接触结构及其形成方法
【技术领域】
[0001] 本发明总体涉及半导体领域，更具体地，涉及半导体器件的接触结构以及形成方 法。
【背景技术】
[0002] 半导体器件用于各种电子应用中，例如，诸如个人电脑、手机、数码相机和其他电 子设备。通常通过在半导体衬底上方依次沉积绝缘层或介电层、导电层和半导电材料层，然 后使用光刻来图案化各个材料层以在其上形成电路部件和元件来制造半导体器件。
[0003] 半导体产业通过不断减小最小特征尺寸来不断提高各种电子部件（例如，晶体 管、二极管、电阻器、电容器等）的集成度，这使得更多的部件集成到给定的区域内。
[0004] 在半导体器件中使用诸如金属或半导体的导电材料以制造集成电路的电连接件。 随着器件的尺寸的减小，对导体和绝缘体的需求已经改变。
【发明内容】
[0005] 根据本发明的一个方面，提供了一种形成半导体器件的方法，该方法包括：在衬底 上方形成接触区域；在接触区域和衬底上方形成介电层；形成穿过介电层的开口以暴露接 触区域的一部分；在接触区域的暴露部分上以及沿着开口的侧壁形成金属硅化物层；以及 用导电材料填充开口以在介电层中形成接触插塞，接触插塞电连接至接触区域。
[0006] 优选地，形成金属硅化物层包括：沿着接触区域的暴露部分、开口的侧壁以及在介 电层上方形成含硅覆盖层；在开口中和介电层上方的含硅覆盖层上形成金属层；在开口中 和介电层上方的金属层上形成粘合层；以及实施硅化工艺以使含硅覆盖层的至少一部分与 金属层反应从而形成金属硅化物层。
[0007] 优选地，含硅覆盖层包括硅、锗、硅锗、碳化硅、磷化硅或它们的组合。
[0008] 优选地，金属层包括镍、钴、钛、钨或它们的组合。
[0009] 优选地，粘合层包括氮化钛、氮化钽或它们的组合。
[0010] 优选地，实施硅化工艺包括：在约100°c至约900°C的温度下、包括Ar、N2或它们的 组合的工艺气体并且在约770托至约1000托的压力下对衬底实施退火工艺。
[0011] 优选地，在接触区域的暴露部分上以及沿着开口的侧壁形成金属硅化物层消耗掉 接触区域的至少一部分。
[0012] 优选地，该方法还包括：平坦化导电材料以形成导电插塞，其中，在平坦化步骤之 后，导电插塞的顶面与介电层的顶面基本上共面。
[0013] 优选地，衬底是鳍式场效应晶体管（FinFET)的半导体鳍，而接触区域是FinFET的 源/漏极区，并且形成接触区域包括：在半导体鳍中蚀刻凹槽；在凹槽中外延生长半导体材 料；以及以至少一种掺杂剂掺杂半导体材料从而形成源/漏极区。
[0014] 优选地，接触区域包括硅、硅锗、磷化硅、碳化硅或它们的组合。
[0015] 优选地，金属硅化物层基本沿着开口的侧壁从接触区域的顶面延伸至介电层的顶 面。
[0016] 优选地，金属硅化物层具有沿着接触区域的第一厚度和沿着开口的侧壁的第二厚 度，第一厚度在约30埃（A)至约300人之间，而第二厚度在约3A至约30A之间。
[0017] 根据本发明的另一方面，提供了一种形成接触结构的方法，该方法包括：在衬底 上方形成接触层；在接触层和衬底上方沉积介电层；图案化介电层以形成穿过介电层的开 口，接触层的至少一部分暴露在开口中；沿着暴露的接触层和介电层的侧壁在开口中以及 在介电层上方沉积覆盖层；在开口中和介电层上方的覆盖层上沉积金属层；在开口中和介 电层上方的金属层上沉积粘合层；以及在沉积粘合层之后，对覆盖层和金属层进行退火以 沿着接触层和介电层的侧壁在开口中以及在介电层上方形成金属硅化物层。
[0018] 优选地，该方法还包括：在开口中和介电层上方的粘合层上填充导电材料；以及 实施平坦化工艺以在介电层中形成导电插塞，平坦化工艺去除位于介电层上方的导电材 料、粘合层和金属娃化物层。
[0019] 优选地，在对覆盖层和金属层实施退火以形成金属硅化物层之后，金属层的一部 分保持未反应并且介于在金属硅化物层和粘合层之间。
[0020] 优选地，金属层中保持未反应的部分的厚度在约3埃（A)至约30A之间。
[0021 ] 优选地，覆盖层具有与接触层基本上相同的材料组成。
[0022] 根据本发明的又一方面，提供了一种形成接触结构的方法，该方法包括：在衬底中 形成接触区域；在接触区域上方形成介电层；在介电层中形成开口以至少暴露接触区域的 表面；沿着接触区域的暴露表面和开口的侧壁共形地沉积含硅覆盖层；在开口中的含硅覆 盖层上共形地沉积金属层；在开口中的金属层上共形地沉积粘合层；以及对含硅覆盖层和 金属层进行退火以沿着接触区域和介电层的侧壁在开口中形成金属硅化物层。
[0023] 优选地，在开口中的金属层上共形地沉积粘合层的步骤之后，实施对含硅覆盖层 和金属层进行退火的步骤。
[0024] 优选地，金属硅化物层具有延伸在接触区域的顶面下方的表面。
【附图说明】
[0025] 当结合附图进行阅读时，从以下详细描述可最佳理解本发明的各方面。应该注意， 根据工业中的标准实践，各个部件未按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各个部件的尺 寸可以任意地增大或减小。
[0026] 图1示出了根据一些实施例的半导体器件的截面图。
[0027] 图2A至图2G是根据一些实施例的在半导体器件的制造中的中间阶段的截面图。
[0028] 图3示出了根据一些实施例的另一半导体器件的截面图。
[0029] 图4示出了根据一些实施例的在图2A至图2G中示出的工艺的工艺流程图。
【具体实施方式】
[0030] 以下公开内容提供了许多用于实现所提供主题的不同特征的不同实施例或实例。 下面描述了部件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅仅是实例，而不旨在限制本 发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二 部件以直接接触的方式形成的实施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之间可以形 成额外的部件，从而使得第一部件和第二部件可以不直接接触的实施例。此外，本发明可在 各个实例中重复参考标号和/或字符。该重复是为了简单和清楚的目的，并且其本身不指 示所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0031] 而且，为便于描述，在本文中可以使用诸如"在…之下"、"在…下方"、"下部"、 "在…之上"、"上部"等的空间相对位置术语，以描述如图所示的一个元件或部件与另一个 (或另一些）元件或部件的关系。除了图中所示的方位外，空间相对位置术语旨在包括器件 在使用或操作中的不同方位。装置可以以其他方式定向（旋转90度或在其他方位上），而 本文中使用的空间相对位置描述符可以同样地作出相应的解释。
[0032] 通常而言，使用本发明的实施例，半导体器件可以利用具有改进的工艺稳定性的 低电阻硅化物接触件。具体地，本发明在形成接触开口之后在接触开口中形成硅化物，而不 是在形成接触件之前形成硅化物。在该工艺中，在接触开口内形成覆盖层并且在覆盖层上 方形成金属层。然后对这些层进行退火以形成硅化物层。通过在形成接触开口之后形成覆 盖层，覆盖层性能不受接触开口蚀刻工艺、介电层形成或在形成覆盖层之前实施的任何其 他工艺的影响。这改进了用于形成覆盖层的处理窗口并且也改进了用于形成接触件的工艺 稳定性。此外，覆盖层可以修复由蚀刻接触开口导致的损坏。
[0033] 图1示出了根据一些实施例的半导体器件100的截面图。半导体器件100包括衬 底20、有源或无源器件22、接触层24、介电层26和接触结构50。接触结构包括金属硅化物 层40、未反应的金属层32'、粘合层34和导电插塞42'。
[0034] 衬底20可以是晶圆的一部分，并且可以包括诸如硅、锗、金刚石等的半导体材料。 可选地，诸如硅锗、碳化硅、砷化镓、砷化铟、磷化铟、碳化硅锗、磷砷化镓、磷化铟镓和这些 的组合等的化合物材料也可以使用。此外，衬底20可以包