半导体结构的制造方法、半导体结构、晶体管及存储器与流程

本公开涉及存储技术领域，具体而言，涉及一种半导体结构的制造方法、半导体结构、晶体管及存储器。

背景技术：

动态随机存取存储器芯片(dynamicrandomaccessmemory，dram)是计算机中常用的半导体存储器件，由许多重复的存储单元组成。每个存储单元通常包括电容器和晶体管。

在现代集成电路制造工艺中，芯片加工需要经历一系列有关清洗、成膜、刻蚀、热处理等工艺环节，每道工艺都可能引入各种各样的缺陷。器件缺陷造成的损失代价极为高昂。

需要说明的是，在上述背景技术部分公开的信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现要素：

本公开的目的在于提供一种半导体结构的制造方法、半导体结构、晶体管及存储器，在形成金属硅化物时仅形成在源漏区域上，避免了形成在栅极区域上方，进而避免了对栅极区域上功能层形成过刻，提高了产品良率。

根据本公开的一个方面，提供了一种半导体结构的制造方法，该制造方法包括：

提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成栅极区域和源漏区域；

形成绝缘介质层，所述绝缘介质层同时覆盖所述栅极区域和所述源漏区域；

图案化所述源漏区域的所述绝缘介质层，形成暴露所述源漏区域的第一接触孔；

在所述第一接触孔的底部形成金属硅化物；

图案化所述栅极区域的所述绝缘介质层，形成在所述半导体衬底上的正投影位于所述栅极区域的第二接触孔；

在所述第一接触孔和所述第二接触孔中形成填充层。

在本公开的一种示例性实施例中，所述图案化所述源漏区域的所述绝缘介质层，形成暴露所述源漏区域的第一接触孔，包括：

在所述绝缘介质层远离所述半导体衬底的一侧形成光刻胶层；

在所述光刻胶层上形成第一接触孔图案；

通过所述第一接触孔图案蚀刻所述绝缘介质层，直至暴露出所述半导体衬底。

在本公开的一种示例性实施例中，所述在所述第一接触孔底部形成金属硅化物，包括：

在所述第一接触孔的底部沉积预设金属材料；

对所述预设金属材料进行热处理，以使所述预设金属材料与所述半导体衬底中的硅反应形成金属硅化物。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述第一接触孔底部形成金属硅化物之后，所述制造方法还包括：

去除所述预设金属材料中未与所述半导体衬底中的硅反应形成金属硅化物的部分。

在本公开的一种示例性实施例中，在图案化所述栅极区域的所述绝缘介质层，形成在所述半导体衬底上的正投影位于所述栅极区域的第二接触孔之前，所述制造方法还包括：

在所述第一接触孔内形成牺牲填充层。

在本公开的一种示例性实施例中，在形成所述第二接触孔之后，形成所述填充层之前，所述制造方法还包括：

去除所述牺牲填充层。

在本公开的一种示例性实施例中，在形成所述第一接触孔之后，在形成所述金属硅化物之前，所述制造方法还包括：

在所述第一接触孔底部形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成金属层。

在本公开的一种示例性实施例中，所述多晶硅层还形成在所述第一接触孔的侧壁，所述金属层还形成在所述侧壁上的多晶硅层的表面。

在本公开的一种示例性实施例中，在所述第一接触孔的底部形成金属硅化物之后，所述制造方法还包括：

在所述金属硅化物表面形成黏附阻挡层。

根据本公开的又一个方面，提供了一种半导体结构，该半导体结构包括：

半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极区域和源漏区域；

绝缘介质层，所述绝缘介质层同时覆盖所述栅极区域和所述源漏区域，所述绝缘介质层上形成有暴露所述源漏区域的第一接触孔以及在所述半导体衬底上的正投影位于所述栅极区域的第二接触孔；

金属硅化物，形成于所述第一接触孔的底部；

填充层，形成于所述第一接触孔和所述第二接触孔中。

在本公开的一种示例性实施例中，所述金属硅化物还形成在所述第一接触孔的侧壁。

在本公开的一种示例性实施例中，所述半导体结构还包括：

黏附阻挡层，形成于所述金属硅化物背离所述半导体衬底的表面。

根据本公开的另一个方面，提供了一种晶体管，该晶体管由上述的制造方法制得。

根据本公开的再一个方面，提供了一种存储器，该存储器包括上述的晶体管。

本公开提供的半导体结构的制造方法，先形成了暴露所述源漏区域的第一接触孔，然后在第一接触孔中形成金属硅化物，金属硅化物形成后，再采用一次掩模形成正投影位于所述栅极区域的第二接触孔，从而避免金属硅化物同时形成在第二接触孔，进而避免在通过去除第二接触孔中的金属硅化物材料时将第二接触孔底部的部分导电材料去除掉，从而避免了工艺引入的缺陷，提高了半导体结构的性能与产品良率。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本公开的一种实施例提供的半导体结构的制造方法的流程图；

图2-图8为本公开的一种实施例提供的半导体结构的制造的工序图；

图9为本公开的一种实施例提供的半导体结构的示意图；

图10为现有的制造方法中材料钨被刻蚀去除程度与本公开的实施例提供的制造方法中材料钨被刻蚀去除程度的对比图。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施方式。然而，示例实施方式能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施方式；相反，提供这些实施方式使得本发明将全面和完整，并将示例实施方式的构思全面地传达给本领域的技术人员。图中相同的附图标记表示相同或类似的结构，因而将省略它们的详细描述。

虽然本说明书中使用相对性的用语，例如“上”“下”来描述图标的一个组件对于另一组件的相对关系，但是这些术语用于本说明书中仅出于方便，例如根据附图中所述的示例的方向。能理解的是，如果将图标的装置翻转使其上下颠倒，则所叙述在“上”的组件将会成为在“下”的组件。当某结构在其它结构“上”时，有可能是指某结构一体形成于其它结构上，或指某结构“直接”设置在其它结构上，或指某结构通过另一结构“间接”设置在其它结构上。

用语“一个”、“一”、“该”、“所述”用以表示存在一个或多个要素/组成部分/等；用语“包括”和“具有”用以表示开放式的包括在内的意思并且是指除了列出的要素/组成部分/等之外还可存在另外的要素/组成部分/等；用语“第一”、“第二”仅作为标记使用，不是对其对象的数量限制。

本公开的实施例首先提供了一种半导体结构的制造方法，如图1所示，该半导体结构的制造方法包括：

步骤s100、提供半导体衬底，在半导体衬底上形成栅极区域和源漏区域；

步骤s200、形成绝缘介质层，绝缘介质层同时覆盖栅极区域和源漏区域；

步骤s300、图案化源漏区域的绝缘介质层，形成暴露源漏区域的第一接触孔；

步骤s400、在第一接触孔的底部形成金属硅化物；

步骤s500、图案化栅极区域的绝缘介质层，形成在半导体衬底上的正投影位于栅极区域的第二接触孔；

步骤s600、在第一接触孔和第二接触孔中形成填充层。

本公开提供的半导体结构的制造方法，先形成了暴露源漏区域的第一接触孔，然后在第一接触孔中形成金属硅化物，金属硅化物形成后，再采用一次掩模形成正投影位于栅极区域的第二接触孔，从而避免金属硅化物同时形成在第二接触孔，进而避免在通过去除第二接触孔中的金属硅化物材料时将第二接触孔底部的部分导电材料去除掉，从而避免了工艺引入的缺陷，提高了半导体结构的性能与产品良率。

下面，将对本公开提供的半导体结构的制造方法中的各步骤进行详细的说明。

在步骤s100中，提供半导体衬底，在半导体衬底上形成栅极区域和源漏区域。

具体地，如图2所示，可通过物理气相沉积法(physicalvapordeposition，pvd)、化学气相沉积法(chemicalvapordeposition，cvd)、旋涂法(spincoating)或其组合形成半导体衬底，形成半导体衬底的材料例如可为：非晶硅、多晶硅、微晶硅、单晶硅、氧化物半导体材料、有机硅材料、有机氧化物半导体材料或其组合。在半导体衬底上预设形成栅极区域和源漏区域。

在步骤s200中，形成绝缘介质层，绝缘介质层同时覆盖栅极区域和源漏区域。

具体地，如图2所示，可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在半导体衬底的一侧形成栅绝缘层，形成栅绝缘层的材料例如可为：氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或其它适合的绝缘物质(例如有机高分子化合物)或上述材料的组合。

进一步地，如图2所示，可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在栅绝缘层20离半导体衬底10的一侧形成栅极30。

示例的，如图2所示，栅极30包括第一导电层310和第二导电层320。可在栅绝缘层20背离半导体衬底10的一侧形成第一导电层310；在第一导电层310背离半导体衬底10的一侧形成第二导电层320。此外，栅极30还可包括更多的导电层，本公开对此不做限制。

其中，栅极30的材料为导电材料，导电材料例如是金属、导电性金属氧化物、导电性高分子、导电性复合材料或其组合；金属例如可为铂、金、银、铝、铬、镍、铜、钼、钛、镁、钙、钡、钠、钯、铁、锰或其组合；导电性金属氧化物例如可为二氧化铟、二氧化锡、铟锡氧化物、掺氟的氧化锡、掺铝的氧化锌、掺镓的氧化锌或其组合；导电性高分子例如可为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔或其组合；导电性复合材料例如可为分散有碳黑、石墨粉、金属微粒子等的导电性复合材料等。第一导电层310可采用上述示例性的金属材料形成，第二导电层320可为金属材料钨形成。此外，第二导电层320可为复合层，远离半导体衬底10的一侧可为含钨的合金材料，靠近半导体衬底10的一侧可由钨材料形成。

具体地，如图2所示，可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在半导体衬底10的一侧形成绝缘介质层40，形成绝缘介质层40的材料例如可为：氧化硅、氮氧化硅、氮化硅或其它适合的绝缘物质(例如有机高分子化合物)或上述材料的组合。绝缘介质层40可用作蚀刻停止层，防止过度刻蚀。

其中，绝缘介质层40可与栅绝缘层20的形成材料相同，例如均采用氧化硅材料形成，可降低工艺成本，提高生产效率。

在步骤s300中，图案化源漏区域的绝缘介质层，形成暴露源漏区域的第一接触孔。

具体地，如图2所示，可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在绝缘介质层40背离半导体衬底10的一侧形成介电层50，形成介电层50的氧化硅、氮氧化硅、氮化硅、有机材料或其组合。

接着，如图3所示，可先通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在介电层50背离半导体衬底10的一侧形成第一光刻胶层610，接着通过曝光显影形成源漏刻蚀孔，然后通过源漏刻蚀孔采用第一刻蚀工艺对介电层50进行刻蚀，以绝缘介质层40作为刻蚀停止层，在介电层50上形成第一过孔511；如图4所示，接着继续通过源漏刻蚀孔采用第二刻蚀工艺，将第一过孔511底部的绝缘介质层40刻蚀掉，形成第一接触孔510，使半导体衬底10从第一接触孔510露出。

在步骤s400中，在第一接触孔的底部形成金属硅化物。

具体地，如图5所示，可通过喷墨打印、沉积等工艺在第一接触孔510中的半导体衬底10上形成预设金属材料，接着进行热处理，使得第一接触孔510底部的预设金属材料与半导体衬底10中的硅反应，形成金属硅化物70。其中，预设金属材料的材料例如可为钴、铂、金、银、铝、铬、镍、铜、钼、钛、镁、钙、钡、钠、钯、铁、锰或其组合。其中，金属硅化物70对应的半导体衬底10的区域为有源区。

其中，在形成金属硅化物70后，可通过刻蚀或研磨去除预设金属材料中未与半导体衬底10中的硅反应形成金属硅化物的部分。示例的，在形成第一接触孔510之后，在形成金属硅化物70之前，制造方法还包括：在第一接触孔底510部形成多晶硅层，在多晶硅层上形成金属层。

具体地，在形成第一接触孔510之后，可先后在第一接触孔510的侧壁和底部长多晶硅层和金属层。随着现在尺寸的微缩(栅极小，蚀刻第一接触孔510的窗口变小)，第一接触孔510深宽比增加，高深宽比的接触孔一方面会增加接触电阻，不利于提高器件的电性能，另一方面，高深宽比的接触孔在蚀刻时衬底源漏区域的硅较多的被损失(因为蚀刻窗口小，如果蚀刻不充分的话将不会有效的暴露出衬底，因此，蚀刻时难免会过蚀刻，从而对衬底造成较多的硅损失)，本公开中的多晶硅一方面是可以弥补半导体衬底10中源漏区域的硅损失，另一方面还可以在第一接触孔510的侧壁上也可以形成金属硅化物70(多晶硅与金属高温退火会反应生成金属硅化物，金属硅化物有较低的接触电阻)，从而提高接触孔的电性能。

其中，退火温度为：600℃至900℃，优选650℃-850℃；退火持续时间为：20秒至50秒。

其中，多晶硅层的厚度为：0.1nm-5nm，多晶硅层中掺杂离子的种类与源漏区域掺杂离子的种类可相同；金属层的厚度为：1nm-10nm。

示例的，在第一接触孔510的底部形成金属硅化物70之后，制造方法还包括：在金属硅化物70表面形成黏附阻挡层。

具体地，黏附阻挡层的材料例如可为ti、ta、tin、tan中的一种。通过黏附阻挡层能够增加后续填充层与金属硅化物70表面以及填充层与第一接触孔510内壁的黏附性，提高金属插塞的形成质量，另一方面也可以阻止沉积填充层金属时所用的反应物与第一接触孔510底部的金属硅化物70发生反应。

在步骤s500中，图案化栅极区域的绝缘介质层，形成在半导体衬底上的正投影位于栅极区域的第二接触孔。

具体地，在图案化栅极区域的绝缘介质层，形成暴露栅极区域的第二接触孔之前，制造方法还包括：在第一接触孔510内形成牺牲填充层。

具体地，如图6所示，形成金属硅化物70后，可将第一光刻胶层610去除，重新在介电层50背离半导体衬底10的一侧形成第二光刻胶层620，第二光刻胶层620覆盖第一接触孔510和金属硅化物70，第二光刻胶层620可作为牺牲填充层，接着对第二光刻胶层620进行曝光显影，以在第二光刻胶层620上形成栅极刻蚀孔，接着通过该栅极刻蚀孔采用第三刻蚀工艺，以绝缘介质层40作为刻蚀停止层，在介电层50上形成第二过孔521；如图7所示，接着通过第二过孔521采用第四刻蚀工艺，将第二过孔521底部的绝缘介质层40刻蚀掉，使栅极30从第二过孔521露出，从而形成第二接触孔520，即第二接触孔520在半导体衬底10上的正投影位于栅极区域。

接着，如图8所示，形成第二接触孔520后，去除第二光刻胶层620，使第一接触孔510中的金属硅化物70或黏附阻挡层露出。

在步骤s600中，在第一接触孔和第二接触孔中形成填充层。

具体地，如图9所示，可通过物理气相沉积法、化学气相沉积法、旋涂法或其组合在第一接触孔和第二接触孔中形成填充层80，填充层80可分别作为源漏极与栅极的导电插塞。

其中，填充层80的材料为导电材料，导电材料例如是金属、导电性金属氧化物、导电性高分子、导电性复合材料或其组合；金属例如可为铂、金、银、铝、铬、镍、铜、钼、钛、镁、钙、钡、钠、钯、铁、锰或其组合；导电性金属氧化物例如可为二氧化铟、二氧化锡、铟锡氧化物、掺氟的氧化锡、掺铝的氧化锌、掺镓的氧化锌或其组合；导电性高分子例如可为聚苯胺、聚吡咯、聚噻吩、聚乙炔或其组合；导电性复合材料例如可为分散有碳黑、石墨粉、金属微粒子等的导电性复合材料等。

如图10所示，a代表的为现有的制造方法中材料钨被刻蚀去除程度，b代表的为本公开的实施例提供的制造方法中材料钨被刻蚀去除程度，可以显然地看出，通过本公开的上述制造方法，先形成了第一接触孔510，然后在第一接触孔510中形成金属硅化物70，金属硅化物70形成后，再采用一次掩模形成第二接触孔520，从而避免材料钴同时形成在第二接触孔520，进而避免在通过去除第二接触孔520中的材料钴时将部分栅极30的表面钨材料去除掉，提高了晶体管的性能。

其中，第一光刻胶层610可与第二光刻胶层620的形成方法及材料形同，第一刻蚀工艺、第二刻蚀工艺、第三刻蚀工艺与第四刻蚀工艺仅为对不同次序刻蚀工艺的命名，第一刻蚀工艺、第二刻蚀工艺、第三刻蚀工艺与第四刻蚀工艺可为相同的刻蚀工艺，也可不同，具体刻蚀工艺为本领域的常规刻蚀工艺，本公开在此不再详述。

需要说明的是，尽管在附图中以特定顺序描述了本公开中方法的各个步骤，但是，这并非要求或者暗示必须按照该特定顺序来执行这些步骤，或是必须执行全部所示的步骤才能实现期望的结果。附加的或备选的，可以省略某些步骤，将多个步骤合并为一个步骤执行，以及/或者将一个步骤分解为多个步骤执行等。

本公开的实施例还提供了一种半导体结构，如图9所示，该半导体结构包括：半导体衬底10、绝缘介质层40、金属硅化物70和填充层80，半导体衬底10上形成有栅极区域和源漏区域；绝缘介质层70同时覆盖栅极区域和源漏区域，绝缘介质层70上形成有暴露源漏区域的第一接触孔510及暴露栅极区域的第二接触孔520；金属硅化物70形成于第一接触孔510的底部；填充层80形成于第一接触孔510和第二接触孔520中。

本公开提供的半导体结构，形成了暴露源漏区域的第一接触孔，在第一接触孔中形成金属硅化物，金属硅化物未形成在第二接触孔，进而避免在通过去除第二接触孔中的金属硅化物材料时将第二接触孔底部的部分导电材料去除掉，从而避免了工艺引入的缺陷，提高了半导体结构的性能与产品良率。

具体地，金属硅化物70还形成在第一接触孔510的侧壁。可通过喷墨打印、沉积等工艺在第一接触孔510中的半导体衬底10上形成预设金属材料，接着进行热处理，使得第一接触孔510底部的预设金属材料与半导体衬底10中的硅反应，形成金属硅化物70。通过在第一接触孔510的侧壁形成金属硅化物70，能够进一步提高接触孔的电性能。

具体地，半导体结构还包括：黏附阻挡层，黏附阻挡层形成于金属硅化物70背离半导体衬底10的表面。其中，黏附阻挡层的材料例如可为ti、ta、tin、tan中的一种。通过黏附阻挡层能够增加后续填充层与金属硅化物70表面以及填充层与第一接触孔510内壁的黏附性，提高金属插塞的形成质量，另一方面也可以阻止沉积填充层金属时所用的反应物与第一接触孔510底部的金属硅化物70发生反应。

由于本公开的示例实施例的半导体结构与上述半导体结构制造方法的示例实施例的步骤对应，因此对于本公开结构实施例中未披露的细节，请参照本公开上述的半导体结构制造方法的实施例。

本公开还提供了一种晶体管，该晶体管由上述的制造方法制得，该晶体所具有的有益效果参照上述关于制造方法有益效果的叙述，在此不再详述。其中，该晶体管可为mos(metaloxidesemiconductor，金属氧化物半导体场效应)管，当然，也可以tft(thinfilmtransistor、薄膜晶体管)，在此不对其类型做特殊限定。

本公开还提供了一种存储器，该存储器包括上述的晶体管。其中，该存储器可为动态随机存取存储器(dynamicrandomaccessmemory，dram)，当然，也可以是只读存储器(read-onlymemory，rom)，在此不对其类型做特殊限定。该存储器可用于手机、平板电脑或其它终端设备，其有益效果可参考上述制造方法的有益效果，在此不再详述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的发明后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。