专利名称：用于制造半导体器件的方法
技术领域：
本发明涉及一种用于制造半导体器件的方法。进一步地，本发 明涉及一种由本发明的方法制造的半导体器件。
背景技术：
虽然在原理上适合于任意的集成半导体结构，但是下面的本发
明以及存在的问题将相对于硅技术中的集成DRAM存储电路来进
行解释。
DRAM存储器件包括多个存储单元，信息以电容器中的电荷的 形式被储存在该存储单元中。通过选择晶体管来控制对于电荷的存 取(操作，access )。
让人们感兴趣的事情主要在于，减少通过选择晶体管将电荷 (进而信息)储存在电容器中所需的时间。存取时间的下限由选择 晶体管以及与选择晶体管接触的触点的低通滤波特性(RC特性) 给出。
希望降^氐触点和界面的压降(电压降，voltage drop)。因此需 要低电阻系数的界面和触点。
存储单元中的选择晶体管通常形成为n-FET晶体管。因此，选 择晶体管的漏极-源极区是高度n型掺杂的。源极-漏极区经过金属插头而,皮4妄触。在金属插头与石圭漏才及区的界面处形成金属石圭化物
(metal silicide )。
高掺杂的源极-漏极区与金属硅化物之间的界面由于金属硅化 物和被掺杂的硅的不同的费米能级(Fermi level)而呈现出肖特基 势垒(Schottky potential )。肖特基势垒对于选择晶体管的电阻系数 有促进作用并提高了用于存取电容器中电荷的延迟时间的下限。
发明内容
本发明提供了 一种用于形成接触区域的方法，其中该接触区域 呈现出低势垒。
用于制造半导体器件的本发明的方法包括以下步骤
(a)提供硅基板，该硅基板包括其中注入有掺杂剂 (dopant)的至少 一个结冲勾区i或；
(b ) 一寻4妾触？文变才才泮牛(contact modifying material) "i殳置在 该至少 一个结构区域的表面上；
(c) 在该至少一个结构区域的表面上形成石圭化物层，该 石圭化物层包括石圭化4太、石圭化氮化钬(titan nitride silicide )、硅化钴、硅化镍、硅化镱、石圭化铒、硅化 粕、石圭化4巴、和石圭化4来中的至少一种。
通过本发明的方法形成的器件包括 源才及/漏才及区；
触点，包4舌由金属石圭4匕物形成的下部；
导电层，包括4妄触改变材料(4妄触改性材料，contact modifying material),该层的上侧邻4妄触点的金属石圭化物并且该 层的下侧邻接源极/漏极区。
接触改变材料降低肖特基势垒高度。因此，触点的电阻系数降 低了 ，并且RC常数也降低了 。与该触点配合的DRAM器件和逻辑 器件具有能够改进对于数据的存取时间以及器件中的压降的潜力。
掺杂剂材料的浓度可以是至少5 x 10"原子/cm3。
结构区域可以是晶体管(如逻辑器件的晶体管)的源极/漏极区 或用于接触存储单元的源极/漏极区的接触区域。
硅化钛、硅化氮化钛、硅化钴、硅化镱、和硅化铒特别适于n 型掺杂的结构区域。硅化铂、硅化钇、和硅化铼优选用于p型掺杂 的结构区域。硅化镍可以混合于其它硅化物中的任一种。
包含掺杂剂的硅基板可进行高的热活化处理以便活化掺杂剂。 在下一步骤中，将接触改变材料注入到被纟参杂的硅基板的结构区域
中或沉积在其上。硅化物层形成在#1改变和一皮掺杂的结构区域上。 这种类型的形成方式(formation)对于半导体存储器件(例如 DRAM )的制造来"i兌特别有利。
可以首先将接触改变材料注入到结构区域中，之后通过高温步 骤来活化纟参杂剂。^圭化物层形成在^皮改变和^皮摻杂的结构区域上。 这种类型的形成方式对于逻辑器件的制造来说特别有利。
可以首先形成石圭^:物层，之后可以通过石圭化物层^^妻触改变材 料注入到该至少一个结构区域的表面。如果无需接触改变材料的活 化步骤，则可以在本方法的较后阶段来施加接触改变材料。 可以将钝化材料沉积在该至少 一个接触区域的表面上，并且硅 化物层可以形成在纟殳置有钝化材料的表面上。
可以在形成硅化物层期间将接触改变材料？ 1入到反应室中。
4姿触改变材津牛可包纟舌石克。
接触改变材料可包括顾、镧、锶、札、碲、稀土金属，特别适
于n型掺杂的结构区域。铝、铟、4家可用于p型掺杂的结构区域。 进一步地，锗、硅、氛、和氩可用于注入接触改变材料。
接触改变材料的浓度优选超过10。原子数/cm3。较低的浓度表 示肖特基势垒的不希望的增加，例如，当也^皮注入到p型结构区域 的情况下硫用作用于高度p型掺杂的结构区域的接触改变材料时。
硅基板可设置有经由结构区域而接触的预制半导体器件，并且 其中，在硅基板上设置绝缘层以覆盖预制半导体器件，并且在绝缘 层中形成开口。通过开口来i殳置4妄触改变材^K并且在开口中形成 石圭化物层。
触点的下部可以延伸到源4及/漏极区中。
触点的下部可以是平坦的并且可以覆盖源 一及/漏纟及区的顶表面。 半导体存储器包括以上晶体管之一。
为了解释本发明的特征，下面将结合附图来描述4艮据本发明的 用于制造电容器结构的方法的优选实施例。附图中
图1至图4示出了硅基板的部分截面，以图解说明根据第一实 施例形成触点的方法；
图5至图8示出了石圭基板的部分截面，以图解说明才艮据第二实 施例形成触点的方法；
图9示出了晶体管的部分截面；以及
图IO示出了晶体管的部分截面。
具体实施例方式
在图1-10中相同的参考标号表示相同或相似的元件。
用于形成触点的本发明方法的第一实施例由图1至图4顺序示 出。图1示出了石圭基斧反1的部分截面。例如，如果该部分表示 MOSFET晶体管的源极-漏极区的话，则图1所示的硅基板1的部 分可以是n型掺杂的。掩模2施加在硅基板1上以限定结构区域3。 结构区域可以是在源极/漏极区上或中的接触区域，或者可以是源极 /漏才及区本身。
在第一 (但可选的)步骤中，将被掺杂的材料4以高剂量的方 式沉积到硅基板l中。高掺杂区域5，即浓度为至少5 x 1018原子数 /cm3的高掺杂区域5优选延伸至珪基板1的表面6。高掺杂区域5 的极性与包围或部分包围硅基板1的物质的极性相同。也就是说， 在n型掺杂的源极-漏极区的上述实例中，高掺杂区域5也是n型掺 杂的。
掺杂剂通过高温活4b步骤^皮活4b,所述的高温活^f匕步骤通常用 于掺杂剂活化(尖峰脉冲/激光/闪光的(快速)退火)并持续几毫秒直 至几秒。
在下一步骤中，将4妄触改变材料7沉积到石圭基冲反1的处于结构 区域3中的表面6中或上。以利用石克作为用于4妄触改变材料7的最 优选实施例的方式来描述本实施例，但是应该理解，在后面列出的 其它接触改变材料7可代替硫或用作硫之外的附加成分。
在硅基板1的表面6处，形成了几纳米厚9的非常薄的界面层 8,该界面层包括优选高度掺杂的硅基板以及硫原子7 (图2)。示 例性;也，石克的浓度在1013-1015的范围内，伊C选是0.5 x lO"-l.Ox 1014 硫原子数/平方厘米。通过利用约3-6keV的动能来注入硫原子，可 以获得约5-10纳米的优选注入深度9。
在下一步骤(图3)中，石圭基板1在其处于结构区域3中的表 面6处被硅化。用于硅化物的优选金属是钛或钴。硅化钛或硅化钴 层10形成或生长在硅基板或具有硫原子的层8上。
具有硫原子的层8在高掺杂的硅基板5与硅化钛或硅化钴的层 IO之间形成界面层。在界面层处形成肖特基势垒。界面层8中的硫 原子7减小4妄触电阻系凄t。可以i正明，通过〗吏用石克，高掺杂的区域* 5与石圭4匕物层10之间的导电性增加大约20-50% 。
通过将金属(具体地是钬、氮化钛、或钨)沉积到硅化物层10 上来结束触点的形成(图4)。
可以在单一步骤中进4亍石圭原子7的沉积以及石圭4匕物层10的生 长。在引入金属的过程中，也可使硫原子7进入反应室。
用于活化硫原子的高温活化步骤不是必需的，从而可以不进行 该步骤。
可在进行退火步骤之前将石克原子注入到结构区域3中。
用于形成触点的本发明方法的第二实施例顺序地由图5-8示 出。首先，提供硅基板l，通过掩模2来构造(structure )该硅基板， 以限定出结构区域3。类似于第一实施例，结构区域3设置有高掺 杂区域5。
立即使硅化物层12生长在硅基板1的表面6上(图6 )。硅化 物层可包括如下材并+中的一种石圭化钬和石圭化钴、或本文上面列出 的其它材料。
通过石圭4匕物层12注入4妻触改变才才一牛13,从而在石圭4匕物层12 与硅基板或硅基板1的高掺杂区域5之间形成界面层14。接触改变 材料优选是硫。可以通过3-6 keV的硫原子的动能来进行该注入。
通过沉积金属或通过鴒来结束触点的形成，优选地，所述金属 对应于构成硅化物层12的金属。
通过石圭化物层12而进^f于的石克原子或其它"l妻触改变材冲牛的注入 可以在活化了层5中的被掺杂的材料且通过高温步骤退火了高掺杂 区域5中的晶体缺陷之后来进4亍。无需进行4妄触改变材料13的活 化来减低肖特基势垒高度。
当高掺杂区域5掺杂有n型掺杂材料时，降低了肖特基势垒的 高度。在高掺杂区域5掺杂有p型掺杂材料的情况下，肖特基势垒 高度不增加而是基本保持恒定。
才艮据理论标准才莫型所预测的，令人惊讶的是，磁b的含量会使得 硅化物层的费米能级变化。通过降低肖特基势垒高度，这样的变化 无论对于n型掺杂区域还是p型掺杂区域都是有利的。但是，各自 掺杂类型相反的区域(上文中的p型掺杂区域或n型掺杂区域)的 肖特基势垒将会增加。
图9示出了用在DRAM存储器件中的逻辑或支持区域中的选 择晶体管。这些晶体管19用于选址存储器件的位线和字线。在逻 辑区域中，使用n-MOSFET和p-MOSFET两种类型。示例性地， 图9示出了 n-MOSFET。在基才反20中形成p型掺杂阱21。在p阱 21上形成栅极氧化物22和栅电极23、 24。在p型阱21中形成包 含n型掺杂材料的源极-漏极区25。
在源极-漏才及区25上形成包含石克原子和金属硅化物的界面层 26。金属硅化物优选是硅化钛和石圭化钴中的至少一种。在形成金属 硅化物的过程中，硫原子或其它接触改变材料被引入到反应室中。 或者通过离子注入方式使原子沉积到金属石圭化物中。
将基本纯的金属硅化物层27施加在界面层27上。在硅化物27 的顶部上形成金属插头(plug) 28以完成这些4妄头。
界面层26、硅化物层27、和金属插头28优选在介电材料29 沉积在晶体管结构19上且开口形成在结构区域30中之后形成。
可以通过图1-8所示的方法之一来进行界面层和石圭化物层的形成。
根据图10，以局部截面的形式示出了通过图l-8所示的本发明 方法之一而形成的第二类型的晶体管31。与用于DRAM器件或纯 逻辑器件的逻辑区域的晶体管19的不同之处在于，相对于源才及-漏 才及区32的触点是以不同方式形成的。在第一步骤中，包4舌源才及-漏 极区32和栅极氧化物33的晶体管31以及4册电极34形成在石圭基板 35中或上。在下一步骤中，晶体管结构31通过介电材料36覆盖。 在介电材料36中，在待连接的源极-漏极区32的区域中形成开口 37。 硅化区域(硅化物区域，silicided area ) 38形成为源极-漏极区 32。金属和反应气体通过开口传输。通过在介电材料36中所设置 的开口 37进行硫原子39的注入。这些步骤的顺序是对源极-漏极
区i或的顶部沉积金属4悉头，以用于形成CS^妻头。
虽然已经参照优选实施例描述了本发明，^f旦是本发明并不限于 此，相反，本发明可以以本领域普通4支术人员容易想到的各种方式 进行改变。因此，本发明应该仅由所附权利要求的范围所限定。
如果石克不作为接触改变材料的话，硒、镧、锶、4L、碲、稀土 金属可用于n型掺杂硅与硅化钴和硅化钛中的至少一种之间的界 面。铝、铟、和镓适于p型掺杂硅的界面。锗、硅、氮、和氩也可 用作接触改变材料。
权利要求
1.一种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤(a)提供硅基板，所述硅基板包括至少一个结构区域，所述结构区域中注入有掺杂剂材料；(b)在所述至少一个结构区域的表面上提供接触改变材料；以及(c)在所述至少一个结构区域的所述被改变的表面上形成硅化物层，所述硅化物层包含硅化钛、硅化氮化钛、硅化钴、硅化镍、硅化镱、硅化铒、硅化铂、硅化钯、和硅化铼中的至少一种。
2. 根据权利要求1所述的方法，其中，在形成所述硅化物层期间， 将所述接触改变材料引入到反应室中。
3. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述接触改变材料包含疏。
4. 根据权利要求1所述的方法，其中，对于n型掺杂的结构区域， 所述接触改变材料是硒、镧、锶、礼、碲、稀土金属中的至少 一种；对于p型掺杂的结构区域，所述接触改变材料是铝、铟、 和镓中的至少一种；或者是锗、硅、氛、和氩中的至少一种。
5. 根据权利要求1所述的方法，其中，所述硅基板设置有经由所 述结构区域接触的预制半导体器件；绝缘层设置在所述硅基板 上以覆盖所述预制半导体器件；开口形成在所述绝缘层中；通 过所述开口4是供所述4妾触改变才才冲十；以及在所述开口中形成所 述石圭化物层。
6. —种用于制造半导体器件的方法，包括以下步骤(a) 提供硅基板，所述硅基板包括至少一个结构区域， 所述结构区域中注入有纟参杂剂材料；(b) 在所述至少一个结构区域的表面上形成硅化物层， 所述,圭化物层包含石圭化钬、石圭化氮化4太、石圭化钴、^圭化4臬、石圭 化镱、硅化铒、硅化铂、硅化4巴、和娃化铼中的至少一种；(c )通过所述vf圭化物层将^妄触改变材^j"注入到所述至少一个结构区域的所述表面上。
7. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述接触改变材料包含硫。
8. 根据权利要求6所述的方法，其中，对于n型掺杂的结构区域， 所述接触改变材料是石西、镧、锶、釓、碲、稀土金属中的至少 一种；对于p型一参杂的结构区域，所述4妄触改变材料是铝、铟、 和镓中的至少一种；或者是锗、硅、氱、和氩中的至少一种。
9. 根据权利要求6所述的方法，其中，所述硅基板设置有经由所 述结构区域接触的预制半导体器件；绝缘层设置在所述硅基板 上以覆盖所述预制半导体器件；开口形成在所述绝缘层中；通 过所述开口才是供所述4妄触改变材坤+;以及在所述开口中形成所 述石圭化物层。
10. —种用于制造半导体器件的方法，包括如下顺序的步骤(a) 提供硅基板，所述硅基板包括至少一个结构区域， 掺杂剂材料以至少5 x 1018原子/(^3的浓度被注入到所述结构 区域中；(b) 以1013-1015原子/平方厘米的表面浓度，将硫注入到 所述至少一个结构区域的表面中； (c) 通过高温退火步骤活化所述掺杂剂材料；(d) 在所述至少一个结构区域的所述被改变的表面上形 成硅化物层，所述石圭化物层包含石圭化钬、石圭化氮化钬、石圭化钴、 硅化镍、硅化镱、硅化铒、硅化柏、硅化钇、和硅化铼中的至 少一种。
11. 一种用于制造半导体器件的方法，包括如下顺序的步骤(a) ^是供硅基板，所述硅基板包括至少一个结构区域， 掺杂剂材料以至少5 x 10"原子/cm3的浓度被注入到所述结构 区域中；(b) 通过高温退火步骤活化所述掺杂剂材料；(c) 以1013-1015原子/平方厘米的表面浓度，将硫注入到 所述至少一个结构区i^的表面中；(d) 在所述至少一个结构区i或的所述^皮改变的表面上形 成硅化物层，所述石圭化物层包含石圭化钛、石圭化氮化钬、硅化钴、 娃化4臬、硅化镱、硅化斜、娃化柏、硅化4巴、和硅化铼中的至 少一种。
12. —种半导体晶体管，包括源才及/漏才及区；触点，包括由硅化钛、硅化氮化钛和硅化钴中的至少一 种形成的下部；导电层，包含好u,所述层的上侧邻4姿所述金属石圭化物并 且所述层的下侧邻4妄所述源才及/漏4及区。
13. 根据权利要求12所述的半导体晶体管，其中，所述触点的所 述下部延伸到所述源才及/漏才及区中。
14. 根据权利要求12所述的半导体晶体管，其中，所述触点的所 述下部是平坦的并覆盖所述源才及/漏才及区的顶表面。
15. —种在支持区域和存储单元区域中的至少 一个区域中包括根 据权利要求12所述的晶体管的半导体存储器件。
16. —种半导体晶体管，包括源极/漏极区；触点，包括由硅化钛、硅化氮化钛和硅化钴中的至少一 种形成的下部；导电层，在所述层的邻接所述触点的金属石圭化物的上侧 以及所述层的邻4妄所述源极/漏极区的下侧包括硫。
全文摘要
本发明涉及一种用于制造半导体器件的方法。提供了硅基板，该硅基板包括其中注入有掺杂剂的至少一个结构区域。在该至少一个结构区域的表面上提供接触改变材料。在该至少一个结构区域的表面上形成硅化物层，该硅化物层包括硅化钛、硅化氮化钛和硅化钴中的至少一种。
文档编号H01L21/335GK101188200SQ20071016649
公开日2008年5月28日 申请日期2007年11月20日 优先权日2006年11月20日
发明者斯文·施米德鲍尔, 迪特马·亨克, 马蒂亚斯·戈德巴赫 申请人:奇梦达股份公司