形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法技术

本发明专利技术涉及一种形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，具体为一种在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法。该方法首先至少在栅极的第一部分上形成金属硅化物。并于该主动区域及该栅极上沉积金属。执行退火程序，使得该金属反应而在该主动区域上形成金属硅化物。本发明专利技术所述方法提供金属硅化过程中，对于栅极电极高度可更佳的控制，且可较低的栅极电极电阻、提高元件速度、降低或防止栅极电极的渗硼、及降低或消除耗尽效应，且避免了高阶面漏电流或尖突。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是有关于半导体装置及制造方法，特别是有关于形成具有金属硅化区域的场效应晶体管的方法。
技术介绍
为降低在多晶硅栅极和源极/漏极区域及导线之间的接触电阻，是于用以形成各种导电线路的导体膜形成之前，先在源极/漏极区域与栅极电极上形成金属硅化物。近年来，较常见的金属硅化物质包括CoSi2和TiSi2，其通常是借由所谓的自我对准金属硅化程序为之。在金属硅化程序中，一薄层金属(例如Ti)毯覆沉积于半导体基底上，特别是覆盖于暴露出的源极/漏极与栅极电极区域上。继之，将至少一个退火步骤施于该晶圆，例如于摄氏800度以上的钛退火程序。此一退火程序使得该金属选择性地和源极/漏极与栅极电极区域暴露出的硅进行反应，以形成金属硅化物(例如TiSi2)。由于该金属硅化层仅形成于金属物质和源极/漏极硅区域或栅极电极多晶硅区域直接接触的区域，因此上述程序是称之为“自我对准金属硅化程序”。在金属硅化层形成之后，将未反应的金属移除，并执行一连接程序，以提供导体线路(例如在沉积的层间介电质层形成通孔，再将该通孔填入类似如钨的导体)。就同一种金属而言，薄的金属硅化层较厚的金属硅化层的电阻性大，因此金属硅化物的厚度是很重要的一项参数。因此，较厚的金属硅化层可以使得半导体速度增加。然而，厚的金属硅化层的形成，可能会导致高的结漏电流并降低可靠度，特别是当形成超浅结时。形成厚的金属硅化层时，需使用下层半导体基底的硅，使得该厚金属硅化层向该超浅结靠近，甚至使其短路，因而产生高的结漏电流。一般也希望能够降低栅极电极的电阻，以增加元件的速度。在栅极电极中，有越多的硅转变成金属硅化物，则该栅极电极的电阻越低。然而，当该栅极电极完全金属硅化时，在栅极电极上同时形成金属硅化物和源极/漏极区域会在该源极/漏极区域产生尖化效果。因此，该制程将受限于非常窄的共同制程裕度，其是由于为了将该栅极电极完全金属硅化，而该金属和硅暴露于快速热退火的环境中，而使得源极/漏极区域尖化，进而到达该结的底部，使得造成漏电。目前已有许多种方法被提出，用来形成完全金属硅化的栅极电极。例如B.Tavel et al.在”Totally Silicided(CoSi2)polysilicona novel approach to very low-resistive gate(～2Ω/sq)without metal CMP nor etching”(IEDM 01-825)(IEEE2001)中所揭示的技术，其借由下述步骤形成完全金属硅化的栅极电极(a)形成多晶硅栅极电极；(b)同时将源极/漏极区域与栅极区域进行金属硅化，其中该栅极仅部分金属硅化形成钴/钛金属硅化物；(c)沉积形成氮化物衬垫；(d)在该氮化物衬垫上沉积形成介电质覆盖层；(e)化学机械研磨该介电质层及该衬垫层到该栅极电极顶表面；(f)在该研磨后的介电质层及该暴露出的栅极结构上沉积形成第二钴/钛层；(g)将该栅极电极其它部分进行金属硅化。上述Tavel提出的方法虽然能够形成完全金属硅化的栅极电极，但是当其使用化学机械研磨方法时，其很难控制栅极电极的高度。例如，研磨速率在晶圆中心和晶圆边缘不一致。而且，化学机械研磨制程很容易会形成碟状表面和过度研磨的问题，使得造成凹陷的栅极顶表面，亦即具有不一致高度的个别栅极。由于难以控制该栅极电极高度，亦即，每一晶圆可能会包含具有不同高度的栅极，且单一栅极的不同区域可能具有不一致的高度，而使得难以控制栅极电极的完全金属硅化反应。再者，当栅极高度太低时，栅极和主动区域之间可能会发生桥接现象。再者，依据这种方法做出的元件，其速度也难以控制。
技术实现思路
本专利技术是有关于半导体装置及制造方法，特别是有关于形成具有金属硅化区域的场效应晶体管的方法。本专利技术方法能够在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极(silicided gate)。该方法至少在栅极的第一部分上形成金属硅化物，并于该主动区域及该栅极上沉积金属。继之，执行退火程序，使得该金属反应而在该主动区域上形成金属硅化物。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，更在形成金属硅化物步骤执行之前先在该主动区域上沉积遮蔽层，其中该遮蔽层防止在执行形成金属硅化物步骤时，该金属硅化物形成于该主动区域上。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，是于该基底及该栅极上形成顺应式的该遮蔽层，该方法更在该遮蔽层上蚀刻形成一通孔，使得在形成金属硅化物步骤执行之前将该栅极表面暴露出来。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，该遮蔽层包含下列中至少一种SiO2、SiN、SiC、SiCN及SiON。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，该形成金属硅化物步骤包含于该基底上沉积顺应式金属层，其是覆盖于该遮蔽层及该栅极暴露出来的部分；以及执行退火程序以于该栅极的该第一部分形成该金属硅化物，其中该遮蔽层用以防止沉积于该遮蔽层的该金属与该主动区域反应。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，沉积于该遮蔽层的该金属层包含下列中至少一种Co/Ti、Co/TiN、Co/Ti/TiN、Ni/Ti、及Ni/TiN、Ni/Ti/TiN。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，是于该基底及该栅极上形成顺应式的该遮蔽层，其包含该栅极，该方法更包含在该遮蔽层形成通孔的步骤，使得在形成金属硅化物步骤执行之前将该栅极表面暴露出来。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，进一步在形成金属硅化物步骤和沉积金属步骤之间将该遮蔽层从该主动区域移除。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，于该沉积金属的步骤中所形成的该金属层是包含下列中至少一种Co/Ti、Co/TiN、Co/Ti/TiN、Ni/Ti、及Ni/TiN、Ni/Ti/TiN。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，形成金属硅化物步骤在栅极的一部分上并未形成金属硅化物，其中沉积金属步骤形成足够厚度的该金属层，使得能够在执行退火程序步骤中完成完整的栅极金属硅化程序，其中执行退火程序步骤执行的退火程序使得该金属层与该栅极反应以使得该栅极完全金属硅化。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，形成于该栅极和该主动区域的金属硅化物包含下列中至少一种Co、Ni、和Ti。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，形成金属硅化物步骤包含将该栅极完全金属硅化。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，形成金属硅化物步骤在栅极的一部分上并未形成金属硅化物，其中执行退火程序步骤执行的退火程序使得该金属层与该栅极的至少一部分反应。本专利技术所述的在具有主动区域的基底上，该栅极金属硅化物包含第一金属硅化物及该主动区域的该金属硅化物包含第二金属硅化物。本专利技术所述方法提供金属硅化过程中，对于栅极电极高度更佳的控制。该制程具有较高的制程裕度，利用两阶段的金属硅化程序，将该栅极电极的顶表面暴露出来，进而使得对金属硅化反应有更佳的控制，并提供较佳的金属硅化栅极，以及随之而来的各种优点，例如较低的栅极电极电阻、更快的元件速度、降低或防止栅极电极的渗硼、及降低或消除耗尽效应，且避免了高阶面漏电流或尖突。附图说明图1～4、5A、5B、6～8、9A、9B、10显示依据本专利技术实施例形成金属硅化栅极的各阶段结构的横截面图。具体实施例方式本专利技术是有关于半导体装置及制造方法，特别是有关于在具有主动区域的基底上。下文所述，本专利技术实本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于所述在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法包括：　　　　至少在栅极的第一部分上形成金属硅化物；　　　　在该主动区域及该栅极上沉积金属；以及　　　　执行退火程序，使得该金属反应而在该主动区域上形成金属硅化物。

【技术特征摘要】
US 2004-6-3 10/859,7301.一种在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于所述在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法包括至少在栅极的第一部分上形成金属硅化物；在该主动区域及该栅极上沉积金属；以及执行退火程序，使得该金属反应而在该主动区域上形成金属硅化物。2.根据权利要求1所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于更在形成金属硅化物步骤执行之前先在该主动区域上沉积遮蔽层，其中该遮蔽层防止在执行形成金属硅化物步骤时，该金属硅化物形成于该主动区域上。3.根据权利要求2所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于是于该基底及该栅极上形成顺应式的该遮蔽层，该方法更在该遮蔽层上蚀刻形成一通孔，使得在形成金属硅化物步骤执行之前将该栅极表面暴露出来。4.根据权利要求3所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于该遮蔽层包含下列中至少一种SiO2、SiN、SiC、SiCN及SiON。5.根据权利要求3所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于该形成金属硅化物步骤包含于该基底上沉积顺应式金属层，其是覆盖于该遮蔽层及该栅极暴露出来的部分；以及执行退火程序以于该栅极的该第一部分形成该金属硅化物，其中该遮蔽层用以防止沉积于该遮蔽层的该金属与该主动区域反应。6.根据权利要求3所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，其特征在于沉积于该遮蔽层的该金属层包含下列中至少一种Co/Ti、Co/TiN、Co/Ti/TiN、Ni/Ti、及Ni/TiN、Ni/Ti/TiN。7.根据权利要求2所述的在具有主动区域的基底上形成场效应晶体管的金属硅化栅极的方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴启明，林正堂，王美匀，张志维，眭晓林，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]