专利名称：一种自对准硅化物晶体管及其制造方法
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硅化物晶体管及其制造方法。
技术背景
目前大多数集成电路都是集成多个晶体管，多个晶体管互联协同完成某种功能， 当晶体管与其他组件连接时，晶体管的接触电阻会影响整个集成电路的运行效果。
为了降低接触电阻，经常使用的一种自对准硅化物(SALICIDE)的晶体管。在自对准硅化物的形成工艺过程中，首先需要在完成栅刻蚀及源漏注入以后，以溅射的方式在多晶硅上淀积一层金属层(一般为Ti，钴或Ni )，然后进行第一次快速升温煺火处理(RTA)，使多晶硅表面和淀积的金属发生反应，形成金属硅化物。
金属硅化物(SILICIDE)是由金属和硅经过物理一化学反应形成的一种化合态，其导电特性介于金属和硅之间。为了进一步降低电阻，还可以经过多次煺火形成更低阻值的硅化物连接。
如图I所示，现有技术的自对准硅化物晶体管100包括衬底101、形成于衬底101 上的栅极结构102、形成于所述栅极结构102两侧的衬底101表面的第一自对准金属硅化物 103和形成于栅极结构102上的第二自对准金属硅化物104。
随着集成电路集成度的提高，晶体管的尺寸要求也越来越小,而接触电阻对整个集成电路的影响也变的越来越突出，因此需要更小接触电阻。为了进一步降低接触电阻， 可以选择将第一自对准金属硅化物103的厚度做厚，但是厚度增加的第一自对准金属硅化物，容易贯穿形成于其下衬底内的源漏节，因此无法实现进一步降低接触电阻。基于上述原因，接触电阻对集成度越来越高的集成电路的影响变得越来越突出。发明内容
本发明提供一种具有自对准硅化物的晶体管及其制造方法，达到进一步减小接触电阻的同时避免源漏节被贯穿的目的，以解决上述高度集成电路中接触电阻对集成电路影响突出的技术题。
为解决上述技术问题，本发明提供一种具有自对准硅化物的晶体管，包括
一衬底；
形成于所述衬底上的栅极结构；
形成于所述栅极结构两侧的衬底内的源漏极区域；
形成于所述源漏极区域上第一自对准金属硅化物层；
形成于所述第一自对准金属硅化物层上的依次层叠的金属氮化物层和金属层，所述金属氮化物层和金属层与所述栅极结构相隔开，以及
形成于所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层。
可选的，所述所述金属层是由金属钴形成的。
可选的，所述金属氮化物层是由氮化钛形成的。
可选的，所述第一自对准金属硅化物层的厚度范围为100A~600A,所述第二自对准多晶金属硅化物层的厚度范围为IOOA 600 A.
可选的，所述金属氮化物层的厚度范围为100A~500 A
可选的，所述金属层的厚度范围为20 Α 2000 Α.
可选的，所述衬底为硅衬底。
相应的，本发明还提供一种所述具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，包括
提供一衬底；
在所述衬底上形成栅极结构；
在所述所述栅极结构两侧的衬底内形成源漏极区域；
在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层；
在所述第一自对准金属硅化物层上形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层，以及
在所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层。
可选的，在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层步骤中，包括
在所述衬底表面和栅极结构表面上依次形成初始金属层、金属氮化物层和金属层；
对所述衬底进行第一次煺火，以在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层。
可选的，在形成所述第一自对准金属硅化物层步骤后还包括
在所述金属层上形成图形化的掩膜层；
刻蚀去除部分所述金属层和金属氮化物层，以形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。
可选的，在所述金属层上形成图形化的掩膜层步骤中，包括
在所述金属层上形成光刻胶层上；
在所述光刻胶层上形成硬掩膜层；
刻蚀去除部分硬掩膜层暴露出部分光刻胶；
刻蚀去除暴露出的部分光刻胶，暴露出部分所述金属层。
可选的，所述硬掩膜层为氧化硅层。
可选的，所述氧化硅层的厚度范围为200A......1000人。
可选的，在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层步骤中，包括
在述衬底表面和栅极结构表面上形成初始金属层；
对所述衬底进行第一次煺火，以在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层。
可选的，在形成第一自对准金属硅化物层步骤之后还包括
在所述第一自对准金属硅化物层上依次形成金属氮化物层和金属层；
刻蚀去除部分所述金属层和金属氮化物层，以形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。
可选的，在所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层步骤之后还包括，对所述衬底进行第二次煺火。
可选的，所述第二次煺火温度范围为650°C、00°C，第二次煺火时间范围为 20Sec 40Sec。
可选的，所述第一次煺火温度范围为500°C 700°C，第一次煺火时间范围为 10Sec 20Sec。
在本发明的具有自对准硅化物的晶体管中，在所述源漏极区域上形成有第一自对准金属硅化物层，在所述所述第一自对准金属硅化物层上形成有与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。在所述晶体管中，与外接连线接触组成接触电阻包括第一自对准金属硅化物层的电阻、金属氮化物层的电阻和金属层的电阻。因此可以通过增加金属层的厚度或者金属氮化物层的厚度，而并不是必须要通过增加第一自对准金属硅化物层的厚度，即可以达到降低接触电阻的目的，因此避免了第一自对准金属硅化物层贯穿源漏节的风险，从而实现了在进一步减小接触电阻的同时避免源漏节被贯穿的目的。
图I为现有技术的具有自对准硅化物的晶体管的结构示意图2-图9为本发明实施例一的具有自对准硅化物的晶体管制造方法中各步骤中的结构不意图10-图15为本发明实施例二的具有自对准硅化物的晶体管制造方法中各步骤中的结构示意图。
需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并 且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。
具体实施方式
为了使本发明的目的，技术方案和优点更加清楚，下面结合附图来进一步做详细说明。
实施例一
如图2所示，本实施例的具有自对准硅化物的晶体管200包括一衬底201、形成于所述衬底上的栅极结构202、形成于所述栅极结构202两侧的衬底201内的源漏极区域 203、形成于所述源漏极区域203上第一自对准金属硅化物层204、形成于所述第一自对准金属硅化物层204上依次层叠的金属氮化物层205和金属层206，以及形成于所述栅极结构 202上的第二自对准多晶金属硅化物层207。其中，所述金属氮化物层205和金属层206与所述栅极结构相隔开。
下面结合图2至图9详细说明本实施例的具有自对准硅化物的晶体管200的制造过程。
首先，如图3所示，提供一衬底201，在所述衬底201上形成栅极结构202。可选的， 所述衬底201为硅衬底，所述栅极结构202包括多晶硅栅极和栅极氧化层。
接着，如图4所示，采用离子注入法，在所述所述栅极结构202两侧的衬底201内形成源漏极区域203。
接着，如图5所示，在述衬底201表面和栅极结构202表面上依次形成初始金属层208、金属氮化物材料层209和金属材料层210。所述初始金属层208和所述金属层2106是由金属钴(Co)形成，所述金属氮化物材料层209是由氮化钛(TiN)形成的。优选的，所述金属氮化物材料层209的厚度范围为IOOA 500A,所述金属材料层210的厚度范围为200A 2000 A0
接着，如图6所示，对所述衬底201进行第一次煺火，在所述源漏极区域203形成第一自对准金属硅化物层204，并在所述栅极结构202上的形成金属硅化物211。所述第一自对准金属硅化物层的厚度范围为100A 600 A。优选的，所述第一次煺火温度范围为 5000C 700°C，第一次煺火时间范围为IOSec 20Sec。
接着，如图7所示，在所述金属材料层210上形成光刻胶层212，并在所述光刻胶层上212形成硬掩膜层213。优选的，所述硬掩膜层213为氧化硅层，所述氧化硅层213的厚度范围为20(认 丨0001
接着，如图8所示，干刻刻蚀去除部分硬掩膜层暴露出部分光刻胶，形成图形化的掩膜层214。接着再刻蚀去除暴露出的部分光刻胶，暴露出部分所述金属材料层210。
接着，如图9所示，刻蚀去除部分所述金属材料层210和金属氮化物材料层209，以在所述第一自对准金属硅化物层204上形成与所述栅极结构202隔开的依次层叠的金属氮化物材料层209和金属材料层210。同时，所述栅极结构202侧壁的金属硅化物也被刻蚀， 在所述栅极结构202的表面形成第二自对准多晶金属硅化物层207。优选的，所述第二自对准多晶金属硅化物层的厚度范围为100人 600 A0
接着，刻蚀去除图形化的掩膜层214和光刻胶层212。为了进一步降低片电阻，可以对所述衬底201进行第二次煺火，优选的，所述第二次煺火温度范围为650°C、00°C，第二次煺火时间范围为20SecT40Sec。至此形成了如图2所示的具有自对准硅化物的晶体管 200。
在本实施例中，所述初始金属层208、金属氮化物材料层209和金属材料层210都形成于所述第一次煺火之前。在刻蚀去除部分金属才层210和金属氮化物209过程中，为了避免光刻胶被完全刻蚀，必须使用具有硬掩膜的掩膜层。
实施例二
本实施例中的具有自对准硅化物的晶体管与实施例一中具有自对准硅化物的晶体管结构相同，在此不再赘述。
本实施例与实施一的不同之处在于，所述初始金属层是形成于所述第一次煺火之前，而金属氮化物层和金属层都形成于所述第一次煺火后。
下面结合图10至图15详细说明本实施例的具有自对准硅化物的晶体管300的制造过程。
如图10所示，首先，提供一衬底301，在所述衬底301上形成栅极结构302。接着， 在所述所述栅极结构302两侧的衬底301内形成源漏极区域303。
接着，如图11所示，在述衬底301表面和栅极结构302表面上形成初始金属层。对所述衬底301进行第一次煺火，以在所述源漏极区域303上形成第一自对准金属硅化物层 304，并在栅极结构302上形成金属硅化物。
接着，如图12所示，刻蚀去除栅极结构302侧墙上的金属硅化物。
接着，如图13所示，在所述第一自对准金属硅化物层304和栅极结构302上依次形成金属氮化物材料层309和金属材料层310。
接着，如图14所示，在所述金属材料层310上形成图形化的光刻胶311。
接着，如图15所示，刻蚀去除部分所述金属材料层310和金属氮化物材料层309， 以形成与所述栅极结构302隔开的依次层叠的金属氮化物层305和金属层306。接着，对所述衬底301进行第二次煺火，至此形成了的具有自对准硅化物的晶体管300。
在本实施例中，所述初始金属层是形成于所述第一次煺火之前，而形成金属氮化物材料层309和金属材料层310时已经完成了第一次煺火和对金属硅化物的刻蚀，因此在刻蚀去除部分金属材料层310和金属氮化物材料层309过程中，刻蚀时间较短，因此不需要使用硬掩膜。
综上所述，在本发明的具有自对准硅化物的晶体管中，在所述所述第一自对准金属硅化物层上形成有与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。在所述晶体管中，可以通过增加金属层的厚度或者金属氮化物层的厚度，而并不是必须要通过增加第一自对准金属硅化物层的厚度，即可以达到降低接触电阻的目的，因此避免了第一自对准金属硅化物层贯穿源漏节的风险，从而实现了在进一步减小接触电阻的同时避免源漏节被贯穿的目的。
需要说明的是，本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
权利要求
1.一种具有自对准硅化物的晶体管，包括一衬底；形成于所述衬底上的栅极结构；形成于所述栅极结构两侧的衬底内的源漏极区域；形成于所述源漏极区域上第一自对准金属硅化物层；形成于所述第一自对准金属硅化物层上的依次层叠的金属氮化物层和金属层，所述金属氮化物层和金属层与所述栅极结构相隔开，以及形成于所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层。
2.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述所述金属层是由金属钴形成的。
3.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述金属氮化物层是由氮化钛形成的。
4.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述第一自对准金属硅化物层的厚度范围为丨OOA 600 A,所述第二自对准多晶金属硅化物层的厚度范围为 IOOA 600 A.
5.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述金属氮化物层的厚度范围为100A 500
6.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述金属层的厚度范围为200A 2000 L·
7.如权利要求I所述的具有自对准硅化物的晶体管，其特征在于，所述衬底为硅衬底。
8.—种如权利要求I至7任意一项所述具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，包括提供一衬底；在所述衬底上形成栅极结构；在所述所述栅极结构两侧的衬底内形成源漏极区域；在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层；在所述第一自对准金属硅化物层上形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层，以及在所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层。
9.如权利要求8所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层步骤中，包括在所述衬底表面和栅极结构表面上依次形成初始金属层、金属氮化物层和金属层；对所述衬底进行第一次煺火，以在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层。
10.如权利要求9所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在形成所述第一自对准金属硅化物层步骤后还包括在所述金属层上形成图形化的掩膜层；刻蚀去除部分所述金属层和金属氮化物层，以形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。
11.如权利要求10所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在所述金属层上形成图形化的掩膜层步骤中，包括在所述金属层上形成光刻胶层上；在所述光刻胶层上形成硬掩膜层；刻蚀去除部分硬掩膜层暴露出部分光刻胶；刻蚀去除暴露出的部分光刻胶,暴露出部分所述金属层。
12.如权利要求11所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，所述硬掩膜层为氧化硅层。
13.如权利要求12所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，所述氧化硅层的厚度范围为200A 1000 A0
14.如权利要求8所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层步骤中，包括在述衬底表面和栅极结构表面上形成初始金属层；对所述衬底进行第一次煺火，以在所述源漏极区域上形成第一自对准金属硅化物层。
15.如权利要求14所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在形成第一自对准金属硅化物层步骤之后还包括在所述第一自对准金属硅化物层上依次形成金属氮化物层和金属层；刻蚀去除部分所述金属层和金属氮化物层，以形成与所述栅极结构隔开的依次层叠的金属氮化物层和金属层。
16.如权利要求8所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，在所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层步骤之后还包括，对所述衬底进行第二次煺火。
17.如权利要求16所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，所述第二次煺火温度范围为650°C、00°C，第二次煺火时间范围为20SecT40Sec。18、如权利要求9或14所述的具有自对准硅化物的晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一次煺火温度范围为500°C 700°C，第一次煺火时间范围为IOSedOSec。
全文摘要
本发明提供了具有自对准硅化物的晶体管及其制造方法。所述具有自对准硅化物的晶体管，包括一衬底；形成于所述衬底上的栅极结构；形成于所述栅极结构两侧的衬底内的源漏极区域；形成于所述源漏极区域上第一自对准金属硅化物层；形成于所述第一自对准金属硅化物层上的依次层叠的金属氮化物层和金属层，所述金属氮化物层和金属层与所述栅极结构相隔开，以及形成于所述栅极结构上的第二自对准多晶金属硅化物层。根据本发明的具有自对准硅化物的晶体管，可以实现在进一步减小接触电阻的同时避免源漏节被贯穿的目的。
文档编号H01L21/28GK102938419SQ201210507600
公开日2013年2月20日 申请日期2012年11月30日 优先权日2012年11月30日
发明者李乐 申请人:上海宏力半导体制造有限公司