對環境不敏感及無橫向成長之高熔點金屬矽化物形成技術及其在積體電路製造上之應用

Abstract

本文提出一種以三層的結構來形成高熔點金屬矽化物的方法。此三層結構係由一頂部 的矽絕緣層，一中間的高熔點金屬緩衝層，及另一為形成矽化物的高熔點金屬層所組 成。頂部的矽絕緣層能防止退火環境中的雜質及殘餘氧氣和底下的金屬反應，因此使 得退火製程 能不受退火環境的影響。中間的高熔點金屬層是用來當作頂層的矽和下 層的高熔點金屬層的緩衝層，因此使得它們不會反應形成不必要的金屬矽化物。 首先矽╱鉬╱鈦的結構被用來證明頂部的矽層確實能有效的防止矽化鈦的橫向成長， 於是鎢就被提出來代替鉬。這個改變不但保持了對環境不敏感的特性同時也解決了橫 向成長的問題。由於鎢和鈦反應形成－鈦鎢合金需要較高的溫度來形成矽化，鈦所以 矽化鈦就不會橫向成長。從實驗上吾人可以找出沒有橫向成長的鎢和鈦的厚度，利用 矽╱鎢╱鈦的結構來形成矽化鈦的反應機構也被探討。 接著類似的矽╱鎢╱鈷結構也被使用來形成矽化鈷。頂部的矽層同構俱有防止雜質及 殘餘氧氣來干擾矽化物形成的特性。由於鎢和鈷反應形成鈷－鎢合金以及鈷－鎢合金 需要較高的溫度來形成矽化鈷，所以能防止可能發生的橫向成長問題。此外，要去掉 氧化層上的不佖要鈷層也變得相當容易。 使用以上的技術形成矽化物後，矽化物對高溫的容忍力接著被探討。對矽化鈦及矽化 鈷來講，因為表面的形態，片電阻，接觸電阻，以及接面的漏電在經過高於９００度 的高溫後有巨大的變化所以高於９００度的熱處理是無法忍受的。 最後這些技術就應用在自動校準矽化製程上，金氧半電昌體的電流對電壓特性沒有嚴 重的變差。但是閘橿卻有一點漏電存在。這是由於矽化物會穿過多晶矽閘極和氧化隔 離層的界面而和下面的氧化層發生反應甚至穿到矽基座上，可能的解決辦法就是加強 多晶矽閘極和氧化隔離層之間的黏著力。