专利名称：一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种集成电路制造方法，尤其涉及一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件及其制备方法。
背景技术：
半导体制备工艺中，为了充分保护栅极，在栅极的外侧由里至外依次设有采用氧化物和氮化物间隔排列的错层侧壁，而最外层的侧壁往往采用氮化硅制成，从而在晶体管中起到电隔离栅极和杂质区(如源/漏区或轻掺杂区)的作用。如图1所示的半导体晶体管的栅极13，在所述栅极的外侧设有多层侧壁，其中最外层侧壁1’ 一般采用氮化硅制成， 而在所述侧壁1’靠近栅极13内侧设有采用氧化物制成的侧壁2’。最外层的侧壁1’可有效保护栅极，避免栅极上方的掺杂区，如NiSi等金属硅化物对于栅极的渗透，从而影响晶体管性能。在最外层侧壁1’以及采用氧化物制成的侧壁2’制备时，现在衬底以及栅极的上方自下而上依次覆盖一层氧化物和一层氮化物，并采用刻蚀工艺从而在栅极外侧形成侧壁 2’和侧壁1’。然而我们发现采用上述工艺得到的侧壁2’和侧壁1’由于侧壁1’覆盖于所述栅极的金属氧化物介电材料层2’上方，其并未完全覆盖住所述金属氧化物介电材料层 2’，在侧墙1’成型工艺过程中因为清洗工艺(一般采用酸槽清洗)很容易造成所述侧壁1’ 下方的氧化物损侧壁1’缺失，从而在侧墙1’下靠近源漏极的界面处形成一定深度的空洞 10 ；而当向栅极上方沉积NiSi层时，含有镍和硅的基体发生反应形成硅化物时，空洞10下方也会形成NiSi层12’。而且因为镍在反应中有一定移动性，在比较极端的情况下，镍原子很容易钻入到浅沟道区11，从而造成源漏区的导通和器件的失效。
发明内容
本发明提供了一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件及其制备方法，其克服了上述现有半导体制备工艺中，侧壁成型时，在酸槽清洗过程中，容易造成氧化物损失，从而在侧墙下靠近源漏极的界面处形成一定深度的空洞缺陷，从而避免在栅极上方沉积金属硅化物层后，金属离子易有空洞进入浅沟道区从而造成源漏区的导通和器件的失效的问题。本发明一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件方法通过以下技术方案实现其目的
一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件，其中，包括栅极和金属硅化物层；其中，所述栅极外侧由里至外依次覆盖有多层侧壁，而所述金属硅化物层覆盖于所述多层侧壁和所述栅极的上方；所述多层侧壁中最外层侧壁为氮硅化合物制成的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层下端与栅极的源极或是漏极相连接，用于防止侧壁成型工艺过程中侧壁损失所导致的在侧壁的下方靠近源极或漏极侧所形成的空洞，进而防止空洞使得金属硅化物层中的金属离子有空洞扩散渗透至栅极的浅沟道中所导致的源极与漏极导通。上述的半导体器件，其中，所述多层侧壁包括多层采用氧化物制成的氧化物侧壁和多层采用氮硅化合物制成的氮硅化合物侧壁；所述氮硅化合物侧壁和氧化物侧壁间隔排列，且靠近所述栅极的最内层侧壁为栅氧化层(所述栅氧化层为一种氧化物侧壁)。上述的半导体器件，其中，所述栅极包括四层侧壁，由里至外依次为栅氧化层；第一氮化硅层；第二氧化物层和扩散阻挡层。上述的方法，其中，所述金属硅化物层采用含镍的基体和硅的基体反应形成的镍硅化合物制成。一种制备权利要求1所述的防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件的制备方法，其中，所述半导体器件的制备包括以下步骤
步骤一、在半导体衬底上建立栅极，并在所述栅极外侧形成多层侧壁，并完成源极与漏极离子注入；
步骤二、刻蚀移除栅极最外层的侧壁，并在覆盖有其余多层侧壁的栅极上方由下至上依次覆盖一层氮硅化合物保护层和另一层金属氧化物层；
步骤三、采用刻蚀工艺完全去除覆盖所述氮硅化合物保护层上方的金属氧化物层，以及去除部分的氮硅化合物保护层，且剩余的氮硅化合物保护层在栅极的外侧形成一层扩散阻挡层，且所述扩散阻挡层与所述栅极的源极或漏极相连接其包裹住所述的多层侧壁； 步骤四、在所述栅极上方覆盖一层金属硅化物层，并完成半导体器件制备。上述的方法，其中，在所述步骤1中，所述多层侧壁包括采用氧化物制成的氧化物侧壁和采用氮硅化合物制成的氮硅化合物侧壁；所述氮硅化合物侧壁和氧化物侧壁间隔排列，且靠近所述栅极的最内层侧壁为栅氧化层。上述的方法，其中，在所述步骤1中，由里至外由里至外依次覆盖一层栅氧化层、
第一氮化硅层、第二氧化物层和第二氮化硅层。上述的方法，其中，所述金属硅化物层采用含镍的基体和硅的基体反应形成的镍硅化合物制成。采用本发明的益处在于
本发明一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件通过在栅极的外围覆盖一层扩散阻挡层，从而有效加强对于栅极中金属氧化物介电材料层的保护，从而防止金属氧化物介电材料层在栅极靠近源漏极上形成酸槽清洗空洞，从而栅极上方的金属硅化物层中的离子由空洞渗透进入栅极的浅沟道中，造成栅极的源漏区的导通和器件的失效等问题。
图1本发明的现有栅极侧墙下形成空洞后的结构示意图2为本发明实施例1防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件结构示意图； 图3为本发明实施例2防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件制备过程示意图， 其中，图3 (a)为现有技术中覆盖有多层侧墙的栅极模型； 图3 (b)为移除侧墙阻挡层后的栅极模型； 图3 (c)为覆盖有氮硅化合物保护层和金属氧化物层的栅极模型； 图3 (d)为刻蚀氮硅化合物保护层和金属氧化物层后，覆盖有成型后扩散阻挡层的栅极模型；
图3 (e)为完全清除金属氧化物层后覆盖有成型扩散阻挡层的栅极模型；图3 (f)为覆盖有金属硅化物的栅极模型。
具体实施例方式实施例1
如图2所示，一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件中，包括两个栅极13，在所述两个栅极13，以及覆盖于所述栅极13上方的金属硅化合物层7 ；所述栅极13由里至外依次包裹有由氧化物制成的氧化物层和氮硅化合物间隔排列的4层侧壁，所述4层侧壁包括位于最内侧，靠近所述栅极13的栅氧化层4、第一氮化硅层3，第二氧化层2，以及位于最外层的扩散阻挡层5。且所述扩散阻挡层5与栅极的源极或是漏极相连接，且包裹住由氧化物制成的第二氧化层2。这样的结构可在扩散阻挡层成型工艺，采用酸槽清洗过程中，有效防止在第二氧化层2的氧化物损失，以致在最外层侧壁扩散阻挡层5下，所述第二氧化层2靠近源极或漏极侧形成如图1中所示的空洞10。这样，当栅极13上方的金属硅化物形成后，即使在栅极13下方形成一层金属硅化物层11，所述的扩散阻挡层5也可由有效控制金属原子的移动渗透范围，严格限制金属硅化物层11在栅极源漏极上的形成范围，有效防止金属离子进入浅沟道，从而使得栅极的源漏极导通，使得器件失效。其中，经试验证明，氮硅化合物(SiN)可有效防止金属原子渗透因而采用SiN制成的所述扩散阻挡层5可有效限制金属硅化物层11在栅极源漏极上的形成范围，不至于金属离子进入浅沟道，从而使得栅极的源漏极导通。而，所述金属硅化物层优先采用含硅的基体以及含有镍基体发生反应形成的NiSi层。实施例2:
一种实施例1中所描述的防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件的制备方法，所述半导体器件的制备具体包括以下步骤
步骤一、如图3 (a)所示，图中，显示为与本发明相关的器件栅极的局部图形。图中，在半导体衬底上建立两个栅极13，并在所述各个栅极13的外侧由里至外依次覆盖一层栅氧化层4、第一氮化硅层3，第二氧化层2，以及位于最外层的第二氮化硅层1，这4层侧壁。并且在所述栅极13的两侧分别注入离子，完成源极与漏极离子注入。由于最外层第二氮化硅层1以及采用第二氧化层2制备时，现在衬底以及栅极的上方自下而上依次覆盖一层氧化物和一层氮化物，并采用刻蚀工艺从而在栅极外侧形成第二氧化层2和第二氮化硅层1。从而图中显示，第二氮化硅层1覆盖于第二氧化层2上方，其并未完全覆盖住第二氧化层2。 且所述且不与栅极13的源极和漏极相接触；
步骤二、如图3 (b)所示，刻蚀移除所述第二氮化硅层1，并在所述第二氧化层2上方覆盖一层氮硅化合物保护层5’和一层金属氧化物层6’ ；所述金属氧化物层6’位于所述氮硅化合物保护层5’上方，如图3 (c)所示；
步骤三、如图3 (d)所示，刻蚀所述金属氧化物层6’和氮硅化合物保护层5’，且剩余的氮硅化合物保护层5’在所述栅极外侧形成一层扩散阻挡层5 ；所述扩散阻挡层5与所述栅极的源极或漏极相连接，且包裹住所述第二氧化层2 ；而所述金属氧化物层6’为牺牲层， 即用于保护刻蚀过程中的氮硅化合物保护层5’，防止氮硅化合物保护层5’过刻现象发生， 从而影响最后形成的扩散阻挡层5，因而此时在所述扩散阻挡层5上方还存有部分残留的金属氧化物6。清除残留的金属氧化物6后，形成了如图3 (e)所示的，覆盖有扩散阻挡层 5的栅极样本。步骤四、如图3 (f)在所述栅极制备区域上方覆盖一层金属硅化物层7，此时由于金属离子的渗透，在栅极13下方同样形成一层金属硅化物层11，然而由于所述扩散阻挡层 5作用，有效控制了金属原子的移动渗透范围，严格限制金属硅化物层11在栅极源漏极上的形成范围，从而防止金属离子进入浅沟道，从而使得栅极的源漏极导通，使得器件失效。 其中，所述扩散阻挡层1优选采用氮硅化合物(SiN)制成，其可有效防止金属离子渗透。如图3 (a) ^3 (f)所示，所述第一氮化硅层3采用氮硅化合物(SiN)制成。而，所述金属硅化物层7采用含镍的基体和硅的基体反应形成的镍硅化合物 (NiSi)制成。值得注意的是，本发明对本发明的发明点进行了详细描述，而例如栅极其他部分的一些制备工艺的现有技术不再做过多描述。而且上述的附图为与本发明内容相关的半导体器件的局部结构示意图。以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
权利要求
1.一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件，其特征在于，包括栅极和金属硅化物层； 其中，所述栅极外侧由里至外依次覆盖有多层侧壁，而所述金属硅化物层覆盖于所述多层侧壁和所述栅极的上方；所述多层侧壁中最外层侧壁为氮硅化合物制成的扩散阻挡层，所述扩散阻挡层下端与栅极的源极或是漏极相连接，用于防止侧壁成型工艺过程中侧壁损失所导致的在侧壁的下方靠近源极或漏极侧所形成的空洞，进而防止空洞使得金属硅化物层中的金属离子有空洞扩散渗透至栅极的浅沟道中所导致的源极与漏极导通。
2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述多层侧壁包括多层氧化物侧壁和多层氮硅化合物侧壁；所述氮硅化合物侧壁和氧化物侧壁间隔排列，且靠近所述栅极的最内层侧壁为栅氧化层。
3.根据权利要求2所述的半导体器件，其特征在于，所述栅极包括四层侧壁，由里至外依次为栅氧化层；第一氮化硅层；第二氧化物层和扩散阻挡层。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述金属硅化物层采用含镍的基体和硅的基体反应形成的镍硅化合物制成。
5.一种制备权利要求1所述的防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件的制备方法，其特征在于，所述半导体器件的制备包括以下步骤步骤一、在半导体衬底上建立栅极，并在所述栅极外侧形成多层侧壁，并完成源极与漏极离子注入；步骤二、刻蚀移除栅极最外层的侧壁，并在覆盖有其余多层侧壁的栅极上方由下至上依次覆盖一层氮硅化合物保护层和另一层金属氧化物层；步骤三、采用刻蚀工艺完全去除覆盖所述氮硅化合物保护层上方的金属氧化物层，以及去除部分的氮硅化合物保护层，且剩余的氮硅化合物保护层在栅极的外侧形成一层扩散阻挡层，且所述扩散阻挡层与所述栅极的源极或漏极相连接其包裹住所述的多层侧壁；步骤四、在所述栅极上方覆盖一层金属硅化物层，并完成半导体器件制备。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，所述多层侧壁包括采用氧化物制成的氧化物侧壁和采用氮硅化合物制成的氮硅化合物侧壁；所述氮硅化合物侧壁和氧化物侧壁间隔排列，且靠近所述栅极的最内层侧壁为栅氧化层。
7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，在所述步骤1中，由里至外由里至外依次覆盖一层栅氧化层、第一氮化硅层、第二氧化物层和第二氮化硅层。
8.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述金属硅化物层采用含镍的基体和硅的基体反应形成的镍硅化合物制成。
全文摘要
本发明提供了一种防止酸槽清洗空洞形成的半导体器件及其制备方法，本发明通过在栅极的外围覆盖一层扩散阻挡层，从而有效加强对于栅极外侧的各层侧壁的保护，从而防止各侧壁在槽清洗的成型工艺中，靠近栅极源漏极端形成酸槽清洗空洞，从而栅极上方的金属硅化物层中的离子由空洞渗透进入栅极的浅沟道中，造成栅极的源漏区的导通和器件的失效等问题。
文档编号H01L21/336GK102446970SQ201110250270
公开日2012年5月9日 申请日期2011年8月29日 优先权日2011年8月29日
发明者张文广, 徐强, 郑春生, 陈玉文 申请人:上海华力微电子有限公司