高k/金属栅极晶体管的接触部中的硅化物层的制作方法

专利名称：高k/金属栅极晶体管的接触部中的硅化物层的制作方法
高k/金属栅极晶体管的接触部中的硅化物层
背景技术：
具有二氧化硅(Si02)制成的非常薄的栅极电介质的金属氧化物半导体(MOS)场 效应晶体管可能会经受无法接受的栅极漏电流。由某些高k电介质材料而不是由Si02来 形成栅极电介质可以减小栅极泄漏，然而，高k电介质材料可能与多晶硅不兼容。因此希望 在包括高k栅极电介质层的器件中使用金属栅电极，因为金属栅电极与高k栅极电介质兼 容并提供相对于多晶硅的高性能。可以使用金属硅化物层将电接触部耦合到晶体管的源极 和漏极区，从而进一步改善这种高k/金属栅极晶体管。金属硅化物层减小了电接触部与源 极和漏极区之间的电阻。 在一开始形成高k电介质层时，它可能具有稍有缺陷的分子结构。为了修复这样 的膜，可能必需要在较高温度下对其进行退火。此外，对高k电介质层进行退火改善了晶体 管的可靠性。令人遗憾的是，金属栅电极和金属硅化物层中使用的金属或合金不能耐受对 高k电介质层进行退火所需的高温。因此，需要可以对高k栅极电介质层进行退火但又不 破坏金属栅电极和金属硅化物层的工艺流程。


图1到图4示出了在制造常规晶体管时可能形成的结构； 图5是根据本发明的实施方式制造具有金属硅化物层的高k/金属栅极晶体管的 方法； 图6到图13示出了在根据本发明的实施方式制造具有金属硅化物层的高k/金属 栅极晶体管时可以形成的结构；
图14示出了接触沟槽；
图15示出了接触过孔。
具体实施例方式
这里所述的是为具有高k栅极电介质和金属栅极的晶体管形成镍硅化物层的系 统和方法。在以下描述中，将利用本领域技术人员向其他本领域技术人员传达其工作实质 时所通用的术语来描述例示性实施方式的各方面。不过，本领域的技术人员将会明了，可以 仅利用所述方面中的某些来实践本发明。出于解释的目的，给出了具体的数量、材料和构 造，以提供对例示性实施方式的透彻理解。然而，本领域的技术人员将会明了，可以不用这 些具体细节来实践本发明。在其他情况下，省略或简化公知特征，以免使例示性实施方式不 清楚。 将把各操作描述成多个分立的操作，也是以最有助于理解本发明的方式来描述 的，不过，不应将描述顺序理解为暗指这些操作必定与顺序有关。具体而言，不必按照所述 的顺序来执行这些操作。 在常规晶体管中，可以用金属硅化物层将电接触部耦合到晶体管的源极和漏极 区。金属硅化物往往会减小晶体管源极/漏极区和制造到其上的电接触部之间的电阻。图1到图4示出了用于在常规晶体管上形成镍硅化物层的一种工艺。 图1示出了常规晶体管100，其包括栅电极102、栅极氧化物104、一对间隔体106、 源极区108和漏极区110。在诸如半导体晶片的衬底112上形成晶体管100。如图所示，晶 体管100下方的区域可以是P掺杂的，而源极和漏极区可以是N掺杂的。或者，晶体管IOO 下方的区域可以是N掺杂的，而源极和漏极区可以是P掺杂的。 在间隔体106之间设置栅极氧化物104，栅极氧化物104可以由热生长的二氧化硅 (Si02)形成。可以通过沉积并对多晶硅层进行构图来形成栅电极102。可以使用常规光刻 技术来对多晶硅进行构图以形成栅电极102。可以通过向与间隔体106相邻的衬底表面112 的区域中注入掺杂剂来形成源极区108和漏极区110。可用于形成源极和漏极区108/110的 掺杂剂是本领域公知的。可以使用高温退火工艺活化掺杂剂来完成源极和漏极区108/110 的形成。 图2示出了已沉积在晶体管100上的镍层114。可以使用诸如溅射沉积工艺等常 规金属沉积工艺来形成镍层114。然后可以执行退火工艺，使镍金属与晶体管100的某些部 分反应并形成镍硅化物层。可以利用公知的工艺选择性地去除任何未反应的镍金属。
图3示出了退火工艺的结果。在晶体管100的某些区域上形成镍硅化物层116。 例如，镍金属114将发生反应形成镍硅化物层116，镍硅化物层116完全覆盖源极和漏极区 108/110。镍金属114还将发生反应，在栅电极102上形成镍硅化物层116。
最后，如图4所示，可以在晶体管IOO和镍硅化物层116上沉积厚电介质层118。 然后可以在电介质层118内形成电接触部120。可以利用诸如二氧化硅或掺碳氧化物等的 常规电介质材料来形成电介质层118。首先在电介质层118中蚀刻与源极和漏极区108/110 对准的分立的接触过孔，然后用诸如钨等金属填充过孔(图15示出了分立的接触过孔626 的顶视图)，由此可以形成电接触部120。电接触部120将晶体管100耦合到互连及其他器 件(未示出)。镍硅化物层116减小了电接触部120与源极和漏极区108/110之间的电阻。
随着晶体管尺寸的减小，有一种趋势是在晶体管的栅极堆叠中使用高k电介质材 料。已经发现，高k电介质材料可以减小在晶体管尺寸变小且栅极电介质变薄时发生的栅 极泄漏。通常，高k电介质材料具有3.9左右或更高的介电常数，并且其通常是基于铪(Hf) 的或基于锆(Zr)的。高k电介质材料的一些范例包括但不限于AlA、Zr(^、钛酸钡锶(BST)、 锆钛酸铅(PZT) 、ZrSi02、HfSi02、HfSiON、Ta02和Hf02。必需与高k栅极电介质一起使用金 属栅极，因为多晶硅通常与高k电介质材料不兼容。 令人遗憾的是，必需在较高温度下对高k栅极电介质材料进行退火以使其性能和 可靠性最大化。这些较高的退火温度可能会损伤金属层，例如金属栅极或金属硅化物层。例 如，如上所述，在对晶体管制作电接触部时，常用镍硅化物来覆盖源极区和漏极区以提供更 低的电阻。不过，镍硅化物不能耐受对高k电介质材料退火所需的40(TC以上的温度。
根据本发明的实施方式，图5示出了工艺500，该工艺用于形成在源极和漏极区上 具有金属硅化物层的高k/金属栅极晶体管，其中高k栅极电介质已经被退火。图6到图13 示出了在执行图5的工艺500时形成的结构。在以下对工艺500的讨论中，将参考图6到 图13来解释工艺的各阶段。 首先，提供衬底，在衬底上可以形成本发明的高k/金属栅极晶体管(图5的502)。 可以利用体硅或绝缘体上硅(SOI)底层结构来形成衬底。在其他实施方式中，可以利用备选材料形成衬底，备选材料可以与硅组合或不与硅组合，备选材料包括但不限于锗、锑化 铟、碲化铅、砷化铟、磷化铟、砷化镓或锑化镓。虽然这里描述了可以形成衬底的材料的一些 范例，但可以充当其上可制造半导体器件的基础的任何材料都落在本发明的精神和范围之 内。 接下来，可以在衬底上形成至少包括牺牲多晶硅栅极、栅极氧化物、一对间隔体、 源极区和漏极区的晶体管(504)。用于形成晶体管的技术和工艺是本领域公知的。例如，可 以热生长栅极氧化物，可以通过在栅极氧化物顶部沉积并蚀刻多晶硅层来形成牺牲多晶硅 栅极。可以使用诸如氮化硅等的常规材料在多晶硅栅极的相对侧上形成间隔体。可以将掺 杂剂注入与每个间隔体相邻的衬底表面区域中并进行退火以形成源极区和漏极区。在一些 实施方式中，源极和漏极区可以由P型阱上的N型区域构成，而在其他实施方式中，源极和 漏极区可以由N型阱上的P型区域构成。可以用各种掺杂剂来形成源极和漏极区，这是本 领域公知的。例如，可以用诸如砷、磷和/或锑的掺杂剂来形成N型区域，而可以用诸如硼 和/或铝的掺杂剂来形成P型区域。 图6示出了形成于衬底602上的晶体管600。晶体管600包括多晶硅栅电极604、 栅极氧化物605、一对间隔体606、源极区608和漏极区610。衬底602还可以包括隔离结构 (未示出)。这样的隔离结构可以包括，但不限于，诸如掺碳氧化物(CDO)或二氧化硅(Si02) 的ILD，浅沟槽隔离结构(STI)或其他可以分隔相邻晶体管的有源区的材料。用于形成隔离 结构的方法是本领域公知的。 可以在常规晶体管上沉积第一层间电介质(ILD层)(506)。可以利用各种用于 形成层间电介质的常规电介质材料中的任一种来形成第一 ILD层。这种电介质材料包括 但不限于诸如二氧化硅(Si02)和掺碳氧化物(CDO)等的氧化物、氮化硅、诸如过氟环丁烷 (PFCB)等的有机聚合物或氟硅酸盐玻璃(FSG)。可以利用诸如化学气相沉积(CVD)、原子层 沉积(ALD)或等离子体增强化学气相沉积(PECVD)等的气相沉积工艺来沉积第一ILD层。 或者，可以利用外延工艺来形成第一电介质层。 可以对第一 ILD层进行抛光或平面化，直到暴露出牺牲多晶硅栅极的顶表面为止 (508)。可以使用化学机械抛光(CMP)工艺来对第一ILD层进行平面化并暴露出牺牲多晶 硅栅极。在一些实施方式中，CMP工艺可以对ILD层进行过抛光，以确保暴露出牺牲多晶硅 栅极。图7示出了在被沉积在晶体管600上并抛光到暴露出栅极604的顶表面之后的第一 ILD层612。 接下来，可以去除牺牲多晶硅栅极(510)。在去除牺牲多晶硅栅极后，在间隔体之 间留下栅极沟槽。在本发明的一些实施方式中，可以使用针对多晶硅的湿法蚀刻工艺或干 法蚀刻工艺来去除牺牲多晶硅栅极。图8示出了在蚀刻掉栅极604而在一对间隔体606之 间留下栅极沟槽614之后的晶体管600。 在一些实施方式中，可以使用湿法蚀刻工艺将牺牲多晶硅栅极暴露于由氢氧化 物源构成的水溶液。可以在足够长的时间和足够高的温度下施加湿法蚀刻以充分去除所 有牺牲多晶硅栅极。例如，在一个实施方式中，该氢氧化物源可以在去离子水中含有大约 1%体积比到大约40%体积比之间的氢氧化铵或四烷基氢氧化铵(例如氢氧化四甲基铵 (TMAH))。可以将溶液温度维持在大约15t:和大约9(TC之间的温度(例如40°C )，而暴露 时间可以在0到60分钟的范围内(例如1分钟)。如本领域技术人员将认识到的，蚀刻溶液的具体组分可以与这里提供的不同。 在本发明的备选实施方式中，可以使用干法蚀刻工艺来选择性地去除牺牲多晶硅
栅极。干法蚀刻工艺可以包括将牺牲多晶硅栅极暴露于由以下材料得到的等离子体，所述
材料包括但不限于六氟化硫(SF》、溴化氢(HBr)、碘化氢(HI)、氯、氩和/或氦。可以在平
行板反应器或电子回旋共振蚀刻器中进行这种选择性干法蚀刻工艺。用于去除多晶硅栅极
的等离子体蚀刻可以是和先前曾用于对多晶硅栅极进行构图的工艺相同的工艺。 如果栅极氧化物在牺牲多晶硅栅极下方，例如图6所示的栅极氧化物605，则也可
以去除它(512)。在一些实施方式中，可以用氟化氢(HF)蚀刻剂或常规湿法蚀刻剂来去除
栅极氧化物。 接下来，可以在第一 ILD层上并在去除牺牲多晶硅栅极和栅极氧化物所留下的栅极沟槽内保形地沉积高k栅极电介质层(514)。图9示出了在第一ILD层612上并在栅极沟槽614内沉积保形高k电介质层616的情况。如图9所示，保形沉积的高k栅极电介质层616可以覆盖栅极沟槽614的侧壁和底部。可以使用包括但不限于如下材料的材料形成高k栅极电介质层616 :氧化铪、氧化铪硅、氮氧化铪硅、氧化镧、氧化锆、氧化锆硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、BST、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽、铌酸铅锌和PZT。虽然在此描述了可用于形成高k栅极电介质层的一些范例，但可以利用可以减小栅极泄漏的其他材料形成该层。 在一些实施方式中，可以利用常规沉积工艺在衬底上形成高k栅极电介质层，包括但不限于CVD、低压CVD、PECVD、物理气相沉积(PVD) 、ALD、旋涂电介质工艺(SOD)或外延生长。在本发明的一个实施方式中，可以使用ALD工艺，其中，可以以选定流速将金属氧化物前体(例如金属氯化物)和蒸汽提供到CVD反应器中，可以在选定温度和压力下操作CVD反应器以在衬底和高k栅极电介质层之间产生原子量级上的光滑的界面。CVD反应器可以运行足够长时间，以形成具有期望厚度的层。在一些实施方式中，所得的高k栅极电介质层的厚度可以在3埃(A)到60 A的范围内，更优选地在大约5 A到大约40 A范围内。
然后可以在该结构上执行退火工艺(516)。在一些实施方式中，退火工艺可以是快速热退火，在60(TC到80(TC范围内的温度下执行快速热退火，持续0. 5秒到10秒范围内的时间。这种退火可以改变高k栅极电介质层的分子结构以生成经退火的栅极电介质层，其可以表现出改善的工艺控制和可靠性，从而获得改善的器件性能。 然后可以执行金属化工艺以在经退火的高k栅极电介质层上沉积金属层(518)。金属沉积覆盖了经退火的高k栅极电介质层并用金属填充了栅极沟槽。金属层通常将具有100 A到2000 A范围内的厚度。可以使用公知的金属沉积工艺，例如CVD、PVD、ALD、溅射、电镀或无电镀来沉积金属层。被沉积的金属将形成金属栅电极，因此，可以在金属化工艺中使用的金属包括通常用于金属栅电极的金属或金属合金。例如，所使用的金属可以是以下金属之一或其组合铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、钨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化物或导电金属氧化物。在其他实施方式中，可以使用这里未列出的金属。在本发明的一些实施方式中，所使用的金属可以是逸出功金属和沟槽填充金属的组合。
接下来，可以使用CMP工艺对所沉积的金属进行平面化，并完成高k/金属栅极晶体管的形成(520)。该CMP工艺去除了金属的多余部分和经退火的高k栅极电介质层的多余部分。图10示出了用CMP工艺对沉积的金属进行平面化之后在高k电介质层616中形成的金属栅极618。至少金属栅极618、高k电介质层616、间隔体606、源极区608和漏极区610的组合形成了高k/金属栅极晶体管620。 然后可以在第一电介质层和高k/金属栅极晶体管上沉积第二 ILD层(522)。像第一 ILD层那样，可以使用各种常规ILD材料，例如Si02、 CDO、氮化硅、PFCB或FSG中的任一种来形成第二 ILD层。可以使用诸如CVD、ALD、PECVD或外延工艺等的工艺来沉积第二 ILD层。图11示出了沉积于第一 ILD层612和高k/金属栅极晶体管620上的第二 ILD层622。
然后可以通过第一和第二电介质层蚀刻向下延伸到源极和漏极区的接触沟槽(524)。图11示出了被蚀刻穿过第二电介质层622和第一电介质层612并停止于源极区608和漏极区610上的这种接触沟槽624。就是在该接触沟槽624内将要形成通向高k/金属栅极晶体管620的电接触部。 在本发明的实施方式中，每个接触沟槽624都在平行于金属栅极618的方向上跨过源极区608或漏极区610(接触沟槽624形成在其上)的长度延伸。在图14中更清楚地示出了这点，图14提供了高k/金属栅极晶体管620的顶视图，示出了每个接触沟槽624是如何跨过源极区608或漏极区610延伸的。接触沟槽624与金属栅极618平行设置。使用接触沟槽624允许之后形成的通向高k/金属栅极晶体管620的电接触部跨过源极和漏极区608/610延伸并完全跨过(str即)源极和漏极区608/610。这与图15所示的常规的分立的接触过孔不同。图15提供的高k/金属栅极晶体管620的顶视图示出了若干分立的接触过孔626，它们跨越源极区608或漏极区610排列。然而，在本发明的备选实施方式中，可以使用这种接触过孔626而不是接触沟槽624。 可以使用常规光刻工艺来形成接触沟槽。例如，可以使用的一种光刻技术包括在第二电介质层上沉积光致抗蚀剂材料，利用图案化掩模将光致抗蚀剂材料暴露于紫外线幅射，对光致抗蚀剂材料进行显影，蚀刻第二和第一电介质层，然后去除光致抗蚀剂材料。显影之后保留的光致抗蚀剂材料充当着掩模，只允许蚀刻电介质层的选定部分，由此限定了诸如接触沟槽等结构。 在形成接触沟槽之后，可以在第二电介质层顶部并在接触沟槽内沉积诸如镍层等的金属层(526)。可以使用诸如溅射、PVD、CVD或ALD等的常规沉积工艺来将镍层沉积到接触沟槽中。该沉积可以是保形沉积。图11示出了向第二电介质层622上并在接触沟槽624内沉积镍金属层628的情况。如图所示，镍层628的保形沉积可以覆盖接触沟槽624的侧壁和底部表面。在其他实施方式中，可用于在源极和漏极区上形成硅化物层的备选金属包括但不限于钛、钴和铂。 然后可以执行退火工艺，使镍和硅发生反应并在源极和漏极区上形成镍硅化物层(528)。如上所述，镍硅化物层可以改善高k/金属栅极晶体管的可靠性并可以减小源极/漏极区和后形成的电接触部之间的电阻。在一种实施方式中，针对镍金属的退火工艺可以使用大于或等于30(TC且小于或等于50(TC的温度。该退火工艺的持续时间可以在几毫秒到几秒的范围内。在使用钛、钴或铂的备选实施方式中，该退火工艺形成了钛硅化物层、钴硅化物层或铂硅化物层。 与常规的硅化物层不同，本发明的镍硅化物层不覆盖源极区或漏极区的整个表面。因为所沉积的镍层被限定在接触沟槽之内，所以每个镍硅化物层的形成被限制在每个接触沟槽的底表面。因此，被镍硅化物层覆盖的表面区域被限定于接触沟槽底部的表面区域。此外，镍硅化物层可以至少部分地扩散到源极区或漏极区的选定部分中。因此预期镍硅化物层可以消耗掉源极/漏极区的一部分。 可以选择性地去除剩下的未反应镍金属，例如沉积在接触沟槽侧壁上和第二电介质层的顶表面上的镍(530)。在一些实施方式中，可以使用采用了硫酸的有针对性的湿法蚀刻工艺来去除未反应的镍金属。 图12示出了已经形成在源极区608和漏极区610上的一对镍硅化物层630。已经选择性地去除了未反应的镍金属628，仅留下镍硅化物层630。如图所示，镍硅化物层630被限制在接触沟槽624的底部，未覆盖源极区608或漏极区610的整个表面。
在形成镍硅化物层之后，可以执行金属化工艺以用金属填充接触沟槽，该金属充当通向高k/金属栅极晶体管的电接触部(532)。在一些实施方式中，用于填充接触沟槽的金属可以是钨。在其他实施方式中，可用于形成电接触部的金属包括但不限于铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、鸨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化物和导电金属氧化物。可以使用常规金属沉积工艺，例如溅射、PVD、 CVD、 ALD、无电镀或电镀来将金属沉积到接触沟槽中。金属化工艺之后可以是CMP工艺，以去除任何多余的金属(534)并将金属沉积限制在接触沟槽中。 图13示出了金属化的接触沟槽，其形成了通向高k/金属栅极晶体管620和从高k/金属栅极晶体管620导出的一对电接触部632。这些电接触部632将高k/金属栅极晶体管620耦合到互连或其他器件(未示出)。而且如图所示，该电接触部632包括镍硅化物层630，该镍硅化物层630减小了电接触部632与源极和漏极区608/610之间的电阻，同时改善了高k/金属栅极晶体管620的可靠性。 这样，已经描述了一种结合高k/金属栅极晶体管形成镍硅化物层的工艺流程。本发明的方法使得能够向高k电介质层施加这种退火，但不破坏可能用在晶体管的金属栅电极或金属硅化物层中的任何不耐高温的金属。 对本发明的图示的实施方式的以上描述，包括在摘要中描述的内容，并非意在穷举或将本发明限制在所公开的精确形式。尽管在此为了例示的目的描述了本发明的具体实施方式
及其范例，但如本领域的技术人员将认识到的，在本发明的范围内各种等价的修改都是可能的。 可以依据以上详细描述对本发明做出这些修改。以下权利要求中使用的术语不应被视为将本发明限制到说明书和权利要求中公开的具体实施方式
。相反，本发明的范围完全由以下权利要求确定，应根据权利要求解释的已建立的法律原则来解释如下权利要求。
权利要求
一种方法，其包括在衬底上形成具有牺牲栅极的晶体管；在所述衬底上沉积第一ILD层；去除所述牺牲栅极以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽内沉积高k电介质层；对所述高k电介质层进行退火；在所述栅极沟槽内沉积第一金属层；在所述第一ILD层和所述晶体管上沉积第二ILD层；蚀刻所述第一和第二ILD层以形成延伸到所述晶体管的源极区的第一接触沟槽以及延伸到所述晶体管的漏极区的第二接触沟槽；在所述接触沟槽内沉积第二金属层；对所述第二金属层进行退火，使所述第二金属层发生反应并在所述源极和漏极区上形成金属硅化物层；以及在所述第一和第二接触沟槽内沉积第三金属层以填充所述接触沟槽。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中所述牺牲栅极包括多晶硅，并且其中去除所述牺 牲栅极的步骤包括使用湿法蚀刻工艺或干法蚀刻工艺来选择性地去除所述多晶硅。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中所述晶体管还包括形成于所述牺牲栅极的横向相 对侧上的第一间隔体和第二间隔体，其中所述源极区邻接所述第一间隔体，而所述漏极区 邻接所述第二间隔体。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一 ILD层包括Si02、 CD0、氮化硅、PFCB或 FSG，并且其中所述第二 ILD层包括Si02、 CDO、氮化硅、PFCB或FSG。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中所述高k电介质层包括氧化铪、氧化铪硅、氮氧化 铪硅、氧化镧、氧化锆、氧化锆硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、BST、氧化钡钛、氧化锶钛、氧 化钇、氧化铝、氧化铅钪钽、铌酸铅锌或PZT。
6. 根据权利要求1所述的方法，其中对所述高k电介质层进行退火的步骤包括利用快 速热退火对所述高k电介质层进行退火，该快速热退火的温度大于或等于60(TC且小于或 等于800°C ，持续时间在0. 5秒到10秒的范围内。
7. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一金属层包括从如下材料构成的组中选择 的金属铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、钨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化物和 导电金属氧化物。
8. 根据权利要求1所述的方法，其中蚀刻所述第一和第二 ILD层的步骤包括使用光刻 工艺蚀刻所述第一和第二 ILD层。
9. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第一和第二接触沟槽完全跨过所述源极和漏 极区。
10. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第二金属层包括从由镍、钛、钴和铂构成的 组中选择的金属。
11. 根据权利要求1所述的方法，其中对所述第二金属层进行退火的步骤包括在大于 或等于30(TC且小于或等于50(TC的温度下对所述第二金属层进行退火，持续时间为几毫 秒到几秒。
12. 根据权利要求1所述的方法，其中所述第三金属层包括从由如下材料构成的组中 选择的金属铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、钨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化 物和导电金属氧化物。
13. —种方法，包括在衬底上提供晶体管，其中所述晶体管包括经退火的高k栅极电介质和金属栅极； 在所述衬底和所述晶体管上沉积ILD层；蚀刻所述ILD层以形成延伸到所述晶体管的源极区的第一接触沟槽以及延伸到所述 晶体管的漏极区的第二接触沟槽；在所述第一和第二接触沟槽内沉积金属层；对所述金属层进行退火，使所述金属层发生反应并形成金属硅化物层，该金属硅化物 层设置在所述源极和漏极区上并被限制在所述第一和第二接触沟槽的底部；以及 用第二金属层填充所述第一和第二接触沟槽。
14. 根据权利要求13所述的方法，其中所述经退火的高k栅极电介质包括从由如下材 料构成的组中选择的高k电介质氧化铪、氧化铪硅、氮氧化铪硅、氧化镧、氧化锆、氧化锆 硅、氧化钽、氧化钛、氧化钡锶钛、BST、氧化钡钛、氧化锶钛、氧化钇、氧化铝、氧化铅钪钽、铌 酸铅锌和PZT。
15. 根据权利要求13所述的方法，其中所述金属栅极包括从由如下材料构成的组中选 择的金属铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、钨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化物和导电金属氧化物。
16. 根据权利要求13所述的方法，其中所述ILD层包括从由Si(^、CDO、氮化硅、PFCB和 FSG构成的组中选择的电介质材料。
17. 根据权利要求13所述的方法，其中所述金属层包括从由镍、钛和钴构成的组中选 择的金属。
18. 根据权利要求13所述的方法，其中所述第二金属层包括从由如下材料构成的组中 选择的金属铜、钌、钯、钼、钴、镍、氧化钌、钨、铝、钛、钽、氮化钛、氮化钽、铪、锆、金属碳化 物和导电金属氧化物。
19. 根据权利要求13所述的方法，其中对所述金属层进行退火的步骤包括在大于或等 于30(TC且小于或等于50(TC的温度下对所述金属层进行退火，持续时间为几毫秒到几秒。
全文摘要
一种用于在高k/金属栅极晶体管中形成金属硅化物层的方法，包括在衬底上形成具有牺牲栅极的晶体管；在所述衬底上沉积第一ILD层；去除所述牺牲栅极以形成栅极沟槽；在所述栅极沟槽内沉积高k电介质层；对所述高k电介质层进行退火；在所述栅极沟槽内沉积第一金属层；在所述第一ILD层和所述晶体管上沉积第二ILD层；蚀刻所述第一和第二ILD层以形成向下延伸到所述晶体管的源极区和漏极区的第一接触沟槽和第二接触沟槽；在所述接触沟槽内沉积第二金属层；对第二金属层进行退火以形成金属硅化物层；以及在所述第一和第二接触沟槽内沉积第三金属层以填充所述接触沟槽。
文档编号H01L21/285GK101790778SQ200680043643
公开日2010年7月28日 申请日期2006年12月6日 优先权日2005年12月20日
发明者M·T·博尔 申请人:英特尔公司