TW200816282A - Method for reducing stress between a conductive layer and a mask layer and use of the same - Google Patents

Description

200816282 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種半導體元件之製造 具降低導電層與罩幕層間應力之閘極之製造方法尤/、，關於一種 【先前技術】 隨著積體電路技術的進步，電子元件尺寸 對地使得電子元件的積集度必織高，電 :相 而且電子it件耗電量亦必須隨之降低。直 f f加快’ 晶體(MOSFETH，藉由降低閘極電阻之手:更$屬2 =電 及電容㈣爾賴錢賴之叫^阻 前述習知常見之閘極結構中，係包含閘極轰 道番成、， 導電層之罩幕層。其中，為降低閘極電阻;閘 糊通常包含一經摻雜之多晶矽層，以及 二^ 1) 甲ίΓΓ提升猶效能之目的。另—方面，罩幕層通常係以氮 4夕作為主要之材料，崎後續之細製程巾(例如自對準接觸窗 蝕刻製程)有效地保護導電層，並達到隔離閘極導電層之目的。 然而，進行此閘極之相關製程時，導電層與罩幕層之間常有 剝離(peeling)的現象發生，嚴重影響生產良率。舉例而言，於習知 雙通道同步動態隨機存取記憶體(加此匕data rate synchr〇n〇us dynamic random access memory, DDR SDRAM)之製程中，便可能因 此而有百分之一以上，甚至百分之十以上的良率損失。 女目前已知的習知技術中已有數種減少前述導電層與罩幕層間 剝離現象的數種解決方案。例如：1·於沉積導電層之後，進行75〇。〇 之快速熱回火(rapid thermal annealing, RTA) ; 2·於沉積導電層之 後’進行 800 C 之快速熱回火(rapid thermal annealing，RTA) ; 3.於 5 200816282 電氮氣並進行8〇〇°c之回火;以及4.於形成罩 幕層刖，先形成一層緩衝層於導電層之上。 前述數種可能之解決方案於製程步驟及結果上仍 舉例而言，回火製程雖能消除材料中累積 :r境及基底中的氧氣成分十分敏感，若未以 #裝私之減性和重複性，更增加了製程的不便。' =此’為減少閘極中導電層與罩幕層 界亟須—魏符合上料求、技彳_便且缺高產Λϊ之方法 f) 【發明内容】 本&月之目的’係、在於提供—種降低導 沾Η€:’5Ε???=: 積罩幕層之前，進行-含氮』氣成體：漿堆二 的，以及本發明所制之技術手段與較佳實施態樣。、他七月目 【實施方式】 現象ίΓίίίϊίίϊ對閑極結構中導電層與罩幕層間之剝離 可本案發明人特研究分析該剝離狀況之 =究發現’於-閘極結構之具 材 包含石夕化鎮，而罩幕層之材料包含氮化石夕，當於該兩者 6 200816282 =層，導電層產林同壓力時，所產生_之情形亦不相同。 ί i 接ί處應力$〇百萬巴斯卡(Mpa)之應力後，根據實際 ¥電層與罩幕層間產生剝離現象之數目較高；當應 二、、百萬巴斯卡後，兩者間產生剝離之數目有降低之趨 ί莫將ί力降低至_百萬巴斯卡後，則發現導電層與 i罢^二離數目明顯減少。此即，剝離現象隨著導電層 ^ if?的增加而趨於嚴重。換言之，制離現象之成因 此來自導電層與罩幕層間材料結構之差異喊生應力所致。 以降莫ί發明提供一種使導電層表面改質之方法， =2 if _之應力’從_善導電層與罩幕層間之 亲j離問題，長:升閘極製程之良率。 閘極的方法為例’完整詳細地說明本發明， 义机私圖如弟1圖所示。配合第2八及2 含下列步驟：於步驟1〇1中，接供一其矻 Ί位衣I万法0 於基底2〇1上形成一介電^接者執行步驟1〇3， 可以電層 於較佳貫施例中，該介電層203 形成。牛^ 此為限），一氧化層，其可利用熱氧化法 =層2G3上形成—多晶销施。該多晶

Cj 積而得。Uhl相沉積法，以加熱解卿甲烧之方式沉 電層g 多㈣層2G5上形成—導電層2G7。該導 可1狀含騎。射叫制⑽為例， 該』207卩予孔目/儿、法，由六氟化鶴與石夕甲燒反應沉積形成 接著執行步驟丨㈨’針對導電層207進行一導雷屉矣而夕枓所 處理。於一具體實施態樣中，此表面處 上表面之改貝 體轟擊該導電層表面，如第2A圖所 中】用=氮之電漿氣 下歹J群組·魏、鼠乳、及其組合，且較佳為氨氣。將該含氮 7 200816282 或更高之能量下蝴漿氣體，轟擊該導電層表 ^产^亍埶間。於此’有別於先前技術需於75此或更高之 罩幕iiU 沉ΪΓ罩幕層209。於一具體實施態樣中， 2〇7及罩幕層2〇9，以^成匕層、多晶石夕層205、導電層 Ο ϋ 成^極堆$結構213。在步驟115中， ΪΪϊί ϊί疊結構213之一絕緣層。最後在步驟Π7中對 -itti s f^'，J，213 間隙壁犯。之後，便可得如第2β 嫩成 最小操作單位面積之個數。由表中可具缺陷之 處理以氮氣之第二晶圓的缺陷數 數= 應力方法後，旎明顯改善剝離發生。 晶圓編號 ------ 第一晶圓 -------—_ 第二晶圓 以氨氣處理 缺陷數 270 60 炎沒^立數 170 21 8 200816282 與罩幕層接觸面之應力，進而避免剝離。於其他之實 若閘極之導電層為金屬層，例如為金屬鶴層7造杆命二中， 漿表面處理，亦有減小導電層與罩幕層接觸面間應力二之， 而’利用本發明之製造閘極方法，可使導電層“=雁， ^發明上賴極之製造綠的步聊丨神僅觸單制之用，

閘極製造方法’皆可使用本發明之降低 法’ W晴電娜幕層發生 明夕it實施例僅用來例舉本發明之實施態樣，以及闡釋本發 ί彳i，並_來限制本發明之料。任何熟悉此技術特 L^易几成之改變或均等性之安排均屬本發明所主張之範 圍，本發明之權利顧應以申請專利範圍為準。 【圖式簡單說明】

^1圖係為應用本發明實施例之流程圖； 改質處應用本發明實施例之閘極結構進行導電層表面 第2Β圖係為應用本發明實施例之閘極結構剖面圖。 【主要元件符號說明】 203 :介電層 207 :導電層 213 :閘極堆疊結構 201 :基底 % ·多晶秒層 209 :罩幕層 215 :間隙壁 9

Claims (1)

1. 200816282 十、申請專利範圍： 1· 一種降低導電層與罩幕層間之應力之方法，包含於該導電層上 方形成該罩幕層之前，進行一含氮氣體之電漿處理以改質^導 電層與該罩幕層接觸之表面。 2.如請求項1所述之方法，其中該導電層係—金屬層。 3·如請求項2所述之方法，其中該金屬層係—含鎢層。 4·如請求項3所述之方法，其中該含鎢層係一矽化鎢層。 5·如請求項1所述之方法，其中該罩幕層係一介電層。 6·如請求項5所述之方法，其中該介電層係—氮化矽層。 氨 7.如請求項1所述之方法，其中該含氮氣體係選自下 氣、氮氣、及其組合。 ^ 8·如請求項丨所述之方法，其中該含氮氣體係氨氣。 所述之方法’其中該電輯理係於2娜或更高之 ϋ 能量下進行。 1〇· 項1所述之方法，其中該電漿處理係進行5秒或更長之 11· 一種製造閘極的方法，包含·· 提供一基底；以及 以开H底上依序沉積一氧化層、-道干 以形成一閘極堆疊結構； 導電層、及一罩幕層， 其中’係於沉積該 處理以改質該導電層表面層之别，達行一含氛之氣體之電聚 200816282 12. 如請求項11所述之方法，其中該導電層係一金屬層。 13. 如請求項12所述之方法，其中該金屬層係一含鶴層。 14. 如請求項13所述之方法，其中該含鎢層係一石夕化鎢層。 15. 如請求項11所述之方法，其中該罩幕層係一介電層。 16. 如請求項15所述之方法，其中該介電層係一氮化矽層。 17. 如請求項11所述之方法，其中該含氮氣體係選自下列群組： _、 氣氣、鼠氣、及其組合。 i 18. 如請求項11所述之方法，其中該含氮氣體係氨氣。 19. 如請求項11所述之方法，其中該電漿處理係於200W或更高 之能量下進行。 20. 如請求項11所述之方法，其中該電漿處理係進行5秒或更長 之時間。 21. 如請求項11所述之方法，其中於形成該閘極堆疊結構之步驟 中，更包含於沉積該導電層之前，先沉積一多晶石夕層。 w i 22. 如請求項11所述之方法，其中於形成該閘極堆疊結構之步驟 後，更包含於該閘極堆疊結構之側邊形成一間隙壁。 2