[发明专利]在高温金属层上形成介质层的方法

说明书

本发明总的涉及在导体层上形成钝化层的方法，特别地涉及在高温金属层上形成介质层的方法。

集成电路及内连接通常的构成中包括重掺杂多晶硅。然而由于重掺杂多晶硅薄层的表面电阻在20欧姆/方块(ohms/square)的数量级上，这些薄层造成长的阻容(RC)时间常数，因而引起了不希望的时间延迟。这个不希望的时间延迟极大地影响了制造致密和高性能半导体器件的能力。所以，已使用几种方法来改进半导体内连接的表面电阻。

一种方法是聚化物(polycide)方法，是在被掺杂的多晶硅层上形成金属硅化物。这种方法的一个缺点是，需要沉积和布图二个薄层。而且当在多晶硅上形成金属硅化物层时，硅化物的形成倾向于消耗多晶硅层中的掺杂物从而增加多晶硅层的表面电阻。

使用高温金属层，如钛Ti，钒V，铬Cr，钽Ta或它们的氮化物作为埋层或作为内连接是人们所希望的，因为只须沉积及构图的只有一个薄层。此外，高温金属层将提供一个低表面电阻并且没有在聚化物过程所产生的掺杂物消耗问题。然而当使用已成图案的高温金属层，例如作为掩埋的内连接时，在这个高温金属层上形成有介质层，在金属层与介质层间会发生脱层，这种情况尤其在这些薄层又被暴露于高温时特别真实。这种脱层可导致电子元件可靠性问题。

因而，就需要有一种方法在高温金属层上形成介质层，使介质层与高温金属层间有良好附着力。

简单地讲，本发明的目的是提供一种在高温金属层上形成介质层的方法。在基片的第一表面上形成已成图案的高温金属层。用非氧化湿性光致抗蚀剂去除剂(wet photoresist stripper)去除用来使高温金属层布图的光致抗蚀剂。然后在高温金属层上形成一介质层。

图1示出了本发明一实施例的放大的剖面图；

图2-7示出了本发明图1实施例在制备的各个阶段的放大剖面图。

图8示出了根据本发明的图1实施例在另一制备阶段的放大剖面图；

图9示出了本发明的第二实施例的放大剖面图。

总的来说，本发明提供在高温金属层上形成介质层的方法。本发明通过参照图1至9可更完全地来描述。作为本发明的实施例，图1示出了带掺杂区12的基片11以及在基片11一个表面上形成的介质层13的放大剖面图。典型地，基片11由半导体材料构成。掺杂区12与基片11比较可以是相同或相反导电率型的。

当与其它掺杂区一起形成时，掺杂区12例如形成场效晶体管的源极或漏极、或双极型晶体管的集电极、基极、或发射极。高温金属层14在介质层13上形成并与掺杂区12相接触。高温金属层14也可以，例如在没有介质层13的情况下与基片11完全接触来形成埋入层。最好，高温金属层14包括：钛Ti、氮化钛、钒V、氮化钒、铬Cr、氮化铬、钽Ta或氮化钽。这些高温金属之所以较好是因为它的表面电阻值在少于10欧姆/方块的数量级上。此外，它们拥有有利于形成氧化物的自由能因而与介质如硅氧化物形成良好接合。然而要在高温金属层14与介质间形成良好接合，必须适当处理高温金属层14。本发明提供这样的加工。在最佳实施例中，高温金属层14由氮化钛构成。介质层16在高温金属层14上形成，来为例如多层金属化法(a multi-level metallization sckeme)提供钝化。

实验表明，为了在高温金属层14与介质层16间提供好的粘合，高温金属层14在介质层16之前必须在非氧化环境中进行处理。除其它因素外还发现高温金属层14在介质层16沉积之前，其表面氧化大大地降低了两层之间的粘合，特别是当高温金属层14与介质层16被暴露于800℃以上的温度时。

作为介质层16在沉积之前在非氧化环境中处理高温金属的方法的一个例子，图2示出了在制备的早期阶段中的基片11。在介质层13上形成一开口19来提供与掺杂区12的接触。下一步如图3所示，在介质层13及基片11上形成高温金属层14来与掺杂区12相接触。在使用如溅射，活性蒸镀(reactive evaporation)及化学气相沉积技术的领域中形成高温金属层14的方法是熟知的。

在最佳实施例中，高温金属层14包括氮化钛且最好用活性离子溅射沉积来形成，在这种方法中钝钛金属靶在氮气存在的情况溅射。最好是氮化钛因为氮化钛薄膜具有表面电阻值在5欧姆/方块数量级，它们在高温下稳定，它们提供良好的扩散障碍，它们具有低应力，且对与凹蚀(undercutting)及腐蚀有关的蚀刻有很高的抵抗。