TW464963B - Fabricating method of transistor - Google Patents

Description

A7 B7 464963 6625twf.doc/008 五、發明說明（1) 本發明是有關於一種形成積體電路元件的方法，且 特別是有關於一種具有τ形（T-Shape)閘極結構之電晶體 (Transistor)的製造方法° 通常形成一電晶體之標準製程，包括形成一多晶矽 閘極、植入離子以形成源極/汲極和在多晶矽閘極上形成 一閘極矽化金屬層。隨著半導體技術發展至高積集度，因 此需縮小元件之尺寸’當元件之尺寸縮小，閘極之長度也 必須隨之縮小。由於閘極矽化金屬層與下層多晶矽閘極有 相同之長度，將使閘極之電阻値增加，而電阻値的增加， 將因電阻電流時間延遲(RC Time Delay)而導致元件之操作 速度降低。 習知技術中解決電阻値提高的問題，例如美國專利 第6096590號，係在多晶矽上形成較多晶矽閘極長之金屬 閘極；其名稱爲形成T形閘極以降低閘極之電阻値，然而， 這過程需要許多的微影步驟，且需有高對準特性以形成多 晶矽閘極，因此，此製程較爲複雜且難以控制其產率，此 外，更提高了製程之費用。 因此本發明的目的就是在提供一種電晶體的製造方 法，首先，提供一基底，且在基底上依序形成一犧牲層、 一金屬層與一絕緣層，之後，在絕緣層上形成一圖案化之 光阻層，以定義第一閘極窗。接著，以蝕刻法去除部分絕 緣層與金屬層，例如以圖案化之光阻爲罩幕以形成第一閘 極窗，而暴露出部分犧牲層。之後，側面去除光阻層，並 利用保留之光阻層爲罩幕，側面去除保留之絕緣層以形成 第二閘極窗，其中第二閘極窗之寬度大於第一閘極窗之寬 3 本紙張尺度適用中國國家標準（CKS)A4~規樁（210 X 297公楚) ------------Γ 裝-----丨訂 ------線( (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 4 9 j A7 6625twf.doc/008 D- _____ B7 五、發明說明（V) 度，因此，第一閘極窗與第二閘極窗可形成一 τ形閘極窗。 進行一熱製程，使金屬層下方之犧牲層與金屬層合 金形成源極/汲極，接著，去除Τ形閘極窗中之犧牲層之 後，在保留之絕緣層與源極/汲極上形成一閘極介電層， 閘極電極因此在τ形閘極窗中形成。 本發明另一實施例，是提出一種Τ形開口的製造方 法，首先，提供具有一材質層之基底，然後，在材質層上 形成一圖案化之光阻層，以定義第一開口，利用圖案化之 光阻層爲罩幕去除部分材質層，形成第一閘極窗，之後， 側面去除光阻層，例如以蝕刻法去除。接著，以保留之光 阻爲罩幕去除保留之材質層，例如以蝕刻法去除，而形成 第二開口，其中第二開口之寬度大於第一開口之寬度，因 此，第一開口與第二開口可形成一 Τ形開口。 本發明只需要一光阻層即可形成一 Τ形閘極窗，然 後，在τ形閘極窗之中形成一 τ形聞極電極’或是在一材 質層中形成一 τ形開口或Τ形孔洞，而不需要再額外的光 阻層及微影製程，因此，將可簡化製程且減少製程之金錢 花費1= 爲讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明 顯易懂，下文特與一較佳實施例，並配合所附圖示，做詳 細說明如下： 圖示之簡單說明： 第1圖至第10圖是依照本發明一較佳實施例之電晶 體之製造流程剖面圖。 標記之簡單說明： 4 本紙張尺·度適用中國國家標準規格（210 X 297公® ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 丨—丨-：--丨丨訂·丨丨！ I - f 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 46 49 … A7 6625twf.doc/008 五、發明說明（>) 100 :基底 102 =犧牲層 104 :金屬層 106、122 :絕緣層 106a :保留之絕緣層 108 :光阻層 l〇8a :保留之光阻層 110 :第一閘極窗 110a :第二聞極窗 112a、112b :源極、汲極 114 :閘極介電層 116、118 :導體材質層 120 :閘極電極 124、126、128 :內連線 實施例 第1圖至第10圖，其繪示是依照本發明一較佳實施 例之電晶體的製造流程剖面圖。 請參照第1圖，在基底100上依序形成犧牲層〖02、 金屬層104與絕緣層106，而基底100之材質例如矽、鍺 或是習知技術中其他適合之材質，犧牲層1〇2之材質例如 Sii.xGex、GaAs、InGaAs、InP ' ini.xGaxASyPby 或其他適 合之材質，金屬層104之材質可以是任何導體材質’例如 鈷、鎳、鈀、鉑、铑 '鈦、錫、鎢或其合金°在犧牲層1〇2 上形成金屬層104之後，在金屬層1〇4上形成絕緣層1 ’ 絕緣層106之材質例如氧化層。 5 (請先閲讀背面之注意事項再填窝本頁) .1 裝-----r---訂---------線( 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（2]〇^ 297公釐） A7 B7 46496- 6625twf.doc/008 五、發明說明（w) 請參照第2圖，在絕緣層106上形成一光阻層108， 以定義第一閘極窗110,而光阻層】〇8包括一適合之圖案 以形成第一閘極窗11〇。之後，進行一蝕刻製程，蝕刻絕 緣層106與金屬層104而形成第一閘極窗110，並暴露出 犧牲層102。 在第一閘極窗110形成之後，側面去除光阻層108， 例如以等向性蝕刻去除，並暴露出絕緣層106之部分頂端 表面，如第3圖所示，所保留之光阻層標示成108a，然後， 利用光阻層l〇8a爲罩幕，側面去除部分絕緣層106，例如 以等向性蝕刻去除，而暴露出金屬層1〇4之部分頂端表面， 如第4圖所示，而形成第二閘極窗ll〇a。所保留之絕緣層 標示成106a，如第4圖所示，第二閘極窗ll〇a之寬度大 於第一閘極窗110之寬度，因此，第一閘極窗110與第二 閘極窗110a可形成一 T形閘極窗’之後’去除光阻層108a。 請參照第4圖與第5圖，進行一熱製程，使金屬層104 與金屬層下面之犧牲層1〇2成合金形成源極/汲極 112a/112b，而因爲第一閘極窗11〇暴露出犧牲層102，所 以犧牲層102將不會與金屬層104合金。在源極/汲極 112a/l 12b形成之後，將以任何可能之蝕刻製程去除閘極 窗110中之犧牲層1〇2。 接著，請參照第6圖，在絕緣層l〇6a所暴露之表面、 源極/汲極112a/112b與基底100上形成閘極介電層1H ’ 閘極介電層U4之材質例如二氧化矽、氮化矽、氮氧化矽 或二氧化砂與氣化砂之混合，其厚度約爲至2Onm ’ 而閘極介電層1】4可以沈積法或長成一介電層形成。 6 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格<210 X 297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 -*1 I» ί H «ί ί H ϋ i ^ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 4 6 4 9 6 3 A? 6625twf.doc/008 _B/_ 五、發明說明（Γ) 請參照第7圖與第8圖，在T形閘極窗之下層部分 中形成導體材質116，例如在第一閘極窗no內形成導體 材質116，而導體材質可提供成爲一導體插塞，然後，在 基底100上形成金屬或導體層118，覆蓋閘極介電層114， 而塡滿T形閘極窗，導體材質116可以是一摻雜多晶矽層， 且以沈積法或其他適合方法形成。在上述所提及的步驟 中，値得注意的是在T形閘極窗之下層部分形成一插塞之 步驟是可選擇的，可不需先形成多晶矽插塞’即在閘極介 電層114形成之後，於閘極介電層114上形成金屬或導體 層118塡滿T形閘極窗，不需先形成多晶矽插塞，此外， 金屬層可以是鋁、鎢或經摻雜之多晶矽。 請參照第9圖，去除絕緣層106上之部分金屬層118， 形成閘極電極120，將部分金屬層118去除或平坦化，例 如進行回蝕刻法（Etching Back)或化學機械硏磨法 (Chemical Mechanical Polishing，CMP)。所形成的閘極電 極120會與絕緣層106a上面之部分閘極介電層114的上 表面共面，而因此形成T形閘極結構。在本發明中，並不 需額外之微影步驟，如以上所述，在以光阻108形成第一 閘極窗110之後，側面去除光阻108，接著，利用所保留 之光阻108a，側面去除絕緣層106而形成第二閘極窗 ll〇a，而因此形成T形閘極窗，且不需額外之微影步驟來 定義T形閘極窗之上層部分。 以本發明之方法形成T形閘極結構可簡化製程步驟， 只需形成一次光阻層108，以定義第一閘極窗11〇 ’然後’ 側面蝕刻此同一光阻層，且再以此爲罩幕以定義第二閘極 7 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------------^裝-----：·！訂·-------線^' (請先閱讀背面之注項再填寫本頁)

Claims (1)

1. <— ·ΙΙ HI I II 丨 條正 1 4 6 4 9 B8 ^e'^5twi|;doc/008 gs 傳筚號專利审5圍fl冬"^本 闩期.，ηηι ο id 、申請專利範圍 1. 一種電晶體的製造方法，包括 提供一基底’且依序在該基底上形成一犧牲層、一 金屬層與一絕緣層； (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 形成一圖案化之光阻層在該絕緣層上，以定義一第 一閘極窗； 利用該圖案化之光阻層爲一罩幕，去除部分該絕緣 層與該金屬層，形成該第一閘極窗，且該第一閘極窗暴露 出部分該犧牲層； 側面去除部分該圖案化之光阻； 利用該保留之光阻爲一罩幕，側面去除部分該保留 絕緣層，形成一第二閘極窗，其中該第二閘極窗寬度大於 該第一閘極窗寬度，使該第一閘極窗與該第二閘極窗形成 一 T形鬧極窗； 進行一熱製程，以一反應形成一源極/汲極在該金屬 層與該金屬層下方之該犧牲層之間； 去除在該T形閘極窗中之該犧牲層； 形成一閘極介電層在該保留絕緣層與該源極/汲極 上；以及 形成一閘極電極在該T形閘極窗之中。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 2. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中形成該閘極電極之該步驟更包括： 形成一導體層在該閘極介電層上，並塡滿該T形閘 極窗；以及 去除部分該導體層而形成該閘極電極，且該閘極電 極具有一表面，該表面與該保留絕緣層上之該閘極介電層 10 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

   經濟部智慧財產局員工消費合作社印t 六、申請專利範圍 表面共面。 3. 如申請專利範圍第2項所述之電晶體的製造方法， 其中去除該部分導體層是以化學機械硏磨法去除。 4. 如申請專利範圍第2項所述之電晶體的製造方法， 其中去除該部分導體層是以回飽刻法去除° 5. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中形成該閘極電極之該步驟更包括： 形成一第一導體層在該T形閛極窗之下層部分； 形成一第二導體層在該閘極介電層上，並塡滿該T 形閘極窗；以及 去除部分該第二導體層形成該閘極電極，且該閘極 電極具有一表面，該表面與該保留絕緣層上之該閘極介電 層表面共面。 6. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中該熱製程爲一合金製程，係將該金屬層與該金屬層下 面之該犠牲層合金，形成該源極/汲極。 7. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中該犧牲層係選自包括Si^Ge、、GaAs、InGaAs、InP、 。 8. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中該金屬層係選自包括鈷、鎳、鈀、鉑、铑、鈦、錫、 鶴。 9. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方法， 其中側面去除該圖案化之光阻係以一等向性鈾刻製程去 除。 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 衣------一—訂---I-----線 Α8 Β8 C8 D8 ill' 4649 6 3 doc/008 t2177ή瞌寅刹笳阇絛太 六、申請專利範圍 10. 如申請專利範圍第1項所述之電晶體的製造方 法，其中側面去除該保留絕緣層係以一等向性蝕刻製程去 除。 11. 一種T形閘極窗的製造方法，包括： 提供一基底，且依序在該基底上形成一犧牲層、一 金屬層與一絕緣層； 形成一圖案化之光阻層於該絕緣層上，以定義一第 一阑極窗； 利用該圖案化之光阻爲一罩幕，去除部分該絕緣層 與該金屬層，形成該第一閘極窗，且該第一閘極窗暴露出 部分該犧牲層； 側面去除部分該圖案化之光阻；以及 利用該保留之光阻爲一罩幕，側面去除部分該保留 絕緣層，敢成一第二閘極窗’其中該第二閘極窗之寬度大 於該第一閘極窗之寬度’使該第一閘極窗與該第二閘極窗 形成一 T形閘極窗。 12. 如申請專利範圍第11項所述之T形閘極窗的製浩 方法，其中該犧牲層係選自包括Sit_xGex、GaAs、InGaAs、 InP、In^xGaxASyP,.》,。 13. 如申請專利範圍第11項所述之T形閘極窗的製浩 方法，其中該金屬層係選自包括鈷、鎳、鈀、鈾、鍺、鈦、 錫、鎢。 14. 如申請專利範圍第U項所述之T形閫極窗的褽浩 方法，其中側面去除該圖案化之光阻係以一等向性蝕刻製 程去除。 12 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ----— !1ΙΓ!{衣----- -- 訂----- -線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 修正日期:2001.9.14 A8 B8 C8 D8 夂、申請專利範圍 15. 如申請專利範圍第11項所述之T形閘極窗的製造 方法，其中側面去除該保留絕緣層係以一等向性蝕刻製程 去除。 16. —種T形開口的製造方法，包括： 提供一基底，且在該基底上形成一材質層； 形成一圖案化之光阻層在該材質層上，以定義一第 —開口； 利用該圖案化之光阻爲一罩幕，去除部分材質層， 形成該第一開口； 側面去除部分該圖案化之光阻；以及 利用該保留之光阻爲一罩幕，側面去除部分該保留 材質層，形成一第二開口，其中該第二開口之寬度大於該 第一開口之寬度，使該第一開口與該第二開口形成一 T形 開口》 17. 如申請專利範圍第16項所沭之T形開口的製造方 法，其中該材質層係一絕緣層。 18. 如申請專利範圍第16項所述之T形開口的製造方 法，其中側面去除該圖案化之光阻係以一等向性蝕刻製程 去除。 19. 如申請專利範圍第16項所沭之T形開口的製造方 法，其中側面去除該保留絕緣層係以一等向性蝕刻製程去 除。 13 -I I--Hi--^--—一 取· - ------訂--- I-----、 C锖先閱讀背面之注意事項再填寫^〇 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）