发明名称 金氧半导体装置之改良的矽化层制程
摘要 本发明提供一种具有已消除短路(unshorted)矽化钨闸电极与源/汲接点之轻度掺杂汲极(LDD)MOS电晶体上矽化层制程(salicide process)。该矽化方法包括在基质(substrate)表面,边壁隔衬(sidewall spacers)与闸电极上形成钛(Ti)层。以大角度将氮注入Ti层,特别是在边壁隔衬上,因此将隔衬上所有钛层转化为氮化钛。其次,将该钛层热退火而在闸电极顶表面与高度掺杂源/汲极区域中形成矽化钛。蚀刻该氮化钛层与残留钛层而将已消除短路矽化钛留在闸电极顶表面与高度掺杂源/汲极区域中。边壁隔衬上之TiN层可在热退火过程中防止闸电极与源/汲极区域间形成矽化钛电桥(titanium silicide bridge)。如此可防止在闸电极顶表面与高度掺杂源/汲区域中矽化钛间之短路现象。
申请公布号 TW364169 申请公布日期 1999.07.11
申请号 TW085100739 申请日期 1996.01.23
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 王昭杰;张明勋
分类号 H01L21/31;H01L21/311;H01L21/324 主分类号 H01L21/31
代理机构 代理人 陈长文 台北巿敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种用制造具有矽化层结构与轻度掺杂汲极结 构之半导 体装置之方法,该方法包括步骤:在半导体基质上 形成闸 极绝缘层;在该闸极绝缘层上形成聚矽层;将该聚 矽层铸 模成具有垂直边壁之闸电极与顶表面;将杂质导入 该半导 体基质并使用该闸电极作为罩幕而形成轻度掺杂 源极/汲 极区;在该半导体基质表面该闸电极上形成第一绝 缘层; 各向异性地蚀刻第一绝缘层而将该闸电极边壁上 第一绝缘 层铸模成边壁隔衬;将杂质导入该半导体基质并使 用该闸 电极与该边壁隔衬作为罩幕而形成高度掺杂源极/ 汲极区 ;然后在该半导体基质,该边壁隔衬,与该闸电极表 面上 形成钛层;在距离该基质表面平面大约30与60间将 氮植 入该钛层而在该钛层上形成氮化钛层;将该钛层热 退火而 在该闸电极顶表面与该高度掺杂源极/汲极区中形 成矽化 钛;以及蚀刻该氮化矽钛层与任何残余钛层而将已 消除短 路矽化钛留在该闸电极顶表面与该高度掺杂源极/ 汲极区 。2.根据申请专利范围第1项之方法,其中将第一绝 缘膜铸 模步骤包括在该闸电极边壁与该半导体基质表面 上形成该 边壁隔衬且与该闸极绝缘层接触。3.根据申请专 利范围第1项之方法,其中该闸绝缘层厚度 在大约100至200A范围内。4.根据申请专利范围第1项 之方法,其中该边壁隔衬厚度 在大约1500至3000A范围内。5.根据申请专利范围第1 项之方法,其中该钛层厚度在大 约600至1000A范围内。6.根据申请专利范围第1项之 方法,其中在该边壁隔衬上 氮化钛层厚度在大约600至1000A范围内。7.根据申请 专利范围第1项之方法,其中在闸电极顶表面 与高度掺杂源极/汲极区之氮化钛层厚度在大约300 至 500A范围内。8.根据申请专利范围第1项之方法,其 中以大角度植入氮 步骤包括以大约30与70 Kev间能量,大约1E15与3E15ions /sq.cm剂量将氮植入。9.根据申请专利范围第1项之 方法,其中该钛层热退火步 骤另外包括在大约650至750℃温度间将该钛层加热 大约30 与60秒之间。10.根据申请专利范围第1项之方法,其 中蚀刻该氮化钛层 与钛层步骤包括在大约30与50℃之间使用NH4OH,H2O2, 与H2O。11.一种具有矽化层结构与轻度掺杂汲极结 构之半导体装 置制法,该制法包括步骤:在半导体基质表面上形 成闸极 绝缘层;在具有垂直边壁之闸极绝缘膜与顶表面上 形成闸 电极;形成由该闸电极分隔之轻度掺杂源极/汲极 区;在 该闸电极垂直边壁上形成边壁隔衬;将杂质植入该 半导体 基质并使用该闸电极与该边壁隔衬作为罩幕而形 成高度掺 杂源极/汲极区;然后在该半导体基质,该边壁隔衬 与该 闸电极表面上形成钛层;以大角度将氮植入该钛层 而在该 钛层上形成氮化钛层,将该钛层热火而在该闸电极 顶表面 上与该高度源极/汲极区中形成矽化钛,以及蚀刻 该氮化 钛层与任何残余钛层而将已消除短路之矽化钛留 在该闸电 极顶表面上与该高度掺杂源极/汲极区中。12.根据 申请专利范围第11项之半导体装置制法,其中该 闸极绝缘层厚度在大约100至200A范围内。13.根据申 请专利范围第11项之半导体装置制法,其中该 边壁隔衬厚度在大约1500至3000A范围内。14.根据申 请专利范围第11项之半导体装置制法,其中该 钛层厚度在大约600至1000A范围内。15.根据申请专 利范围第11项之半导体装置制法,其中在 该边壁隔衬上氮化钛层厚度在大约600至1000A范围 内。16.根据申请专利范围第11项之半导体装置制 法,其中在 该闸电极顶表面上与高度掺杂源极/汲极区中之氮 化钛层 厚度在大约300至500A范围内。17.根据申请专利范围 第11项之半导体装置制法,其中以 大角度植入氮之步骤另外包括以角度大约30与60度 之间, 能量大约30与70 Kev之间,剂量大约1E15至3E15ions/sq. cm之间将氮植入。18.根据申请专利范围第11项之半 导体装置制法,其中将 钛层热退火步骤另外包括在大约650至750℃间将该 钛层加 热大约30与60秒之间。19.根据申请专利范围第11项 之半导体装置制法,其中将 该氮化钛层与钛层蚀刻之步骤包括在大约30与50℃ 之间使 用NH4OH,H2O2与H2O。20.一种具有闸电极与由轻度掺杂 源极/汲极区分隔之高 度掺杂源极/汲极区之FET半导体制法,该闸电极位 于半 导体基质之闸氧化层上且具有边壁隔衬,该制法包 括步骤 :在该半导体基质,连壁隔衬,与闸电极表面上形成 钛层 ;以距离该基质表面平面之大角度将氮植入该钛层 而在该 钛层上形成氮化钛,将该钛层热退火而在该闸电极 顶表面 上与高度掺杂源极/汲极区中形成矽化钛,以及蚀 刻该氮 化钛层与任何残余钛层而将已消除短路矽化钛留 在该闸电 极顶表面与高度掺杂源极/汲极区中。21.根据申请 专利范围第20项之半导体制法,其中该闸极 绝缘层厚度在大约100至200A范围内。22.根据申请专 利范围第20项之半导体制法,其中该边壁 隔衬厚度在大约1500至3000A范围内。23.根据申请专 利范围第20项之半导体制法,其中该钛层 厚度在大约600至1000A范围内。24.根据申请专利范 围第20项之半导体制法,其中在该边 壁隔衬上氮化钛厚度在大约600至1000A范围内。25. 根据申请专利范围第20项之半导体制法,其中在该 闸 电极顶表面上与高度掺杂源极/汲极区中氮化钛厚 度在大 约300至500A范围内。26.根据申请专利范围第20项之 半导体制法,其中以大角 度将氮植入之步骤另外包括在距离该基质表面平 面大约30 与60度之间,能量大约30与70 Kev之间剂量大约1E15与 3E15 ions/sq.cm之间将氮植入。27.根据申请专利范围 第30项之半导体制法,其中将该钛 层热退火步骤另外包括在大约650至750℃之间将该 钛层加 热大约30与60秒之间。28.根据申请专利范围第20项 之半导体制法,其中该氮化 钛层与钛层蚀刻步骤另外包括在大约30与50℃之间 使用 NH4OH,H2O2与H2O。图式简单说明:第一图A为先前技艺 中MOS晶体管之横截面图。第一图B为先前技艺中轻 度掺杂 汲极(LDD)MOS晶体管之横截面图。第一图C为先前技 艺中 会产生造成短路矽化层桥接问题之LDD MOS晶体管横 截面 图。第二图说明本发明中轻度掺杂汲极MOS装置中 从基质 至在闸电极上形成钛层之步骤。第三图说明本发 明中轻度 掺杂汲极MOS装置中在闸电极及高度掺杂源/汲极上 形成 氮化钛层之步骤。第四图说明本发明中轻度掺杂 汲极MOS 装置中在闸电极与源/汲极区上形成矽化层之步骤 。第五 图说明本发明中轻度掺杂汲极MOS装置中最后布线 层连接 及绝缘层覆盖之步骤。
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