[发明专利]形成半导体器件的方法

说明书

技术领域

本发明构思的实施例涉及半导体器件及其制造方法，更具体地，涉及具有金属栅极的半导体器件及其制造方法。

背景技术

场效应晶体管（在下文，称为“晶体管”）是半导体器件的重要元件。通常，晶体管具有在半导体基板中彼此间隔开地形成的源极区和漏极区，以及覆盖源极区和漏极区之间的沟道区的栅电极。源极区和漏极区可以通过将掺杂剂注入到半导体基板中形成。栅电极可以通过半导体基板和栅电极之间的栅绝缘层而与沟道区电隔离。在半导体器件中，晶体管被广泛用作开关装置和/或逻辑电路的元件。

半导体器件的操作速度不断增加。晶体管的尺寸不断减小，提高了半导体器件的集成度，这会导致晶体管的导通电流减小，晶体管的导通电流减小会降低晶体管速度。另外，晶体管尺寸减小会导致源极区或漏极区与接触插塞结构之间的接触电阻增大，接触电阻增大可能是降低晶体管速度的另一因素。由于这些因素，可能愈加难以满足对半导体器件的快操作速度的不断增加的需要。为了增大晶体管的速度，栅电极可以形成为具有减小的电阻。例如，栅电极可以形成为包括电阻率减小的金属层。

发明内容

本发明构思的一些实施例可提供具有金属栅极的高可靠的半导体器件。

本发明构思的其他实施例可提供制造具有金属栅极的高可靠的半导体器件的方法。

根据本发明构思的示例实施例，半导体器件的制造方法可包括：在硅基板上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成包括金属氮化物层的栅极；在栅极的相对两侧的硅基板中形成源极区和漏极区；在栅极的侧壁上形成侧壁间隔物；以及在源极区和漏极区上形成金属硅化物层。形成金属硅化物层可包括：在源极区和漏极区上提供镍；执行热处理以使镍与硅反应；以及利用电解的硫酸溶液以去除镍的未反应的残余物。

在示例实施方式中，侧壁间隔物可以形成为暴露至少一部分的金属氮化物层，暴露的金属氮化物层可以是实质上关于电解的硫酸的抗蚀刻。

在示例实施方式中，该方法可还包括：形成层间绝缘层以覆盖栅极和金属硅化物层；蚀刻层间绝缘层以形成暴露金属硅化物层的开口；以及使用电解的硫酸以从开口清洁残余物。

在示例实施方式中，电解的硫酸的制备可包括氢分离工艺。

在示例实施方式中，电解的硫酸可以利用硫酸溶液制备，在其中实质上不包括过氧化氢。

根据本发明构思的示例实施例，半导体器件的制造方法可包括：在硅基板上形成栅绝缘层和栅极；形成层间绝缘层以覆盖栅极；图案化层间绝缘层以形成暴露硅基板的第一开口，第一开口形成在栅极的一侧或更多侧；和在第一开口中形成金属硅化物层。形成金属硅化物层可包括：在第一开口中提供第一金属层；执行热处理以使第一金属层和硅反应；和利用电解的硫酸以去除第一金属层的未反应的残余物。

在示例实施方式中，形成栅极可包括：在硅基板上形成模制绝缘层，在该硅基板中具有栅极沟槽；和在栅极沟槽中形成栅极。栅极可包括可以顺序层叠的金属氮化物层和第二金属层。

在示例实施方式中，栅极可包括金属氮化物层和在金属氮化物层上的多晶硅层，第一金属层可包括镍。

根据本发明构思的示例实施例，半导体器件的制造方法可包括：在包括NMOS区和PMOS区的硅基板中形成器件隔离层以限定有源区；在有源区上形成栅绝缘层；在栅绝缘层上形成包括第一金属层的栅极；在栅极的侧壁上形成侧壁间隔物；和在栅极的相对两侧上的有源区上形成金属硅化物层。形成金属硅化物层可包括：在有源区上提供第二金属层；执行热处理以使第二金属层与硅反应；和利用电解的硫酸以去除第二金属层的未反应的残余物同时第一金属层实质上是关于电解的硫酸的抗蚀刻。

在示例实施方式中，第一金属层可包括钨、钼、钛氮化物、钨氮化物和钽氮化物中的至少之一。

在示例实施方式中，第二金属层可包括镍。

在示例实施方式中，该方法可还包括形成掩模图案以暴露PMOS区的有源区的一部分以及在暴露的有源区上形成含锗层。暴露有源区可包括使得靠近暴露有源区的器件隔离层的边缘的一部分凹进以形成第一凹坑。第一金属层的一部分可朝向第一凹坑延伸，侧壁间隔物可以形成为暴露在第一凹坑上的一部分第一金属层。另外，该方法可还包括使得靠近NMOS区的有源区的器件隔离层的边缘的另一部分凹进以形成第二凹坑。第一凹坑的深度可以大于第二凹坑的深度。

在示例实施方式中，该方法可还包括使得靠近有源区的器件隔离层的边缘的一部分凹进以形成凹坑。第一金属层的一部分可朝向该凹坑延伸，侧壁间隔物可以形成为暴露在凹坑上的一部分第一金属层。