专利名称：金属硅化物的制造方法
技术领域：
本发明是有关于一种半导体元件的制造方法，且特别是有关于一种在多晶硅上形成金属硅化物(metal silicide)的制造方法。
背景技术：
随着半导体元件集成度的增加，元件中的图案与线宽亦逐渐缩小，因而导致元件中的栅极与导线的接触电阻增高，产生较大的电阻-电容延迟(RC Delay)，进而影响元件操作速度。由于金属硅化物的电阻较多晶硅(Polysilicon)低，并且其热稳定性也比一般内连线材料高，因而在栅极上形成金属硅化物，以期能够降低栅极和金属连线之间的电阻值。
在现行制造金属硅化物的工艺中，当多晶硅层例如是栅极形成在半导体晶圆上之后，在此半导体晶圆进入形成金属硅化物的高温工艺之前，半导体晶圆会有一段等待期间暴露于大气中，此时在半导体晶圆上的多晶硅层将会长成一层薄薄的原生氧化层(native oxide)。然而，当此形成有原生氧化层的半导体晶圆进入后续的形成金属硅化物的高温工艺时，此原生氧化层的存在将会使得金属硅化物与多晶硅层的黏着性(adhesion)不佳，进而造成金属硅化物相当容易与多晶硅层剥离(peeling)，影响到元件的可靠度与效能。
发明内容
因此，本发明的目的在提供一种金属硅化物的制造方法，能够避免多晶硅层上形成原生氧化层。
本发明的另一目的在提供一种金属硅化物的制造方法，能够增进金属硅化物与多晶硅层之间的黏着能力。
本发明提出一种金属硅化物的制造方法，此方法是在基底上形成介电层，接着于介电层上形成多晶硅材质的导体层，然后于导体层上形成黏着层，其中此黏着层为富含氮层(nitrogen rich film)或是氮离子植入层(nitrogen ion implanted film)，其后于黏着层上形成金属硅化物层。
而且，在形成导体层后，且在形成黏着层之前，亦可以对导体层进行一去光滑(deglaze)工艺，以使导体层表面较为粗糙并去除其上的不纯物或是原生氧化层。
由上述可知，由于本发明是在导体层的表面形成含氮的黏着层，因而能够通过黏着层以抑制原生氧化层的生成。因此，进而能够使后续形成的金属硅化物层与导体层之间通过黏着层以得到良好的黏着性而不致剥离。
图1A至图1D为依照本发明较佳实施例的一种金属硅化物的制造流程剖面示意图；以及图2A至图2D为依照本发明另一较佳实施例的一种金属硅化物的制造流程剖面示意图。
100、200基底102、202介电层104、204导体层106、206黏者层108、208金属硅化物层205离子植入步骤具体实施方式
图1A至图1D为依照本发明较佳实施例的一种金属硅化物的制造流程剖面示意图。
首先，请参照图1A，提供一个已形成介电层102的基底100，其中介电层102的材质例如是氧化硅，形成介电层102的方法例如是热氧化法，且此介电层102例如是作为半导体元件的栅极介电层使用。
接着，请参照图1B，于介电层102上形成导体层104，其中导体层104的材质例如是掺杂多晶硅，形成导体层104的方法例如是以临场(in-situ)掺杂离子的方式，利用化学气相沉积法(chemical vapordeposition，CVD)于基底100上形成一层掺杂多晶硅层，且此导体层104例如是作为半导体元件的栅极使用。
接着，请参照图1C，在导体层104上形成一层黏着层106，其中此黏着层106例如是一富含氮层(nitrogen rich film)，其形成的方法例如是使用化学气相沉积法，将浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子临场沉积于导体层104上，并且黏着层106的厚度例如是5埃至40埃左右。由于此黏着层106中含有氮，因此能够抑制导体层104表面的原生氧化层的生成。
接着，请参照图1D，在黏着层106上形成金属硅化物层108，其中此金属硅化物层108的材质包括硅化钛(Titanium silicide，TiSix)、硅化钨(Tungsten silicide，WSix)、硅化钽(Tantalum silicide，TaSix)、硅化钼(Molybdenum silicide，MoSix)、硅化钴(Cobalt silicide，CoSix)或是硅化镍(Nickel silicide，NiSix)，形成此金属硅化物层108的方法例如是在黏着层106上形成金属层(未图标)，接着进行一高温工艺以使金属层中的金属与导体层中的掺杂多晶硅反应以形成金属硅化物层108，亦或是以化学气相沉积法或溅镀法(sputtering)，直接在黏着层106上形成金属硅化物层108。由于在导体层104之上形成有黏着层106，因此金属硅化物层108能够黏着性良好的形成于导体层104上而不至于与导体层104剥离。
除了上述较佳实施例以化学气相沉积法形成黏着层之外，本发明亦可以使用其它的方法以形成黏着层，请参照图2A至图2B，图2A至图2D为依照本发明另一较佳实施例的一种金属硅化物的制造流程剖面示意图。
首先，请参照图2A，提供一个已形成介电层202的基底200，其中介电层202的材质例如是氧化硅，形成介电层202的方法例如是热氧化法，且此介电层202例如是作为半导体元件的栅极介电层使用。
接着，请参照图2B，于介电层202上形成导体层204，其中导体层204的材质例如是掺杂多晶硅，形成导体层204的方法例如是以临场掺杂离子的方式，利用化学气相沉积法于基底200上形成一层掺杂多晶硅层，且此导体层204例如是作为半导体元件的栅极使用。
接着，请参照图2C，以一离子植入工艺205在导体层204中形成一层黏着层206，其中黏着层206例如是一氮离子植入层(nitrogenion implanted film)，其形成的方法例如是将浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子，以1千电子伏特至5千电子伏特的能量植入导体层204中，并且黏着层206的厚度例如是20埃左右。同样的，由于此黏着层206中含有氮，因此能够抑制导体层204表面的原生氧化层的生成。
接着，请参照图2D，在黏着层206上形成金属硅化物层208，其中此金属硅化物层208的材质包括硅化钛、硅化钨、硅化钽、硅化钼、硅化钴或是硅化镍，形成此金属硅化物层108的方法例如是在黏着层106上形成金属层(未图标)，接着进行一高温工艺以使金属层中的金属与导体层中的掺杂多晶硅反应以形成金属硅化物层208，亦或是以化学气相沉积法或溅镀法，直接在黏着层206上形成金属硅化物层208。如同上述，金属硅化物层208能够通过黏着层206而黏着良好的形成于导体层204上。
而且，在上述的较佳实施例中，较佳为在形成导体层104、204后，且在形成黏着层106、206之前，对导体层104、204进行一去光滑(deglaze)工艺，以使导体层104、204表面较为粗糙以增强黏着力，并能够去除其上的不纯物或是原生氧化层，其中此去光滑工艺例如是使用氢氟酸的气相蚀刻。
再者，本发明的制造金属硅化物的工艺并不限定于上述实施例的介电层(栅极氧化层)-导体层(栅极)的结构，亦可以应用于具有其它形式的栅极结构的元件，例如是应用于由氧化硅、氮化硅、氧化硅、控制栅极所组成的氮化硅只读存储器，亦或是由穿隧氧化层、浮置栅极、内多晶硅介电层与控制栅极所组成的只读存储器。其工艺例如是在半导体元件上形成控制栅极后，依照图1C至图1D的工艺，于控制栅极上形成金属硅化物层。
综上所述，本发明的特征为在多晶硅材质的导体层表面形成含氮的黏着层，而能够通过黏着层抑制原生氧化层的生成。因此，进而能够使后续形成的金属硅化物层与导体层之间通过黏着层以得到良好的黏着性而不致剥离。
权利要求
1.一种金属硅化物的制造方法，其特征是，包括下列步骤提供一基底，其中于该基底上形成有一介电层；于该介电层上形成一导体层；于该导体层上形成一黏着层；以及于该黏着层上形成一金属硅化物层。
2.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层包括一富含氮层。
3.如权利要求2所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，形成该黏着层的方法包括使用化学气相沉积法，临场掺杂浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子。
4.如权利要求2所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层的厚度为5埃至40埃左右。
5.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层包括一氮离子植入层。
6.如权利要求5所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，形成该黏着层的方法包括使用一离子植入法，以1千电子伏特至5千电子伏特的植入能量，将浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子植入该导体层中。
7.如权利要求5所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层的厚度为20埃左右。
8.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该金属硅化物层的材质选自硅化钛、硅化钨、硅化钽、硅化钼、硅化钴与硅化镍所组的族群其中之一。
9.如权利要求1所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该导体层的材质包括多晶硅。
10.一种金属硅化物的制造方法，包括下列步骤提供一基底，其特征是，于该基底上形成有一介电层；于该介电层上形成一导体层；对该导体层进行一去光滑工艺；于该导体层上形成一黏着层；以及于该黏着层上形成一金属硅化物层。
11.如权利要求10所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该去釉工艺包括对该导体层以氢氟酸进行气相蚀刻。
12.如权利要求10所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层包括一富含氮层。
13.如权利要求12所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，形成该黏着层的方法包括使用化学气相沉积法临场掺杂浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子。
14.如权利要求12所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层的厚度为5埃至40埃左右。
15.如权利要求10所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层包括一氮离子植入层。
16.如权利要求15所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，形成该黏着层的方法包括使用一离子植入法，以1千电子伏特至5千电子伏特的植入能量，将浓度为2*1018原子/立方厘米至5*1019原子/立方厘米左右的氮离子植入该导体层中。
17.如权利要求15所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该黏着层的厚度为20埃左右。
18.如权利要求10所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该金属硅化物层的材质选自硅化钛、硅化钨、硅化钽、硅化钼、硅化钴与硅化镍所组的族群其中之一。
19.如权利要求10所述的金属硅化物的制造方法，其特征是，该导体层的材质包括多晶硅。
全文摘要
一种金属硅化物的制造方法，此方法在基底上形成介电层，接着于介电层上形成多晶硅材质的导体层，然后于导体层上形成黏着层，其中此黏着层为富含氮层或是氮离子植入层，其后于黏着层上形成金属硅化物层，通过此黏着层，金属硅化物层能够良好的黏着于导体层上。
文档编号H01L21/02GK1507017SQ02155360
公开日2004年6月23日 申请日期2002年12月9日 优先权日2002年12月9日
发明者张国华 申请人:旺宏电子股份有限公司