專利名稱：自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種形成接觸窗(contact)的制作工藝技術(shù)，且特別有關(guān)于一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物(Co-salicide)的接觸窗制作工藝技術(shù)。
目前形成接觸窗的制作工藝技術(shù)還包括一種于接觸窗底部與硅基底之間形成自行對(duì)準(zhǔn)硅化物的制作工藝，其中尤其是以結(jié)晶結(jié)構(gòu)與硅基底相仿的鈷自行對(duì)準(zhǔn)硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)為主。然而，隨著超大規(guī)模集成電路(ULSI)制作工藝分辨率逐漸發(fā)展到0.18微米以下后，接觸窗的深度對(duì)寬度或直徑的深寬比(aspect ratio)也將愈來愈大，因此容易發(fā)生因深寬比過大，而造成目前以物理氣相沉積(physical vapor deposition，簡(jiǎn)稱PVD)作為接觸窗阻障層的形成方法，無法達(dá)到覆蓋接觸窗開口底部的效果，而使位于接觸窗底尚未進(jìn)行硅化反應(yīng)的鈷層受到氧氣與制作工藝中的氮?dú)庥绊懀瑢?dǎo)致而被消耗的問題，進(jìn)而使接觸窗的可靠度(reliability)降低。
本發(fā)明的再一目的是提供一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，可防止鈷層被消耗，進(jìn)而使自行對(duì)準(zhǔn)硅化鈷的形成更加容易。
本發(fā)明的另一目的是提供一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，可以防止鈷層被污染。
本發(fā)明的又一目的是提供一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，可以防止移動(dòng)性離子(mobile ion)在接觸窗側(cè)壁發(fā)生電荷遺漏(charge loss)。
根據(jù)上述與其它目的，本發(fā)明提出一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，于基底上先形成深寬比大于10的接觸窗開口，然后于接觸窗開口側(cè)壁形成氮化硅間隙壁。然后，沉積一層鈷層，再依序形成一層電離金屬等離子體(ionized metal plasma，IMP)鈦層與一層化學(xué)氣相沉積(chemical vapor deposition，簡(jiǎn)稱CVD)氮化鈦層，用以作為鈷層的頂蓋層(capping layer)。隨后，施行第一次快速熱制作工藝(rapid thermal process，簡(jiǎn)稱RTP)，以使鈷層與硅基底反應(yīng)形成自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物。接著，進(jìn)行一濕式蝕刻(wet etch)，以去除鈦/氮化鈦層與未反應(yīng)的鈷層。然后，施行第二次快速熱制作工藝，再將導(dǎo)體層填入接觸窗開口中。
本發(fā)明另外提出一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，于基底上先形成一深接觸窗開口，然后于接觸窗開口側(cè)壁形成氮化硅間隙壁。然后，沉積一層鈷層，再依序形成一層電離金屬等離子體鈦層(IMP Ti)與一層化學(xué)氣相沉積氮化鈦層(CVD TiN)。隨后，施行一快速熱制作工藝。接著，將譬如鎢的導(dǎo)體層填入接觸窗開口中，再進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，以去除接觸窗開口以外的導(dǎo)體層、鈦/氮化鈦層與鈷層。
本發(fā)明因?yàn)椴捎镁邆涓唠A梯覆蓋性(step coverage)的電離金屬等離子體制作工藝去形成鈦層，并且利用化學(xué)氣相沉積來形成氮化鈦層，所以可以順利制得深寬比大于10的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物接觸窗，進(jìn)而增進(jìn)深接觸窗的可靠度。
本發(fā)明因?yàn)橥ㄟ^鈦/氮化鈦層(Ti/TiN layer)的吸氧性，還可防止容易被氧化的鈷層因?yàn)檠醯拇嬖诙幌牡那樾?。此外，本發(fā)明因?yàn)樵阝拰由暇哂锈?氮化鈦層作為其頂蓋層之用，因此可防止鈷層在快速熱制作工藝中與氮?dú)?N2)接觸而被消耗。
而且，本發(fā)明因?yàn)樵阝拰优c化學(xué)氣相沉積氮化鈦層之間具有一層氮化鈦層相隔，因此可防止鈷層被化學(xué)氣相沉積氮化鈦層中的雜質(zhì)(impurity)污染。
另外，本發(fā)明在形成接觸窗開口后還包括于接觸窗側(cè)壁形成氮化硅間隙壁，因此在器件尺寸愈來愈小的發(fā)展下，可有效防止移動(dòng)性離子在接觸窗側(cè)壁發(fā)生電荷遺漏的情形。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明。
請(qǐng)參照

圖1，于步驟100中，形成一接觸窗開口(opening)，其深寬比(aspect ratio)可大于10，而成為深接觸窗。而形成接觸窗開口的步驟例如是在如硅基底等的半導(dǎo)體基底上先沉積一層介電層(dielectric layer)，再利用微影制作工藝于介電層中形成接觸窗開口，以暴露出硅基底。
之后，于步驟102中，形成氮化硅間隙壁，其厚度例如是在100-200埃之間。由于氮化硅間隙壁可阻擋移動(dòng)性離子(mobile ion)，所以能夠防止接觸窗側(cè)壁發(fā)生電荷遺漏(charge loss)的問題發(fā)生。
然后，于步驟104中，沉積一層鈷層，其厚度例如是在800-1000埃之間，以及其階梯覆蓋性(step coverage)約為5％，所以形成于接觸窗開口底部的鈷層厚度約在40-50埃之間。
接著，于步驟106中，形成一層電離金屬等離子體(ionized metalplasma，IMP)鈦層，其厚度例如是在200-300埃之間，且其具有優(yōu)良的階梯覆蓋性約50％，所以形成于接觸窗開口底部的鈷層上的鈦層厚度約在100-150埃之間。
然后，于步驟108中，形成一層化學(xué)氣相沉積(chemical vapordeposition，簡(jiǎn)稱CVD)氮化鈦層，其厚度例如是在100-200埃之間，且其階梯覆蓋性約70％，所以形成于接觸窗開口底部的鈦層上的氮化鈦層厚度約在70-140埃之間。因此，上述的電離金屬等離子體鈦層(IMPTi)與化學(xué)氣相沉積氮化鈦層(CVD TiN)將成為鈷層的頂蓋層(cappinglayer)。
接著，于步驟110中，進(jìn)行第一次快速熱制作工藝(rapid thermalprocess，簡(jiǎn)稱RTP)，以使鈷層與硅基底反應(yīng)成為自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物，其中第一次快速熱制作工藝的制作工藝溫度例如是在攝氏500-600度之間，且于第一快速熱制作工藝中所使用的制作工藝氣體包括氮?dú)狻?br> 之后，于步驟112中，進(jìn)行濕式蝕刻(wet etch)，以去除未反應(yīng)的鈷層、電離金屬等離子體鈦層(IMP Ti)與化學(xué)氣相沉積氮化鈦層(CVDTiN)，其中濕式蝕刻的溫度約為攝氏50度，而其所采用的蝕刻劑例如是SC1/SC2。
接著，于步驟114中，進(jìn)行第二次快速熱制作工藝，以降低自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的阻值，其中第二次快速熱制作工藝的制作工藝溫度例如是在攝氏600-700度之間。隨后，于步驟116中，填入導(dǎo)體層，其中導(dǎo)體層例如是鎢，而制作工藝溫度例如是在攝氏400-450度之間。第二實(shí)施例圖2是依照本發(fā)明的一第二實(shí)施例的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)的制造步驟圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D2，于步驟200中，形成一接觸窗開口，其深寬比可大于10，而成為深接觸窗。而形成接觸窗開口的步驟例如是在如硅基底等的半導(dǎo)體基底上先沉積一層介電層，再利用微影制作工藝于介電層中形成接觸窗開口。
之后，于步驟202中，形成氮化硅間隙壁，其厚度例如是在100-200埃之間。然后，于步驟204中，沉積一層鈷層，其厚度例如是在800-1000埃之間，以及其階梯覆蓋性約為5％，所以形成于接觸窗開口底部的鈷層厚度約在40-50埃之間。
接著，于步驟206中，形成一層電離金屬等離子體鈦層，其厚度例如是在200-300埃之間，且其具有優(yōu)良的階梯覆蓋性約50％，所以形成于接觸窗開口底部的鈷層上的鈦層厚度約在100-150埃之間。
然后，于步驟208中，形成一層化學(xué)氣相沉積氮化鈦層，其厚度例如是在100-200埃之間，且其階梯覆蓋性約70％，所以形成于接觸窗開口底部的鈦層上的氮化鈦層厚度約在70-140埃之間。因此，上述的電離金屬等離子體鈦層與化學(xué)氣相沉積氮化鈦層將成為鈷層的頂蓋層。
接著，于步驟210中，進(jìn)行快速熱制作工藝，以使鈷層與硅基底反應(yīng)成為自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物，其中于快速熱制作工藝中所使用的制作工藝氣體包括氮?dú)狻Ｖ?，于步驟212中，填入導(dǎo)體層，其中導(dǎo)體層例如是鎢，而制作工藝溫度例如是在攝氏400-450度之間。
接著，于步驟214中，進(jìn)行化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝(CMP)，以去除接觸窗開口以外的導(dǎo)體層、電離金屬等離子體鈦層、化學(xué)氣相沉積氮化鈦層以及鈷層，其中化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝?yán)缡擎u化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝(W CMP)。
因此，本發(fā)明的特征包括1、本發(fā)明因?yàn)椴捎镁邆涓唠A梯覆蓋性的電離金屬等離子體制作工藝去形成鈦層，并且利用化學(xué)氣相沉積來形成氮化鈦層，所以可制得深寬比大于10的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物接觸窗，進(jìn)而增進(jìn)深接觸窗的可靠度(reliability)。
2、本發(fā)明因?yàn)橥ㄟ^電離金屬等離子體鈦層/化學(xué)氣相沉積氮化鈦層的吸氧性，可防止易被氧化的鈷層因?yàn)檠醯拇嬖诙幌牡那樾巍?br> 3、本發(fā)明因?yàn)樵阝拰由暇哂须婋x金屬等離子體鈦層/化學(xué)氣相沉積氮化鈦層作為其頂蓋層之用，因此可防止鈷層在快速熱制作工藝中與氮?dú)?N2)接觸而被消耗。
4、本發(fā)明因?yàn)樵阝拰优c化學(xué)氣相沉積氮化鈦層之間具有一層氮化鈦層相隔，因此可防止鈷層被化學(xué)氣相沉積氮化鈦層中的雜質(zhì)(impurity)污染。
5、本發(fā)明在形成接觸窗開口后還包括于接觸窗側(cè)壁形成氮化硅間隙壁，因此在器件尺寸愈來愈小的發(fā)展下，能有效防止移動(dòng)性離子在接觸窗側(cè)壁發(fā)生電荷遺漏的情形。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例公開如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉此技術(shù)者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求書所界定為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于包括于一硅基底上形成一介電層；于該介電層中形成一接觸窗開口，并暴露出該硅基底；于該接觸窗開口側(cè)壁形成一氮化硅間隙壁；于該接觸窗開口底部形成一鈷層；于該鈷層上形成一電離金屬等離子體鈦層；于該電離金屬等離子體鈦層上形成一化學(xué)氣相沉積氮化鈦層；施行一第一快速熱制作工藝，以使該鈷層與該硅基底反應(yīng)形成一自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物；進(jìn)行一濕式蝕刻，以去除未反應(yīng)的該鈷層、該電離金屬等離子體鈦層與該化學(xué)氣相沉積氮化鈦層；施行一第二快速熱制作工藝；于該接觸窗開口中填入一導(dǎo)體層。
2.如權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該第一快速熱制作工藝的制作工藝溫度在攝氏500-600度之間。
3.如權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該第一快速熱制作工藝的制作工藝氣體包括氮?dú)狻?br> 4.如權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該第二快速熱制作工藝的制作工藝溫度在攝氏600-700度之間。
5.如權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該電離金屬等離子體鈦層的階梯覆蓋性為50％。
6.如權(quán)利要求1所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該導(dǎo)體層包括鎢。
7.如權(quán)利要求6所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中于該接觸窗開口中填入該導(dǎo)體層的制作工藝溫度在攝氏400-450度之間。
8.一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于包括于一硅基底上形成一介電層；于該介電層中形成一接觸窗開口，其中該接觸窗開口具有大于10的深寬比；于該接觸窗開口側(cè)壁形成一氮化硅間隙壁；于該接觸窗開口底部形成一鈷層；于該鈷層上形成一電離金屬等離子體鈦層；于該電離金屬等離子體鈦層上形成一化學(xué)氣相沉積氮化鈦層；施行一快速熱制作工藝，以使該鈷層與該硅基底反應(yīng)形成一自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物；于該接觸窗開口中填入一導(dǎo)體層；進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝，以去除該接觸窗開口以外的部分該導(dǎo)體層、該電離金屬等離子體鈦層、該化學(xué)氣相沉積氮化鈦層以及該鈷層。
9.如權(quán)利要求8所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該快速熱制作工藝的制作工藝氣體包括氮?dú)狻?br> 10.如權(quán)利要求8所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該電離金屬等離子體鈦層的階梯覆蓋性為50％。
11.如權(quán)利要求8所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該導(dǎo)體層包括鎢。
12.如權(quán)利要求11所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中該化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝包括鎢化學(xué)機(jī)械研磨制作工藝。
13.如權(quán)利要求11所述的自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，其特征在于其中于該接觸窗開口中填入該導(dǎo)體層的制作工藝溫度在攝氏400-450度之間。
全文摘要
一種自行對(duì)準(zhǔn)鈷硅化物的接觸窗制作工藝技術(shù)，于基底上先形成一深接觸窗開口，然后于接觸窗開口側(cè)壁形成氮化硅間隙壁。然后，沉積一層鈷層，再依序形成一層離子化金屬等離子體鈦層與一層化學(xué)氣相沉積氮化鈦層。隨后，施行第一次快速熱制作工藝。接著，進(jìn)行一濕式蝕刻，以去除鈦/氮化鈦層。然后，施行第二次快速熱制作工藝，再將導(dǎo)體層填入接觸窗開口中。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1476075SQ0212970
公開日2004年2月18日 申請(qǐng)日期2002年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月13日
發(fā)明者曾銪寪, 邱宏裕, 曾銪 申請(qǐng)人:旺宏電子股份有限公司