[发明专利]集成电路元件的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路元件的形成方法，尤其涉及其运用的栅极置换工艺。

背景技术

半导体集成电路产业已快速成长一段时日。在集成电路进步的过程中，其功能密度(每单位面积的晶片具有的内连线元件数目)越来越大，而其尺寸(工艺所能形成的最小元件或连线)则越来越小。工艺尺寸缩小有益于提高工艺效率及相关成本。然而上述进步也会增加集成电路工艺及生产的复杂性，为使进步易于了解，集成电路工艺的发展需类似的生产方法及发展。

随着技术节点持续缩小，需要将公知的多晶硅栅极置换为金属栅极以改善元件效能。其中一种形成金属栅极的工艺被称作“后栅极”工艺，在工艺后半段形成栅极堆叠。在形成栅极结构后，上述工艺可减少后续的必要步骤如高温工艺。然而，公知的后栅极工艺面临多种问题。当元件之间的栅极长度及尺寸缩小时将恶化上述问题。举例来说，公知栅极置换工艺的热预算有限，这将限制金属栅极的工作函数范围。由于接触结构如源极/漏极区的金属硅化物区的形成顺序早于栅极置换工艺，这将更降低栅极的热预算。上述接触结构具有低的热预算。如此一来，若栅极置换工艺的工艺(如高温回火)温度超过接触结构的热预算，将损害接触结构。综上所述，目前亟需改良的方法制造集成电路元件。

发明内容

为克服上述现有技术的缺陷，本发明提供一种集成电路元件的形成方法，包括提供基板，且基板上具有虚置栅极；进行栅极置换工艺以形成栅极结构，其中栅极置换工艺包括回火工艺；在回火工艺后移除部分介电层，以形成接触开口露出部分基板；形成金属硅化物结构于接触开口所露出的基板上；以及填入接触开口以形成接触物于露出的基板上。

本发明也提供一种集成电路元件的形成方法，包括提供基板，且基板上具有栅极结构；将栅极结构中的虚置栅极置换为金属栅极；进行高温回火工艺以调整金属栅极的阈值电压；以及在高温回火工艺后，形成金属硅化物区于基板中。

本发明更提供一种集成电路元件的形成方法，包括提供基板；形成栅极结构于基板上，其中栅极结构包括具有虚置栅极的栅极堆叠；形成掺杂区于基板中；形成介电材料层于基板上；移除栅极堆叠中的虚置电极，以形成沟槽；形成栅极于沟槽中；进行回火工艺；在回火工艺后，移除部分介电材料层，以形成接触开口露出栅极中的掺杂区；经由接触开口进行金属硅化工艺，形成金属硅化物结构于掺杂区中；以及填入接触开口以形成接触物于掺杂区上。

综上所述，本发明提供高温栅极置换工艺，其回火工艺早于形成接触结构如源极/漏极的金属硅化区。由于栅极置换工艺早于形成金属硅化结构，可经由接触开口形成接触结构，使形成于基板中或基板上的元件接触基板。如此一来，栅极置换工艺的回火工艺将不受接触结构(金属硅化物)的热预算限制。这将提高栅极置换工艺容忍度，可高温回火以调整栅极的工作函数。综上所述，可采用大于或等于约550℃的回火温度调整栅极结构的阈值电压或工作函数。

附图说明

图1是本发明一实施例中，形成集成电路元件的流程图；以及

图2A-图2H是对应图1的方法，为集成电路元件于工艺中途的剖视图。

其中，附图标记说明如下：

100～方法；102、104、106、108、110、112、114、116、118、120、122、124、126、128～步骤；200～半导体元件；202～基板；204～虚置栅极；206～第一掺杂区；208～侧壁间隔物；210～第二掺杂区；212～蚀刻停止层；214～第一介电层；215～沟槽；216～栅极结构；216A～栅极介电层；216B～栅极；218～第二介电层；220～接触开口；222～金属硅化物结构；224～接触物。

具体实施方式

可以理解的是，下述内容提供多种实施例以说明本发明的多种特征。为了简化说明，将采用特定的实施例、单元、及组合方式说明。然而这些特例并非用以限制本发明。举例来说，形成某一元件于另一元件上包含了两元件为直接接触，或者两者间隔有其他元件这两种情况。此外为了简化说明，本发明在不同图示中采用相同标记标示不同实施例的类似元件，但上述重复的标记并不代表不同实施例中的元件具有相同的对应关系。