氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程

摘要

一种半导体元件积体电路金属化制程(metallization process)改良，主要系在一半导体基底的接触开口沉积形成一氮化钛(Titanium Nitride,TiN)薄膜作为防扩散层(diffusionbarrier layer)，其根据实验分析的结果将厚度控制在介于30至50nm范围内，使其保持以(100)为优选成长方向(preferred growth orientation)，避免氮化钛薄膜因厚度太大产生沿晶粒境界的裂痕而提供金属层与矽基底间原子扩散的途径，藉此使氮化钛薄膜具有防止扩散之最佳效果，从而提升元件性质。

主权项

1.一种氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,包括下列步骤:于一矽基底上形成一半导体元件,并且形成一绝缘层覆盖在其表面上,该绝缘层中形成有一接触开口,以露出该半导体元件接触区;在该接触开口底部和侧壁上、以及该绝缘层的表面上形成一氮化钛薄膜当作防扩散层,其厚度介于30至50nm范围内;以及形成一金属层填满该接触开并覆盖在该氮化钛薄膜表面上,于蚀刻定义图案后即完成该金属化制程。2.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中该绝缘层是一氧化矽层。3.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中该接触区系位于该半导体元件的源/汲极区上。4.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中该接触区系位于该半导体元件的金属连线上。5.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中是以化学气相沉积法形成该氮化钛薄膜。6.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中是以物理气相沉积法形成该氮化钛薄膜。7.如申请专利范围第1项所述之氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程,其中是以热方法形成该氮化钛薄膜。图示简单说明:第一至第六图是氮化钛薄膜厚度分别为10nm、30nm、50nm、100nm、300nm、以及500nm时的X射线绕射(X-raydiffraction,XRD)光谱图;以及第七图是本发明氮化钛薄膜作为防扩散层之金属化制程一较佳实施例所制得金属接触(metal contact)的剖面示意图。