专利名称：导线的制造方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体元件的制造方法，特别是涉及一种导线的制造方法。
背景技术：
随着半导体元件集成度(Integrity)增加，相对的元件中的图案与线宽亦逐渐缩小，导致元件中的栅极与导线的接触电阻增高，产生较慢的电阻-电容延迟(RC Delay)，进而影响该元件的操作速度。由于金属硅化物的电阻较多晶硅(Polysilicon)低，且其热稳定性也比一般内连线材料(例如铝)高，因此为了降低导线与晶体管各电极相接触时的接触电阻(Contact Resistance)，可以在晶体管各电极和金属连线的连接接口形成金属硅化物。而目前在半导体元件的工艺中，广泛被采用的则是自行对准金属硅化物工艺。
自行对准金属硅化物的形成方式，乃是先于半导体芯片上形成一层金属层。接着，将芯片送进高温环境中。若金属层与硅接触，则会反应产生金属硅化物。若金属层未与硅接触，则不会产生金属硅化物。然后，再移除未反应的金属层。由于不必经过光刻(Photolithography)工艺的步骤，即可以于特定的位置上形成金属硅化物，因此这种金属硅化物称为自行对准金属硅化物。
然而，由于随着集成电路技术的发展，对于元件集成度的要求日益提高，两条导线的间距越来越小，因此于自行对准金属硅化物工艺当中，可能会产生桥接的现象。请参照图1所示，基底100上已形成有两个多晶硅层101(导线)。在两个多晶硅层101之间形成有绝缘层102。然后，于基底100上形成一层金属层103后，进行高温退火工艺，以于多晶硅层101表面形成自行对准金属硅化物层104。但是，在高温退火工艺中，将会使得多晶硅渗出，造成侧扩散(Lateral Diffusion)，而导致在绝缘层102上亦生成金属硅化物106的现象。当两个多晶硅层101之间的间距很小，且在绝缘层102上生成金属硅化物106的情况非常严重时，就会造成桥接的现象，而导致多晶硅层101短路连接在一起的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种导线的制造方法，可以避免在形成金属硅化物的过程中造成桥接现象，防止短路问题的发生。
本发明的另一目的是提供一种导线的制造方法，可以缩小导线间的间距，且于导线上形成金属硅化物时，不会发生桥接现象，可避免导线间的短路，并增加产品的稳定性。
本发明提出一种导线的制造方法，此方法先提供一基底，基底上已形成有多晶硅层。然后，于多晶硅层上形成一层掩模层，此掩模层具有一开口暴露出多晶硅层。接着，于掩模层的侧壁形成间隙壁。继而，以具有间隙壁的掩模层为掩模，移除部分多晶硅层，以暴露出基底。之后，再于基底上形成填满开口的绝缘层，绝缘层与掩模层具有不同蚀刻选择性。接下来，移除掩模层，以暴露出多晶硅层。然后，于多晶硅层表面形成一金属硅化物层。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述于多晶硅层表面形成金属硅化物层的步骤例如是先于基底上形成一金属层，然后进行退火步骤，以使部份的金属层反应形成为金属硅化物层。继而，移除未参与反应的金属层。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述金属层的材料包括耐热金属，其例如是选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述绝缘层的材料例如是氮化硅，掩模层的材料例如是氧化硅。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述绝缘层的材料例如是氧化硅，掩模层的材料例如是氮化硅。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述于基底上形成填满开口的绝缘层的步骤例如是先于基底上形成绝缘材料层，然后，以掩模层为终止层，移除开口以外的部分绝缘材料层。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述以掩模层为终止层，移除开口以外的部分绝缘材料层的方法例如是化学机械研磨法。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述间隙壁的材料与掩模层的材料相同。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述移除掩模层，以暴露出多晶硅层的步骤，还包括移除间隙壁。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述形成的绝缘层的一部分位于多晶硅层上方。
在上述的导线的制造方法中，由于在图案化多晶硅层时，先于图案化掩模层的侧壁形成间隙壁，再以具有间隙壁的掩模层为掩模蚀刻多晶硅层，因此可以缩小多晶硅层(导线)间的间距。而且，藉由调整间隙壁厚度，可以控制多晶硅层(导线)间的间距，因此能够不受光刻工艺分辨率的限制，而得以缩小多晶硅层(导线)的间距，增加元件的集成度。而且，本发明使填充于多晶硅层(导线)间的绝缘层高出多晶硅层(导线)表面，在形成金属硅化物时，就不会发生桥接现象，而能够避免短路的问题。
本发明提出另一种导线的制造方法，首先提供基底，基底上已形成有多晶硅层。然后，于多晶硅层上形成一掩模层，此掩模层具有一开口暴露出多晶硅层。接着，以掩模层为掩模，移除部分多晶硅层，以暴露出基底。继而，于基底上形成填满开口的绝缘层，此绝缘层与掩模层具有不同蚀刻选择性。接下来，移除掩模层，以暴露出多晶硅层。然后于多晶硅层表面形成金属硅化物层。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述多晶硅层表面形成金属硅化物层的步骤例如是先于基底上形成一金属层，再进行退火步骤，以使部份的金属层反应形成为金属硅化物层。继而，移除未参与反应的金属层。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述金属层的材料包括耐热金属，其例如是选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述绝缘层的材料例如是氮化硅，掩模层的材料例如是氧化硅。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述绝缘层的材料例如是氧化硅，掩模层的材料例如是氮化硅。
依照本发明的优选实施例所述的导线的制造方法，上述于基底上形成填满开口的绝缘层的步骤例如是先于基底上形成一绝缘材料层，然后，以掩模层为终止层，移除开口以外的部分绝缘材料层。其例如是以化学机械研磨法或回蚀刻法移除部分绝缘材料层。
在上述的导线的制造方法中，由于使填充于多晶硅层(导线)间的绝缘层高出多晶硅层(导线)表面，在形成金属硅化物时，就不会发生桥接现象，而能够避免短路的问题。
为让本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合附图作详细说明如下。
图1为现有的一种导线结构剖面图。
图2A至图2F是绘示依照本发明一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
图2G至图2H是绘示依照本发明另一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
图3A至图3D是绘示依照本发明又一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
简单符号说明100、200、300基底101、201、301多晶硅层102、207a、311绝缘层103金属层104、209、209a、321金属硅化物层106金属硅化物203、303掩模层204、204a、304、304a开口205间隙壁207绝缘材料层具体实施方式
图2A至图2F是绘示依照本发明一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
请参照图2A，本发明的导线的制造方法先提供一基底200，此基底200上已形成有一层多晶硅层201，其形成方法例如是化学气相沉积法。之后，于多晶硅层201上形成掩模层203，其具有一开口204暴露出多晶硅层201。其中，掩模层203的材料例如是氧化硅或氮化硅，其形成方法例如是先以化学气相沉积法形成一掩模材料层(未绘示)，再进行光刻蚀刻工艺，图案化掩模材料层以形成之。
接着，于掩模层203的侧壁形成间隙壁205，此间隙壁205的材料例如是氧化硅或氮化硅，其形成方法例如是先以化学气相沉积法沉积一层介电材料层(未绘示)于掩模层203表面，之后进行各向异性蚀刻工艺，移除部分介电材料层以形成间隙壁205。间隙壁205的材料与掩模层203的材料可为相同，也可为不同。
继而，请参照图2B，以具有间隙壁205的掩模层203为掩模，移除部分多晶硅层201，以暴露出基底200，而形成开口204a。移除多晶硅层201的方法例如是蚀刻工艺。
之后，请参照图2C，先于基底200上形成一层绝缘材料层207，其形成方法例如是化学气相沉积法。然后，请参照图2D，以掩模层203为终止层，移除开口204a以外的部分绝缘材料层207，以于基底200上形成填满开口204a的绝缘层207a。其中，绝缘层207a与掩模层203具有不同蚀刻选择性，例如绝缘层207a的材料是氮化硅，搭配掩模层203的材料是氧化硅，或者绝缘层207a的材料是氧化硅，搭配掩模层203的材料是氮化硅。移除开口204a以外的部分绝缘材料层207的方法例如是化学机械研磨法。
接下来，请参照图2E，移除掩模层203以暴露出多晶硅层201。其中，移除掩模层203的方法例如是蚀刻工艺。
然后，请参照图2F，于多晶硅层201表面形成金属硅化物层209。其中，金属硅化物层209的形成方法例如是自行对准金属硅化物工艺。先于基底200上形成一金属层(未绘示)，然后进行退火步骤，以使部份的金属层与硅反应而形成金属硅化物层209，接着再移除未参与反应的金属层。其中，金属层的材料包括耐热金属，其例如是选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
在上述实施例中，由于绝缘层207a高出多晶硅层201(导线)表面，因此可避免金属硅化物发生桥接现象。此外，由于在移除部分多晶硅层201时，先于掩模层203的侧壁形成间隙壁205，再以具有间隙壁205的掩模层203为掩模蚀刻多晶硅层201，因此可以缩小多晶硅层201(导线)间的间距。而且，藉由调整间隙壁205的厚度，可以控制多晶硅层201(导线)间的间距，使其不受光刻工艺分辨率的限制，而缩小多晶硅层201(导线)间的间距，增加元件的集成度。另外，上述实施例中导线的材料以多晶硅为例作说明，当然导线的材料亦可以是非晶硅或外延硅等硅类材料。
图2G至图2H是绘示依照本发明另一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
请参照图2G，其是接续于图2D。间隙壁205的材料若与掩模层203的材料相同，则于移除掩模层203的步骤中，同时会移除间隙壁205。此时，绝缘层207a的一部分位于多晶硅层201上方。之后，请参照图2H，于多晶硅层201表面形成金属硅化物层209a。其中，绝缘层207a的一部分位于金属硅化物层209a上方，可有效地隔离多晶硅层201表面的金属硅化物层209a。
本实施例与前一实施例的不同点在于绝缘层207a的一部分位于多晶硅层201上方，因此在进行下一步骤金属硅化物工艺时，将使得沉积于绝缘层207a尖角部分的金属层厚度较薄，更容易以蚀刻移除未参与反应的金属层，而且可避免金属硅化物发生桥接现象。
图3A至图3D是绘示依照本发明又一优选实施例的一种导线的制造流程剖面图。
请参照图3A，首先提供基底300，基底300上已形成有多晶硅层301，其形成方法例如是化学气相沉积法。然后，于多晶硅层301上形成掩模层303，掩模层303具有一开口304暴露出多晶硅层301，掩模层303的材料例如是氧化硅或氮化硅，其形成方法例如是先形成一掩模材料层(未绘示)，再进行光刻蚀刻工艺，图案化掩模材料层以形成之。
接着，请参照图3B，以掩模层303为掩模，移除部分多晶硅层301，以暴露出基底300，而形成开口304a。
继而，请参照图3C，于基底300上形成填满开口304a的绝缘层311，此绝缘层311与掩模层303具有不同蚀刻选择性。例如是绝缘层311的材料是氮化硅，搭配掩模层303的材料是氧化硅，或者绝缘层311的材料是氧化硅，搭配掩模层303的材料是氮化硅。
上述于基底300上形成填满开口304a的绝缘层311的步骤例如是先于基底300上形成一绝缘材料层(未绘示)，然后，以掩模层303为终止层，移除开口304a以外的部分绝缘材料层。其中，移除开口304a以外的部分绝缘材料层的方法例如是化学机械研磨法或回蚀刻法。
接下来，同样请参照图3C，移除掩模层303以暴露出多晶硅层301。然后，请参照图3D，于多晶硅层301表面形成一金属硅化物层321。在本实施例中，形成金属硅化物层321的方法例如是自行对准金属硅化物工艺，先于基底300上形成金属层(未绘示)，然后进行退火步骤，以使部份的金属层反应为金属硅化物层321。继之，再移除未参与反应的金属层。其中，金属层的材料包括是耐热金属，其例如是选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
在上述实施例中，由于绝缘层311高出多晶硅层301(导线)表面，因此在形成金属硅化物层321时，可避免金属硅化物发生桥接现象。
此外，上述实施例中导线的材料以多晶硅为例说明，当然导线的材料亦可以是非晶硅或外延硅等硅类材料。
综上所述，本发明所提出的导线的制造方法，可以缩小导线间的间距，且于导线上形成金属硅化物时，不会发生桥接现象，可避免导线间的短路，并增加产品的稳定性。
虽然本发明以优选实施例揭露如上，然而其并非用以限定本发明，本领域的技术人员在不脱离本发明的精神和范围内，可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围应当以后附的权利要求所界定者为准。
权利要求
1.一种导线的制造方法，包括提供一基底，该基底上已形成有一多晶硅层；于该多晶硅层上形成一掩模层，该掩模层具有一开口暴露出该多晶硅层；于该掩模层的侧壁形成一间隙壁；以具有该间隙壁的该掩模层为掩模，移除部分该多晶硅层，以暴露出该基底；于该基底上形成填满该开口的一绝缘层，该绝缘层与该掩模层具有不同蚀刻选择性；移除该掩模层，以暴露出该多晶硅层；以及于该多晶硅层表面形成一金属硅化物层。
2.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中于该多晶硅层表面形成该金属硅化物层的步骤包括于该基底上形成一金属层；进行一退火步骤，以使部份的该金属层反应形成为该金属硅化物层；以及移除未参与反应的该金属层。
3.如权利要求2所述的导线的制造方法，其中该金属层的材料包括耐热金属。
4.如权利要求3所述的导线的制造方法，其中该金属层的材料选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
5.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中该绝缘层的材料包括氮化硅，该掩模层的材料包括氧化硅。
6.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中该绝缘层的材料包括氧化硅，该掩模层的材料包括氮化硅。
7.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中于该基底上形成填满该开口的该绝缘层的步骤包括于该基底上形成一绝缘材料层；以及以该掩模层为终止层，移除该开口以外的部分该绝缘材料层。
8.如权利要求7所述的导线的制造方法，其中以该掩模层为终止层，移除该开口以外的部分该绝缘材料层的方法包括化学机械研磨法。
9.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中该间隙壁的材料与该掩模层的材料为相同。
10.如权利要求1所述的导线的制造方法，其中移除该掩模层，以暴露出该多晶硅层的步骤中，还包括移除该间隙壁。
11.如权利要求10所述的导线的制造方法，其中形成的该绝缘层的一部分位于该多晶硅层上方。
12.一种导线的制造方法，包括提供一基底，该基底上已形成有一多晶硅层；于该多晶硅层上形成一掩模层，该掩模层具有一开口暴露出该多晶硅层；以该掩模层为掩模，移除部分该多晶硅层，以暴露出该基底；于该基底上形成填满该开口的一绝缘层，该绝缘层与该掩模层具有不同蚀刻选择性；移除该掩模层，以暴露出该多晶硅层；以及于该多晶硅层表面形成一金属硅化物层。
13.如权利要求12所述的导线的制造方法，其中于该多晶硅层表面形成该金属硅化物层的步骤包括于该基底上形成一金属层；进行一退火步骤，以使部份的该金属层反应形成为该金属硅化物层；以及移除未参与反应的该金属层。
14.如权利要求13所述的导线的制造方法，其中该金属层的材料包括耐热金属。
15.如权利要求14所述的导线的制造方法，其中该金属层的材料选自于由钴、镍、钨及钛所组成的一族群。
16.如权利要求12所述的导线的制造方法，其中该绝缘层的材料包括氮化硅，该掩模层的材料包括氧化硅。
17.如权利要求12所述的导线的制造方法，其中该绝缘层的材料包括氧化硅，该掩模层的材料包括氮化硅。
18.如权利要求12所述的导线的制造方法，其中于该基底上形成填满该开口的该绝缘层的步骤包括于该基底上形成一绝缘材料层；以及以该掩模层为终止层，移除该开口以外的部分该绝缘材料层。
19.如权利要求18所述的导线的制造方法，其中以该掩模层为终止层，移除该开口以外的部分该绝缘材料层的方法包括化学机械研磨法。
20.如权利要求18所述的导线的制造方法，其中以该掩模层为终止层，移除该开口以外的部分该绝缘材料层的方法包括回蚀刻法。
全文摘要
一种导线的制造方法。此方法先提供一基底，基底上已形成一层多晶硅层。然后，于多晶硅层上形成一层掩模层，其具有一开口暴露出多晶硅层。接着，于掩模层的侧壁形成间隙壁。继而，以具有间隙壁的掩模层为掩模，移除部分多晶硅层，以暴露出基底。之后，再于基底上形成填满开口的绝缘层，绝缘层与掩模层具有不同蚀刻选择性。接下来，移除掩模层，以暴露出多晶硅层。然后，于多晶硅层表面形成一金属硅化物层。
文档编号H01L21/70GK1855387SQ200510065608
公开日2006年11月1日 申请日期2005年4月18日 优先权日2005年4月18日
发明者张骕远, 黄明山, 许汉杰 申请人:力晶半导体股份有限公司