專利名稱：金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制造方法，尤其涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體(Metal Oxide Semiconductor，MOS)晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是現(xiàn)在集成電路應(yīng)用中，最普遍的一種單位電子元件。另一方面，隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對集成電路的需求日趨精密且復(fù)雜，工藝的線寬隨著元件集成度的上升而逐漸縮短。所以，當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的尺寸逐漸縮小時(shí)，其溝道區(qū)(Channel)的長度也會跟著縮短。因此，會產(chǎn)生熱電子效應(yīng)(Hot Electron Effects)的問題。目前業(yè)界所采用的解決之道，就是在原來的金屬氧化物半導(dǎo)體其源極區(qū)和漏極區(qū)接近溝道區(qū)的地方，再配置摻雜濃度比原來的源極區(qū)與漏極區(qū)低的摻雜區(qū)。
圖1A至圖1B是繪示現(xiàn)有的一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。請參照圖1A，此金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是先于已形成有一元件隔離結(jié)構(gòu)101的襯底100上形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)107。其中，元件隔離結(jié)構(gòu)101是由氧化硅所構(gòu)成，而柵極堆疊結(jié)構(gòu)107包括有柵介電層103與柵極層105。接著，再于柵極堆疊結(jié)構(gòu)107側(cè)壁形成氧化硅間隙壁109。之后，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)107與間隙壁109為掩模進(jìn)行離子注入，以于間隙壁109側(cè)邊的襯底100中形成源極區(qū)111a與漏極區(qū)111b。
接著，請參照圖1B，移除間隙壁109，改以柵極堆疊結(jié)構(gòu)107為掩模，而于柵極結(jié)構(gòu)107側(cè)邊的襯底100中形成輕摻雜源極區(qū)113a與輕摻雜漏極區(qū)113b。
然而，在上述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造過程中，由于間隙壁的材質(zhì)與元件隔離結(jié)構(gòu)的材質(zhì)相同，即兩者之間的蝕刻選擇性不佳，所以在移除間隙壁的時(shí)候，容易一并移除元件隔離結(jié)構(gòu)，而造成元件隔離結(jié)構(gòu)的破壞。如此將可能使所制作出來的元件發(fā)生漏電或短路的問題，而影響產(chǎn)品可靠度。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，在工藝的過程中保護(hù)元件隔離結(jié)構(gòu)不受破壞，從而制造出可靠度與穩(wěn)定性俱佳的元件。
本發(fā)明提出一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，此方法是先提供一襯底，此襯底上已形成有元件隔離結(jié)構(gòu)而定義出有源區(qū)。接著，于有源區(qū)的襯底上形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)，之后于襯底上形成蝕刻終止層，覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)、襯底與元件隔離結(jié)構(gòu)。然后，于柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一第一間隙壁，其中第一間隙壁與蝕刻終止層具有不同的蝕刻選擇性。繼而，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)及第一間隙壁為掩模，而于間隙壁側(cè)邊的襯底中分別形成源極區(qū)與漏極區(qū)。接下來，移除第一間隙壁，并且以柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩模，而于柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)邊的襯底中分別形成一輕摻雜源極區(qū)與一輕摻雜漏極區(qū)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述的柵極堆疊結(jié)構(gòu)例如是由下層的柵介電層與上層的柵極層所構(gòu)成的。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述的蝕刻終止層的材質(zhì)例如是氮化硅或氮氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述的第一間隙壁的材質(zhì)例如是氧化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述在移除第一間隙壁之后以及在形成輕摻雜源極區(qū)與輕摻雜漏極區(qū)之前，還包括蝕刻蝕刻終止層以形成第一補(bǔ)償間隙壁(Offset Spacer)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述在移除第一間隙壁之后以及在形成輕摻雜源極區(qū)與輕摻雜漏極區(qū)之前，還可以移除蝕刻終止層。此外，依照本發(fā)明的另一優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，在移除此蝕刻終止層之后以及在形成輕摻雜源極區(qū)與輕摻雜漏極區(qū)之前，更可以于柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一第二補(bǔ)償間隙壁。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述在形成輕摻雜源極區(qū)與輕摻雜漏極區(qū)之后，還可以于于柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成第二間隙壁。其中，此第二間隙壁例如是由下層的氧化硅層與上層的氮化硅層所構(gòu)成。另外，在形成第二間隙壁之后，還可以于源極區(qū)與漏極區(qū)上形成導(dǎo)體層。其中，導(dǎo)體層的材質(zhì)例如是金屬硅化物。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述在形成源極區(qū)與漏極區(qū)之后以及在移除第一間隙壁之前，還可以進(jìn)行退火工藝。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，上述在移除第一間隙壁之后以及在形成輕摻雜源極區(qū)與輕摻雜漏極區(qū)之前，還可以進(jìn)行退火工藝。
由于本發(fā)明于形成間隙壁前，先在襯底上形成一蝕刻終止層，覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)、襯底與元件隔離結(jié)構(gòu)，故在移除間隙壁時(shí)，并不會因元件隔離結(jié)構(gòu)其與間隙壁的蝕刻選擇性不佳，而使得元件隔離結(jié)構(gòu)一并被移除。如此可以保護(hù)元件隔離結(jié)構(gòu)不受破壞，進(jìn)而能夠避免所制作出的元件發(fā)生漏電或短路的問題。所以，能制造出可靠度與穩(wěn)定性俱佳的產(chǎn)品。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1B是繪示現(xiàn)有的一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖；圖2A至圖2F是繪示依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。
主要元件符號說明100、200襯底101、201元件隔離結(jié)構(gòu)201a溝渠202有源區(qū)204硬式掩模層103、203柵介電層105、205柵極層
107、207柵極堆疊結(jié)構(gòu)109、213、245間隙壁111a、221a源極區(qū)111b、221b漏極區(qū)113a、223a輕摻雜源極區(qū)113b、223b輕摻雜漏極區(qū)211蝕刻終止層231補(bǔ)償間隙壁241氧化硅層243氮化硅層247導(dǎo)體層具體實(shí)施方式
圖2A至圖2F是繪示依照本發(fā)明一優(yōu)選實(shí)施例的一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。
請參照圖2A，此方法是先提供襯底200后，于襯底200上形成元件隔離結(jié)構(gòu)201。其中，元件隔離結(jié)構(gòu)201的形成方法例如是先在襯底200上形成一圖案化的硬式掩模層204。接著以硬式掩模層204為掩模，在襯底200中蝕刻出溝渠201a(Trench)，再于溝渠201a中填入絕緣材料，此絕緣材料可以是氧化硅。然后移除溝渠201a以外的絕緣材料，并移除硬式掩模層204，而形成如圖2B所示的元件隔離結(jié)構(gòu)201，并且定義出有源區(qū)202。當(dāng)然，上述所揭示的元件隔離結(jié)構(gòu)201的制造方法為淺溝渠隔離結(jié)構(gòu)(ShallowTrench Isolation)的制造方法。在其他實(shí)施例中，元件隔離結(jié)構(gòu)201也可以是場氧化(Field Oxide)隔離結(jié)構(gòu)，而其形成方式例如是進(jìn)行現(xiàn)有的場氧化隔離工藝。
接著，于有源區(qū)202的襯底200上形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)207。在一實(shí)施例中，此柵極堆疊結(jié)構(gòu)207例如是由下層的柵介電層203與上層的柵極層205所構(gòu)成的。其中，柵極堆疊結(jié)構(gòu)207的形成方法例如是先在襯底200上以熱氧化法形成一層?xùn)沤殡姴牧蠈?未繪示)，其例如是氧化硅層。之后，再沉積一層多晶硅層(未繪示)。接著，進(jìn)行光刻、蝕刻工藝，定義出柵介電層203與柵極層205，而形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)207。上述柵極層205的材質(zhì)雖僅以多晶硅為例作說明，但在其他實(shí)施例中，柵極層205的材質(zhì)也可以是金屬或金屬硅化物等導(dǎo)電材料。
之后，請參照圖2C，于襯底200上形成蝕刻終止層211，覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)207、襯底200與元件隔離結(jié)構(gòu)201。蝕刻終止層211的材質(zhì)例如是氮化硅或氮氧化硅，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
然后，于柵極堆疊結(jié)構(gòu)207的側(cè)壁形成間隙壁213。其中，間隙壁213的材質(zhì)的選擇并無特別的限制，其只要與蝕刻終止層211具有不同的蝕刻選擇性即可。舉例來說，若蝕刻終止層211的材質(zhì)選擇氮化硅或氮氧化硅，則間隙壁213的材質(zhì)可以選擇氧化硅。另外，間隙壁213的形成方法例如是先以化學(xué)氣相沉積法沉積一層間隙壁材料層(未繪示)，再進(jìn)行各向異性蝕刻(Anisotropic Etch)工藝而形成的。此時(shí)，間隙壁213會覆蓋部分蝕刻終止層211。
繼而，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)207及間隙壁213為掩模，而于間隙壁213側(cè)邊的襯底200中分別形成源極區(qū)221a與漏極區(qū)221b，其形成方法例如是進(jìn)行離子注入。在一實(shí)施例中，在形成源極區(qū)221a與漏極區(qū)221b之后，還可以進(jìn)行一退火工藝，其例如是高溫?zé)嵬嘶鸸に嚒?br> 接下來，請參照圖2D，移除間隙壁213。其中，移除間隙壁213的方法例如是進(jìn)行蝕刻工藝。特別是，由于間隙壁213與蝕刻終止層211的蝕刻選擇性不同，因此在移除間隙壁213時(shí)，蝕刻終止層211的存在將可以保護(hù)元件隔離結(jié)構(gòu)201，使其得以不受破壞。
另外，在一優(yōu)選實(shí)施例中，在移除間隙壁213之后，還可以蝕刻蝕刻終止層211以形成補(bǔ)償間隙壁231(Offset Spacer)，如圖2E所示。其中蝕刻蝕刻終止層211的方法例如是各向異性蝕刻工藝?；蛘?，在另一實(shí)施例中，可以先移除蝕刻終止層211，再在柵極堆疊結(jié)構(gòu)207的側(cè)壁形成如圖2E所示的補(bǔ)償間隙壁231。其中，補(bǔ)償間隙壁231可以用來保護(hù)柵極堆疊結(jié)構(gòu)207，避免其在后續(xù)工藝中遭受損傷。
之后，請繼續(xù)參照圖2E，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)207為掩模，而于柵極堆疊結(jié)構(gòu)207側(cè)邊的襯底200中分別形成輕摻雜源極區(qū)223a與輕摻雜漏極區(qū)223b。輕摻雜源極區(qū)223a與輕摻雜漏極區(qū)223b的形成方法例如是離子注入法。在一實(shí)施例中，在形成輕摻雜源極區(qū)223a與輕摻雜漏極區(qū)223b之前，還可以先進(jìn)行一退火工藝，其例如是高溫?zé)嵬嘶鸸に嚒?br> 請參照圖2F，在一優(yōu)選實(shí)施例中，在形成輕摻雜源極區(qū)223a與輕摻雜漏極區(qū)223b之后，還可以在襯底200上形成一間隙壁245。其中間隙壁245可以是一介電堆疊層，其例如是由下層的氧化硅層241與上層的氮化硅層243所構(gòu)成。氧化硅層241與氮化硅層243的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。
在形成間隙壁245之后，還可以于源極區(qū)221a、漏極區(qū)221b與柵極層205上形成導(dǎo)體層247，以降低源極區(qū)221a、漏極區(qū)221b與柵極層205的阻值。其中導(dǎo)體層247的材質(zhì)例如是金屬硅化物。
綜上所述，由于本發(fā)明在形成間隙壁前，會先于襯底上形成一蝕刻終止層，覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)、襯底與元件隔離結(jié)構(gòu)，故在移除間隙壁時(shí)，不會侵蝕到元件隔離結(jié)構(gòu)，從而保護(hù)元件隔離結(jié)構(gòu)不受破壞。如此，能夠避免所制作出來的元件發(fā)生漏電或短路的問題，進(jìn)而制造出可靠度與穩(wěn)定性俱佳的產(chǎn)品。
雖然本發(fā)明已以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作些許的更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，包括提供一襯底，該襯底上已形成有一元件隔離結(jié)構(gòu)而定義出一有源區(qū)；于該有源區(qū)的該襯底上形成一柵極堆疊結(jié)構(gòu)；于該襯底上形成一蝕刻終止層，覆蓋該柵極堆疊結(jié)構(gòu)、該襯底與該元件隔離結(jié)構(gòu)；于該柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一第一間隙壁，其中該第一間隙壁與該蝕刻終止層具有不同的蝕刻選擇性；以該柵極堆疊結(jié)構(gòu)及該第一間隙壁為掩模，而于該第一間隙壁側(cè)邊的該襯底中分別形成一源極區(qū)與一漏極區(qū)；移除該第一間隙壁；以及以該柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩模，而于該柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)邊的該襯底中分別形成一輕摻雜源極區(qū)與一輕摻雜漏極區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該蝕刻終止層的材質(zhì)包括氮化硅或氮氧化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該第一間隙壁的材質(zhì)包括氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，在移除該第一間隙壁之后以及在形成該輕摻雜源極區(qū)與該輕摻雜漏極區(qū)之前，還包括蝕刻該蝕刻終止層以形成一第一補(bǔ)償間隙壁。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在移除該第一間隙壁之后以及在形成該輕摻雜源極區(qū)與該輕摻雜漏極區(qū)之前，還包括移除該蝕刻終止層。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在移除該蝕刻終止層之后以及在形成該輕摻雜源極區(qū)與該輕摻雜漏極區(qū)之前，還包括于該柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一第二補(bǔ)償間隙壁。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在形成該輕摻雜源極區(qū)與該輕摻雜漏極區(qū)之后，還包括于該柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一第二間隙壁。
8.如權(quán)利要求7所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該第二間隙壁是由下層的氧化硅層與上層的氮化硅層所構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求7所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在形成該第二間隙壁之后，還包括于該源極區(qū)與該漏極區(qū)上形成一導(dǎo)體層。
10.如權(quán)利要求9所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該導(dǎo)體層的材質(zhì)包括金屬硅化物。
11.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該柵極堆疊結(jié)構(gòu)是由下層的一柵介電層與上層的一柵極層所構(gòu)成。
12.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在形成該源極區(qū)與該漏極區(qū)之后以及在移除該第一間隙壁之前，還包括進(jìn)行一退火工藝。
13.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在移除該第一間隙壁之后以及在形成該輕摻雜源極區(qū)與該輕摻雜漏極區(qū)之前，還包括進(jìn)行一退火工藝。
全文摘要
一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，此方法是先提供一襯底，襯底上已形成有元件隔離結(jié)構(gòu)。接著，于襯底上形成柵極堆疊結(jié)構(gòu)，之后于襯底上形成蝕刻終止層，覆蓋柵極堆疊結(jié)構(gòu)、襯底與元件隔離結(jié)構(gòu)。然后，于柵極堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一間隙壁，其中間隙壁與蝕刻終止層具有不同的蝕刻選擇性。繼而，以柵極堆疊結(jié)構(gòu)及間隙壁為掩模，而于間隙壁側(cè)邊的襯底中分別形成源極區(qū)與漏極區(qū)。接下來，移除間隙壁，并且以柵極堆疊結(jié)構(gòu)為掩模，于柵極堆疊結(jié)構(gòu)側(cè)邊的襯底中分別形成一輕摻雜源極區(qū)與一輕摻雜漏極區(qū)。
文檔編號H01L21/336GK1937185SQ20051010376
公開日2007年3月28日 申請日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者林朝勝 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司