具有无角轮廓的接触件硅化物的制作方法
【专利说明】具有无角轮廓的接触件硅化物
[0001]优先权声明和交叉引用
[0002]本申请涉及于2014年_月_日提交的、标题为“Contact Silicide
Format1n Using a Spike Annealing Process” 的第 _ 号(代理人卷号:
TSMC2013-1662/24061.2762)美国专利申请，其全部内容结合于此作为参考。
技术领域
[0003]本发明一般地涉及半导体技术领域，更具体地，涉及半导体器件及其制造方法。
【背景技术】
[0004]半导体集成电路(IC)工业已经历了快速发展。IC材料和设计中的技术进步已产生了数代1C，其中，每代IC都比上一代具有更小和更复杂的电路。然而，这些进步已增加了处理和制造IC的复杂性，并且为了实现这些进步，需要IC处理和制造过程中的类似发展。在IC的进化过程中，在几何尺寸(即，使用制造工艺可形成的最小部件)减小的同时，功能密度(即，单位芯片面积上的互连器件的数量)通常会增大。
[0005]随着半导体工业发展为纳米级技术工艺节点以追求更高的器件密度、更高的性能以及更低的成本，来自制造和设计两方面的挑战已引起多层(或三维)集成器件的发展。例如，随着器件尺寸不断缩小，形成接触孔(或接触件)的常规方法已导致各种问题(诸如，不均匀的硅化物晶粒尺寸、接触电阻太大、漏电流问题等)。这样，半导体器件性能劣化并且缺陷数量可能增加。因此，尽管现存的制造半导体器件的方法通常足以满足其预期的目的，但是它们不是在每个方面完全符合要求。
【发明内容】
[0006]为了解决现有技术中所存在的缺陷，根据本发明的一方面，提供了一种半导体器件，包括:晶体管，具有源极/漏极区；导电接触件，设置在所述源极/漏极区上方:以及硅化物元件，设置在所述导电接触件下方，其中，所述硅化物元件具有无角的截面轮廓。
[0007]在该半导体器件中，所述硅化物元件具有近似圆形的截面轮廓。
[0008]在该半导体器件中，所述硅化物元件的一部分具有近似椭圆形的截面轮廓。
[0009]在该半导体器件中，所述硅化物元件是硅化镍。
[0010]在该半导体器件中，以所述硅化物元件形成所述导电接触件和所述源极/漏极区之间的界面的方式设置所述硅化物元件。
[0011]在该半导体器件中，所述晶体管是高k金属栅极晶体管。
[0012]在该半导体器件中，所述半导体器件是20nm技术节点器件。
[0013]根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件，包括:硅衬底；栅极结构，设置在所述硅衬底上方；源极/漏极，形成在所述硅衬底中并且与所述栅极结构邻近；以及接触件，设置在所述源极/漏极上方，所述接触件包含金属材料，其中，金属硅化物形成所述接触件和所述源极/漏极之间的界面，并且所述金属硅化物的截面具有无角的形状。
[0014]在该半导体器件中，所述金属硅化物的截面具有近似圆形的形状。
[0015]在该半导体器件中，所述金属硅化物的一部分的截面具有类椭圆的形状。
[0016]在该半导体器件中，所述金属硅化物包含硅化镍。
[0017]在该半导体器件中，所述栅极结构包括高k栅极介电层和金属栅电极。
[0018]根据本发明的又一方面，提供了一种制造半导体器件的方法，包括:提供衬底，所述衬底具有形成在其中的源极/漏极区和形成在其上方的介电层；在所述介电层中形成开口，其中，所述开口露出所述源极/漏极区；通过所述开口实施注入工艺以在所述源极/漏极区中形成非晶硅部分；在所述开口中沉积金属，所述金属沉积在所述非晶硅部分上；以及对所述金属实施退火以促进所述金属和所述非晶硅部分之间发生反应，从而在所述源极/漏极区中形成金属硅化物。
[0019]在该方法中，实施所述注入工艺包括实施冷注入工艺。
[0020]在该方法中，在约_60°C至约-100°C范围内的温度下实施所述冷注入工艺。
[0021]该方法还包括:在所述退火之后，实施蚀刻工艺以去除所述金属的未反应部分；之后实施另一退火工艺；以及在所述开口中以及在所述金属硅化物上形成导电接触元件。
[0022]该方法还包括:在形成所述开口之前，在所述衬底上方形成栅极结构。
[0023]在该方法中，形成所述栅极结构包括形成高k栅极介电层以及所述高k栅极介电层上方的金属栅电极。
[0024]在该方法中，所述退火包括尖峰退火工艺。
[0025]在该方法中，以所述金属硅化物形成为具有无角的截面轮廓的方式实施所述注入工艺和所述退火。
【附图说明】
[0026]当结合附图进行阅读时，通过以下详细描述可以更好地理解本发明的各个方面。应该注意，根据工业中的标准实践，各个部件未按照比例绘制。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。
[0027]图1至图5和图7至图9是根据一些实施例处于各个制造阶段的半导体器件的简化的截面侧视图。
[0028]图6A和图6B分别是与示例性常规退火工艺和本发明的尖峰退火工艺的实施例相关联的退火温度分布曲线。
[0029]图1OA和图1OB分别是通过常规工艺所形成的示例性金属硅化物和通过本发明的工艺所形成的金属硅化物的实施例的截面轮廓。
[0030]图11是示出Re跟踪计算与应力电压的实验结果的曲线图。
[0031]图12是示出根据一些实施例制造半导体器件的方法的流程图。
【具体实施方式】
[0032]以下公开内容提供了许多不同的实施例或实例以实现所提供的主题的不同特征。以下描述了部件和布置的具体实例以简化本发明。当然，这些仅是实例而并非旨在限制本发明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或上形成第一部件可包括以直接接触的方式形成第一部件和第二部件的实施例，并且也可包括附加部件可形成在第一部件和第二部件之间，使得第一部件和第二部件不直接接触的实施例。此外，本发明在各个实例中可以重复参考标号和/或字母。这种重复是出于简化和清楚的目的，而其本身并不表明所讨论的各个实施例和/或配置之间的关系。
[0033]而且，为了便于描述，诸如“在…之下”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”
等的空间相对术语在此可用于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，空间相对术语旨在包括器件在使用或操作过程中的不同方位。装置可以以其他方式进行定向(旋转90度或在其他方位上)，并因此在此使用的空间相对描述符可同样地进行相应的解释。
[0034]图1至图5和图7至图9是处于各个制造阶段的半导体器件100的局部截面侧视图。半导体器件100可包括集成电路(IC)芯片、片上系统(SoC)或它们的一部分。半导体器件100也可包括各种无源和有源微电子器件，诸如电阻器、电容器、电感器、二极管、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管、双极结型晶体管(BJT)、横向扩散MOS(LDMOS)晶体管、大功率MOS晶体管或其他类型的晶体管。应该理解，为了更好地理解本发明的创造性概念，简化了图1至图5和图7至图9，并且出于简化的原因，可以不明确示出半导体器件100的各个元件。
[0035]参照图1，半导体器件100包括衬底110。在示出的实施例中，衬底110是硅衬底，但是应该理解，在可选实施例中，也可使用其他类型的衬底。例如，衬底110也可以是硅锗衬底、碳化硅衬底等。例如，也可通过η型掺杂剂或P型掺杂剂来轻掺杂衬底110。
[0036]衬底110可包括各种掺杂区，诸如，晶体管器件的源极/漏极区120和121。源极/漏极区120和121可以是P型衬底110中的η型区，或者可以是η型衬底110中的ρ型区。源极/漏极区120和121的每个也可包括轻掺杂部分和重掺杂部分，出于简化的原因，没有将它们明确地示出。
[0037]栅极结构130形成在衬底110上方。栅极结构