專利名稱：形成自行對準金屬硅化物的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種形成自行對準金屬硅化物(Self-aligned Silicide，SALICIDE)的方法，特別是關(guān)于一種可避免因柵極間隙壁所造成的短路現(xiàn)象的形成自行對準金屬硅化物的方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)半導(dǎo)體組件的生產(chǎn)進入到深次微米制程，且集成電路的積集度愈來愈高，組件的尺寸愈來愈小，使得柵極與源/漏極區(qū)域的面積亦等同縮小，而為了降低組件串接電阻值、減少金屬接觸窗數(shù)目及增加后續(xù)連接導(dǎo)線布局(Layout)的方便性，進而縮小整個組件擺列面積，自動對準金屬硅化物技術(shù)的使用已逐漸廣泛應(yīng)用在半導(dǎo)體制程中。
在深次微米的半導(dǎo)體制程中，已知技術(shù)在形成自行對準金屬硅化物的制程步驟如圖1(a)至圖1(c)所示。首先，如圖1(a)所示，在一半導(dǎo)體基底10中是已依序形成有淺溝渠隔離區(qū)域12、晶體管柵極結(jié)構(gòu)14、輕摻雜源/漏極區(qū)域16、柵極間隙壁(spacer)18及重摻雜源/漏極區(qū)域20等組件；當(dāng)晶體管的主動組件均完成后，即可進行自行對準金屬硅化物的制作。此時，在半導(dǎo)體基底10上先沉積一層200至600微米鈦金屬層22，如圖1(b)所示，然后，對該鈦金屬層22進行第一次快速回火(RTA)，使鈦金屬層22與下方的柵極結(jié)構(gòu)14與源/漏極區(qū)域20上的硅反應(yīng)生成鈦金屬硅化物(TiSix)24。在形成鈦金屬硅化物24之后，利用濕蝕刻法的化學(xué)溶液去除部份未反應(yīng)成鈦金屬硅化物的鈦金屬層22或反應(yīng)后殘留的氧化鈦，如圖1(c)所示，只留下金屬硅化物24于柵極結(jié)構(gòu)14與源/漏極區(qū)域20上；最后對此鈦金屬硅化物24進行第一次快速回火處理，以降低鈦金屬硅化物24的電阻值，如此即可得到完整的自行對準金屬硅化物。
在整個自行對準金屬硅化物的制程中，是牽涉到半導(dǎo)體基底的硅表面自生氧化硅的清除，金屬薄膜的沉積技術(shù)，兩次快速回火處理的溫度、時間、氣氛控制及選擇性蝕刻溶液的清除效果等，均會影響到整個制程的成功與否。然而，在上述的習(xí)知制程中，柵極結(jié)構(gòu)或源/漏極區(qū)域的硅原子是會擴散到柵極間隙壁上而形成如硅化鈦(TiSi2)的金屬硅化物，或氧原子因高溫擴散經(jīng)過鈦金屬層到柵極間隙壁的側(cè)壁上形成導(dǎo)電的氧化鈦，抑或是因為自行對準金屬硅化反應(yīng)(salicidation)的溫度不當(dāng)造成鈦金屬與二氧化硅反應(yīng)產(chǎn)生硅化鈦等的各種其它原因；由于此些因素，將造成柵極結(jié)構(gòu)到源/漏極區(qū)域之間的柵極間隙壁的側(cè)壁上形成導(dǎo)電不純物，且此導(dǎo)電不純物是無法用選擇性化學(xué)溶液去除，因而造成柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極區(qū)域間的短路(bridging)現(xiàn)象，進而導(dǎo)致組件失效。
因此，本發(fā)明是在針對上述的習(xí)知缺失，提出一種較佳的自行對準金屬硅化物的形成步驟，以解決在柵極間隙壁上所造成的短路現(xiàn)象。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的是在提供一種形成自行對準金屬硅化物的方法，其是可避免柵極間隙壁上的導(dǎo)電不純物所造成的柵極與源/漏極區(qū)域間發(fā)生短路的現(xiàn)象。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種形成自行對準金屬硅化物的方法，其是可阻絕導(dǎo)電不純物形成于間隙壁的側(cè)壁上，故可保持組件特性，而不會造成組件失效。
為達到上述的目的，本發(fā)明是在一半導(dǎo)體基底上形成有隔離區(qū)域、晶體管柵極結(jié)構(gòu)及一輕摻雜源/漏極區(qū)域；再于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁，其是包含下層的氧化硅層及上層的氮化硅層，并以柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，形成重摻雜源/漏極區(qū)域；經(jīng)過熱回火處理之后，在半導(dǎo)體基底上依序形成一金屬層及一阻障層；進行一熱回火處理使柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極區(qū)域上形成金屬硅化物，最后去除該阻障層及未反應(yīng)的金屬層，并對該金屬硅化物進行熱回火處理。
以下通過具體實施例配合附圖詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點及其所達成的功效。


圖1(a)至圖1(c)為已知制作自行對準金屬硅化物的各步驟構(gòu)造剖視圖。
圖2(a)至圖2(d)為本發(fā)明制作自行對準金屬硅化物的各步驟構(gòu)造剖視圖。
具體實施例方式
在習(xí)知制作自行對準金屬硅化物的制程中，極易造成柵極結(jié)構(gòu)到源/漏極區(qū)域之間的柵極間隙壁側(cè)壁上有導(dǎo)電的不存物，其是會造成短路現(xiàn)象，導(dǎo)致組件失效，而本發(fā)明所提出的方法是可有效克服習(xí)知技術(shù)的該等缺失。
圖2(a)至圖2(d)分別為本發(fā)明的較佳實施例在制作自行對準金屬硅化物的各步驟構(gòu)造剖視圖。首先，如圖2(a)所示，在一半導(dǎo)體基底30中先形成淺溝渠隔離區(qū)域(shallow trench isolation，STI)32，以用來隔絕半導(dǎo)體基底30中的主動組件及被動組件；再于半導(dǎo)體基底30表面形成一晶體管柵極結(jié)構(gòu)34，其是由一柵極氧化層342及其上方的多晶硅層344所組成；然后以柵極結(jié)構(gòu)34為屏蔽，對半導(dǎo)體基底30進行一低濃度的第一次離子布植，使其在半導(dǎo)體基底30內(nèi)形成輕摻雜源/漏極區(qū)域36；再于柵極結(jié)構(gòu)34的二側(cè)壁旁形成有柵極間隙壁38，其是由下層的氧化硅層382及上層的氮化硅層384所組成。
其中，形成該柵極間隙壁38的方式，是以化學(xué)氣相沉積方式在該半導(dǎo)體基底上先沉積一氧化硅層后(圖中未示)，再沉積一氮化硅層于該氧化硅層上；然后利用反應(yīng)性離子蝕刻(Reactive Ion Etch，RIE)的干蝕刻技術(shù)對該半導(dǎo)體基底進行一全面性蝕刻，直至去除該柵極結(jié)構(gòu)及源/漏極區(qū)域上的該氮化硅層及氧化硅層為止，僅留下在柵極結(jié)構(gòu)34側(cè)壁的部份該氮化硅層384及氧化硅層382，以作為該柵極間隙壁38。
在形成柵極間隙壁38之后，再以柵極結(jié)構(gòu)34與柵極間隙壁38為屏蔽，對該半導(dǎo)體基底30進行一較高濃度的第二離子布植，以便在該半導(dǎo)體基底30內(nèi)形成重摻雜源/漏極區(qū)域40；隨即進行熱回火處理，以重整該半導(dǎo)體基底30表面包含源/漏極區(qū)域40在內(nèi)的硅原子，使的恢復(fù)成原有的晶格結(jié)構(gòu)；隨后即可進行自行對準金屬硅化物的制程。
接著參考圖2(b)所示，利用化學(xué)氣相沉積方式或金屬濺鍍(sputter)方式，在半導(dǎo)體基底30表面形成一鈦金屬層42，本實施例是以鈦金屬作為較佳材質(zhì)，除此之外，亦可以鈷金屬，或是其它可行的金屬材質(zhì)取代的。接著，在該鈦金屬層42表面形成一氮化鈦阻障層44，如圖2(c)所示，若該鈦金屬層42是以化學(xué)氣相沉積方式所形成者，氮化鈦阻障層44的形成方式是為對該鈦金屬層42進行一氮離子布值，以使部分的鈦金屬層42轉(zhuǎn)變成該氮化鈦阻障層44；若鈦金屬層42是以金屬濺鍍方式所形成者，則在形成鈦金屬層42時，同時于濺鍍真空室中通入含有氮氣的混合氣體，例如氬/氮(Ar/N2)混合氣體，使部分的鈦金屬層42轉(zhuǎn)變成該氮化鈦阻障層44。
繼續(xù)如圖2(c)所示，利用一溫度大于500℃的快速回火(RTP)制程，對該半導(dǎo)體基底30進行熱回火處理，使鈦金屬層42與該柵極結(jié)構(gòu)34與源/漏極區(qū)域40相接觸的部份轉(zhuǎn)變成鈦金屬硅化物46。然后，利用濕蝕刻技術(shù)去除未反應(yīng)成鈦金屬硅化物46的該鈦金屬層42及其上的氮化鈦阻障層44，即可得到如圖2(d)所示的構(gòu)造；最后，以一溫度大于700℃的快速回火制程對該鈦金屬硅化物46進行高溫?zé)峄鼗鹛幚?，以降低鈦金屬硅化?6的電阻值。
其中，該柵極間隙壁38上的氮化硅層384是可作為阻絕的用，阻止硅原子從柵極結(jié)構(gòu)34上多晶硅層344和源/漏極區(qū)域40擴散至柵極間隙壁38的側(cè)壁上，防止柵極間隙壁38上形成導(dǎo)電的硅化鈦(TiSi2)。另一方面，在鈦金屬層42上直接形成的氮化鈦阻障層44一具有阻擋作用，阻止氧原子于第一次高溫?zé)峄鼗饡r，擴散至柵極間隙壁38側(cè)壁上而形成導(dǎo)電的不純物，例如氧化鈦等。由于這些導(dǎo)電不純物無法由濕蝕刻等方式去除，所以本發(fā)明利用柵極間隙壁38的氮化硅層384及氮化鈦阻障層44來阻絕導(dǎo)電不純物的形成。
因此，本發(fā)明是可有效阻絕導(dǎo)電不純物形成于柵極間隙壁的側(cè)壁上，故可避免柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極區(qū)域間發(fā)生短路的現(xiàn)象，并同時保持組件特性，而不會造成任何組件失效。
以上所述的實施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點，其目的在使熟習(xí)此項技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其內(nèi)是形成有隔離區(qū)域；在該半導(dǎo)體基底上形成一晶體管柵極結(jié)構(gòu)，包含一柵氧化層及其上方的多晶硅層；以該柵極結(jié)構(gòu)為屏蔽，進行一低濃度的離子布植，在該半導(dǎo)體基底內(nèi)形成輕摻雜源/漏極區(qū)域；于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁，包含下層的氧化硅層及上層的氮化硅層；以該柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，對該半導(dǎo)體基底進行一高濃度離子布植，以形成重摻雜源/漏極區(qū)域；進行熱回火處理，以重整該半導(dǎo)體基底表面的硅原子；于該半導(dǎo)體基底上形成一金屬層；形成一阻障層于該金屬層表面；對該半導(dǎo)體基底進行熱回火處理，使該金屬層與該柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極區(qū)域相接觸部份轉(zhuǎn)變成金屬硅化物；去除該阻障層及未反應(yīng)成金屬硅化物的該金屬層；以及對該金屬硅化物進行熱回火處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是形成該柵極間隙壁的方法是包括下列步驟在該半導(dǎo)體基底上沉積一氧化硅層；再沉積一氮化硅層于該氧化硅層上；以及對該半導(dǎo)體基底進行一全面性蝕刻，去除該柵極結(jié)構(gòu)及源/漏極區(qū)域上的該氮化硅層及氧化硅層，以留下該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的部份該氮化硅層及氧化硅層，以作為該柵極間隙壁。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該氧化硅層及氮化硅層是利用化學(xué)氣相沉積方式沉積在該半導(dǎo)體基底上。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是去除該柵極結(jié)構(gòu)及源/漏極區(qū)域上的該氮化硅層及氧化硅層的步驟是利用反應(yīng)性離子蝕刻的干蝕刻技術(shù)對該半導(dǎo)體基底進行一全面性蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該金屬層的材質(zhì)是可為鈦金屬、鈷金屬，或是其它可行的金屬材質(zhì)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是形成該金屬層的步驟是利用金屬濺鍍方式形成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是形成該金屬層的步驟是利用化學(xué)氣相沉積方式形成。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該阻障層是由一氮化金屬層所構(gòu)成。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該氮化金屬層的形成方式是為對該金屬層進行一氮離子布值，以使部分的該金屬層轉(zhuǎn)變成該氮化金屬層。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該氮化金屬層的形成方式是在形成該金屬層時，同時于真空室中通入含有氮氣的混合氣體，使部分的該金屬層轉(zhuǎn)變成該氮化金屬層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是該混合氣體是為氬/氮(Ar/N2)混合氣體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是形成金屬硅化物的熱回火處理步驟是為一溫度大于500℃的快速回火制程。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的形成自行對準金屬硅化物的方法，其特征是對該金屬硅化物進行熱回火處理的步驟是為一溫度大于700℃的快速回火制程。
全文摘要
本發(fā)明是提出一種形成自行對準金屬硅化物的方法，其是在一半導(dǎo)體基底上形成有隔離區(qū)域、晶體管柵極結(jié)構(gòu)及一輕摻雜源/漏極區(qū)域；再于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁，其是包含氧化硅層及其上的氮化硅層，而后再形成重摻雜源/漏極區(qū)域；接著在后續(xù)進行自行對準金屬硅化物的制程中，在熱回火形成金屬硅化物之前，于金屬層上再形成一阻障層。本發(fā)明是利用該柵極間隙壁的氮化硅層及該阻障層來分別隔絕硅原子及氧原子擴散至柵極間隙壁的側(cè)壁上，故可避免短路現(xiàn)象發(fā)生，并保持組件特性。
文檔編號H01L21/336GK1484285SQ0214270
公開日2004年3月24日 申請日期2002年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月18日
發(fā)明者高榮正 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司