栅极接触窗的形成方法技术

一种栅极接触窗的形成方法，包括下列步骤：　　　　提供一半导体基底，该半导体基底上形成有一多晶硅栅极，该多晶硅栅极上形成有一金属硅化物层，且该金属硅化物层及该半导体基底表面上顺应性形成有一停止层；　　　　依序在该半导体基底上形成一介电层及一具有开口的图案化罩幕层，该开口位于该介电层表面上与该多晶硅栅极对应处；　　　　以该图案化罩幕层为罩幕对该介电层进行一蚀刻步骤至露出该停止层的表面为止，以在该介电层形成一接触窗；及　　　　并以具有含氢气体的反应气体对该停止层进行一干蚀刻步骤，且该干蚀刻步骤停止于一在该干蚀刻步骤中自然在该金属硅化物层表面形成的保护层。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种接触窗的形成方法，特别是一种。
技术介绍
随着组件尺寸缩小至微米或是亚微米大小时，高片电阻值通常为10ohm/sq的多晶硅变成是一重要限制的因素。其它像寄生电阻如接触电阻(contact resistance)以及浅接面(shallow junction)的源极和漏极的串联电阻(series resistance)也都是导致组件性质劣化(degradation)的因素。为了提高半导体组件的操作速度与性能，一般常见的MOS(金属氧化物半导体)晶体管必须尽可能的降低多晶硅栅极以及源极/漏极的片阻值(sheetresistance)，和各电极接触点间的电阻值，在源极以及漏极区域上有金属硅化物的形成可以解决金属化与接面之间的高寄生电阻以及高的接触电阻，在栅极上形成金属硅化物则可以解决高内联机电阻(interconnect resistance)的问题。在金属接触应用上，一般先在硅晶上镀一层金属薄膜，再经热处理生成具有适当能阻高度、均匀而附着力好的金属硅化物。PtSi与Pd2Si为最早应用于集成电路组件的金属硅化物，用以降低铝合金金属接触窗电阻值及作为铝与硅间的扩散障碍层。1980年代初期，约在0.1μm线宽组件世代，多种高温金属硅化物，如MoSi2、WSi2、TiSi2、TaSi2为美国与日本不同业者所采用。在目前0.25μm世代组件中，则几乎全部使用TiSi2，而到0.18μm以及更小线宽世代组件，则为二硅化钛TiSi2，二硅化钴CoSi2或硅化镍NiSi相争的情势；其中，含有较低片电阻的硅化镍将成为下一世代普遍被使用的一种金属硅化物。请参考图1a至1f，显示公知的形成金属硅化物的示意图。请参考图1a，首先，提供一半导体基底101，半导体基底101上可形成有绝缘结构以隔离出主动区，例如LOCOS或浅沟槽隔离区(未显示)等。在半导体基底101上依序形成一栅极介电层102、一导电层103及一图案化罩幕层104。以图案化罩幕层104为罩幕蚀刻导电层103以分别形成栅极103a和栅极介电层102a，然后去除图案化罩幕层104，如图1b所示。其中，半导体基底101例如是硅基底；栅极介电层102例如是氧化层；导电层103例如是多晶硅层；图案化罩幕层104例如是图案化后的光阻层。请参考图1c，在形成有栅极103a的半导体基底101上顺应性形成一绝缘层105，并对绝缘层105进行各向异性蚀刻步骤，以在栅极103a的侧壁上形成间隙壁105a，并且利用离子植入的方法在栅极103a两侧的半导体基底101上形成源极及漏极区100，如第1d图所示。其中，绝缘层105例如是氮化硅层；各向异性蚀刻步骤例如是反应性离子蚀刻法(reactive ion etching，RIE)，或电浆蚀刻(plasma etching)。请参考图1e，接着，在形成有栅极103a及间隙壁105a的半导体基底101上依序顺应性形成一金属层106及一阻隔层107，阻隔层107具有防止金属层106在回火步骤中被氧化的功能。然后，对半导体基底101进行回火步骤，以在与金属层106接触的源极及漏极区与栅极103a的表面上会形成金属化合物层108，然后依序将阻隔层107及未反应的金属层106去除，如图1f所示。其中，金属层106例如是镍Ni金属层或钯Pd金属层或铂Pt金属层，以镍金属层为最常使用；阻隔层107例如是含钛金属层Ti或氮化钛层TiN；金属化合物层108即为金属硅化物，例如是硅化镍NiSi或硅化钯或硅化铂等，其中以硅化镍为主，并且硅与镍的组成比例以1∶1为最佳，可具有最低的片电阻。然而，因为硅化镍NiSi是一种介稳态(meta-stable)物质，因此在对镍金属层进行回火反应以形成金属硅化物时，常常无法形成硅化镍，而会形成稳态的硅化二镍Ni2Si或二硅化镍NiSi2。举例来说，对硅化镍来说，硅基底与镍反应形成NiSi的反应消耗比值约为1.83，也就是说1单位的镍会与1.83单位的硅反应成NiSi；而以二硅化镍为例，硅基底与镍反应形成NiSi2的反应消耗比值高达3.65，也就是说，1单位的镍必须与3.65单位的硅反应才能形成NiSi2。这对于要形成浅接面的金属硅化物是一个很严重的缺点，因为消耗较多的硅会使得串联电阻上升，而且会使得接面退化(shallowjunction)。请参考图1g-1h显示公知形成栅极接触窗的示意图。请参考图1g，接着，在形成有栅极103a与间隙壁105a的半导体基底101上依序形成一停止层109a、一介电层109、一底部抗反射层110及一具有开口112的图案化罩幕层111，开口112的位置与栅极103a相对应，开口112会露出介电层109的部分表面，且开口112的位置即为后续形成栅极接触窗的位置。其中，停止层109a例如是氮化硅层，用以控制接触窗的深度；介电层109例如是氧化层或低介电常数(lowk)材料层；氧化层例如是磷硅玻璃层(PSG)或硼磷硅玻璃层(BPSG)，低介电常数材料层例如是氟硅酸盐硅玻璃(fluorosilicate silicon glass，FSG)等；图案化罩幕层111例如是图案化后的光阻层。以图案化罩幕层111为罩幕，利用各向异性蚀刻步骤依序蚀刻底部抗反射层110及介电层109，直至接触到停止层109a而停止；然后，将接触窗113底部露出表面的停止层109a去除以露出金属化合物108；接着，将图案化罩幕层111及底部抗反射层110去除，如此一来，即形成栅极103a的接触窗113，如图1h所示。其中，各向异性蚀刻步骤例如是反应性离子蚀刻法，或电浆蚀刻，反应气体例如是含氟气体CxFy、CHxFy、HF等、氩气Ar、氧气、一氧化碳CO或其混合气体等。然而，因为金属化合物层108的厚度相当薄，而且蚀刻终点不易检测，因此在将厚度相当薄的停止层109a去除时，金属化合物层108常会不小心被蚀刻而形成具有凹槽的金属化合物层108a，更甚者可能会被蚀穿而直接露出栅极103a，这样的话，将失去借由形成金属硅化物108来减少栅极103a的片电阻的意义。并且，因为由硅化镍金属层所构成的金属化合物层108及由多晶硅所构成的栅极103a都相当容易被氧化，因此不论是进行干蚀刻或湿蚀刻，硅化镍金属层及多晶硅栅极都容易被各向异性蚀刻步骤中所使用的反应气体或者是氢氟酸HF等蚀刻液所氧化，而形成二氧化硅SiO2或二氟化镍NiF2，导致金属化合物108与栅极103a的片电阻值升高，而降低半导体组件的操作速度与性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点而提供一种接触窗的形成方法，可在金属硅化物层中形成一保护层，有效控制接触窗的深度，以防止金属硅化物层在各向异性蚀刻被氧化。本专利技术的目的可通过如下措施来实现一种，包括下列步骤提供一半导体基底，半导体基底上形成有一多晶硅栅极，该多晶硅栅极上形成有一金属硅化物层，且金属硅化物层及半导体基底表面上顺应性形成有一停止层；依序于半导体基底上形成一介电层及一具有开口的图案化罩幕层，开口位于介电层表面上与该多晶硅栅极对应处；以图案化罩幕层为罩幕对介电层进行一蚀刻步骤至露出停止层的表面为止，以在介电层形成一接触窗；及并以具有含氢气体的反应气体对停止层进行一干蚀刻步骤，且于干蚀刻步本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种栅极接触窗的形成方法，包括下列步骤提供一半导体基底，该半导体基底上形成有一多晶硅栅极，该多晶硅栅极上形成有一金属硅化物层，且该金属硅化物层及该半导体基底表面上顺应性形成有一停止层；依序在该半导体基底上形成一介电层及一具有开口的图案化罩幕层，该开口位于该介电层表面上与该多晶硅栅极对应处；以该图案化罩幕层为罩幕对该介电层进行一蚀刻步骤至露出该停止层的表面为止，以在该介电层形成一接触窗；及并以具有含氢气体的反应气体对该停止层进行一干蚀刻步骤，且该干蚀刻步骤停止于一在该干蚀刻步骤中自然在该金属硅化物层表面形成的保护层。2.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该金属硅化物层为镍金属硅化物层或钯金属硅化物层或铂金属硅化物层。3.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该介电层为氧化硅层或低介电常数材料层。4.如权利要求3所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该低介电常数材料层为氟硅酸盐硅玻璃层。5.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该停止层为氮化硅层、氧化硅层、碳化硅层或氮氧化硅层。6.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该反应气体还包括含卤素气体。7.如权利要求6所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该含卤素气体为四氟甲烷、三氟甲烷、二氟甲烷、氟化甲烷、氯气、三氯化硼、溴气、氟化氢、氯化氢、溴化氢、碘化氢、三氟化氮、六氟化硫或上述气体的混合气体。8.如权利要求1项所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该反应气体还包括惰性气体。9.如权利要求8所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该惰性气体为氦气、氩气、氙气、氮气或上述气体的混合气体。10.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该含氢气体为氢气、氨气或上述气体的混合气体。11.如权利要求1所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该干蚀刻步骤为电浆蚀刻或反应性离子蚀刻法。12.一种栅极接触窗的形成方法，包括下列步骤提供一半导体基底，该半导体基底上形成有一多晶硅栅极，该多晶硅栅极上形成有一金属硅化物层；以具有含氢气体的反应气体对该金属硅化物层进行处理，以使该金属硅化物层表面形成一保护层；在该金属硅化物及该半导体基底表面上顺应性形成一停止层；依序在该半导体基底上形成一介电层及一具有开口的图案化罩幕层，该开口位于该介电层表面上与该多晶硅栅极对应处；以该图案化罩幕层为罩幕对该介电层进行一蚀刻步骤至露出该停止层的表面为止，以在该介电层形成一接触窗；及对该停止层进行一干蚀刻步骤，且该干蚀刻步骤停止于该保护层。13.如权利要求12所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该金属硅化物层为镍金属硅化物层或钯金属硅化物层或铂金属硅化物层。14.如权利要求12所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该介电层为氧化硅层或低介电常数材料层。15.如权利要求14所述的栅极接触窗的形成方法，其特征在于，该低介电常数材料层为氟硅酸盐硅玻璃层。16.如权利要求12所述的栅极接触窗的形成方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐鹏富，蔡明桓，彭宝庆，徐祖望，邱远鸿，
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：