專(zhuān)利名稱(chēng)：金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS transistor)及其制造方法，特別是涉及一種可防止硅化金屬層(metal silicide layer)損壞的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
目前在制作金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管時(shí)，為了要提升通道移動(dòng)率(channel mobility)，通常會(huì)在硅化金屬層形成后移除間隙壁。之后，可依照元件是N型或P型來(lái)選擇在基底上形成可當(dāng)作接觸窗蝕刻中止層(contactetching stop layer，CESL)的一層高張力(tensile)或高壓縮(compression)的介電層。
然而，目前大多是以氮化硅作為間隙壁的材料，所以一般多使用熱磷酸來(lái)移除間隙壁。因此，在移除間隙壁期間，硅化金屬層將遭遇大量熱磷酸而導(dǎo)致其受到損害。尤其是使用硅化鎳(NiSi)作為硅化金屬層的材料時(shí)，硅化金屬層所受的嚴(yán)重?fù)p害更會(huì)影響整體元件的表現(xiàn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，具有不受損害的硅化金屬層。
本發(fā)明的再一目的是提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，可避免硅化金屬層受到損害而影響整體元件的表現(xiàn)。
本發(fā)明提出一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括基底、柵極結(jié)構(gòu)、偏移間隙壁(offset spacer)、LDD、源極與漏極、硅化金屬層、氧化層與蝕刻中止層。其中，柵極結(jié)構(gòu)位于基底上，偏移間隙壁則位于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁。而LDD是位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的基底內(nèi)，源極與漏極則分別位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的LDD以外的基底內(nèi)。此外，硅化金屬層是位于源極與漏極表面，氧化層則是位于硅化金屬層表面。而蝕刻中止層是位于基底上覆蓋氧化層、偏移間隙壁與柵極結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述的氧化層的厚度可在10?！?0埃之間。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述蝕刻中止層的材料包括氮化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述的硅化金屬層的材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述偏移間隙壁的材料包括氧化硅或者偏移間隙壁可以是ONO層。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述偏移間隙壁的厚度例如小于400埃。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，上述柵極結(jié)構(gòu)包括柵氧化層、多晶硅層與頂蓋層，其中多晶硅層位于柵氧化層上，而頂蓋層則位于多晶硅層上。
本發(fā)明再提出一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，包括于一基底上形成柵極結(jié)構(gòu)，再于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成一偏移間隙壁。然后，進(jìn)行第一離子注入工藝，以于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的基底內(nèi)形成LDD，再于偏移間隙壁的側(cè)壁形成另一間隙壁。接著，進(jìn)行第二離子注入工藝，以于前述間隙壁側(cè)邊的基底內(nèi)形成源極與漏極，再于源極與漏極表面形成一硅化金屬層。之后，于硅化金屬層表面形成一氧化層，再將間隙壁去除。隨后，于基底上形成一層蝕刻中止層覆蓋氧化層、偏移間隙壁與柵極結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，上述于硅化金屬層表面形成氧化層的方法包括氧等離子體處理(O2plasma treatment)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，于硅化金屬層表面形成氧化層及去除間隙壁的步驟包括先利用熱磷酸去除部分該間隙壁，并剩余部分間隙壁，再使用去離子水(DI water)沖洗或是用去離子水和臭氧處理(DI-O3treatment)，以形成前述氧化層。然后，利用熱磷酸去除剩余的間隙壁。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，上述的氧化層的厚度約在10?！?0埃之間。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，上述的蝕刻中止層的材料包括氮化硅。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，上述的硅化金屬層的材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。
依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例所述的制造方法，上述的偏移間隙壁的材料包括氧化硅或者偏移間隙壁可以是ONO層。
本發(fā)明因?yàn)樵谝瞥g隙壁之前就在硅化金屬層表面形成一層薄薄的氧化層，所以可避免硅化金屬層受到用來(lái)移除間隙壁的磷酸損傷。
為讓本發(fā)明的上述和其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，以下配合附圖以及優(yōu)選實(shí)施例，以更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。


圖1繪示為依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
圖2A～圖2H是依照本發(fā)明的優(yōu)選施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。
圖3是圖2E～圖2H的步驟圖。
簡(jiǎn)單符號(hào)說(shuō)明10金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管100、200基底102、202柵極結(jié)構(gòu)104、210偏移間隙壁106、214LDD108a、220a源極108b、220b漏極110、222硅化金屬層112、224氧化層114、226蝕刻中止層121、204柵氧化層122、206多晶硅層123、208頂蓋層
212、218離子注入工藝300～360步驟具體實(shí)施方式
圖1繪示為依照本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D1，本實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管10包括基底100、柵極結(jié)構(gòu)102、偏移間隙壁(offset spacer)104、LDD 106、源極108a與漏極108b、硅化金屬層110、氧化層112與蝕刻中止層114，其中氧化層112的厚度例如是在10?！?0埃之間，蝕刻中止層114的材料譬如是氮化硅，硅化金屬層110的材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。而偏移間隙壁104的材料例如是氧化硅，或者偏移間隙壁104也可以是ONO層，且其厚度例如小于400埃。
請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1，上述柵極結(jié)構(gòu)102是位于基底100上，偏移間隙壁104則位于柵極結(jié)構(gòu)102的側(cè)壁。而LDD 106是位于柵極結(jié)構(gòu)104側(cè)邊的基底100內(nèi)，源極108a與漏極108b則分別位于柵極結(jié)構(gòu)102側(cè)邊的LDD 106以外的基底100內(nèi)。再者，硅化金屬層110是位于源極108a與漏極108b表面，氧化層112則是位于硅化金屬層110表面，以便保護(hù)硅化金屬層110不受到工藝中的腐蝕性溶劑破壞。而蝕刻中止層114是位于基底100上覆蓋氧化層112、偏移間隙壁104與柵極結(jié)構(gòu)102。此外，柵極結(jié)構(gòu)102一般包括有柵氧化層(gate oxide)121、多晶硅層(poly-Si layer)122與頂蓋層(cap layer)123，其中多晶硅層122位于柵氧化層121上，而頂蓋層123則位于多晶硅層122上。
圖2A～圖2H是依照本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。
請(qǐng)參照?qǐng)D2A，于一基底200上形成一柵極結(jié)構(gòu)202，且柵極結(jié)構(gòu)202大多是由依序形成于基底200表面上的柵氧化層204、多晶硅層206與頂蓋層208所構(gòu)成。之后，再于柵極結(jié)構(gòu)202側(cè)壁形成一偏移間隙壁210，其材料例如氧化硅，或者偏移間隙壁210也可以是ONO層。此時(shí)，于基底200表面也會(huì)有偏移間隙壁210存在。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2B，進(jìn)行第一離子注入工藝212，以于柵極結(jié)構(gòu)202側(cè)邊的基底200內(nèi)形成LDD 214。
繼之，請(qǐng)參照?qǐng)D2C，于偏移間隙壁210的側(cè)壁形成另一間隙壁216，其材料包括氮化硅。同時(shí)，在完成間隙壁216的制作時(shí)，也可將存在于基底200表面為被間隙壁216覆蓋的部分偏移間隙壁210去除。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2D，進(jìn)行第二離子注入工藝218，以于前述間隙壁216側(cè)邊的基底200內(nèi)形成源極220a與漏極220b。
然后，請(qǐng)參照?qǐng)D2E，于源極220a與漏極220b表面形成一硅化金屬層222，其材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。而形成硅化金屬層222的方法譬如是在基底200上覆蓋一層金屬層，再讓金屬層與基底200中的硅形成上述硅化金屬層222，最后將未參與反應(yīng)的金屬層去除即可。
之后，請(qǐng)參照?qǐng)D2F，于硅化金屬層222表面形成一氧化層224，以便于后續(xù)移除間隙壁216時(shí)保護(hù)硅化金屬層222不受影響。上述的氧化層224的厚度例如約在10?！?0埃之間。
接著，請(qǐng)參照?qǐng)D2G，將間隙壁216去除，且可利用熱磷酸去除間隙壁216。
隨后，請(qǐng)參照?qǐng)D2H，于基底200上形成一層蝕刻中止層226覆蓋氧化層224、偏移間隙壁210與柵極結(jié)構(gòu)202。其中，蝕刻中止層226的材料是高應(yīng)變的介電質(zhì)如氮化硅。
此外，圖2E至圖2H的步驟可參考圖3。
請(qǐng)參照?qǐng)D3，于步驟300，形成硅化金屬層，就是指圖2E所進(jìn)行的步驟。之后，可選擇進(jìn)行步驟310或是步驟330。
于步驟310，利用氧等離子體處理(O2plasma treatment)于硅化金屬層表面形成氧化層。接著，進(jìn)行步驟320，利用熱磷酸去除間隙壁。
另外，在步驟300之后可進(jìn)行步驟330，利用熱磷酸先去除部分間隙壁，且會(huì)有剩余的間隙壁。
然后，可選擇進(jìn)行步驟340a，使用去離子水(DI water)進(jìn)行沖洗，以形成氧化層；或是進(jìn)行步驟340b，用去離子水和臭氧處理(DI-O3treatment)，以形成前述氧化層。接著，于步驟350，利用熱磷酸去除剩余的間隙壁。
最后，在步驟320及步驟350之后，進(jìn)行步驟360，形成蝕刻中止層(亦即圖2H的步驟)。
綜上所述，本發(fā)明在硅化金屬層表面的氧化層，可避免硅化金屬層在移除間隙壁期間受到損害。因此，可在提升通道移動(dòng)率的同時(shí)保護(hù)硅化金屬層。
雖然本發(fā)明以優(yōu)選實(shí)施例揭露如上，然而其并非用以限定本發(fā)明，本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以后附的權(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，包括一基底；一柵極結(jié)構(gòu)，位于該基底上；一偏移間隙壁，位于該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁；一LDD，位于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的該基底內(nèi)；一源極與一漏極，位于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的該LDD以外的該基底內(nèi)；一硅化金屬層，位于該源極與該漏極表面；一氧化層，位于該硅化金屬層表面；以及一蝕刻中止層，位于該基底上覆蓋該氧化層、該偏移間隙壁與該柵極結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該氧化層的厚度在10?！?0埃之間。
3.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該蝕刻中止層的材料包括氮化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該硅化金屬層的材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。
5.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該偏移間隙壁的材料包括氧化硅。
6.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該偏移間隙壁包括ONO層。
7.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該偏移間隙壁的厚度小于400埃。
8.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該LDD的寬度在500?！?00埃之間。
9.如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中該柵極結(jié)構(gòu)包括一柵氧化層，位于該基底表面；一多晶硅層，位于該柵氧化層上；以及一頂蓋層，位于該多晶硅層上。
10.一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，包括于一基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)；于該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一偏移間隙壁；進(jìn)行一第一離子注入工藝，以于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的該基底內(nèi)形成一LDD；于該偏移間隙壁的側(cè)壁形成一間隙壁；進(jìn)行一第二離子注入工藝，以于該間隙壁側(cè)邊的該基底內(nèi)形成一源極與一漏極；于該源極與該漏極表面形成一硅化金屬層；于該硅化金屬層表面形成一氧化層；去除該間隙壁；以及于該基底上形成一蝕刻中止層，以覆蓋該氧化層、該偏移間隙壁與該柵極結(jié)構(gòu)。
11.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中于該硅化金屬層表面形成該氧化層的方法包括氧等離子體處理。
12.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該間隙壁的材料包括氮化硅。
13.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中于該硅化金屬層表面形成該氧化層以及去除該間隙壁的步驟，包括利用熱磷酸去除部分該間隙壁，并剩余部分該間隙壁；使用去離子水沖洗，以形成該氧化層；以及利用熱磷酸去除剩余的該間隙壁。
14.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中于該硅化金屬層表面形成該氧化層以及去除該間隙壁的步驟，包括利用熱磷酸去除部分該間隙壁，并剩余部分該間隙壁；用去離子水和臭氧處理，以形成該氧化層；以及利用熱磷酸去除剩余的該間隙壁。
15.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該氧化層的厚度在10?！?0埃之間。
16.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該蝕刻中止層的材料包括氮化硅。
17.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該硅化金屬層的材料是由硅化鎳、硅化鈷、硅化鉑、硅化鈀、硅化鉬及其合金組成的物質(zhì)群中選擇的一種物質(zhì)。
18.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該偏移間隙壁的材料包括氧化硅。
19.如權(quán)利要求10所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該偏移間隙壁包括ONO層。
全文摘要
一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，是先于一基底上形成柵極結(jié)構(gòu)，再于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成偏移間隙壁。然后，進(jìn)行第一離子注入工藝，以于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的基底內(nèi)形成LDD，再于偏移間隙壁的側(cè)壁形成另一間隙壁。接著，進(jìn)行第二離子注入工藝，以于前述間隙壁側(cè)邊的基底內(nèi)形成源極與漏極，再于源極與漏極表面形成一硅化金屬層。之后，于硅化金屬層表面形成一氧化層，再將間隙壁去除。隨后，于基底上形成一層蝕刻中止層。由于硅化金屬層表面有氧化層保護(hù)，所以不會(huì)受到去除間隙壁時(shí)所采用的溶劑損害。
文檔編號(hào)H01L21/336GK1941409SQ200510108839
公開(kāi)日2007年4月4日 申請(qǐng)日期2005年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月30日
發(fā)明者曹博昭, 黃昌琪, 陳銘聰, 江怡穎, 張毓藍(lán), 李忠儒, 吳至寧, 廖寬仰 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司