[发明专利]形成热稳定金属硅化物的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体组件的制造方法，特别涉及一种在硅衬底表面完成基本的半导体工艺后，沉积一覆盖层并进行一硅离子植入步骤，以形成具热稳定性的金属硅化物的方法。

背景技术

现有半导体工艺中，常利用热退火(anneal)步骤以形成金属硅化物(silicide)，而金属硅化物为金属与半导体硅的化合物，用以降低铝合金金属接触窗电阻值及铝与硅间的扩散阻挡层。近年来，随着组件尺寸的缩小至次微米时代，快速且低消耗功率组件要求更低的连接导线电阻值，多晶金属硅化物(polycide)早已被广泛用以取代传统高掺杂多晶硅作为金氧半场效晶体管(MOSFET)栅极及底层快速接导线的材料；另外不需额外掩膜即能在栅极及源/漏极扩散区，同时形成低电阻值硅化物的自动对准金属硅化技术(self-aligned silicide，SALICIDE)，也已相当成熟应用于逻辑产品上。

金属硅化物具有低阻值(resistivity)、抗电子迁移(electron migration)与高熔点等特性，主要应用在形成多晶硅层，可在多晶硅层与金属导体间形成低阻值的欧姆接触(ohmiccontact)、降低延迟时间及提升组件执行速度，因此是半导体制造时中不可或缺的工艺。

但在形成金属硅化物时，如钴金属硅化物，常会消耗大量的硅衬底，而且在半导体装置愈来愈小的要求下，不可避免的部份过多的金属硅化物常在浅接面(shallow junction)，造成严重的漏电流(leakage current)。

另外，由于多晶硅层由多种结晶方向的单晶硅晶粒组成，每一个晶粒间均有空隙，即晶粒界面(grain boundary)，因此常会使得金属层中的原子如钴原子，在进行热工艺时，移动至多晶硅层的晶粒界面间，造成覆盖有金属的多晶硅层的半导体特性不稳定。

因此，现有半导体制造方法中，在面临组件集成度越来越高，记忆胞的面积跟着缩小的情况下，形成金属硅化物时，不仅会消耗过多的硅衬底，在浅接面形成漏电流，而且更因后续的热工艺，造成金属原子在多晶硅层中移动影响组件的稳定性等问题，使得难以制作较小的半导体组件，近而降低组件的成品率及电性质量。

本发明在针对上述的缺点，提出一种形成热稳定金属硅化物的方法，以有效克服传统方式的缺点。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种形成热稳定金属硅化物的方法，其在硅衬底上形成一金属覆盖层，并植入硅离子，以补充形成金属硅化物产生的硅衬底消耗问题，以改进组件的特性及电性质量。

本发明的另一目的在于，提供一种形成热稳定金属硅化物的方法，其在硅离子植入后进行一热工艺，以使得覆盖层的金属离子填满多晶硅层间的晶粒界面，以提升半导体组件对热的稳定性，以增加产品的成品率。

为上述目的，本发明采用如下技术方案：

在一衬底表面完成源极、漏极与栅极的相关工艺后，溅射一金属覆盖层，然后进行一硅离子植入步骤，再利用热工艺使得金属覆盖层中的金属原子进入多晶硅层中的晶粒界面，并提供额外的硅离子至硅衬底，使得当组件尺寸缩小的情况下，仍可保持组件的特性，以利于组件的制造并提升产品的成品率。

以下通过附图及实施例进一步说明本发明。

附图说明

图1至图5为本发明在硅晶片上形成金属硅化物的剖面示意图。

图号说明

10硅衬底        20漏极

12场氧化层      22金属层

14栅极氧化层    24覆盖层

16多晶硅层      26金属硅化物

18源极

具体实施方式

请参阅图1，首先提供一半导体硅衬底10，在有源区间的绝缘区域为场氧化层(fieldoxide)12，在该硅衬底10上形成一栅极氧化层14，然后在氧化层14上沉积一多晶硅层16，以形成一栅极堆栈结构；于该栅极堆栈结构之间的硅衬底10中，形成多个源极18与漏极20，其中氧化层14的形成，例如以热氧化法形成二氧化硅层，源极18与漏极20的形成采用离子植入方式完成。

在半导体工艺中，由于晶片表面曝露在空气或浸泡在纯水中时，接触空气中的氧分子(O₂)或水汽(H₂O)，在常温下即会自然生长一层很薄的氧化层(native oxide)。因这层氧化层会对组件的电气特性造成影响，因此将上述的半导体材料浸泡在稀释的氢氟酸(HF)中，以去除硅衬底10表面的自然氧化层。