專利名稱：多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明有關(guān)一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制造方法，尤指關(guān)于一種多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法，其可應(yīng)用于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(CMOS)。
背景技術(shù)：
由于近幾年來半導(dǎo)體元件工藝技術(shù)的發(fā)展迅速、進(jìn)而造就了電腦、通訊與網(wǎng)絡(luò)業(yè)的蓬勃發(fā)展，而其進(jìn)步的原動(dòng)力，在于金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)尺寸不斷地縮小，因?yàn)榭s小的元件能改善切換速度與元件消耗功率，電路的元件集成度與功能性(如數(shù)據(jù)儲(chǔ)存、邏輯運(yùn)算、信號(hào)處理等)也都加強(qiáng)了。由于互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(C MOS)具有高集成度且及低能量消耗等優(yōu)點(diǎn)，因此為目前最常被使用及研究開發(fā)的半導(dǎo)體元件。
在深次微米的集成電路工藝技術(shù)中，由于在線寬、接觸面積及接面深度等都逐漸縮小的情形下，為了能有效地提高元件的工作品質(zhì)，降低電阻并減少電阻電容(RC)所造成的信號(hào)傳遞延遲和降低元件柵極的寄生電阻，而發(fā)展出多晶硅金屬(Polycide)柵極結(jié)構(gòu)來取代先前的多晶硅(polysilicon)柵極。請參閱圖1，此工藝就是在多晶硅(polysilicon)1上面長出一層硅化鎢(WSiX)2，因硅化鎢(WSiX)2具有高熔點(diǎn)、穩(wěn)定性及低電阻率的優(yōu)點(diǎn)，所以在半導(dǎo)體工藝上的應(yīng)用已越來越普遍，特別是用來作為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的柵極導(dǎo)電層。
值得注意的是，因多晶硅金屬(Polycide)1是由多晶硅(polysilicon)1及硅化鎢(WSiX)2兩種不同材質(zhì)所組成，而單一等離子體對兩者蝕刻速度并不一致，所以必需分為兩個(gè)步驟，以便分別針對單一材質(zhì)來進(jìn)行蝕刻。第一階段首先是對多晶硅金屬(Polycide)3上的硅化鎢(WSiX)2進(jìn)行蝕刻，當(dāng)硅化鎢(WSix)2的蝕刻終了以后，再進(jìn)入第二階段多晶硅(polysilicon)1蝕刻。由于硅化鎢(WSiX)2易于高溫(約400℃)時(shí)產(chǎn)生氧化，且鎢的氧化物易揮發(fā)，會(huì)對環(huán)境造成污染。通常一般等離子體蝕刻還可維持低于400℃以下的環(huán)境，但當(dāng)進(jìn)行第二階段對多晶硅(polysilicon)1蝕刻時(shí)，因多晶硅(polysilicon)1需要有較高的蝕刻速率，以確保能徹底清除暴露于等離子體下的多晶硅金屬(Polycide)3，因此溫度可能會(huì)持續(xù)增加以提高蝕刻速率，這樣硅化鎢(WSiX)2則會(huì)因溫度過高而產(chǎn)生氧化，進(jìn)而產(chǎn)生揮發(fā)性污染物質(zhì)，且覆蓋于硅層上的鎢氧化物以增加了與二氧化硅層4的接觸范圍，因此容易引發(fā)漏電流。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的為提供一種多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法。
根據(jù)本發(fā)明一方面的多晶硅化金屬柵極的制造方法，包括下列步驟(a)提供一基板；(b)分別形成一多晶硅層及一硅化金屬層于該基板上方；(c)去除部份的該硅化金屬層，藉以限定一硅化金屬結(jié)構(gòu)；(d)形成一保護(hù)層于該多晶硅層上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)；(e)去除該保護(hù)層與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部份，以形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)；(f)去除未被該硅化金屬結(jié)構(gòu)及該保護(hù)結(jié)構(gòu)所覆蓋的該多晶硅層，藉以限定一多晶硅結(jié)構(gòu)；以及(g)氧化該多晶硅結(jié)構(gòu)，使該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一絕緣結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該基板上包含有一絕緣層且該絕緣層材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該硅化金屬層于該多晶硅層上是依序包含一阻障層、一鎢層及一氮化硅(SiNX)層，其中該阻障層材質(zhì)為氮化鈦(TiN)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該硅化金屬結(jié)構(gòu)是利用一非等向性干蝕刻所形成。
根據(jù)上述構(gòu)想，該保護(hù)層是藉由化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)所形成，且該保護(hù)層厚度為50～500A，又該保護(hù)層材質(zhì)可為氮化硅(SiNX)。
根據(jù)上述構(gòu)想，該保護(hù)結(jié)構(gòu)及該多晶硅結(jié)構(gòu)利用一非等向性干蝕刻所形成。
根據(jù)上述構(gòu)想，是利用干式氧化法形成該絕緣結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本發(fā)明另一方面的多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)，其包含(a)一基板；(b)一多晶硅結(jié)構(gòu)，形成于該基板上，且于該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一絕緣結(jié)構(gòu)；以及(c)一硅化金屬結(jié)構(gòu)，形成于該多晶硅結(jié)構(gòu)上，且于該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該基板上包含有一絕緣層，且依序形成一多晶硅層及一硅化金屬層于該基板上方，并去除部份的該硅化金屬層，藉以限定該硅化金屬結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該絕緣層材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該硅化金屬層于該多晶硅層上是依序包含一阻障層、一鎢層及一氮化硅(SiNX)層，且該阻障層材質(zhì)為氮化鈦(TiN)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該保護(hù)結(jié)構(gòu)是藉由化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)形成一厚度為50～500A保護(hù)層于該多晶硅層上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)，再去除該保護(hù)層與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部份，以形成該保護(hù)結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該保護(hù)層材質(zhì)可為氮化硅(SiNX)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中是利用干式氧化法形成該絕緣結(jié)構(gòu)。
根據(jù)上述構(gòu)想，其中該多晶硅結(jié)構(gòu)、該硅化金屬結(jié)構(gòu)及該保護(hù)結(jié)構(gòu)是利用一非等向性干蝕刻所形成。
為進(jìn)一步說明本發(fā)明的上述目的、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和效果，以下將結(jié)合附圖對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。


圖1是已有的多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2(a)～(h)是本發(fā)明較佳實(shí)施例的多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法。圖2(a)～(h)本發(fā)明較佳實(shí)施例的多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)示意圖，該方法的詳細(xì)步驟說明如下首先提供一基材21，利用一淺溝渠隔離法(Shallow Trench Isolation，STI)分別形成一第一隔離結(jié)構(gòu)22及一第二隔離結(jié)構(gòu)23于該基板21上(如圖2(a)所示)，且還可利用一區(qū)域性硅氧化隔離法(Localized OxidationIsolation，LOCOS)以達(dá)到形成上述隔離結(jié)構(gòu)的目的。
接著，以干式氧化法將有源區(qū)域表面上的硅，氧化成二氧化硅(SiO2)層24，這二氧化硅(SiO2)層24將做為晶體管的柵氧化層(Gate Oxide)(如圖2(b)所示)。然后，藉由化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)依序形成一多晶硅層25(厚度約為500～1500A)、一阻障層26(厚度約為50～200 A，其材質(zhì)為氮化鈦(TiN))、一鎢層27(厚度約為500～2000A)及一第一氮化硅(SiNX)層28(厚度約為500～3000A)。接下來，于該第一氮化硅(SiNX)層28上覆蓋一光阻29(如圖2(c)所示)，并利用一非等向性干蝕刻，將晶片上未有該光阻保護(hù)的該第一氮化硅(SiNX)層、該鎢層及該阻障層一起加以去除，并藉以限定一硅化金屬結(jié)構(gòu)30(如圖2(d)所示)。再藉由化學(xué)氣相沉積(CVD)技術(shù)形成一第二氮化硅(SiNX)層31于該多晶硅層25上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)30(如圖2(e)所示)，再利用一非等向性干蝕刻該第二氮化硅(SiNX)層31與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部份，以形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)32(如圖2(f)所示)。接著，以該第一氮化硅(SiNX)層28作為一遮罩，并利用一非等向性干蝕刻，將晶片上未有該遮罩保護(hù)的該多晶硅層去除，并藉以限定一多晶硅結(jié)構(gòu)33，其中該硅化金屬結(jié)構(gòu)30與該多晶硅結(jié)構(gòu)33是可作為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的多晶硅化金屬柵極34(如圖2(g)所示)。最后以干式氧化法于該多晶硅結(jié)構(gòu)33兩側(cè)形成一絕緣結(jié)構(gòu)35(如圖2(h)所示)，其材質(zhì)為二氧化硅(SiO2)，可用來隔離多晶硅化金屬柵極33與晶體管金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS)的源/漏極，以利進(jìn)行后續(xù)的源/漏極重?fù)诫s動(dòng)作。
綜上所述，本發(fā)明相較于已有技術(shù)的制造方法，可解決材料鎢于高溫時(shí)產(chǎn)生具有污染性氧化物的危險(xiǎn)，以符合目前所提倡的工業(yè)環(huán)保，再者，因阻絕了鎢的氧化污染物產(chǎn)生，更可避免鎢的氧化污染物因與硅層接觸而有漏電流之虞。因此基于上述理由可獲知本發(fā)明對于產(chǎn)業(yè)的發(fā)展確可提供實(shí)質(zhì)上較佳助益。
雖然本發(fā)明已參照當(dāng)前的具體實(shí)施例來描述，但是本技術(shù)領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，以上的實(shí)施例僅是用來說明本發(fā)明，在沒有脫離本發(fā)明精神的情況下還可作出各種等效的變化和修改，因此，只要在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神范圍內(nèi)對上述實(shí)施例的變化、變型都將落在本發(fā)明權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅化金屬柵極的制造方法，該制造方法包括下列步驟(a)提供一基板；(b)分別形成一多晶硅層及一硅化金屬層于該基板上方；(c)去除部份的該硅化金屬層，藉以限定一硅化金屬結(jié)構(gòu)；(d)形成一保護(hù)層于該多晶硅層上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)；(e)去除該保護(hù)層與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部份，以形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)；(f)去除未被該硅化金屬結(jié)構(gòu)及該保護(hù)結(jié)構(gòu)所覆蓋的該多晶硅層，藉以限定一多晶硅結(jié)構(gòu)；以及(g)氧化該多晶硅結(jié)構(gòu)，使該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一絕緣結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于該硅化金屬層于該多晶硅層上是依序包含一阻障層、一鎢層及一氮化硅(SiNX)層。
3.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于該保護(hù)層厚度為50～500A。
4.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于該保護(hù)層材質(zhì)為氮化硅(SiNX)。
5.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其特征在于是利用干式氧化法以形成該絕緣結(jié)構(gòu)。
6.一種多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)，其包含(a)一基板；(b)一多晶硅結(jié)構(gòu)，形成于該基板上，且于該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一絕緣結(jié)構(gòu)；以及(c)一硅化金屬結(jié)構(gòu)，形成于該多晶硅結(jié)構(gòu)上，且于該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求6所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該基板上包含有一絕緣層，且依序形成一多晶硅層及一硅化金屬層于該基板上方，并去除部份的該硅化金屬層，藉以限定該硅化金屬結(jié)構(gòu)。
8.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該硅化金屬層于該多晶硅層上是依序包含一阻障層、一鎢層及一氮化硅(SiNX)層。
9.如權(quán)利要求7所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)結(jié)構(gòu)是藉由形成一保護(hù)層于該多晶硅層上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)，再去除該保護(hù)層與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部份，以形成該保護(hù)結(jié)構(gòu)。
10.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)層厚度為50～500A。
11.如權(quán)利要求9所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于該保護(hù)層材質(zhì)為氮化硅(SiNX)。
全文摘要
本發(fā)明是指一種多晶硅化金屬柵極結(jié)構(gòu)及其制造方法，該制造方法包括下列步驟(a)提供一基板；(b)分別形成一多晶硅層及一硅化金屬層于該基板上方；(c)去除部分的該硅化金屬層，藉以限定一硅化金屬結(jié)構(gòu)；(d)形成一保護(hù)層于該多晶硅層上，并覆蓋住該硅化金屬結(jié)構(gòu)；(e)去除該保護(hù)層與該多晶硅層及該硅化金屬結(jié)構(gòu)接觸的水平部分，以形成一保護(hù)結(jié)構(gòu)；(f)去除未被該硅化金屬結(jié)構(gòu)及該保護(hù)結(jié)構(gòu)所覆蓋的該多晶硅層，藉以限定一多晶硅結(jié)構(gòu)；以及(g)氧化該多晶硅結(jié)構(gòu)，使該多晶硅結(jié)構(gòu)的側(cè)面形成一絕緣結(jié)構(gòu)。
文檔編號(hào)H01L21/28GK1670921SQ200410039968
公開日2005年9月21日 申請日期2004年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月15日
發(fā)明者劉漢興 申請人:華邦電子股份有限公司