專利名稱：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)明涉及一種半導(dǎo)體元件及其制造方法，特別涉及一種金屬氧化物半 導(dǎo)體晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是目前超大規(guī)模集成電路(VLSI circuit)中極為 重要的元件，其應(yīng)用的范圍非常廣泛，諸如微處理器、半導(dǎo)體存儲(chǔ)元件、功 率元件等等，都可以金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管作為基本的構(gòu)成單元。在一般的納米級(jí)工藝中，為了增加金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的元件效 能，會(huì)先在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成溝槽，然后利用外延工藝將會(huì)產(chǎn)生應(yīng) 變的半導(dǎo)體材料(如SiGe、 SiC)填入溝槽中以作為源/漏極區(qū)，用來提高電子 或空穴在溝道中的遷移率(mobility)。目前應(yīng)用應(yīng)變硅技術(shù)來制作金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的方法是先在基 底上形成上有硬掩模層的柵極結(jié)構(gòu)。形成硬掩模層的目的是為了保護(hù)柵極結(jié) 構(gòu)，以免其在后續(xù)工藝中暴露出來。接著，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成間隙壁。之 后，進(jìn)行光刻工藝與蝕刻工藝，在柵極結(jié)構(gòu)與間隙壁二側(cè)的基底中形成溝槽。 然后，進(jìn)行預(yù)清潔工藝，以去除溝槽中的原生氧化層與蝕刻后殘留的雜質(zhì)。 而后，在溝槽中形成摻雜外延層以及進(jìn)行離子注入工藝，以在基底中形成源 /漏極區(qū)。然而，在進(jìn)行形成間隙壁、溝槽的蝕刻工藝中、移除光刻工藝中的圖形 化光刻膠層以及預(yù)清潔工藝的同時(shí)，都會(huì)移除掉覆蓋在槺極結(jié)構(gòu)上的部分硬 掩模層，使得柵極結(jié)構(gòu)表面容易被暴露出來。因此，在后續(xù)以外延工藝在溝 槽中形成摻雜外延層時(shí)，會(huì)在暴露出的柵極結(jié)構(gòu)表面形成外延層，也就是所 謂的多晶硅凸塊(poly bump),而嚴(yán)重影響工藝的可靠性以及元件效能。發(fā)明內(nèi)容鑒于這些問題，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 的制造方法，其能夠有效地避免柵極結(jié)構(gòu)在工藝步驟中被暴露出來。本發(fā)明的另 一 目的就是在提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其柵極結(jié) 構(gòu)上的硬掩模層可以有效地保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的再一 目的就是在提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方 法，其能夠更有效地避免柵極結(jié)構(gòu)在工藝步驟中被暴露出來。本發(fā)明的又一目的就是在提供一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其柵極結(jié) 構(gòu)上的硬掩模層可以更有效地保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)。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 基底。然后，在基底上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層。而后，通入含碳前驅(qū)氣體以及 反應(yīng)氣體，以在柵極結(jié)構(gòu)材料層上形成含碳掩模材料層。接著，將含碳掩模 材料層與柵極結(jié)構(gòu)材料層圖形化，以形成含碳硬掩模層與柵極結(jié)構(gòu)。之后， 在柵極結(jié)構(gòu)與含碳硬掩模層的側(cè)壁上形成間隙壁。隨后，在基底上形成保護(hù) 層。接著，移除部分保護(hù)層，暴露出部分基底。然后，在暴露的基底上形成 摻雜外延層。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中，含碳前驅(qū)氣體例如是雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷(Bis(tert-butylamino)silane, BTBAS)、石圭酉臾四乙酯(tetra-ethyl-ortho-silicate, TEOS )、三乙氧基石圭火克 (triethoxysilane, TRIES )或六甲基二硅氧烷(hexamethyldisiloxane, HMDS )。 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳前驅(qū)氣體的流量為定值。在另一實(shí)施例中，含碳前驅(qū)氣體的流量隨時(shí)間 而改變。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳前驅(qū)氣體為雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷，且含碳前驅(qū)氣體的流量例如介于100 sccm ~ 235 sccm之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳前驅(qū)氣體為硅酸四乙酯，且含碳前驅(qū)氣體的流量例如介于100 sccm 1000 sccm之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳前驅(qū)氣體為三乙氧基硅烷，且含碳前驅(qū)氣體的流量例如介于100sccm 1000 sccm之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中，
含碳前驅(qū)氣體為六甲基二硅氧烷，且含碳前驅(qū)氣體的流量例如介于100sccm ~ 500 sccm之間。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳掩模材料層的材料例如是含碳氧化物、含碳氮氧化物或含碳氮化物。其 中，當(dāng)含碳掩模材料層的材料為含碳氧化物或含碳氮氧化物時(shí)，反應(yīng)氣體例 如為氧氣、臭氧、 一氧化氮或一氧化二氮。另外，當(dāng)含碳掩模材料層的材料 為含碳氮化物時(shí)，反應(yīng)氣體例如為氮?dú)饣虬睔?。根?jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳掩模材料層的形成方法例如是常壓化學(xué)氣相沉積法、低壓化學(xué)氣相沉積 法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法、自由 基增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法(radical-enhanced CVD)、原子層沉積法(atomic layer deposition, ALD)、原子層化學(xué)氣相沉積法(atomic layer CVD)或其它適合方 法。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 上述間隙壁包括形成在該柵極結(jié)構(gòu)與該含碳硬掩模層的側(cè)壁上的第一間隙 壁及形成在第 一 間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 第一間隙壁與第二間隙壁的材料各自例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且 第 一 間隙壁的材料與第二間隙壁的材料不同。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 在部分保護(hù)層移除之后、摻雜外延層形成之前，還包括移除部分暴露的基底 以形成溝槽，而摻雜外延層至少填滿此溝槽。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 在形成摻雜外延層之后，還可在基底上形成應(yīng)力層。另外，在摻雜外延層形 成之后、應(yīng)力層形成之前，還可以移除部分的間隙壁。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 在形成摻雜外延層之后，還可以移除保護(hù)層。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而摻雜外延層的 材料例如是硅鍺合金。在另一實(shí)施例中，金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為N型金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而摻雜外延層的材料例如是硅碳合金。
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)、含碳 硬掩模層、間隙壁與摻雜外延層。其中，柵極結(jié)構(gòu)配置在基底上。含碳硬掩 模層配置在柵極結(jié)構(gòu)上。間隙壁配置在柵極結(jié)構(gòu)與含碳硬掩模層的側(cè)壁上。 摻雜外延層配置在間隙壁遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，含碳硬掩模 層中的碳含量為定值。在另一實(shí)施例中，含碳硬掩模層中的碳含量為不定值。 其中，含碳硬掩模層中的碳含量例如是呈梯度分布。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，含碳硬掩模 層的材料例如是含碳氧化物、含碳氮化物或含碳氮氧化物。另外，間隙壁的 材料例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，上述的區(qū)域 為基底表面。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，上述的區(qū)域 為基底中的溝槽，且摻雜外延層至少填滿此溝槽。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，還可包括配 置在基底上的應(yīng)力層，其材料例如是氮化硅。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，上述間隙壁 可為復(fù)合間隙壁，其包括配置在柵極結(jié)構(gòu)與含碳硬掩模層的側(cè)壁上的第一間 隙壁及配置在第一間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。其中，第一間隙壁與第二 間隙壁各自的材料例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且第二間隙壁的材料 與第一間隙壁不同。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，基底例如是體硅(bulk-Si)基底或絕緣層上硅(silicon-on-insulator, SOI)基底。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，柵極結(jié)構(gòu)包括位于基底上的柵極以及位于柵極與基底之間的柵介電層，柵介電層的材料例如是氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高介電常數(shù)(K〉4)材料。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，還可包括配置在摻雜外延層上的金屬硅化物層，金屬硅化物層的材料例如是硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鈀、硅化鉑或硅化鉬。本發(fā)明提出另一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，包括先提供基底。然后，在基底上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層。而后，在柵極結(jié)構(gòu)材料層上形成 復(fù)合掩模材料層，其中復(fù)合掩模材料層至少包括一層含碳層，此含碳層是通 過通入含碳前驅(qū)氣體以及反應(yīng)氣體所形成。接著，將復(fù)合掩模材料層與柵極 結(jié)構(gòu)材料層圖形化，以形成復(fù)合硬掩模層與柵極結(jié)構(gòu)。之后，在柵極結(jié)構(gòu)與 復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上形成間隙壁。隨后，在基底上形成保護(hù)層。接著，移 除部分保護(hù)層，暴露出部分基底。然后，在暴露的基底上形成摻雜外延層。 根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳前驅(qū)氣體例如是雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷、硅酸四乙酯、三乙氧基硅烷或 六甲基二硅氧烷。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法中， 含碳層的材料例如是含碳氧化物、含碳氮氧化物或含碳氮化物。其中，當(dāng)含 碳層的材料為含碳氧化物或含碳氮氧化物時(shí)，反應(yīng)氣體例如為氧氣、臭氧、 一氧化氮或一氧化二氮。當(dāng)含碳層的材料為含碳氮化物時(shí)，反應(yīng)氣體例如為 氮?dú)饣虬睔狻８鶕?jù)本發(fā)明一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管制造方法，復(fù)合掩 模材料層的形成方法例如是常壓化學(xué)氣相沉積法、低壓化學(xué)氣相沉積法、等 離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法、自由基增強(qiáng) 化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法、原子層化學(xué)氣相沉積法或其它適合方法。本發(fā)明提出另一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括基底、柵極結(jié)構(gòu)、復(fù) 合硬掩模層、間隙壁與摻雜外延層。其中，柵極結(jié)構(gòu)配置在基底上。復(fù)合硬 掩模層配置在柵極結(jié)構(gòu)上，且包括至少一層含碳層。間隙壁配置在柵極結(jié)構(gòu) 與復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上。摻雜外延層配置在間隙壁遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的 區(qū)域。根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中，含碳層中的 碳含量為定值。在另一實(shí)施例中，含碳層中的碳含量為不定值，其中碳含量 例如是呈梯度分布。本發(fā)明利用含碳前驅(qū)氣體來形成柵極結(jié)構(gòu)的硬掩模層，由于碳-硅鍵結(jié) 強(qiáng)度大于氧(氮)-硅鍵結(jié)強(qiáng)度，使得含有碳的硬掩模層與一般的硬掩模層相比 具有較低的蝕刻速率，因此可以避免在蝕刻工藝、預(yù)清潔工藝或移除光刻膠 的過程中對(duì)硬掩模層造成損害，而將柵極結(jié)構(gòu)暴露出來，導(dǎo)致在后續(xù)的外延 工藝中在柵極結(jié)構(gòu)的頂部形成多晶硅凸塊，進(jìn)而提升了工藝的可靠性以及元 件效能。 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，下文特舉較 佳實(shí)施例，并配合所附圖式，作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1F為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體 管的制造方法。圖2為根據(jù)本發(fā)明的另 一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法。圖3為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖面示意圖。附圖標(biāo)記說明100、300:基底102、302:淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)104:柵介電層材料層106:柵極材料層110:柵極結(jié)構(gòu)材料層112、312:柵介電層114、314:柵極118、318:柵極結(jié)構(gòu)120:含碳掩模材料層122:含碳硬掩模層124、128、 332、 336:間隙壁126、334:源/漏極延伸區(qū)130:保護(hù)層131:圖形化光刻膠層132、340:溝槽134、142、 342:摻雜外延層135、343:金屬硅化物層136、344:摻雜區(qū)(源/漏極的138、144、 346:金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管140:應(yīng)力層320:復(fù)合掩模材料層322、324:含碳層330:復(fù)合硬掩模層具體實(shí)施方式
圖1A至圖1F為根據(jù)本發(fā)明的一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法。首先，請(qǐng)參照?qǐng)D1A，提供已形成了淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102的基底100。基 底100例如是體硅基底。在另一實(shí)施例中，基底100還可以是絕緣層上硅基 底。然后，在基底100上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層110，柵極結(jié)構(gòu)材料層110包
括柵介電材料層104與柵極材料層106。柵介電材料層104的材料例如是氧 化硅、氮化硅、氮氧化硅或高介電常數(shù)(K〉4)材料。柵極材料層106的材料 例如是摻雜多晶硅。柵介電材料層104的形成方法例如是熱氧化法，柵極材 料層106的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。接著，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)DIA，在柵極結(jié)構(gòu)材料層110上形成含碳掩模材料 層120。含碳掩模材料層120的材料例如是含碳氧化物、含碳氮化物或含碳 氮氧化物，其形成方法例如是常壓化學(xué)氣相沉積法、低壓化學(xué)氣相沉積法、 等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法、自由基增 強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法、原子層化學(xué)氣相沉積法或其它適合方法。 值得要提的是，由于碳與硅之間鍵結(jié)的強(qiáng)度大于氧(氮)與硅之間鍵結(jié)的強(qiáng)度， 使得含碳掩模材料層120與一般的硬掩模層相比具有較低的被蝕刻速率。因 此，在柵極結(jié)構(gòu)材料層ll()上形成含碳掩模材料層120，可以避免在后續(xù)工 藝中發(fā)生柵極結(jié)構(gòu)被暴露的情形。更詳細(xì)地說，本實(shí)施例中的含碳掩模材料層120是在反應(yīng)室內(nèi)通入含碳 前驅(qū)氣體以及反應(yīng)氣體，并利用化學(xué)反應(yīng)的方式而沉積在柵極結(jié)構(gòu)材料層 110上。舉例來說，當(dāng)含碳掩模材料層120的材料為含碳氧化物時(shí)，所通入 的氣體包括含碳前驅(qū)氣體與氧源反應(yīng)氣體。含碳前驅(qū)氣體例如是含有碳原子 的硅源反應(yīng)氣體，如雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷、硅酸四乙酯、三乙氧基硅烷或 六曱基二硅氧烷。氧源反應(yīng)氣體則例如是氧氣或臭氧。當(dāng)含碳前驅(qū)氣體為雙 (三級(jí)丁基胺基)硅烷時(shí)，其流量例如介于100 sccm ~ 235 sccm之間。當(dāng)含碳 前驅(qū)氣體為硅酸四乙酯時(shí)，其流量例如介于100 sccm 1000 sccm之間。當(dāng) 含碳前驅(qū)氣體為三乙氧基硅烷時(shí)，其流量例如介于100 sccm ~ 1000 sccm之 間。當(dāng)含碳前驅(qū)氣體為六甲基二硅氧烷時(shí)，其流量例如介于100 sccm ~ 500 sccm之間。此外，當(dāng)含碳掩模材料層120的材料為含碳氮氧化物時(shí)，所通 入的氣體包括含碳前驅(qū)氣體與氮氧源反應(yīng)氣體。含碳前驅(qū)氣體與上述相同， 而氮氧源反應(yīng)氣體則例如是一氧化氮或一氧化二氮。另外，當(dāng)含碳掩模材料 層120的材料為含碳氮化物時(shí)，所通入的氣體包括含碳前驅(qū)氣體與氮源反應(yīng) 氣體。含碳前驅(qū)氣體與上述相同，而氮源反應(yīng)氣體則例如是氮?dú)饣虬睔狻４送?，通過調(diào)整含碳前驅(qū)氣體的流量，可以控制含碳掩模材料層120中 的碳含量，以增加含碳掩模材料層120的抗蝕刻性。舉例來說，當(dāng)形成含碳 掩模材料層120時(shí)，所通入的含碳前驅(qū)氣體的流量為定值，則所形成的含碳
掩模材料層120中的碳含量為定值。當(dāng)形成含碳掩模材料層120時(shí)，所通入 的含碳前驅(qū)氣體的流量隨著時(shí)間而遞增，則所形成的含碳掩模材料層120中 的碳含量由底部往頂部遞增，即表示抗蝕刻性由底部往頂部遞增。當(dāng)含碳前 驅(qū)氣體的流量隨著時(shí)間而遞減，則所形成的含碳掩模材料層120中的碳含量 由底部往頂部遞減，即表示抗蝕刻性由頂部往底部遞增。再者，含碳前驅(qū)氣 體的流量也可以是不規(guī)則變化，因此所形成的含碳掩模材料層120中的碳含 量呈不規(guī)則變化。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1B，將含碳掩模材料層120與柵極結(jié)構(gòu)材料層110圖 形化，以形成含碳硬掩模層122與柵極結(jié)構(gòu)118。將含碳掩模材料層120與 柵極結(jié)構(gòu)材料層110圖形化的方法例如是先在含碳掩模材料層120上形成圖 形化光刻膠層(未示出)。接著，以圖形化光刻膠層為掩模進(jìn)行蝕刻工藝，移 除部分含碳掩模材料層120，以形成含碳硬掩模層122。而后，移除圖形化 光刻膠層。接著，再以含碳硬掩模層122為掩模進(jìn)行蝕刻工藝，移除暴露的 柵極結(jié)構(gòu)材料層110,以形成由柵介電層112與柵極114組成的柵極結(jié)構(gòu)118。之后，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1B，在柵極結(jié)構(gòu)118與含碳硬掩模層122的側(cè)壁 上形成間隙壁124。間隙壁124的材料例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅， 其形成方法例如是先在基底100上形成大致形狀相同的間隙壁材料層(未示 出)，再以非等向性蝕刻移除部分間隙壁材料層。特別要提的是，由于含碳 硬掩模層122中碳與硅之間的鍵結(jié)強(qiáng)度較大，因此含碳硬掩模層122可以避 免在蝕刻過程中受到損害而暴露出柵極結(jié)構(gòu)118。隨后，在柵極結(jié)構(gòu)118與 間隙壁124兩側(cè)的基底100中形成源/漏極延伸區(qū)126。源/漏極延伸區(qū)126 的形成方法例如是以柵極結(jié)構(gòu)118與間隙壁124為掩模，進(jìn)行離子注入工藝。之后，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1B，選擇性地在間隙壁124的側(cè)壁上形成間隙壁 128，而間隙壁128與間隙壁124組成復(fù)合間隙壁。間隙壁128的材料例如 是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且間隙壁128的材料與間隙壁124不同。間 隙壁128的形成方法例如是先于基底IOO上形成大致形狀相同的間隙壁材料 層(未示出)，再以非等向性蝕刻工藝移除部分間隙壁材料層。同樣地，由于 碳與硅之間的鍵結(jié)強(qiáng)度較大，因此含碳硬掩模層122可以避免在蝕刻過程中 受到損害而暴露出柵極結(jié)構(gòu)118。此外，間隙壁128與間隙壁124的材料不 能相同，以避免后續(xù)移除間隙壁128時(shí)，也會(huì)移除相同材料的間隙壁124。之后，請(qǐng)參照?qǐng)D1C,在基底100上形成保護(hù)層130。保護(hù)層130的材料
例如是氧化硅，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。接著，將保護(hù)層130圖形化，暴露出有源區(qū)內(nèi)的部分基底100，此時(shí)仍有部分保護(hù)層130殘留在間 隙壁128的側(cè)壁上。重要的是，由于含碳硬掩模層122的高抗蝕刻性，因此 在保護(hù)層130圖形化的過程中不會(huì)使含碳硬掩模層122受到損害。形成保護(hù) 層130的目的是保護(hù)基底100上其它元件區(qū)中的元件，使被保護(hù)層130所覆 蓋區(qū)域中的元件不受后續(xù)工藝影響。然后，在保護(hù)層130上形成圖形化光刻 膠層131，此圖形化光刻膠層131暴露保護(hù)層130所暴露的部分基底100， 即后續(xù)工藝中將形成溝槽的區(qū)域。接著，請(qǐng)參照?qǐng)D1D,以圖形化光刻膠層131為掩模進(jìn)行蝕刻工藝，移 除未被圖形化光刻膠層131覆蓋的部分基底100，以形成溝槽132。同樣地， 由于含碳硬掩模層122的高抗蝕刻性，因此在形成溝槽132的過程中不會(huì)使 含碳硬掩模層122受到損害。接著，移除圖形化光刻膠層131。此外，在移 除圖形化光刻膠層131之后， 一般會(huì)進(jìn)行清洗步驟，以將基底100上的光刻 膠殘?jiān)耆コ?。特別要提的是，由于含碳硬掩模層122中碳與硅之間的鍵 結(jié)強(qiáng)度較大，故移除圖形化光刻膠層131時(shí)以及去除光刻膠殘?jiān)鼤r(shí)，含碳硬 掩模層122可以有效保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)118,而不會(huì)使后者受到損害。另外， 一般在形成溝槽132之后，還會(huì)對(duì)溝槽132中的基底IOO表面進(jìn) 行預(yù)清潔工藝，以清除溝槽132底部所產(chǎn)生的原生氧化層或其它雜質(zhì)，以使 后續(xù)形成的摻雜外延層中不存在雜質(zhì)。同樣地，由于本發(fā)明的柵極結(jié)構(gòu)118 上覆蓋有含碳硬掩模層122,而此含碳硬掩模層122中碳與硅之間的鍵結(jié)強(qiáng) 度較大，因此在進(jìn)行預(yù)清潔工藝的同時(shí)，含碳硬掩模層122可以有效地保護(hù) 柵極結(jié)構(gòu)118,而不會(huì)使后者受到損害。然后，請(qǐng)參照?qǐng)D1E,在溝槽132中形成摻雜外延層134,且摻雜外延層 134至少填滿溝槽132。在本實(shí)施例中，摻雜外延層134的表面高于基底100 的表面。在另一實(shí)施例中，摻雜外延層134的表面也可以與基底100的表面 高度相同。摻雜外延層134的形成方法例如是進(jìn)行選擇性外延生長(zhǎng)(selective epitaxial growth, SEG)工藝及后續(xù)的離子注入工藝，或是進(jìn)行原位(in-situ)摻 雜的SEG工藝。此外，當(dāng)本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧 化物半導(dǎo)體晶體管時(shí)，摻雜外延層134的材料例如是硅鍺合金，其中摻雜的 雜質(zhì)例如是硼；當(dāng)本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管時(shí)，則摻雜外延層134的材料例如是硅碳合金，其中摻雜的雜質(zhì)例
如是磷或砷。特別要提的是，由于基底IOO上其它元件區(qū)已被保護(hù)層130覆 蓋，因此摻雜外延層134只會(huì)形成在溝槽132中。之后，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)DiE,移除保護(hù)層130,其方法例如是蝕刻工藝。特 別要提的是，由于含碳硬掩模層122的高抗蝕刻性，因此可以避免含碳硬掩 模層122在蝕刻過程中受到損害而暴露出柵極結(jié)構(gòu)118。接著，在摻雜外延 層134旁下方的基底100中形成摻雜區(qū)136,其與摻雜外延層134共同構(gòu)成 源/漏極，且其形成方法例如是以柵極結(jié)構(gòu)118、間隙壁124與間隙壁128為 掩模，進(jìn)行離子注入工藝。在另一實(shí)施例中，形成摻雜區(qū)136的步驟也可以 是在形成溝槽之前進(jìn)行，而后續(xù)所形成的溝槽132的深度必須比摻雜區(qū)136 的深度淺。在又一實(shí)施例中，形成摻雜區(qū)136的步驟還可以是在溝槽132形 成之后、摻雜外延層134形成之前進(jìn)行。接著，請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1E,選擇性地在摻雜外延層134上形成金屬硅化 物層135。金屬硅化物層135的材料例如是硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化 鈀、硅化鉑或硅化鉬，形成方法例如是自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化物(salicide)工藝。柵 極結(jié)構(gòu)118、含碳硬掩模層122、間隙壁124、源/漏極延伸區(qū)126、間隙壁 128、摻雜外延層134、摻雜區(qū)136與金屬硅化物層135組成金屬氧化物半導(dǎo) 體晶體管138。隨后，請(qǐng)參照?qǐng)D1F,選擇性地在基底100上形成應(yīng)力層140，應(yīng)力層 140的材料例如是氮化硅，其形成方法例如是化學(xué)氣相沉積法。當(dāng)金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管138為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管時(shí)，應(yīng)力層140為壓應(yīng) 力層。當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管時(shí)， 應(yīng)力層140則為張應(yīng)力層。特別要提的是，由于應(yīng)力層140與溝道區(qū)越接近，溝道區(qū)所接受的應(yīng)力 越大。因此，為了提高應(yīng)力層140施加給金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138的溝 道區(qū)的應(yīng)力，可在形成應(yīng)力層140之前，先以蝕刻工藝選擇性地移除部分的 復(fù)合間隙壁，一4殳來說，會(huì)將部分或整個(gè)間隙壁128移除。以下將使用圖1F來對(duì)本發(fā)明的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的結(jié)構(gòu)做說 明。結(jié)構(gòu)中所有構(gòu)件的材料，已在圖1A至圖1F所述的制造流程中說明，在 此不再贅述。請(qǐng)參照?qǐng)D1F,基底100上的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)102之間配置有金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管138。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138包括柵極結(jié)構(gòu)118、含
碳硬掩模層122、間隙壁124、源/漏極延伸區(qū)126、間隙壁128、摻雜外延層 134、金屬硅化物層135與摻雜區(qū)136。柵極結(jié)構(gòu)118配置在基底100上，包 括柵介電層112與柵極114。含碳硬掩模層122配置在柵極結(jié)構(gòu)118上。間 隙壁124配置在柵極結(jié)構(gòu)118與含碳硬掩模層122的側(cè)壁上。源/漏極延伸區(qū) 126配置在柵極結(jié)構(gòu)118與間隙壁124兩側(cè)的基底100中。間隙壁128選擇 性地配置在間隙壁124的側(cè)壁上，而與間隙壁124組成復(fù)合間隙壁。摻雜外 延層134配置在間隙壁128遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)118的一側(cè)的區(qū)域中。在此實(shí)施例 中上述的區(qū)域?yàn)闇喜?32,且摻雜外延層134的表面高于基底100的表面。 在另一實(shí)施例中，摻雜外延層134的表面也可以與基底100的表面的高度相 同。另外，金屬硅化物層135則配置在摻雜外延層134上。值得要提的是，由于碳與硅之間鍵結(jié)的強(qiáng)度大于氧(氮)與硅之間鍵結(jié)的 強(qiáng)度，使得位于柵極結(jié)構(gòu)118上的含碳硬掩模層122與一般的硬掩模層相比 具有較低的蝕刻速率。因此，含碳硬掩模層122可以有效地保護(hù)柵極結(jié)構(gòu) 118,避免柵極結(jié)構(gòu)118在工藝中被暴露出來。此外，通過控制舍碳硬掩模層122中的碳含量，可以增加含碳硬掩模層 122的抗蝕刻性。其中，含碳硬掩模層122的碳含量可以是定值。另外，含 碳硬掩模層122中的碳含量也可以是由底部往頂部遞增或遞減。再者，含碳 硬掩模層122中的碳含量還可以是呈不規(guī)則變化。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1F，基底100上還可以配置有應(yīng)力層140,且應(yīng)力層140 覆蓋整個(gè)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138，以提高金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138 的效能。當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管， 則應(yīng)力層140為壓應(yīng)力層。當(dāng)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138為N型金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管，則應(yīng)力層140為張應(yīng)力層。另外，由于間隙壁128與摻雜外延層134間所暴露的基底IOO可直接接 觸的應(yīng)力層140與金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138的溝道區(qū)越接近，應(yīng)力層140 施加給溝道區(qū)的應(yīng)力越大。因此，在其它實(shí)施例中，間隙壁128的寬度可視 需求而改變。圖2為根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖 面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D2，本實(shí)施例中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管144與圖1F 中的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138的差異在于摻雜外延層142所配置的區(qū) 域。在此實(shí)施例中，金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管144中的基底100不具有溝槽，
而摻雜外延層142是配置在間隙壁128遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)118的一側(cè)的基底100上。因此，此實(shí)施例的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管144的制造方法與圖1F的 全屬氧化物半導(dǎo)體晶體管138的制造方法的不同在于在圖1C中將保護(hù)層 130圖形化之后，直接在經(jīng)圖形化的保護(hù)層130所暴露的基底IOO上形成摻 雜外延層142。本發(fā)明再提出一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，在此金屬氧化物半導(dǎo)體晶 體管中，是以在柵極結(jié)構(gòu)上配置復(fù)合硬掩模層來取代前述的含碳硬掩模層， 且復(fù)合硬掩模層中至少包括一層含碳層。圖3為根據(jù)本發(fā)明的再一實(shí)施例所繪制的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖 面示意圖。請(qǐng)參照?qǐng)D3，基底300上的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)302之間配置有金屬 氧化物半導(dǎo)體晶體管346。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管346包括柵極結(jié)構(gòu)318、 復(fù)合硬掩模層330、間隙壁332、源/漏極延伸區(qū)334、間隙壁336、摻雜外延 層342、摻雜區(qū)344與金屬硅化物層343。其中，柵極結(jié)構(gòu)318配置在基底 300上，且柵極結(jié)構(gòu)318包括柵介電層312與柵極314。復(fù)合硬掩模層330 配置在柵極結(jié)構(gòu)318上，其包括含碳層322與含碳層324。間隙壁332配置 在柵極結(jié)構(gòu)318與復(fù)合硬掩模層330的側(cè)壁上。源/漏極延伸區(qū)334配置在柵 極結(jié)構(gòu)318與間隙壁332兩側(cè)的基底300中。間隙壁336選擇性地配置在間 隙壁332的側(cè)壁上，而與間隙壁332組成復(fù)合間隙壁。摻雜外延層342配置 在間隙壁336遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)318的一側(cè)的區(qū)域中。在此實(shí)施例中上述的區(qū)域 即為溝槽340,且摻雜外延層342的表面高于基底300的表面。在另一實(shí)施 例中，摻雜外延層342的表面也可以與基底300的表面的高度相同。另外， 摻雜外延層342與摻雜區(qū)344共同構(gòu)成源/漏極，而金屬硅化物層343配置在 #^雜外延層342上。特別要提的是，復(fù)合硬掩模層330中各層的材料應(yīng)與間隙壁的材料互相 搭配。舉例來說，當(dāng)含碳層324的材料為含碳氮化物時(shí)，間隙壁332的材料 應(yīng)為氧化硅或氮氧化硅，以避免在形成間隙壁332時(shí)，會(huì)一并移除含碳層 324。。因此，將含碳層的材料與間隙壁的材料互相搭配，可避免復(fù)合硬掩模 層在形成間隙壁時(shí)被破壞而暴露出柵極結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免在柵極結(jié)構(gòu)上形成多 晶 硅凸塊的情形。此外，復(fù)合硬掩模層330也可以是由一層含碳層與一層非含碳層所組成， 且含碳層中的碳含量可以例如是定值或不定值。圖3F中除了復(fù)合硬掩模層330之外的所有構(gòu)件的材料與形成方法，與 圖1A至圖1F中相對(duì)應(yīng)的構(gòu)件相同，故在此不再贅述。以下，將利用圖1A 對(duì)復(fù)合硬掩模層330的形成方法作說明。在圖1A所述的步驟中，在形成柵極結(jié)構(gòu)材料層110之后，在柵極結(jié)構(gòu) 材料層110上形成一層含碳材料層。接著，再在此含碳材料層上形成另一層 含碳材料層。上述兩層含碳材料層的形成方法例如是分別與含碳掩模材料層 120相同，故在此不再贅述。然后，將柵極結(jié)構(gòu)材料層110以及上述兩層含 碳材料層圖形化，以形成圖3中的柵極結(jié)構(gòu)318以及含碳層322與含碳層 324,其中含碳層322與含碳層324組成復(fù)合硬掩模層330。在又一實(shí)施例中，摻雜外延層配置在基底上，即，將圖2中含碳硬掩模 層122替換為圖3的復(fù)合硬掩模層330。綜上所述，本發(fā)明利用含碳前驅(qū)氣體，在柵極結(jié)構(gòu)上形成含碳硬掩模層 或具有含碳層的復(fù)合硬掩模層。由于碳-硅鍵結(jié)強(qiáng)度大于氧(氮)-硅鍵結(jié)強(qiáng)度， 使得本發(fā)明中的硬掩模層與 一般的硬掩模層相比具有較高的抗蝕刻性。因 此，可以避免在蝕刻工藝、預(yù)清潔工藝或移除光刻膠的過程中，有效地保護(hù) 柵極結(jié)構(gòu)，而避免柵極結(jié)構(gòu)暴露出來。這樣，可以避免在后續(xù)外延工藝在柵 極結(jié)構(gòu)頂部形成多晶硅凸塊，進(jìn)而提升工藝的可靠性以及元件效能。雖然已經(jīng)通過優(yōu)選實(shí)施例如上所述地揭露了本發(fā)明，但這些優(yōu)選實(shí)施例 并非用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情 況下，應(yīng)可作細(xì)微的更動(dòng)與潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)由權(quán)利要求書所 界定者的范圍為準(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，包括提供基底；在所述基底上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層；通入含碳前驅(qū)氣體以及反應(yīng)氣體，以在所述柵極結(jié)構(gòu)材料層上形成含碳掩模材料層；將所述含碳掩模材料層與所述柵極結(jié)構(gòu)材料層圖形化，以形成含碳硬掩模層與柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述含碳硬掩模層的側(cè)壁上形成間隙壁；在所述基底上形成保護(hù)層；移除部分所述保護(hù)層，暴露出部分所述基底；以及在暴露的部分所述基底上形成摻雜外延層。
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，其中所述 含碳前驅(qū)氣體包括雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷、硅酸四乙酯、三乙氧基硅烷或六 甲基二硅氧烷。
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，其中所述 含碳前驅(qū)氣體的流量為定值。
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，其中所述 含碳前驅(qū)氣體的流量隨時(shí)間而改變。
5. 如權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所述 含碳前驅(qū)氣體為雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100 sccm ~ 235 sccm之間。
6. 如權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所述 含碳前驅(qū)氣體為硅酸四乙酯，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100 sccm 1000 sccm之間。
7. 如權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所述 含碳前驅(qū)氣體為三乙氧基硅烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100sccm 1000 sccm之間。
8. 如權(quán)利要求2所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所述 含碳前驅(qū)氣體為六甲基二硅氧烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100 sccm ~ 500 sccm之間。
9. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所述 含碳掩模材料層的材料包括含碳氧化物、含碳氮氧化物或含碳氮化物。
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，其中所 述含碳掩模材料層的材料為含碳氧化物或含碳氮氧化物，且所述反應(yīng)氣體包 括氧氣、臭氧、 一氧化氮或一氧化二氮。
11. 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，其中所 述含碳掩模材料層的材料為含碳氮化物，形成所述反應(yīng)氣體包括氮?dú)饣虬?br> 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，其中所 述含碳掩模材料層的形成方法包括常壓化學(xué)氣相沉積法、低壓化學(xué)氣相沉積 法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法、自由 基增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法或原子層化學(xué)氣相沉積法。
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，其中所 述間隙壁包括形成在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述含碳硬掩模層的側(cè)壁上的第 一 間 隙壁，以及形成在所述第一間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。
14. 如權(quán)利要求13所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述第 一間隙壁與所述第二間隙壁各自的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化 硅，且所述第 一間隙壁的材料與所述第二間隙壁的材料不同。
15. 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 部分所述保護(hù)層移除之后、所述摻雜外延層形成之前，還包括移除部分暴露 的所述基底以形成溝槽，且所述摻雜外延層至少填滿所述溝槽。
16. 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 形成所述摻雜外延層之后，還包括在所述基底上形成應(yīng)力層。
17. 如權(quán)利要求16所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在 形成所述摻雜外延層之后，以及在形成所述應(yīng)力層之前，還包括移除部分的 所述間隙壁。
18. 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，其在所 述#^雜外延層形成后，還包括移除所述保護(hù)層。
19. 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，其中所 述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外 延層的材料包括硅鍺合金。
20. 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，其中所 述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外 延層的材料包括硅碳合金。
21. —種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括 基底；柵極結(jié)構(gòu)，配置在所述基底上；含碳硬掩模層，配置在所述柵極結(jié)構(gòu)上；間隙壁，配置在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述含碳掩模層的側(cè)壁上；以及摻雜外延層，配置在所述間隙壁遠(yuǎn)離所述柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的區(qū)域。
22. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳硬掩 模層中的碳含量為定值。
23. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳硬掩 模層中的碳含量為不定值。
24. 如權(quán)利要求23所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳硬掩 模層中的碳含量呈梯度分布。
25. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳硬掩 模層的材料包括含碳氧化物、含碳氮化物或含碳氮氧化物。
26. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述間隙壁的 材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
27. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述區(qū)域?yàn)樗?述基底的表面。
28. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述區(qū)域?yàn)樗?述基底中的溝槽，且所述摻雜外延層至少填滿所述溝槽。
29. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外延層的材料包括硅鍺合金。
30. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外延層的材料 包括硅碳合金。
31. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，還包括應(yīng)力層，配 置在所述基底上。
32. 如權(quán)利要求31所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述應(yīng)力層的材料包括氮化硅。
33. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述間隙壁為 復(fù)合間隙壁，包括配置在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述含碳硬掩模層的側(cè)壁上的第一 間隙壁，以及配置在所述第一間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。
34. 如權(quán)利要求33所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述第一間隙 壁與所述第二間隙壁各自的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且所述第 二間隙壁的材料與所述第一間隙壁的材料不同。
35. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述基底包括 體硅基底或絕緣層上硅基底。
36. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述柵極結(jié)構(gòu)所述柵介電層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高介電常數(shù)材料。
37. 如權(quán)利要求21所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，還包括金屬硅化物 層，配置在所述摻雜外延層上，所述金屬硅化物層的材料包括硅化鈦、硅化 鈷、硅化鎳、硅化鈀、硅化鉑或硅化鉬。
38. —種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，包括 提供基底；在所述基底上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層；在所述柵極結(jié)構(gòu)材料層上形成復(fù)合掩模材料層，其中所述復(fù)合掩模材料 層包括至少含碳層，所述含碳層是通過通入含碳前驅(qū)氣體和反應(yīng)氣體形成；將所述復(fù)合掩模材料層與所述柵極結(jié)構(gòu)材料層圖形化，以形成復(fù)合硬掩 模層與柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上形成間隙壁；在所述基底上形成保護(hù)層；移除部分所述保護(hù)層，以暴露出部分所述基底；以及 在暴露的部分所述基底上形成摻雜外延層。
39. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體包括雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷、硅酸四乙酯、三乙氧基硅烷或 六曱基二硅氧烷。
40. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體的流量為定值。
41. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含石灰前驅(qū)氣體的流量隨時(shí)間而改變。
42. 如權(quán)利要求39所迷的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體為雙(三級(jí)丁基胺基)硅烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于 100 sccm ~ 235 sccm之間。
43. 如權(quán)利要求39所迷的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體為硅酸四乙酯，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100sccm 1000 sccm之間。
44. 如權(quán)利要求39所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體為三乙氧基硅烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100 sccm ~ 1000 sccm之間。
45. 如權(quán)利要求39所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳前驅(qū)氣體為六曱基二硅氧烷，且所述含碳前驅(qū)氣體的流量介于100 sccm ~ 500 sccm之間。
46. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳層的材料包括含碳氧化物、含碳氮氧化物或含碳氮化物。
47. 如權(quán)利要求46所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳層的材料為含碳氧化物或含碳氮氧化物，且所述反應(yīng)氣體包括氧氣、 臭氧、 一氧化氮或一氧化二氮。
48. 如權(quán)利要求46所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述含碳層的材料為含碳氮化物，且所述反應(yīng)氣體包括氮?dú)饣虬睔狻?br> 49. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述復(fù)合掩模材料層的形成方法包括常壓化學(xué)氣相沉積法、低壓化學(xué)氣相沉積 法、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法、自由 基增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法、原子層沉積法或原子層化學(xué)氣相沉積法。
50. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述間隙壁包括形成在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上的第 一 間 隙壁，以及形成在所述第一間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。
51. 如權(quán)利要求50所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述第 一 間隙壁與所述第二間隙壁各自的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化 硅，且所述第一間隙壁的材料與所述第二間隙壁的材料不同。
52. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在部分所述保護(hù)層移除之后、所述摻雜外延層形成之前，還包括移除部分暴露 的所述基底以形成溝槽，而所述摻雜外延層至少填滿所述溝槽。
53. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在 形成所述摻雜外延層之后，還包括在所述基底上形成應(yīng)力層。
54. 如權(quán)利要求53所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，在所述 摻雜外延層形成之后、所述應(yīng)力層形成之前，還包括移除部分的所述間隙壁。
55. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在 形成所述摻雜外延層之后，還包括移除所述保護(hù)層。
56. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外 延層的材料包括硅鍺合金。
57. 如權(quán)利要求38所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中所 述金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，而所述摻雜外 延層的材料包括硅碳合金。
58. —種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，包括 基底；柵極結(jié)構(gòu)，配置在所述基底上；復(fù)合硬掩模層，配置在所述柵極結(jié)構(gòu)上，所述復(fù)合硬掩模層包括至少含 碳層；間隙壁，配置在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上；以及 摻雜外延層，配置在所述間隙壁遠(yuǎn)離所述柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的區(qū)域。
59. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳層中 的碳含量為定值。
60. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳層中 的碳含量為不定值。
61. 如權(quán)利要求60所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳層中 的碳含量呈梯度分布。
62. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述含碳層的 材料包括含碳氧化物、含碳氮化物或含碳氮氧化物。
63. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述間隙壁的 材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。
64. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述區(qū)域?yàn)樗?述基底的表面。
65. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述區(qū)域?yàn)樗?述基底中的溝槽，且所述摻雜外延層至少填滿所述溝槽。
66. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管為P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且所述摻雜外延層的材料包括硅鍺合金。
67. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述金屬氧化 物半導(dǎo)體晶體管為N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，且所述摻雜外延層的材料 包括硅碳合金。
68. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，還包括應(yīng)力層，配 置在所述基底上。
69. 如權(quán)利要求68所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述應(yīng)力層的 材料包括氮化硅。
70. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述間隙壁為 復(fù)合間隙壁，包括配置在所述柵極結(jié)構(gòu)與所述復(fù)合硬掩模層的側(cè)壁上的第一 間隙壁，以及配置在所述第一間隙壁的側(cè)壁上的第二間隙壁。
71. 如權(quán)利要求70所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，所述第一間隙壁與 所述第二間隙壁各自的材料包括氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且所述第二間 隙壁的材料與所述第 一 間隙壁的材料不同。
72. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述基底包括 體硅基底或絕緣層上硅基底。
73. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，其中所述柵極結(jié)構(gòu)所述柵介電層的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅或高介電常數(shù)材料。
74. 如權(quán)利要求58所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管，還包括金屬硅化物 層，配置在所述摻雜外延層上，所述金屬硅化物層的材料包括硅化鈦、硅化 鈷、硅化鎳、硅化鈀、硅化柏或硅化鉬。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，在該方法中先提供基底。然后，在基底上形成柵極結(jié)構(gòu)材料層。而后，通入含碳前驅(qū)氣體以及反應(yīng)氣體，以在柵極結(jié)構(gòu)材料層上形成含碳掩模材料層。接著，將含碳掩模材料層與柵極結(jié)構(gòu)材料層圖形化，以形成含碳硬掩模層與柵極結(jié)構(gòu)。之后，在柵極結(jié)構(gòu)與含碳硬掩模層的側(cè)壁上形成間隙壁。隨后，在基底上形成保護(hù)層。接著，移除部分保護(hù)層，而暴露出部分基底表面。然后，在暴露的基底上形成摻雜外延層。
文檔編號(hào)H01L29/78GK101131935SQ20061012157
公開日2008年2月27日 申請(qǐng)日期2006年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月23日
發(fā)明者劉哲宏, 鄭博倫 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司