[发明专利]金属化工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属化工艺，且特别涉及一种可减少金属硅化物的结块 现象的金属化工艺。

背景技术

随着集成电路(Integrated Circuit，IC)的元件尺寸缩小，内连线或浅结 的对应阻抗也随之增加，而使IC运作速度无法有效提高。如最常被用来形 成栅极与局部连线的多晶硅(polysilicon)，即使重度掺杂后仍带有相当高的 电阻率，这会造成元件功耗及信号延迟(RC delay)的问题。一般所使用的 改善方式为进行金属化工艺，以自动对准(self-alignment)形成金属硅化物 (salicide)于如晶体管结构中的导电区域。然而，例如以钴金属与多晶硅栅 极在高温下反应形成如CoSi₂的金属硅化物时，由于CoSi₂/Si界面并不平整 且有热凹槽(thermal grooving)，将导致所谓的结块现象(agglomeration)， 而大幅影响金属硅化物的热稳定性及元件的运作性能。

发明内容

本发明涉及一种金属化工艺，其是于沉积金属层之前，先将半导体基材 进行热处理，可得到较佳的沉积条件，并且可减缓后方热处理步骤中金属硅 化物的结块现象。

根据本发明，提出一种金属化工艺。首先，提供半导体基材，此半导体 基材具有至少一含硅导电区域。其次，提供改善结块现象的离子注入于含硅 导电区域。接着，对此半导体基材进行第一热处理。而后，形成金属层于此 半导体基材表面，金属层覆盖含硅导电区域。再来，对覆盖有金属层的此半 导体基材进行第二热处理，以形成金属硅化物层于含硅导电区域上。

根据本发明，另提出一种金属化工艺。首先，提供半导体基材，半导体 基材具有至少一导电区域。其次，注入氮离子至导电区域内。接着，对半导 体基材进行第一热处理，以修复半导体基材表面。而后，形成金属层于半导 体基材表面，金属层覆盖导电区域。再来，形成扩散障碍层于金属层上。然 后，对覆盖有金属层的半导体基材进行第二热处理，以于导电区域上形成金 属硅化合层。修复后的半导体金属层表面减缓进行第二热处理时金属化合层 的结块现象。

为让本发明的上述目的、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。

附图说明

图1为依照本发明的金属化工艺的流程图。

图2A～2E分别为依照本发明优选实施例的金属化工艺应用于晶体管元 件时的工艺剖面图。

图3为未经过预先处理的半导体基材形成金属硅化物层后的电子显微镜 照片。

图4为经过预先处理的半导体基材形成金属硅化物层后的电子显微镜照 片。

附图标记说明

200：半导体基材      210：基材

220：晶体管元件      221：栅极氧化层

222：间隙壁          310：金属层

320：吸收层          330：扩散障碍层

311(1)、311(2)、311(3)、312(1)、312(2)、312(3)：金属硅化物层

G：栅极              S：源极

D：漏极

具体实施方式

请参照图1，为依照本发明的金属化工艺的流程图。首先，于步骤110 中，提供半导体基材，此半导体基材具有至少一导电区域。然后，于步骤120 中，对此半导体基材进行第一热处理。接着，于步骤130中，于此半导体基 材表面形成金属层，金属层覆盖导电区域。最后，于步骤140中，对覆盖有 金属层的此半导体基材进行第二热处理，以形成金属化合层于导电区域上。

以下将以应用于一般场效晶体管为例进一步具体说明本发明的金属化 工艺，其中半导体基材的导电区域是以含硅导电区域为例做说明，且半导体 基材进行第二热处理后对应地形成金属硅化物层于含硅导电区域上。然于本 发明所属技术领域的技术人员当可理解，本发明可应用于任何集成电路中来 改善内连线或元件特性，以提升集成电路整体效能，也使得IC工艺设计更 具有弹性。