[发明专利]形成在源漏极上具有金属硅化物的晶体管的方法

说明书

本发明涉及一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，特别是可以减少副作用与控制金属硅化物位置的形成金属氧化物半导体晶体管的方法。

由于金属硅化物(silicide)具有低电阻、耐高温以及易与多晶硅结合等优点，金属硅化物已广泛地被应用在半导体元件的制造工艺中，例如用来连接金属内连线与晶体管的源漏极的一部分或者用来做为栅极的多晶硅化金属(polycide)的一部分。

现有技术中形成金属硅化物的方法可分为两种：一种是直接在基底上形成金属硅化物层；另一种则是先在基底上形成金属，再以热处理程序使金属与硅反应而生成金属硅化物。

前一种方法让含有硅的化合物与含有金属的化合物反应以形成金属硅化物，因此很难避免副产品(by-product)与污染等问题。举例来说，在以化学气相沉积直接形成二硅化钨(WSi₂)时，一般是让SiH₄和WF₆反应以形成WSi₂，但此时WSi₂会包含不可忽略的氟(F)而使得在随后的制造工艺(特别是热程序)中栅极的性能会因氟的热扩散而变坏。换言之，副产品与污染是此方法难以避免的缺失。

后一种方法将形成金属硅化物所需的金属形成在基底上，因此整个方法的效率便取决于形成金属的程序的效率。由于金属一般都是以物理气相沉积(physical vapor deposition，PCD)(溅镀、蒸镀)或化学气相沉积(chemical vapordeposition；CVD)所形成，而蒸镀不易控制蒸镀金属的成分与形成阶梯覆盖性好的金属，溅镀的能量使用效率不高且形成的金属的阶梯覆盖性不好，并且化学气相沉积又如前所述般难以避免副产品与污染的问题。显然地，这个作法的效率不高并且不易精确形成所需的金属。

明显地，现有技术的各种形成金属硅化物的方法都有许多可以改善的空间，因此有必要发展更有效率且副作用更少的形成金属硅化物方法。

本发明的主要目的在于提出一种可以有效率地形成金属硅化物的方法。

本发明的另一目的在于提供可以在金属硅化物形成过程中减少附产品与污染等副作用的方法。

本发明的一优选实施例为一种形成在源漏极上具有金属硅化物的金属氧化物半导体晶体管的方法，至少包含：提供硅基底；在硅基底上形成第一介电质层；在第一介电质层上形成导体层；在导体层上形成第二介电质层；执行图案转移步骤，藉以至少移除部分的第二介电层与部分的导体层，以形成一栅极结构；在栅极结构的侧壁上形成间隙壁；对硅基底掺杂金属颗粒，在此这些金属颗粒可以穿透第一介电质层至硅基底内但并不能穿透第二介电质层至导体层内；执行热处理程序，藉以在硅基底上形成金属硅化物层；以及移除未反应的部分金属颗粒。

针对现有技术形成金属硅化物的制造工艺中的各种缺陷，本发明的发明人提出几个要点：第一、由于直接形成金属硅化物的作法必须以化学反应形成金属硅化物，因此反应过程产生的副产品与污染是难以避免的，因此总是必须透过修改反应室或在晶片上形成隔离层(barrier layer)来控制反应物/污染的影响。第二、先形成金属再透过热处理以形成金属硅化物的作法，除了金属必须能均匀地分布在晶片上以确保金属硅化物能确实地形成外，还必须能控制金属穿透至晶片内的深度以确保金属硅化物不会影响(使变坏)位于其下的半导体结构的性质。第三、于晶片上形成金属的方式可以任意地调整，唯一的限制是形成金属的品质。

根据这几点，本发明的发明人提出一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法：先使用技术已成熟的注入方法(implantation method)将金属颗粒(金属原子或金属离子)形成在晶片表面上(或表层内)，再进行热处理程序以形成金属硅化物。由于不是以化学反应直接形成金属硅化物，因此可以避免副产品与污染的发生；由于注入方法可以精确地控制所掺杂的金属颗粒的掺杂能量、掺杂浓度与掺杂方位，因此可确保金属的均匀分布进而确保金属硅化物的均匀分布；再者由于注入方法的能量使用效率不会如溅镀那样低，因此本发明不会导致整个晶体管制造工艺的产出(throughout)下降。

下面结合附图来描述本发明的优选实施例。附图中：

图1A至图1E是本发明一优选实施例的基本步骤的横截面示意图。

主要部分的代表符号：

10  硅基底

11  第一介电质层

12  导体层

13  第二介电层

14  间隙壁

15  金属颗粒

16  金属硅化物层