TWI254365B - Method of fabricating conductive lines - Google Patents

Description

1254365 14985twf.doc/g 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體元件的製造方法，且特別 是有關於一種導線的製造方法。 【先前技術】 隨著半導體元件積集度(Integrity)增加，相對的元件中 之圖案與線寬亦逐漸縮小，導致元件中之閘極與導線的接 觸電阻增高，產生較慢的電阻-電容延遲(RC Delay)，進而 影響該元件的操作速度。由於金屬石夕化物之電阻較多晶石夕 (P〇lysilicon)低，且其熱穩定性也比一般内連線材料(例如 銘）南因此為了降低導線與電晶體各電極相接觸時的接觸 電阻（Contact Resistance)，可以在電晶體各電極和金屬 連線的連接介面形成金屬矽化物。而目前在半導體元件之 製程中，廣泛被採用的則是自行對準金屬矽化物製程。 自行對準金屬矽化物的形成方式，乃是先於半導體晶 ^上形成一層金屬層。接著，將晶片送進高溫環境中。若 金屬層與矽接觸，則會反應產生金屬矽化物。若金屬層未 與=接觸，則不會產生金屬魏物。然後，再移除未反應 土屬層。由於不必經過微影(ph_ith〇抑卩办)製程的步 屬功以於特定的位置上形成金射化物，因此這種金 屬矽化物稱為自行對準金屬矽化物。 度的：曰隨著積體電路技術的發展，對於元件積集 行對準金屬;=制sr的間距越來越小 7化物衣耘虽中，可能會產生橋接的現象。請 1254365 14985twf.doc/g 參照圖1所示，基底100上已形成有兩個多晶石夕層1〇i(導 線）。在兩個多晶矽層101之間形成有絕緣層1〇2。然後， 於基底100上形成一層金屬層103後，進行高溫回火製程， 以於多晶矽層ιοί表面形成自行對準金屬矽化物層1〇4。 但是，在高溫回火製程中，將會使得多晶矽滲出f造成側 擴散（Lateral Diffusion)，而導致在絕緣層1〇2上亦生成 金屬矽化物106的現象。當兩個多晶矽層1〇1之間的間距 φ 很小，且在絕緣層1〇2上生成金屬矽化物106的情況非常 嚴重時，就會造成橋接的現象，而導致多晶石夕層短路 連接在^起的問題。 【發明内容】 、有鑑於此’本發_目的就是在提供—種導線的製造 方法’可以避免在形成金屬々化物的過程巾造成橋接現 象’防止短路問題的發生。 本發明的另-目的是提供一種導線的製造方法，可以 縮小導線間的間距，且於導線上形成金屬石夕化物時，不會 馨發生橋接現象，可避免導線間的短路，並增加產品的穩定 本么月提ώ種導線的製造方法，此方法係先提供〆 :底’基底上已形成有多㈣層。然後，於多晶碎層上形 層罩幕層，此罩幕層具有_開口暴露出多晶石夕層。接 Ϊ苴ΐ罩幕層之側壁形成間隙壁。繼而，以具有間隙壁之 θ為罩幕，移除部分多晶石夕層，以暴露出基底。之後， 於基底上喊填滿開σ的絕緣層，絕緣層鮮幕層具有 1254365 14985twf.doc/g 不同侧遠擇性。接下來，移除軍幕層 曰 層。多晶秒層表面形成—金屬魏 .述於多例所述之導線的製造方法，上 基底上形成；;先於 成為金一繼而== 依照本發明的較佳實施例所述之導制 包括耐熱金屬，其例如是選二二鋅 鎢及鈦所組成之一族群。 W巧蛹 矽。 疋鼠化石夕’罩幕層之材質例如是氧化 述絕:的較佳實施例所述之導線的製造方法，上 t材質例如是氧切，罩幕層之材質例如是氮化 ==:料;後，幕層為终止層，㈡ 述：==;=，製造方法’上 方法例如是化學機;^=開以外之部分祕材料層的 依照本發_較佳實施觸述之導線的製造方法，上 1254365 l4985twf.doc/g 述間隙壁之材質與罩幕層之材質相同。 依照本發明的較佳實施例所述之導線的製造方法， $除罩幕層，以暴露出多㈣層之步驟，更包括移除間 、、依照本發明的較佳實施例所述之導線的， 述形成的絕緣層之一部分位於多晶矽層上方: 時，造二法中，由於在圖案化多晶砍層 蚪先於圖案化罩幕層之側壁形成 壁之罩幕層為罩幕_多晶石夕層，因此可以 (導線)間的間距。而且，藉_整間隙壁；，: 多晶石夕層(導線)間的間距’因此能夠不受微 的限制，而得以縮小多晶矽層（導 斤又 積集度。而且，本發明使埴;^泉的間距’增加元件的 衫出$曰功择η/! 夕晶石夕層（導線)間的絕緣 ^出夕日0料（導線)表面’在形成金屬魏 y發生橋接現象，而能夠避免短路的問題。 ， 本發明提出另-種導線的製造 基底上已形成有多晶石夕層。外後，^曰百先&供基底’ 幕層，此罩幕層具有-開口:出層二成-罩

« a ^ ^ ^ 115夕晶石夕層。接著，以I 於i底上妒成;真=分多晶砍層’以暴露出基底。繼而， 於基底上形成填滿開口的絕緣層， 不同侧選擇性。接下來，移除罩、象=厂曰= 層。然後於多晶石夕層表面形成金屬石夕 4出夕曰曰石夕 述多:：=开的^_所述之導線:製造方法，上 述夕曰曰夕層表面形成金屬魏物層之步驟例如L先於基 8 1254365 14985twf.doc/g 金屬層’再進行回火步驟，以使部份之金屬層 ^應形成為金射化物層。繼而，移除未 應之金屬 層。 、、依知本發明的較佳實施例所述之導線的製造方法，上 达至屬層之材質包括耐熱金屬，其例如是選自於由鉛、鎳、 鎢及鈦所組成之一族群。 、、依…、本發明的較佳實施例所述之導線的製造方法，上 • 歧緣層之材質例如是氮化石夕，罩幕層之材質例如是氧化 石夕。 、依照本發明的較佳實施例所述之導線的製造方法，上 述絕緣層之材質例如是氧化石夕，罩幕層之材質例如是氮化 石夕。 、依照本發明的較佳實施例所述之導線的製造方法，上 述於基底上形成填滿開口的絕緣層之步驟例如是：先於基 底上形成一絕緣材料層，然後，以罩幕層為終止層，移除 開口以外之部分絕緣材料層。其例如是以化學機械研磨法 或回飯刻法移除部分絕緣材料層。 在上述之導線的製造方法中，由於使填充於多晶石夕層 (導線)間的絕緣層高出多晶矽層（導線)表面，在形成金屬砍 化物時，就不會發生橋接現象，而能夠避免短路的問題。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂’下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 9 1254365 14985twf.doc/j ㈣m Λ 雜照本發明—餘實_的一種 ^線之衣造流私剖面圖。 底2參H2A，本發0狀導線賴造方法縣提供一基 底綱，此基底綱上已形成有—層多晶石夕層2〇1，轉成 ΐΐϊϊ是化學氣相沈積法。之後，於多㈣層加上形 :罩=03，其具有一開口 204暴露出多2〇1。 中，罩幕層203之材質例如是氧化石夕或氮化石夕，生方 法例如是先以化學氣相沈積法形成一罩 、土 示）’再進行微影餘刻製程’圖案化罩幕材料層以曰形成之冒。 接者，於罩幕層203之側壁形成間隙壁2〇5，此間 ^ 205 ^材質例如是氧切或氮切，其形成方法例如是 暮:tot相沈積法沈積一層”材料層（未繪示)於罩 幕層203表面’之後進行非等向性侧製程，移除入 2電成間隙壁施。間隙壁施之材質與罩ϋ 203之材貝可為相同，也可為不同。 ^而:請參照圖犯，以具有間隙壁挪之罩幕層2〇3 ^除部分多㈣層2〇1，以暴露出基底綱，而形 成開2〇4a。移除多晶石夕層2〇1之方法例如是钱刻製程。 來二圖2D Λ形成方法例如是化學氣相沈積法。然後，請 二I，以罩幕層203為終止層’移除開口 204a以外 料層Λ07’以於基底上形成填滿開口 2〇如 絕緣層咖與罩幕層203具有不 同名κ擇性，例如絕緣層207a之材質是氮化石夕，搭配罩 1254365 14985twf.doc/g 幕層203之材質是氧化發，或 矽，搭配罩幕層203之材質θ f巴、層2〇7a之材質是氧化 之部分絕緣材料層207的方：:丨上矽。移除開口 204a以外 接下來，請參關顧研磨法。 矽層2〇卜其巾，移除罩幕層 ^曰203以暴露出多晶 然後，請參照圖2F，於多晶矽：：是蝕刻製程。 化物層209。盆中，全屬料細層2〇1表面形成金屬矽 自行對準金屬卿製程===成方法例如是 / i ^ - X A,、△ 无於基底2〇〇上形成一金屬層 反岸後進行回火步驟，以使部份之金屬層與石夕 :::if石夕化物層209 ’接著再移除未參與反應之 金屬層之㈣包括耐熱金屬，其例如是選 自於由銘、鎳、鎢及鈦所組成之—鱗。 在上述實施例中，由於絕緣層207效高出多晶矽岸 201(導線)表面，因此可避免金屬雜物發生橋接現象。^ 外，由於在移除部分多晶矽層201時，先於罩幕層2⑹之 側壁形成間隙壁2Q5，再以具有間隙壁2G5之罩幕層2〇3 為罩幕餘刻多晶梦層2〇卜因此可以縮小多晶石夕層2〇1(導 線1間，間距。而且，藉由調整間隙壁205的厚度，可以控 制'sa夕層2〇1 (導線)間的間距，使其不受微影製程解析度 勺阳制而&小多晶砍層201 (導線)間的間距，增加元件的 積集度。另外，上述實施例中導線的材質係以多晶矽為例 作0兒明’當然導線的材質亦可以是非晶矽或磊晶矽等矽類 材料。 ， 圖2G至圖2Η是繪示依照本發明另一較佳實施例的一 11 1254365 14985twf.doc/g 種線之製造流程剖面圖。 請參照圖2G ’其是接續於圖2D。間隙壁2〇5之材質 右與罩幕層203之材質相同，則於移除罩幕層2〇3的步驟 中，同時會移除間隙壁205。此時，'絕緣層脈之一部分 位於多晶石夕層201上方。之後，請參照圖2H，於多晶石夕層 201表面形成金屬矽化物層209a。其中， 〇 二 部分位於金屬矽化物層209a上方，可有效地隔θ離多晶矽層 _ 201表面之金屬矽化物層2〇9a。 曰 本實施例與前一實施例之不同點在於絕緣層2〇7&之 一部分位於多晶矽層201上方，因此在進行下一步驟金屬 矽化物製程時，將使得沈積於絕緣層2〇7a尖角部分的金屬 層厚度較薄，更容易以蝕刻移除未參與反應之金屬層，而 且可避免金屬矽化物發生橋接現象。 圖3A至圖3D是緣示依照本發明又一較佳實施例的_ 種導線之製造流程剖面圖。 請參照圖3A，首先提供基底300，基底300上已形成 _ 有多晶矽層301，其形成方法例如是化學氣相沈積法。然 後，於多晶矽層301上形成罩幕層303，罩幕層303具有 一開口 304暴露出多晶矽層301，罩幕層303之材質例如 是氧化矽或氮化矽，其形成方法例如是先形成一罩幕材料 層（未繪示），再進行微影蝕刻製程，圖案化罩幕材料層 以形成之。 接著，請參照圖3B，以罩幕層303為罩幕，移除部分 多晶矽層301，以暴露出基底300，而形成開口 304a。 12 1254365 14985twf.d〇c/g 的絕缘肩3Γ】〜、圖3C，於基底300上形成填滿開口 304a 選摆f 此絕緣層311與罩幕層303具有不同钱刻 303夕^例如疋絕緣層311之材質是氮化石夕，搭配罩幕層 养配置f是氧切，或者絕緣層311之材質是氧化石夕， 。配罩幕層303之材質是氮化矽。 C於基底300上形成填滿開口 3〇4a的絕緣層Mi 丁立然後，以罩幕層303為終止層，移除開口 3〇4a以外 ϋΓί絕緣材料層。其中，移除開口咖以外之部分絕緣 材枓層的方_如是化學機械法相綱法。 夕曰接下來，同樣請參照圖3C，移除罩幕層3〇3以暴露出 石夕層301。然後，請參照圖3D，於多晶秒層301表面 麵魏㈣321。在本實_巾，形成金屬魏 =321之方法例如是自行解金屬魏物製程，先於基 你a 0上1成金屬層（未緣不）’然後進行回火步驟，以 使掃之金屬層反應為金屬魏物層32卜繼之，再移除 反應之金屬層。其中，金屬層之材質包括是耐熱金 屬’八例如是選自於祕、錄、鶴及鈦所組成之一族群。 術、述實施例中，由於絕緣層311高出多晶石夕層 邓1(蜍線)表面，因此在形成金屬矽化物層321時，可 金屬矽化物發生橋接現象。 兄 此外，上述實施财導線的材質係以多晶石夕為 ，备然導線的材質亦可p是非晶^晶料魏材 綜上所述’本發明所提出之導線的製造方法，可以縮 13 1254365 14985twf.doc/g 小導線_間距，且於導線上軸金屬魏物時，不 生橋接現象，可避免導線間的短路，並增加產品的穩定^ 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並° 限^本發明任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精^ =範圍内，當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1為習知之一種導線結構剖面圖。 圖2A至圖2F是繪示依照本發明一較佳實施例的一種 導線之製造流程剖面圖。 圖2G至圖2H疋緣示依照本發明另一較佳實施例的一 種導線之製造流程剖面圖。 圖3A至圖3D是繪示依照本發明又一較佳實施例的一 種導線之製造流程剖面圖。 【主要元件符號說明】 100、 200、300 :基底 101、 201、301 :多晶矽層 102、 207a、311 :絕緣層 103 :金屬層 104、209、209a、321 :金屬矽化物層 106 :金屬矽化物 203、 303 :罩幕層 204、 204a、304、304a :開口 205 :間隙壁 14 1254365 14985twf.doc/g 207 ··絕緣材料層

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Claims (1)

1254365 14985twf.doc/g 十、申請專利範圍： 1·一種導線的製造方法，包括： 一多晶矽層； ϋ亥罩幕層具有一開口 提供一基底，該基底上已形成有 於該多晶矽層上形成一罩幕層， 暴路出該多晶石夕層； 於該罩幕層之側壁形成一間隙壁；

砂壁之該罩幕層為罩幕，移除部分該多晶 矽層，以暴露出該基底； 夕日日 於α亥基底上形成填滿該開口的一纟邑έ轰js ^ i77 m a 該罩幕層具林同侧騎性；、4層，挑緣層與 移除該罩幕層，以暴露出該多晶石夕層；以及 於該多晶矽層表面形成一金屬矽化物層。 申請專利翻第1項所述之導線的製造方法，其 晶矽層表面形成該金屬矽化物層之步驟包括： 於該基底上形成一金屬層； 進仃一回火步驟，以使部份之該金屬層反應形成為該 金屬矽化物層；以及 移除未參與反應之該金屬層。 3·如申請專利範圍第2項所述之導線的製造方法，其 中t金屬層之材質包括耐熱金屬。 )^如申請專利範圍第3項所述之導線的製造方法，其 中"亥i屬層之材質係選自於由鈷、鎳、鎢及鈦所組成之一 族群。 5·如申請專利範圍第1項所述之導線的製造方法，其 16 1254365 14985twf.doc/g 中該絕緣層之材質包括氮化石夕，該罩幕層之材質包括氧化 ^ ° 6·如申請專利範圍第1項所述之導線的製造方法，其 中H緣層之材質包括氧化石夕，該罩幕層之材質包括氮化 石夕。 7·如申請專利範圍第1項所述之導線的製造方法，其 中於該基底上形成填滿該開口的該絕緣層之步驟包括： > 於該基底上形成一絕緣材料層；以及 以忒罩幕層為終止層，移除該開口以外之部分該絕緣 材料層。 8·如申請專利範圍第7項所述之導線的製造方法，其 中以该罩幕層為終止層，移除該開口以外之部分該絕緣材 料層的方法包括化學機械研磨法。 9·如申睛專利範圍第1項所述之導線的製造方法，其 中該間隙壁之材質與該罩幕層之材質為相同。 10·如申請專利範圍第1項所述之導線的製造方法，其 中移除邊罩幕層，以暴露出該多晶石夕層之步驟中，更包括 移除該間隙壁。 11·如申請專利範圍第1〇項所述之導線的製造方法， 其中形成的該絕緣層之一部分位於該多晶矽層上方。 12·—種導線的製造方法，包括： 提供一基底，該基底上已形成有一多晶矽層； 於該多晶石夕層上形成一罩幕層，該罩幕層具有一開口 暴路出該多晶秒層； 17 1254365 14985twf.doc/g 以該罩幕層為罩幕，移除部分該多晶矽層，以暴露出 該基底； 於該基底上形成填滿該開口的一絕緣層，該絕緣層與 該罩幕層具有不同姓刻選擇性； 移除該罩幕層，以暴露出該多晶矽層；以及 於°亥夕0日石夕層表面形成一金屬石夕化物層。 13·如申請專利範圍第12項所述之導線的製造方法， 其中於該多㈣層表面形成該金射化物層之步驟包括： 於該基底上形成一金屬層； 進仃一回火步驟，以使部份之該金屬層反應形成為該 金屬矽化物層；以及 移除未參與反應之該金屬層。 14·如中請專利範圍第13項所述之導線的製造方法 其中該金屬層,材質包括耐熱金屬。 立如申睛專利範圍第14項所述之導線的製造方法 一、，〜屬層之材質係選自於由銘、鎳、鎢及鈦所組成d 复請專利範圍第12項所述之導線的製造方法 緣層之材質包括氮化碎，該罩幕層之材質包括肩 f π專利範圍第12項所述之導線的製造方法 2 緣層之材質包括氧切，該罩幕層之材質包括I 女申明專利範圍第12項所述之導線的製造方法， 18 1254365 14985twf.doc/g 其中於該基底上形成填滿該開口的該絕緣層之步驟包括： 於該基底上形成一絕緣材料層；以及 以該罩幕層為終止層，移除該開口以外之部分該絕緣 材料層。 19. 如申請專利範圍第18項所述之導線的製造方法， 其中以該罩幕層為終止層，移除該開口以外之部分該絕緣 材料層的方法包括化學機械研磨法。 20. 如申請專利範圍第18項所述之導線的製造方法， 其中以該罩幕層為終止層，移除該開口以外之部分該絕緣 材料層的方法包括回蝕刻法。

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