專利名稱：微小線寬金屬硅化物及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬硅化物，且特別是涉及一種微小線寬金屬硅化物及其制作方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體技術(shù)中，金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor；MOS)晶體管(transistor)是由閘極(gate)、源極(source)與汲極(drain)等三個(gè)電極所構(gòu)成，其中MOS便是構(gòu)成閘極結(jié)構(gòu)的主體。早期的MOS是由金屬層(metal layer)、二氧化硅(SiO2)與含硅基底(silicon-basedsubstrate)等三層材質(zhì)所組成的。但是，由于大多數(shù)金屬對(duì)于二氧化硅的附著能力(adhesion)很差，所以對(duì)于二氧化硅具有較佳附著能力的多晶硅(polysilicon)便被提出以取代金屬層。然而，使用多晶硅卻有電阻值太高的問(wèn)題存在。即使多晶硅經(jīng)過(guò)摻雜，其電阻值還是太高，并不適合用來(lái)取代MOS的金屬層。于是，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員便提出一解決方法，也就是于多晶硅的表面再多加一層厚度與多晶硅層相當(dāng)?shù)慕饘俟杌?metalsalicide)，利用導(dǎo)電性較佳的金屬硅化物與多晶硅共同組成導(dǎo)電層。
隨著半導(dǎo)體組件的集積度不斷增加，各組件的線寬必需隨之縮小，目前閘極層的線寬已經(jīng)由0.13、0.10微米降至0.07微米甚至0.05微米以下。
然而，閘極層的線寬小于0.1微米以下(0.07微米、0.05微米)的金屬硅化物卻有聚附(agglomeration)的問(wèn)題發(fā)生，因而導(dǎo)致其阻值的增加，甚至導(dǎo)致斷線。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明主要目的在于解決上述問(wèn)題，提供一種微小線寬金屬硅化物及其制作方法，其可適用于線寬小于0.1微米的閘極層的制程，可避免金屬硅化物聚附的現(xiàn)象發(fā)生。
本發(fā)明解決問(wèn)題的主要技術(shù)特征在于使多晶硅延伸至其兩側(cè)的間隔物上方，如此一來(lái)，雖然兩間隔物之間的多晶硅線寬很微小，但是高于間隔物的多晶硅部分向間隔物的表面延伸覆蓋后，便具有足夠的線寬，以致在形成金屬硅化物后仍不會(huì)有聚附的現(xiàn)象發(fā)生。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提出了一種微小線寬金屬硅化物的制作方法，該方法的步驟主要包括提供一基底；在基底表面形成一間隔層；圖案化所述間隔層，以于間隔層中形成一開口，同時(shí)去除上述開口兩側(cè)以外的間隔層；于整個(gè)基底表面全面性形成一硅層(多晶硅層)，不僅填滿上述開口內(nèi)部且覆蓋于上述開口兩側(cè)的間隔層表面；圖案化上述硅層，僅留下位于上述開口內(nèi)以及上述開口與其兩側(cè)間隔層上方的硅層；順應(yīng)性于整個(gè)基底形成一金屬層；以及實(shí)施一熱處理程序，使上述圖案化硅層高于上述間隔層的部分與上述金屬層發(fā)生反應(yīng)，形成一金屬硅化物。
在本發(fā)明的制作方法中，通過(guò)去除開口兩側(cè)以外的間隔層，而使得由橫截面觀看的間隔層于開口兩側(cè)形成兩柱狀間隔物，其中所述開口寬度根據(jù)制程優(yōu)選小于0.1微米，而開口與其兩側(cè)的間隔層寬度的總和應(yīng)不小于0.1微米。并且，上述圖案化硅層高于間隔層的部分的寬度也應(yīng)不小于0.1微米。
根據(jù)本發(fā)明的具體實(shí)施方案，圖案化硅層高于間隔層的部分的厚度約為200-500，以便高于間隔層的圖案化多晶硅于后續(xù)熱處理程序時(shí)可與金屬層反應(yīng)，完全轉(zhuǎn)變成金屬硅化物。另外，間隔層的厚度約為400-600。
本發(fā)明中，所述間隔層的材質(zhì)可包括氮化物，例如Si3N4。所述金屬層可包括鈦(Ti)、鈷(Co)或鎳(Ni)。
在具體實(shí)施時(shí)，本發(fā)明的方法中還可進(jìn)一步包括形成一襯墊氧化層于所述多晶硅層與基底之間。并且，在形成金屬硅化物之后還可進(jìn)一步包括去除未參與反應(yīng)的金屬層。
本發(fā)明的方法中所述熱處理優(yōu)選為快速加熱制程(rapid thermalprocess；RTP)。
在提供上述方法的同時(shí)，本發(fā)明還提供了一種微小線寬金屬硅化物，其包括一基底；二柱狀間隔物，設(shè)置于基底表面；一多晶硅層，設(shè)置于上述柱狀間隔物表面且填滿兩柱狀間隔物的間隔區(qū)域；以及一金屬硅化物層，設(shè)置于多晶硅層表面。
綜上所述，本發(fā)明提供的微小線寬金屬硅化物及其制作方法，由于使多晶硅延伸至其兩側(cè)的間隔物上方，而使兩間隔物之間的多晶硅線寬雖然很微小，但是高于間隔物的多晶硅部分向間隔物的表面延伸覆蓋后，便具有足夠的線寬，以致在形成金屬硅化物后仍不會(huì)有聚附的現(xiàn)象發(fā)生。本發(fā)明的微小線寬金屬硅化物及其制作方法可適用于閘極層的線寬小于0.1微米以下的制程，并可避免金屬硅化物聚附的現(xiàn)象發(fā)生。


圖1至圖11b為顯示根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的制程剖面示意圖。
圖中主要符號(hào)說(shuō)明100基底102間隔層104圖案化第一光阻I開口102a兩側(cè)的間隔層(柱狀間隔物)106 閘極氧化層108多晶硅層110圖案化第二光阻d金屬硅化物寬度108a圖案化多晶硅層112金屬層114金屬硅化物 101襯墊氧化層
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，現(xiàn)列舉具體優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說(shuō)明如下以下請(qǐng)參見圖1至圖11所示的制程剖面圖，說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例。
首先，請(qǐng)參見圖1，先提供一基底100，例如適用于半導(dǎo)體的硅基底，再于上述基底100表面形成一間隔層102，預(yù)備作為后續(xù)制作的閘極層的間隔物。間隔層的厚度例如可大于500，其材質(zhì)可包括氮化物，例如Si3N4。另外，基底100與間隔層102之間可形成一襯墊氧化層101，形成方法例如利用適當(dāng)化學(xué)氣相沉積法(CVD)等。
接著，請(qǐng)參見圖2，例如利用適當(dāng)?shù)男糠?spin coating)上光阻與適當(dāng)?shù)奈⒂?、顯像過(guò)程定義光阻圖案，以于間隔層102表面形成具有預(yù)定圖案的第一光阻104。
接著，請(qǐng)參見圖3，以圖案化第一光阻104為罩幕，蝕刻未被圖案化第一光阻104遮蔽的間隔層102，使間隔層102圖案化，以形成一開口I于間隔層102中，同時(shí)去除開口I兩側(cè)以外的間隔層102，使得由橫截面觀看到的間隔層102于開口I兩側(cè)形成兩柱狀間隔物102a，該柱狀間隔物的厚度可約為400-600。后續(xù)將在開口I位置制作閘極層，因此開口I的寬度需與制程中閘極層的線寬一致，例如0.07微米或0.05微米。必須注意的是，間隔層的寬度必須經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)、控制，使得開口I寬度與其兩側(cè)的間隔層102a寬度的總和必須不小于0.1微米。例如針對(duì)閘極線寬0.07微米的制程，開口I寬度則為0.07微米，而間隔壁102a的寬度至少為0.03微米。然后，再去除圖案化第一光阻104。
接著，請(qǐng)參見圖4，可例如利用適當(dāng)沉積程序，順應(yīng)性于整個(gè)基底表面形成一閘極氧化層106，其材質(zhì)例如為高介電常數(shù)的氧化物，厚度約為15-200，其可利用熱氧化法在650-1000℃之間，反應(yīng)5-3600秒而得。
接著，請(qǐng)參見圖5，先例如利用化學(xué)氣相沉積(chemical vapordeposition；CVD)，于整個(gè)基底表面全面性形成一多晶硅層108，不僅填滿開口I內(nèi)部且覆蓋于開口兩側(cè)的間隔層(柱狀間隔物)102a表面，其厚度約為3000-8000。再實(shí)行一化學(xué)機(jī)械研磨(chemical mechanicalpolishing；CMP)程序，使多晶硅層108的表面平坦化，直到多晶硅層108高于間隔層102a部分的厚度約為200-500為止，以便高于間隔層102a的多晶硅108可在后續(xù)制程階段完全轉(zhuǎn)變成金屬硅化物。
接著，請(qǐng)參見圖6，例如利用適當(dāng)?shù)男糠ㄉ瞎庾枧c適當(dāng)?shù)奈⒂?、顯像過(guò)程定義光阻圖案，僅在兩間隔層102a的范圍內(nèi)上方的多晶硅層108表面形成一圖案化第二光阻110。
接著，請(qǐng)參見圖7A與圖7B，以圖案化第二光阻110為罩幕，蝕刻未被圖案化的第二光阻110遮蔽的多晶硅層108，以圖案化多晶硅層108，僅留下位于開口I內(nèi)以及開口I與其兩側(cè)間隔層102a上方的多晶硅層108a。圖案化多晶硅層108a可以覆蓋滿整個(gè)間隔層102a表面，如圖7A所示；也可以僅覆蓋部分間隔層102a表面，如圖7B所示。重要的是，圖案化多晶硅層108a高于間隔層102a的部分的寬度d，也就是后續(xù)與金屬層反應(yīng)形成金屬硅化物的部分，必須不小于0.1微米，此為本發(fā)明的特征。后續(xù)繼續(xù)以圖7B為例說(shuō)明以下制程。
接著，請(qǐng)參見圖8，去除圖案化第二光阻110后，實(shí)施一離子布值程序500，使未被間隔物102a與圖案化多晶硅層108a覆蓋的基底內(nèi)形成離子摻雜的源極S/汲極D(source/drain)。
接著，請(qǐng)參見圖9，例如利用濺鍍法(sputtering)，于整個(gè)基底順應(yīng)性形成一金屬層112。上述金屬層包括鈦(Ti)、鈷(Co)或鎳(Ni)。
接著，請(qǐng)參見圖10，實(shí)施一熱處理程序，例如快速加熱制程(rapidthermal process；RTP)，使圖案化多晶硅層108a高于間隔層102a的部分與金屬層112發(fā)生反應(yīng)，形成一金屬硅化物114。如前所述，需適當(dāng)選擇多晶硅的厚度，才能使高于間隔層102a的圖案化多晶硅108a完全轉(zhuǎn)變成金屬硅化物114。并且，由于圖案化多晶硅層108a高于間隔層102a的部分的寬度d不小于0.1微米，所以，形成金屬硅化物114后不會(huì)有聚附的問(wèn)題產(chǎn)生。
最后，請(qǐng)參見圖11A與圖11B，利用適當(dāng)蝕刻程序，去除未參與反應(yīng)的金屬層112，便完成應(yīng)用于線寬小于0.1微米的閘極層的金屬硅化物制作。本發(fā)明的微小線寬金屬硅化物包括一基底100；二柱狀間隔物102a，設(shè)置于上述基底100表面；一多晶硅層108a，設(shè)置于上述柱狀間隔物102a表面且填滿上述兩柱狀間隔物102a的間隔區(qū)域；以及一金屬硅化物層114，設(shè)置于上述多晶硅層108a表面。圖11A顯示由圖7A所得的結(jié)果，即金屬硅化物114覆蓋滿整個(gè)間隔層102a表面。圖11B顯示由圖7B所得的結(jié)果，即僅覆蓋部分間隔層102a表面。
本發(fā)明雖以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明的范圍，任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)以權(quán)利要求書為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種微小線寬金屬硅化物的制作方法，包括提供一基底；于上述基底表面形成一間隔層；圖案化上述間隔層，以于間隔層中形成一開口，同時(shí)去除上述開口兩側(cè)以外的間隔層；于整個(gè)基底表面全面性形成一硅層，不僅填滿上述開口內(nèi)部且覆蓋于上述開口兩側(cè)的間隔層表面；圖案化上述硅層，僅留下位于上述開口內(nèi)以及上述開口與其兩側(cè)間隔層上方的硅層；順應(yīng)性于整個(gè)基底形成一金屬層；以及實(shí)施一熱處理程序，使上述圖案化硅層高于上述間隔層的部分與上述金屬層發(fā)生反應(yīng)，形成一金屬硅化物。
2.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述開口的寬度小于0.1微米。
3.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述圖案化硅層高于間隔層的部分的寬度不小于0.1微米。
4.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述圖案化硅層高于間隔層的部分的厚度為200-500。
5.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述間隔層的厚度為400-600。
6.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述間隔層包括氮化硅。
7.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述金屬層包括鈦、鈷或鎳。
8.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中進(jìn)一步包括于所述硅層與基底之間形成一襯墊氧化層。
9.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中形成金屬硅化物之后進(jìn)一步包括去除未參與反應(yīng)的金屬層。
10.如權(quán)利要求1所述的微小線寬金屬硅化物的制作方法，其中所述熱處理為快速加熱制程。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種新的微小線寬金屬硅化物及其制作方法。首先，于基底表面形成一間隔層；接著，圖案化該間隔層，以于間隔層中形成一開口，同時(shí)去除開口兩側(cè)以外的間隔層；接著，于整個(gè)基底表面全面性形成一多晶硅層，不僅填滿開口內(nèi)部，且覆蓋于開口兩側(cè)的間隔層表面；接著，圖案化該多晶硅層，僅留下位于開口內(nèi)以及開口與其兩側(cè)間隔層上方的多晶硅層；接著，順應(yīng)性于整個(gè)基底形成一金屬層；最后，實(shí)施熱處理程序，使圖案化多晶硅層高于間隔層的部分與金屬層發(fā)生反應(yīng)，形成金屬硅化物。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1517300SQ20041000059
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月15日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月17日
發(fā)明者張志維, 王美勻 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司