專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其中與形成于硅襯底上的元件接觸的互聯(lián)由硅制造。
為了減小接觸電阻或減小多晶硅柵極的電阻，常常采用作為硅與金屬合金的硅化物。例如，源和漏形成區(qū)的表面上涂布硅化物，以減小源和漏極間的接觸電阻。
下面簡單說明一下利用硅化物制造MOSFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管)的方法。
如圖4A所示，在硅襯底601上以預(yù)定間隔形成場氧化膜602。場氧化膜602將硅襯底表面分隔，以形成元件形成區(qū)。
為了調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓，向硅襯底601的每個(gè)元件形成區(qū)離子注入B，形成雜質(zhì)區(qū)603。用如稀釋的氫氟酸等酸清洗液去掉硅襯底601的元件形成區(qū)表面上形成的自然氧化膜，然后，如圖4B所示，形成柵絕緣膜604。
利用CVD法(化學(xué)汽相淀積)在柵絕緣膜604上淀積多晶硅。為使多晶硅導(dǎo)電，加入約1020cm-3的P(磷)。利用已知光刻法形成的抗蝕劑圖形作掩模，用HBr或Cl干法腐蝕，選擇性地去掉多晶硅和柵絕緣膜604，從而形成柵極605，如圖4C所示。
利用柵極605作掩模，離子注入P，在柵極605兩側(cè)的雜質(zhì)區(qū)603中形成輕摻雜區(qū)606和607。
在包括柵極605的硅襯底601上淀積絕緣膜，并通過垂直各向異性干法腐蝕進(jìn)行去除，從而在柵極605的側(cè)壁上形成側(cè)壁605a，如圖4D所示。利用柵極605和側(cè)壁605a作掩模，離子注入As(砷)，分別在輕摻雜區(qū)606和607中形成源608和609。
利用上述工藝，制造出具有LDD(輕摻雜漏)結(jié)構(gòu)的MOSFET的主要部分。此后，如下所述形成連接MOSFET與晶體管的互聯(lián)。
更具體說，在包括柵極605和側(cè)壁605a的硅襯底601上淀積鈷膜并加熱，從而使硅表面與鈷接觸的部分硅化。去掉絕緣膜等上的未反應(yīng)的鈷，然后再加熱所得結(jié)構(gòu)。由此，如圖4E所示，在柵極605及源608和漏609上形成硅化物層610。
如圖4F所示，形成氧化硅層間膜611。如圖4G所示，利用抗蝕劑圖形612作掩模進(jìn)行干法腐蝕，形成抵達(dá)源608和漏609上層間膜611預(yù)定位置的接觸孔613a和613b。去掉抗蝕劑圖形612后，用稀釋的氫氟酸等清洗暴露于接觸孔613a和613b底部的硅化層610的表面。
如圖4H所示，在暴露的硅化物層610上淀積選擇性摻雜了P的多晶硅，形成栓塞614，以填充接觸孔613a和613b。如圖4I所示，在另一區(qū)的柵極605上形成與硅化物層610連接的栓塞614。
盡管未示出，但是，例如，形成了與栓塞614連接的硅化鎢互聯(lián)，例如源和漏極互聯(lián)。
然而，利用這種常規(guī)方法，MOSFET必然會(huì)有熱阻。在與源/漏接觸的栓塞由多晶硅制造時(shí)，連接電阻變得比栓塞原有的電阻大。在上述情況下，如圖4H所示，栓塞614通過硅化物層610與源608連接。然而，不管中間狀態(tài)的硅物化層610如何，與源連接的源極互聯(lián)和栓塞的電阻都要增大。
本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件制造方法，能夠減小與形成于硅襯底上的元件連接的硅互聯(lián)的電阻。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明，提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，包括以下步驟在硅襯底上形成包括源、漏、和柵極的元件；在元件上形成層間膜；在層間膜中選擇地形成抵達(dá)元件的接觸孔，由此暴露接觸孔底部的元件部分；加熱其上形成了元件和層間膜的硅襯底；用導(dǎo)電材料填充接觸孔，形成與元件的部分接觸的互聯(lián)件。
圖1A-1I分別是展示根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖面圖；圖2是展示接觸電阻與接觸孔的直徑間關(guān)系的曲線圖；圖3A-3I分別是展示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的步驟的剖面圖；圖4A-4I分別是展示制造常規(guī)半導(dǎo)體器件的步驟的剖面圖；下面將參照各附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。第一實(shí)施例圖1A-1I展示了根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法。
如圖1A所示，在硅襯底101上以預(yù)定間隔形成場氧化膜102。場氧化膜102將硅襯底101的表面分隔開，形成各元件形成區(qū)。
為調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓，向硅襯底101的每個(gè)元件形成區(qū)離子注入B，形成雜質(zhì)區(qū)103。用諸如稀釋的氫氟酸等酸清洗液去掉硅襯底101的元件形成區(qū)表面上的自然氧化膜，然后，如圖1B所示，形成柵絕緣膜104。
利用CVD法(化學(xué)汽相淀積)在柵絕緣膜104上淀積多晶硅。為使多晶硅導(dǎo)電，加入約1020cm-3的P(磷)。利用己知光刻法形成的抗蝕劑圖形作掩模，用HBr或Cl干法腐蝕，選擇性地去掉多晶硅和柵絕緣膜104，從而形成柵極105，如圖1C所示。
利用柵極105作掩模，離子注入P，在柵極105兩側(cè)的雜質(zhì)區(qū)103中形成輕摻雜區(qū)106和107。
在包括柵極105的硅襯底101上淀積絕緣膜，并通過垂直各向異性干法腐蝕進(jìn)行去除，從而在柵極105的側(cè)壁上形成側(cè)壁105a，如圖1D所示。利用柵極105和側(cè)壁105a作掩模，在輕摻雜區(qū)106和107離子注入As(砷)，從而形成源108和漏109。同時(shí)，還向柵極105注入P。
在包括柵極105和側(cè)壁105a的硅襯底101上淀積厚約15nm的鈷膜，并加熱到約500-600℃(快速熱退火RTA處理)。RTA處理使硅表面與鈷接觸的部分硅化。利用鹽酸和過氧化氫液的混合液濕法腐蝕掉絕緣膜等上的未反應(yīng)的鈷。然后，在高于前面退火的溫度下RTA處理所得結(jié)構(gòu)。
由此，如圖1E所示，在柵極105及源108和漏109上形成厚約40-50nm的硅化物層110，硅化物層110由硅和鈷的合金構(gòu)成。
如圖1F所示，在硅化物層110、側(cè)壁105a和場氧化膜102上形成氧化硅層間膜111。如圖1G所示，利用抗蝕劑圖形112作掩模進(jìn)行干法腐蝕，形成抵達(dá)源108和漏109上層間膜111預(yù)定位置處的硅化物層110的接觸孔113a和113b。
去掉抗蝕劑圖形112后，進(jìn)行RTA處理，將所得結(jié)構(gòu)加熱到800℃約10秒。用稀釋的氫氟酸等清洗暴露于接觸孔113a和113b底部的硅化層110的表面。利用例如燈退火進(jìn)行該加熱。
如圖1H所示，在暴露于接觸孔113a和113b底部的硅化物層110上淀積選擇性摻雜了P的多晶硅，形成栓塞114，以填充接觸孔113a和113b。如圖1I所示，在另一區(qū)的柵極105上形成與硅化物層110連接的栓塞114。
盡管未示出，但是，例如，形成了與栓塞114連接的硅化鎢互聯(lián)，例如源和漏極互聯(lián)。
根據(jù)第一實(shí)施例，在形成了接觸孔113a和113b，并使硅化物層110暴露于接觸孔113a和113b的底部后，進(jìn)行退火。退火和清洗后，在接觸孔113a和113b內(nèi)形成將與硅化物層110連接的栓塞。
如圖2所示，測量源108的接觸電阻，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明退火后的接觸電阻低于如常規(guī)方法沒經(jīng)過任何退火時(shí)的接觸電阻。
按第一實(shí)施例，形成了硅化鈷。然而，本發(fā)明不限于此，還可以采用其它難熔金屬的硅化物。例如，利用硅化鈦可以得到相同的效果。第二實(shí)施例下面說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例制造半導(dǎo)體器件的方法。
如圖3A所示，在半導(dǎo)體襯底401上形成場氧化膜402。暴露由場氧化膜402分隔的元件形成區(qū)的半導(dǎo)體襯底401表面。
為調(diào)節(jié)晶體管的閾值電壓，向半導(dǎo)體襯底401離子注入B，形成雜質(zhì)區(qū)403。用如稀釋的氫氟酸等酸清洗液去掉暴露表面上的自然氧化膜，然后，如圖3B所示，在雜質(zhì)區(qū)403形成柵絕緣膜404。
利用CVD法(化學(xué)汽相淀積)淀積加入了約1020cm-3的P(磷)的多晶硅，然后，在多晶硅上淀積硅化鎢。利用已知光刻法形成的抗蝕劑圖形作掩模進(jìn)行干法腐蝕，選擇性地去掉多晶硅和硅化鎢，從而形成由多晶硅膜405a和硅化鎢膜405b構(gòu)成的柵極405，如圖3C所示。
利用柵極405作掩模，離子注入P，在柵極405兩側(cè)的雜質(zhì)區(qū)403中形成輕摻雜區(qū)406和407。注意，本發(fā)明不限于硅化鎢，可以采用其它難熔金屬的硅化物。
在包括柵極405的硅襯底401上淀積絕緣膜，并通過垂直各向異性干法腐蝕去除預(yù)定量絕緣膜，從而在柵極405的側(cè)壁上形成側(cè)壁405c，如圖3D所示。利用柵極405和側(cè)壁405c作掩模，離子注入As(砷)，在輕摻雜區(qū)406和407形成源408和漏409。
如圖3E所示，在包括元件的的半導(dǎo)體襯底401上淀積氧化硅層間膜411。如圖3F所示，利用抗蝕劑圖形412作掩模進(jìn)行干法腐蝕，形成抵達(dá)層間膜411預(yù)定位置處的源408和漏409的接觸孔413a和413b。同時(shí)，如圖3G所示，形成抵達(dá)層間膜411的預(yù)定位置處的硅化鎢膜405b的接觸孔413c。
去掉抗蝕劑圖形412后，進(jìn)行RTA處理，將所得結(jié)構(gòu)加熱到800℃約10秒。用稀釋的氫氟酸等清洗暴露于接觸孔413a和413b底部的源408和漏409的表面及暴露于接觸孔413c底部的硅化鎢膜405b的表面。
如圖3H所示，在暴露的源408和漏409上淀積選擇性摻雜了P的多晶硅，形成栓塞414，以填充接觸孔413a和413b。同時(shí)，如圖3I所示，在柵極405上的栓塞414中形成摻磷的多晶硅栓塞414，以便與硅化鎢膜405b連接。
盡管未示出，但是，例如，形成了與栓塞414連接的硅化鎢互聯(lián)，例如源和漏極互聯(lián)。根據(jù)該實(shí)施例，可以獲得與第一實(shí)施例相同的效果。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，可以將所有或部分硅互聯(lián)與元件預(yù)定區(qū)之間的電阻抑制在較低水平。
權(quán)利要求
1．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括以下步驟在硅襯底(101,401)上形成包括源、漏、和柵極的元件；在所述元件上形成層間膜(111,411)；在層間膜中選擇地形成抵達(dá)元件的接觸孔(113a,113b,413c)，由此暴露接觸孔底部的元件部分；加熱其上形成了元件和層間膜的硅襯底；及用導(dǎo)電材料填充接觸孔，形成與元件的部分接觸的互聯(lián)件(114,414)。
2．如權(quán)利要求1所述的方法，其中還包括以下步驟在所述元件上形成硅化物(110,405b)；形成接觸孔，該步驟包括使形成每一個(gè)接觸孔的底部暴露于硅化物；及形成互聯(lián)件，該步驟包括形成與元件上的硅化物接觸的互聯(lián)。
3．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成接觸孔的步驟包括在源和漏上的層間膜中形成接觸孔的步驟。
4．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述形成接觸孔的步驟包括在柵極上的層間膜中形成接觸孔的步驟。
5．如權(quán)利要求1所述的方法，還包括在加熱硅襯底后，用含氫氟酸的清洗液清洗接觸孔的底部的步驟。
6．如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述互聯(lián)件是栓塞。
7．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括以下步驟在硅襯底(101)上形成包括源、漏、和柵極的元件；在所述源和漏上形成硅化物(110)；在包括硅化物的元件上形成層間膜(111)；在層間膜中選擇地形成抵達(dá)硅化物的接觸孔(113a,113b)，由此暴露接觸孔底部的硅化物；加熱其上形成了元件、硅化物和層間膜的硅襯底；及用導(dǎo)電材料填充接觸孔，形成與源和漏上形成的硅化物接觸的栓塞(114)。
8．一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于包括以下步驟在硅襯底(401)上形成包括源、漏、和柵極的元件；在所述柵極上形成硅化物(405b)；在包括硅化物的所述元件上形成層間膜(411)；在所述層間膜上選擇地形成抵達(dá)柵極的接觸孔(413c)，由此在所述接觸孔底部暴露所述柵極；加熱其上形成了元件、硅化物和層間膜的所述硅襯底；及用導(dǎo)電材料填充所述接觸孔，形成與所述柵極上形成的硅化物接觸的栓塞(414)。
全文摘要
一種制造半導(dǎo)體器件的方法,在硅襯底上形成包括源、漏和柵極的元件;在元件上形成層間膜;在層間膜上選擇地形成抵達(dá)元件的接觸孔,由此暴露接觸孔底部的元件部分;加熱其上形成了元件和層間膜的硅襯底;用導(dǎo)電材料填充接觸孔,形成與元件的一部分接觸的互聯(lián)件。
文檔編號(hào)H01L29/66GK1217572SQ9812470
公開日1999年5月26日 申請(qǐng)日期1998年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1997年11月7日
發(fā)明者井上顯, 浜田昌幸 申請(qǐng)人:日本電氣株式會(huì)社