一些 多余金属在至少开放区的表面上；以及从开放区的表面移除多余金属。 

根据另一个实施例，一种用于制造MOSFET IC的方法，包含在所述主动区上图案化微电子结构；在所述主动和所述开放区上沉积厚度约200A的镍原子层；迁移所述镍原子进入到所述开放区和所述主动区的个别表面内以产生硅化镍层；通过在约300℃退火所述基板约30秒来控制所述硅化镍层的穿透深度于约100A的均匀厚度；留下一些未反应的镍原子在所述开放区的所述表面上；以及从所述开放区的所述表面移除所述未反应的镍原子。 

根据另一个实施例，提供一种用于制造MOSFET器件的方法，其包含使用CVD或PVD过程来沉积Ni层于器件基板上以产生具有其厚度大于后续在器件的开放区中所产生的NiSi层的厚度的Ni层。使用热迁移过程来生长NiSi层以在开放区中界定所得的NiSi层的厚度。