專利名稱：接觸電極制造方法和半導體器件的制作方法
技術領域：
本發明涉及半導體領域，尤其涉及半導體器件及其制造方法，更具體地，涉及一種接觸電極制造方法以及一種包含按照前述接觸電極制造方法制造的接觸電極的半導體器件。
背景技術：
隨著半導體器件的尺寸越來越小，用于源極部分/漏極部分的接觸電極的尺寸也越來越小。在這種情況下，接觸電極與源極部分/漏極部分之間的接觸電阻存在變大的趨勢，接觸電阻的增大將導致半導體器件的性能下降。
發明內容
考慮到傳統工藝的上述缺陷，本發明提出了一種接觸電極制造方法，通過增大接觸電極與源極部分/漏極部分之間的接觸面積來達到降低接觸電阻的目的。根據本發明制造的接觸電極具有與源極部分/漏極部分接觸的增大端部，根據本發明的工藝特征，所述增大端部具有鉆石形截面。此外，本發明還提出了一種包含按照前述接觸電極制造方法制造的接觸電極的半導體器件。根據本發明的第一方案，提出了一種半導體器件，包括襯底；柵極部分，形成在所述襯底上；源極部分和漏極部分，分別位于所述柵極部分的相對側；接觸電極，與所述源極部分和/或所述漏極部分相接觸，其中所述接觸電極在與所述源極部分和/或所述漏極部分接觸的一端具有增大的端部。優選地，所述源極部分包括形成在所述襯底內的源極原位摻雜層和位于所述源極原位摻雜層上的提升源極層，以及所述漏極部分包括形成在所述襯底內的漏極原位摻雜層和位于所述漏極原位摻雜層上的提升漏極層。優選地，所述接觸電極的增大的端部位于所述提升源極層或所述提升漏極層中。優選地，所述接觸電極的增大的端部位于所述提升源極層和所述源極原位摻雜層中；和/或所述接觸電極的增大的端部位于所述提升漏極層和所述漏極原位摻雜層中。優選地，所述接觸電極由應變電極材料形成。優選地，所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述增大的端部是通過濕法刻蝕形成的。優選地，所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述增大的端部的側壁與Si晶體的晶面{111}平行。根據本發明的第二方案，提出了一種接觸電極制造方法，包括在半導體器件結構上形成接觸孔，所述半導體器件結構包括柵極部分、源極部分和漏極部分，所述接觸孔的底部暴露出所述源極部分和/或所述漏極部分；對暴露在所述接觸孔的底部的所述源極部分和/或所述漏極部分進行刻蝕，形成底部增大的接觸孔；以及在底部增大的接觸孔中填充電極材料，形成與源極部分和/或漏極部分相接觸的接觸電極，由此所述接觸電極在與源極部分和/或漏極部分接觸的一端具有增大的端部。優選地，所述源極部分包括形成在襯底內的源極原位摻雜層和位于源極原位摻雜層上的提升源極層，以及所述漏極部分包括形成在襯底內的漏極原位摻雜層和位于漏極原位摻雜層上的提升漏極層。優選地，在所述刻蝕步驟中，僅刻蝕所述源極原位摻雜層和/或所述漏極原位摻雜層。優選地，在所述刻蝕步驟中，刻蝕所述源極原位摻雜層和所述提升源極層，和/或刻蝕所述漏極原位摻雜層和所述提升漏極層。優選地，所述電極材料是應變電極材料。優選地，所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述底部增大的接觸孔是通過濕法刻蝕形成的。優選地，所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述底部增大的接觸孔的側壁與Si晶體的晶面{111}平行。在本發明中，由于在與源極部分/漏極部分接觸的界面，增大了接觸電極的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。
通過下面結合
本發明的優選實施例，將使本發明的上述及其它目的、特征和優點更加清楚，其中圖1 6示出了本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法的各個步驟的示意圖，其中圖6示出了包含根據本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件；以及圖1 4、7和8示出了本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法的各個步驟的示意圖，其中圖8示出了包含根據本發明第二實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件。應當注意的是，本說明書附圖并非按照比例繪制，而僅為示意性的目的，因此，不應被理解為對本發明范圍的任何限制和約束。在附圖中，相似的組成部分以相似的附圖標號標識。
具體實施例方式下面參照附圖對本發明的優選實施例進行詳細說明，在描述過程中省略了對于本發明來說是不必要的細節和功能，以防止對本發明的理解造成混淆。第一實施例首先，參考圖6，對包含根據本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件進行詳細描述。圖6示出了包含根據本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件的示意圖。如圖6所示，包含根據本發明第一實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件主要包括襯底100 (Si晶片、SOI等)；柵極部分800，形成在襯底100上；源極部分(S)和漏極部分(D)，分別位于柵極部分800的相對側，源極部分包括形成在襯底100內的源極原位摻雜層(η型或ρ型)310和位于源極原位摻雜層310上方的提升源極層(η型或ρ型摻雜Si) 210，漏極部分包括形成在襯底100內的漏極原位摻雜層(η 型或ρ型)320和位于漏極原位摻雜層320上方的提升漏極層(η型或ρ型摻雜Si) 220 ；氮化物層400，覆蓋柵極部分800、源極部分和漏極部分；氧化物層500，覆蓋氮化物層400 ；源極接觸電極610，穿透氧化物層500和氮化物層400，與源極部分的提升源極層210相接觸； 以及漏極接觸電極620，穿透氧化物層500和氮化物層400，與漏極部分的提升漏極層220 相接觸，其中源極接觸電極610和漏極接觸電極620位于提升源極層210和提升漏極層220 中的端部具有增大的截面(鉆石形截面)。在上述方案中，氧化物層500和氮化物層400也可以由本領域技術人員熟知的其他介質材料替代，本發明對此不做限制。在本發明中，由于源極接觸電極610/漏極接觸電極620在與源極部分/漏極部分接觸的一端具有增大的端部，增大了源極接觸電極610/漏極接觸電極620與源極部分/漏極部分之間的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。接下來，將結合圖1 6，對根據本發明第一實施例的接觸電極制造方法的各個步驟進行詳細描述。首先，如圖1所示，按照傳統工藝，在襯底100 (Si晶片、SOI等或其他能夠用于半導體制造中的襯底結構)上形成柵極疊層800’。對于本發明的實施例來說，可選地，襯底100 可以采用其表面的晶面取向為<100>的Si襯底。柵極疊層800由柵極電介質層810、柵極導體820和氮化物蓋層830自下而上排列構成。然后，如圖2所示，按照傳統工藝，在襯底100內形成源極原位摻雜層(η型或ρ 型)310和漏極原位摻雜層(η型或ρ型)320，并進行退火以激活注入的離子。之后，形成圍繞柵極疊層800’四周的側墻840。此后，可選地，可以進一步進行源/漏重摻雜。接著，在源極原位摻雜層310和漏極原位摻雜層320上形成提升源極層(η型或ρ 型摻雜Si) 210和提升漏極層(η型或ρ型摻雜Si) 220，從而形成半導體器件的源極部分和漏極部分。例如，提升源極層210和提升漏極層220可以是與襯底100不同的半導體層。優選地，對于本發明的實施例，可以沿其表面的晶面取向為<100>的Si襯底100的晶面取向 <100>外延生長Si或摻雜Si來形成提升源極層210和提升漏極層220。例如，可以采用傳統的延伸離子注入和退火方法來形成上述結構。以下，為了行文方便和圖示清楚，省略了對柵極部分800的細節結構(810、820、 830、840、800’)的詳細描述，存在多種工藝可以形成具有上述結構的柵極部分800。此外， 柵極部分800并不局限于說明書附圖所圖示的結構，也可以是按照傳統工藝得到的其他結構的柵極部分800。接下來，如圖3所示，按照傳統工藝，在圖2所示的結構上保形地順序沉積氮化物層400和氧化物層500，并對氧化物層500進行平坦化(可以采用化學機械平坦化(CMP)等工藝)。其中，氧化物層500和氮化物層400也可以由本領域技術人員熟知的其他介質材料替代，本發明對此不做限制。
之后，如圖4所示，按照傳統工藝，在圖3所示的結構上形成用于容納接觸電極的接觸孔，接觸孔的底部暴露出源極部分/漏極部分。例如，可以采用傳統的光刻工藝等。接下來，如圖5所示，形成下端部增大的接觸孔。例如，可以采用各向同性的干法刻蝕或濕法刻蝕，或者采用各向異性的濕法刻蝕(接觸孔的側壁與Si晶體的晶面{111}平行)。例如，可以利用KOH或TMAH溶液，對圖4所示的結構中暴露在接觸孔底部的提升源極層210和提升漏極層220進行濕法刻蝕，形成底部增大的接觸孔(鉆石形截面)。最后，如圖6所示，按照傳統工藝，在圖5所示的接觸孔中填充電極金屬，形成源極接觸電極610/漏極接觸電極620。源極接觸電極610/漏極接觸電極620具有接觸孔的形狀，即，在與提升源極層210/提升漏極層220接觸的一端具有增大的端部(該增大的端部具有鉆石形截面)，增大了源極接觸電極610/漏極接觸電極620與提升源極層210/提升漏極層220 (源極部分/漏極部分)之間的接觸面積。在本發明中，由于源極接觸電極610/漏極接觸電極620在與源極部分/漏極部分接觸的一端具有增大的端部，增大了源極接觸電極610/漏極接觸電極620與源極部分/漏極部分之間的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。第二實施例首先，參考圖8，對包含根據本發明第二實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件進行詳細描述。圖8示出了包含根據本發明第二實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件的示意圖。如圖8所示，包含根據本發明第二實施例所提出的接觸電極制造方法制造完成的接觸電極在內的半導體器件主要包括襯底100 (Si晶片、SOI等)；柵極部分800，形成在襯底100上；源極部分(S)和漏極部分(D)，分別位于柵極部分800的相對側，源極部分包括形成在襯底100內的源極原位摻雜層(η型或ρ型)310和位于源極原位摻雜層310上方的提升源極層(η型或ρ型摻雜Si) 210，漏極部分包括形成在襯底100內的漏極原位摻雜層(η 型或ρ型)320和位于漏極原位摻雜層320上方的提升漏極層(η型或ρ型摻雜Si) 220 ；氮化物層400，覆蓋柵極部分800、源極部分和漏極部分；氧化物層500，覆蓋氮化物層400 ；源極接觸電極710，穿透氧化物層500、氮化物層400和提升源極層210，與源極部分的源極原位摻雜層310相接觸；以及漏極接觸電極720，穿透氧化物層500、氮化物層400和提升漏極層220，與漏極部分的漏極原位摻雜層320相接觸，其中源極接觸電極710和漏極接觸電極 720位于源極部分(提升源極層210和源極原位摻雜層310)和漏極部分(提升漏極層220 和漏極原位摻雜層320)中的端部具有增大的截面(鉆石形截面)。在上述方案中，氧化物層500和氮化物層400也可以由本領域技術人員熟知的其他介質材料替代，本發明對此不做限制。在本發明中，由于源極接觸電極710/漏極接觸電極720在與源極部分/漏極部分接觸的一端具有增大的端部，增大了源極接觸電極710/漏極接觸電極720與源極部分/漏極部分之間的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。此外，圖8所示的源極接觸電極710/漏極接觸電極720可以由應變電極材料形成，由此對周圍的其他結構(尤其是位于襯底100內的漏極原位摻雜層320/漏極原位摻雜層320)產生拉應力(η型半導體器件)或壓應力(P型半導體器件)，提高電子遷移率(η型半導體器件)或空穴遷移率(P型半導體器件)，從而進一步增強半導體器件的性能。
接下來，將結合圖1 4、7和8，對根據本發明第二實施例的接觸電極制造方法的各個步驟進行詳細描述。圖1 4的步驟與根據本發明第一實施例的接觸電極制造方法相同，為了行文簡潔起見，這里省略了對圖1 4的詳細描述，具體內容可參考前述第一實施例中的詳細描述。如圖4所示，形成了用于容納接觸電極的接觸孔，接觸孔的底部暴露出源極部分/ 漏極部分。接下來，如圖7所示，形成下端部增大的接觸孔。例如，可以采用各向同性的干法刻蝕或濕法刻蝕，或者采用各向異性的濕法刻蝕(接觸孔的側壁與Si晶體的晶面{111}平行)。例如，可以利用KOH或TMAH溶液，對圖4所示的結構中暴露在接觸孔底部的源極部分/漏極部分進行濕法刻蝕。在第一實施例中，提升源極層210和提升漏極層220未被刻蝕穿透(例如，通過控制溶液的濃度和溫度、刻蝕的時間等)。與第一實施例不同，在第二實施例中，刻蝕穿透提升源極層210和提升漏極層220，并進一步刻蝕源極原位摻雜層310和漏極原位摻雜層320，形成底部增大的接觸孔(鉆石形截面)。在第二實施例中，可以得到比第一實施例底部增大更多的接觸孔。最后，如圖8所示，按照傳統工藝，在圖7所示的接觸孔中填充電極金屬，形成源極接觸電極710/漏極接觸電極720。源極接觸電極710/漏極接觸電極720具有接觸孔的形狀，即，在與源極部分(提升源極層210和源極原位摻雜層310)/漏極部分(提升漏極層220 和漏極原位摻雜層320)接觸的一端具有增大的端部(該增大的端部具有鉆石形截面)，增大了源極接觸電極710/漏極接觸電極720與源極部分/漏極部分之間的接觸面積。在本發明中，由于源極接觸電極710/漏極接觸電極720在與源極部分/漏極部分接觸的一端具有增大的端部，增大了源極接觸電極710/漏極接觸電極720與源極部分/漏極部分之間的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。此外，在圖8所示步驟中，可以填充應變電極金屬來形成源極接觸電極710/漏極接觸電極720，由此對周圍的其他結構(尤其是位于襯底100內的漏極原位摻雜層320/漏極原位摻雜層320)產生拉應力(η型半導體器件)或壓應力(P型半導體器件)(通過控制沉積時的工藝參數來控制應力的產生)，提高電子遷移率(η型半導體器件)或空穴遷移率 (P型半導體器件)，從而進一步增強半導體器件的性能。至此已經結合優選實施例對本發明進行了描述。應該理解，本領域技術人員在不脫離本發明的精神和范圍的情況下，可以進行各種其它的改變、替換和添加。因此，本發明的范圍不局限于上述特定實施例，而應由所附權利要求所限定。
權利要求
1.一種半導體器件，包括 襯底；柵極部分，形成在所述襯底上；源極部分和漏極部分，分別位于所述柵極部分的相對側； 接觸電極，與所述源極部分和/或所述漏極部分相接觸，其中所述接觸電極在與所述源極部分和/或所述漏極部分接觸的一端具有增大的端部。
2.根據權利要求1所述的半導體器件，其特征在于所述源極部分包括形成在所述襯底內的源極原位摻雜層和位于所述源極原位摻雜層上的提升源極層，以及所述漏極部分包括形成在所述襯底內的漏極原位摻雜層和位于所述漏極原位摻雜層上的提升漏極層。
3.根據權利要求2所述的半導體器件，其特征在于所述接觸電極的增大的端部位于所述提升源極層或所述提升漏極層中。
4.根據權利要求2所述的半導體器件，其特征在于所述接觸電極的增大的端部位于所述提升源極層和所述源極原位摻雜層中；和/或所述接觸電極的增大的端部位于所述提升漏極層和所述漏極原位摻雜層中。
5.根據權利要求4所述的半導體器件，其特征在于所述接觸電極由應變電極材料形成。
6.根據權利要求1 5之一所述的半導體器件，其特征在于所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述增大的端部是通過濕法刻蝕形成的。
7.根據權利要求1 5之一所述的半導體器件，其特征在于所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述增大的端部的側壁與Si晶體的晶面{111}平行。
8.一種接觸電極制造方法，包括在半導體器件結構上形成接觸孔，所述半導體器件結構包括柵極部分、源極部分和漏極部分，所述接觸孔的底部暴露出所述源極部分和/或所述漏極部分；對暴露在所述接觸孔的底部的所述源極部分和/或所述漏極部分進行刻蝕，形成底部增大的接觸孔；以及在底部增大的接觸孔中填充電極材料，形成與源極部分和/或漏極部分相接觸的接觸電極，由此所述接觸電極在與源極部分和/或漏極部分接觸的一端具有增大的端部。
9.根據權利要求8所述的接觸電極制造方法，其特征在于所述源極部分包括形成在襯底內的源極原位摻雜層和位于源極原位摻雜層上的提升源極層，以及所述漏極部分包括形成在襯底內的漏極原位摻雜層和位于漏極原位摻雜層上的提升漏極層。
10.根據權利要求9所述的接觸電極制造方法，其特征在于在所述刻蝕步驟中，僅刻蝕所述源極原位摻雜層和/或所述漏極原位摻雜層。
11.根據權利要求9所述的接觸電極制造方法，其特征在于在所述刻蝕步驟中，刻蝕所述源極原位摻雜層和所述提升源極層，和/或刻蝕所述漏極原位摻雜層和所述提升漏極層。
12.根據權利要求11所述的接觸電極制造方法，其特征在于所述電極材料是應變電極材料。
13.根據權利要求8 12之一所述的半導體器件，其特征在于所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述底部增大的接觸孔是通過濕法刻蝕形成的。
14.根據權利要求8 12之一所述的半導體器件，其特征在于所述襯底是Si襯底，所述Si襯底表面的晶面取向為<100>，所述提升源極層和/或所述提升漏極層是沿所述Si襯底表面的晶面取向<100>外延生長形成的，所述底部增大的接觸孔的側壁與Si晶體的晶面{111}平行。
全文摘要
本發明提出了一種半導體器件，包括襯底；柵極部分，形成在所述襯底上；源極部分和漏極部分，分別位于所述柵極部分的相對側；接觸電極，與所述源極部分和/或所述漏極部分相接觸，其中所述接觸電極在與所述源極部分和/或所述漏極部分接觸的一端具有增大的端部。在本發明中，由于在與源極部分/漏極部分接觸的界面，增大了接觸電極的接觸面積，實現了接觸電阻的降低，從而確保/增強了半導體器件的性能。本發明還提出了用于制造前述半導體器件(尤其是其中的接觸電極)的方法。
文檔編號H01L29/417GK102468326SQ20101053198
公開日2012年5月23日 申請日期2010年10月29日 優先權日2010年10月29日
發明者尹海洲, 朱慧瓏, 駱志炯 申請人:中國科學院微電子研究所