专利名称：多晶硅化金属栅极结构及其制造方法
技术领域：
本发明有关一种半导体结构及其制造方法，尤指关于一种多晶硅化金属栅极结构及其制造方法，其可应用于互补式金属氧化物半导体晶体管(CMOS)。
背景技术：
由于近几年来半导体元件工艺技术的发展迅速、进而造就了电脑、通讯与网络业的蓬勃发展，而其进步的原动力，在于金属氧化物半导体晶体管(MOS)尺寸不断地缩小，因为缩小的元件能改善切换速度与元件消耗功率，电路的元件集成度与功能性(如数据储存、逻辑运算、信号处理等)也都加强了。由于互补式金属氧化物半导体晶体管(C MOS)具有高集成度且及低能量消耗等优点，因此为目前最常被使用及研究开发的半导体元件。
在深次微米的集成电路工艺技术中，由于在线宽、接触面积及接面深度等都逐渐缩小的情形下，为了能有效地提高元件的工作品质，降低电阻并减少电阻电容(RC)所造成的信号传递延迟和降低元件栅极的寄生电阻，而发展出多晶硅金属(Polycide)栅极结构来取代先前的多晶硅(polysilicon)栅极。请参阅图1，此工艺就是在多晶硅(polysilicon)1上面长出一层硅化钨(WSiX)2，因硅化钨(WSiX)2具有高熔点、稳定性及低电阻率的优点，所以在半导体工艺上的应用已越来越普遍，特别是用来作为金属氧化物半导体晶体管(MOS)的栅极导电层。
值得注意的是，因多晶硅金属(Polycide)1是由多晶硅(polysilicon)1及硅化钨(WSiX)2两种不同材质所组成，而单一等离子体对两者蚀刻速度并不一致，所以必需分为两个步骤，以便分别针对单一材质来进行蚀刻。第一阶段首先是对多晶硅金属(Polycide)3上的硅化钨(WSiX)2进行蚀刻，当硅化钨(WSix)2的蚀刻终了以后，再进入第二阶段多晶硅(polysilicon)1蚀刻。由于硅化钨(WSiX)2易于高温(约400℃)时产生氧化，且钨的氧化物易挥发，会对环境造成污染。通常一般等离子体蚀刻还可维持低于400℃以下的环境，但当进行第二阶段对多晶硅(polysilicon)1蚀刻时，因多晶硅(polysilicon)1需要有较高的蚀刻速率，以确保能彻底清除暴露于等离子体下的多晶硅金属(Polycide)3，因此温度可能会持续增加以提高蚀刻速率，这样硅化钨(WSiX)2则会因温度过高而产生氧化，进而产生挥发性污染物质，且覆盖于硅层上的钨氧化物以增加了与二氧化硅层4的接触范围，因此容易引发漏电流。
发明内容
本发明的目的为提供一种多晶硅化金属栅极结构及其制造方法。
根据本发明一方面的多晶硅化金属栅极的制造方法，包括下列步骤(a)提供一基板；(b)分别形成一多晶硅层及一硅化金属层于该基板上方；(c)去除部份的该硅化金属层，藉以限定一硅化金属结构；(d)形成一保护层于该多晶硅层上，并覆盖住该硅化金属结构；(e)去除该保护层与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部份，以形成一保护结构；(f)去除未被该硅化金属结构及该保护结构所覆盖的该多晶硅层，藉以限定一多晶硅结构；以及(g)氧化该多晶硅结构，使该多晶硅结构的侧面形成一绝缘结构。
根据上述构想，该基板上包含有一绝缘层且该绝缘层材质为二氧化硅(SiO2)。
根据上述构想，该硅化金属层于该多晶硅层上是依序包含一阻障层、一钨层及一氮化硅(SiNX)层，其中该阻障层材质为氮化钛(TiN)。
根据上述构想，该硅化金属结构是利用一非等向性干蚀刻所形成。
根据上述构想，该保护层是藉由化学气相沉积(CVD)技术所形成，且该保护层厚度为50～500A，又该保护层材质可为氮化硅(SiNX)。
根据上述构想，该保护结构及该多晶硅结构利用一非等向性干蚀刻所形成。
根据上述构想，是利用干式氧化法形成该绝缘结构。
根据本发明另一方面的多晶硅化金属栅极结构，其包含(a)一基板；(b)一多晶硅结构，形成于该基板上，且于该多晶硅结构的侧面形成一绝缘结构；以及(c)一硅化金属结构，形成于该多晶硅结构上，且于该多晶硅结构的侧面形成一保护结构。
根据上述构想，其中该基板上包含有一绝缘层，且依序形成一多晶硅层及一硅化金属层于该基板上方，并去除部份的该硅化金属层，藉以限定该硅化金属结构。
根据上述构想，其中该绝缘层材质为二氧化硅(SiO2)。
根据上述构想，其中该硅化金属层于该多晶硅层上是依序包含一阻障层、一钨层及一氮化硅(SiNX)层，且该阻障层材质为氮化钛(TiN)。
根据上述构想，其中该保护结构是藉由化学气相沉积(CVD)技术形成一厚度为50～500A保护层于该多晶硅层上，并覆盖住该硅化金属结构，再去除该保护层与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部份，以形成该保护结构。
根据上述构想，其中该保护层材质可为氮化硅(SiNX)。
根据上述构想，其中是利用干式氧化法形成该绝缘结构。
根据上述构想，其中该多晶硅结构、该硅化金属结构及该保护结构是利用一非等向性干蚀刻所形成。
为进一步说明本发明的上述目的、结构特点和效果，以下将结合附图对本发明进行详细的描述。
图1是已有的多晶硅化金属栅极结构示意图。
图2(a)～(h)是本发明较佳实施例的多晶硅化金属栅极结构示意图。
具体实施例方式
本发明提供一种多晶硅化金属栅极结构及其制造方法。图2(a)～(h)本发明较佳实施例的多晶硅化金属栅极结构示意图，该方法的详细步骤说明如下首先提供一基材21，利用一浅沟渠隔离法(Shallow Trench Isolation，STI)分别形成一第一隔离结构22及一第二隔离结构23于该基板21上(如图2(a)所示)，且还可利用一区域性硅氧化隔离法(Localized OxidationIsolation，LOCOS)以达到形成上述隔离结构的目的。
接着，以干式氧化法将有源区域表面上的硅，氧化成二氧化硅(SiO2)层24，这二氧化硅(SiO2)层24将做为晶体管的栅氧化层(Gate Oxide)(如图2(b)所示)。然后，藉由化学气相沉积(CVD)技术依序形成一多晶硅层25(厚度约为500～1500A)、一阻障层26(厚度约为50～200 A，其材质为氮化钛(TiN))、一钨层27(厚度约为500～2000A)及一第一氮化硅(SiNX)层28(厚度约为500～3000A)。接下来，于该第一氮化硅(SiNX)层28上覆盖一光阻29(如图2(c)所示)，并利用一非等向性干蚀刻，将晶片上未有该光阻保护的该第一氮化硅(SiNX)层、该钨层及该阻障层一起加以去除，并藉以限定一硅化金属结构30(如图2(d)所示)。再藉由化学气相沉积(CVD)技术形成一第二氮化硅(SiNX)层31于该多晶硅层25上，并覆盖住该硅化金属结构30(如图2(e)所示)，再利用一非等向性干蚀刻该第二氮化硅(SiNX)层31与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部份，以形成一保护结构32(如图2(f)所示)。接着，以该第一氮化硅(SiNX)层28作为一遮罩，并利用一非等向性干蚀刻，将晶片上未有该遮罩保护的该多晶硅层去除，并藉以限定一多晶硅结构33，其中该硅化金属结构30与该多晶硅结构33是可作为金属氧化物半导体晶体管(MOS)的多晶硅化金属栅极34(如图2(g)所示)。最后以干式氧化法于该多晶硅结构33两侧形成一绝缘结构35(如图2(h)所示)，其材质为二氧化硅(SiO2)，可用来隔离多晶硅化金属栅极33与晶体管金属氧化物半导体晶体管(MOS)的源/漏极，以利进行后续的源/漏极重掺杂动作。
综上所述，本发明相较于已有技术的制造方法，可解决材料钨于高温时产生具有污染性氧化物的危险，以符合目前所提倡的工业环保，再者，因阻绝了钨的氧化污染物产生，更可避免钨的氧化污染物因与硅层接触而有漏电流之虞。因此基于上述理由可获知本发明对于产业的发展确可提供实质上较佳助益。
虽然本发明已参照当前的具体实施例来描述，但是本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，在没有脱离本发明精神的情况下还可作出各种等效的变化和修改，因此，只要在本发明的实质精神范围内对上述实施例的变化、变型都将落在本发明权利要求书的范围内。
权利要求
1.一种多晶硅化金属栅极的制造方法，该制造方法包括下列步骤(a)提供一基板；(b)分别形成一多晶硅层及一硅化金属层于该基板上方；(c)去除部份的该硅化金属层，藉以限定一硅化金属结构；(d)形成一保护层于该多晶硅层上，并覆盖住该硅化金属结构；(e)去除该保护层与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部份，以形成一保护结构；(f)去除未被该硅化金属结构及该保护结构所覆盖的该多晶硅层，藉以限定一多晶硅结构；以及(g)氧化该多晶硅结构，使该多晶硅结构的侧面形成一绝缘结构。
2.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该硅化金属层于该多晶硅层上是依序包含一阻障层、一钨层及一氮化硅(SiNX)层。
3.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该保护层厚度为50～500A。
4.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于该保护层材质为氮化硅(SiNX)。
5.如权利要求1所述的制造方法，其特征在于是利用干式氧化法以形成该绝缘结构。
6.一种多晶硅化金属栅极结构，其包含(a)一基板；(b)一多晶硅结构，形成于该基板上，且于该多晶硅结构的侧面形成一绝缘结构；以及(c)一硅化金属结构，形成于该多晶硅结构上，且于该多晶硅结构的侧面形成一保护结构。
7.如权利要求6所述的结构，其特征在于该基板上包含有一绝缘层，且依序形成一多晶硅层及一硅化金属层于该基板上方，并去除部份的该硅化金属层，藉以限定该硅化金属结构。
8.如权利要求7所述的结构，其特征在于该硅化金属层于该多晶硅层上是依序包含一阻障层、一钨层及一氮化硅(SiNX)层。
9.如权利要求7所述的结构，其特征在于该保护结构是藉由形成一保护层于该多晶硅层上，并覆盖住该硅化金属结构，再去除该保护层与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部份，以形成该保护结构。
10.如权利要求9所述的结构，其特征在于该保护层厚度为50～500A。
11.如权利要求9所述的结构，其特征在于该保护层材质为氮化硅(SiNX)。
全文摘要
本发明是指一种多晶硅化金属栅极结构及其制造方法，该制造方法包括下列步骤(a)提供一基板；(b)分别形成一多晶硅层及一硅化金属层于该基板上方；(c)去除部分的该硅化金属层，藉以限定一硅化金属结构；(d)形成一保护层于该多晶硅层上，并覆盖住该硅化金属结构；(e)去除该保护层与该多晶硅层及该硅化金属结构接触的水平部分，以形成一保护结构；(f)去除未被该硅化金属结构及该保护结构所覆盖的该多晶硅层，藉以限定一多晶硅结构；以及(g)氧化该多晶硅结构，使该多晶硅结构的侧面形成一绝缘结构。
文档编号H01L21/28GK1670921SQ200410039968
公开日2005年9月21日 申请日期2004年3月15日 优先权日2004年3月15日
发明者刘汉兴 申请人:华邦电子股份有限公司