專利名稱：制作高張力薄膜的方法及機(jī)臺(tái)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高張力薄膜的制作方法，尤其涉及一種于一應(yīng)變硅金屬氧4t4勿半導(dǎo)體曰曰曰體管(strained-silicon metal-oxide-semiconductor transistor)上形成高張力薄膜的方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體工藝線寬縮小至65納米(nm)以下，以及元件微型化的發(fā)展， 如何改善元件效能，提升金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管元件的載流子遷移 率與驅(qū)動(dòng)電流，已成為半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)中的一大課題。而為達(dá)到提升MOS晶體 管速度，目前業(yè)界是已發(fā)展出"應(yīng)變硅(strained-silicon)技術(shù)"，并將其視為 提高晶體管速度的主要途徑。應(yīng)變硅技術(shù)的主要原理是使柵極下方，亦即 溝道區(qū)(channelregion)的硅晶格產(chǎn)生應(yīng)變，降低電子移動(dòng)時(shí)所受到的阻力， 使電荷在通過(guò)此應(yīng)變的4冊(cè)4及溝道時(shí)移動(dòng)力增加。應(yīng)變硅技術(shù)是大致分為兩類，第一種是利用一高應(yīng)力(high stress)薄膜 覆蓋于MOS晶體管上來(lái)達(dá)成，例如多晶硅應(yīng)力層(poly stressor)或接觸洞蝕 刻停止層(contact etch stop layer,以下筒稱CESL)等；另 一種則是直接利用 應(yīng)變硅晶片作為基底或結(jié)合選擇性外延成長(zhǎng)(selective epitaxial growth, SEG) 工藝所進(jìn)行元件的制作。其中，利用應(yīng)力薄膜提升晶體管驅(qū)動(dòng)電流的方法， 又可依據(jù)NMOS晶體管與PMOS晶體管特性需求的不同而分為利用一高 張應(yīng)力薄膜(high tensile stress film)來(lái)提供一伸張應(yīng)力，進(jìn)而拉大NMOS晶 體管下方的半導(dǎo)體基底內(nèi)的晶格排列，以期改善NMOS元件的驅(qū)動(dòng)電流 (drive current)的方法,以及利用 一 高壓應(yīng)力薄膜(high compressive stress film) 來(lái)提供一壓縮應(yīng)力，進(jìn)而擠壓PMOS晶體管下方的半導(dǎo)體基底內(nèi)的晶格排 列，以期改善PMOS元件的效能的方法。請(qǐng)參閱圖1,圖1是已知于NMOS晶體管表面制作一高張應(yīng)力薄膜的 示意圖。如圖1所示，半導(dǎo)體基底IO上設(shè)置有一NMOS晶體管12，其包 括有一柵極結(jié)構(gòu)，而柵極結(jié)構(gòu)包括有一柵極氧化層14，與一位于柵極氧化層14上的柵極16。柵極16頂部是形成有一覆蓋層(cap layer)18;而柵極結(jié) 構(gòu)的側(cè)壁則包括有一氧化物-氮化物-氧化物偏位間隙壁(ONO offset spacer) 20。此外，NMOS晶體管12另包括有一源極/漏極區(qū)域22;而環(huán)繞于NMOS 晶體管12的半導(dǎo)體基底10內(nèi)設(shè)置有一淺溝隔離24。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖l，NMOS 晶體管12的表面利用等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法(plasma-enhanced chemical vapor deposition， PECVD)形成一 由氮化珪或氧化石圭所組成的高張 應(yīng)力薄膜26。一般而言，目前65納米工藝對(duì)于高張應(yīng)力薄膜26的伸張應(yīng)力狀態(tài)至 少要求1.5 GPa,而進(jìn)入到45納米工藝時(shí)，對(duì)其伸張應(yīng)力狀態(tài)的要求則到達(dá) 1.8 GPa以上。然而以目前等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積方法所得到的高張應(yīng) 力薄膜26僅可得到1.5GPa。因此目前業(yè)界是于形成高張應(yīng)力薄膜26后進(jìn) 4亍一快速熱處理工藝(Rapid Thermal Processing,以下簡(jiǎn)稱RTP),利用 一 高 于100(TC的高溫調(diào)整高張應(yīng)力薄膜26的伸張應(yīng)力狀態(tài)。值得注意的是，由 于CESL工藝是于晶體管的柵極與源極/漏極表面已完成金屬硅化層制作的 半導(dǎo)體基底上制作，需考慮金屬硅化層的低熱預(yù)算需求。為避免金屬硅化 層毀損，需降低快速熱處理工藝的溫度，使得高張應(yīng)力薄膜26調(diào)整后的伸 張應(yīng)力狀態(tài)低于目標(biāo)值。也就是說(shuō)，雖然RTP為一簡(jiǎn)便并可有效達(dá)到目標(biāo) 伸張應(yīng)力狀態(tài)的方法，且施加于高張應(yīng)力薄膜26后可獲得較高應(yīng)力值，但 該方法是受限于CESL工藝。除此之外，已知技術(shù)亦提供另一紫外線硬化工藝，用以調(diào)整高張力薄 膜26伸張應(yīng)力，該方法是利用一紫外線光源照射高張力薄膜26,利用光子 打斷高張力薄膜26中硅-氫(Si-H)鍵與氮化硅-氫(SiN-H)鍵。也就是說(shuō)，靠著 移除高張應(yīng)力薄膜26中的氫，紫外線硬化工藝是使高張應(yīng)力薄膜26產(chǎn)生 一不可逆的伸張應(yīng)力，拉大NMOS晶體管12下方的半導(dǎo)體基底10內(nèi)的晶 格排列，而氫移除量越多，高張應(yīng)力薄膜26的伸張應(yīng)力也越高。然而紫外 線硬化工藝所需時(shí)間較長(zhǎng)，且其效率及效果是受限于高張應(yīng)力薄膜26的厚 度。發(fā)明內(nèi)容因此，本發(fā)明于此提供一種制作高張力薄膜的方法與機(jī)臺(tái)，尤指一種 于一應(yīng)變硅金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管上形成高張力薄膜的方法與機(jī)臺(tái)。根據(jù)本發(fā)明，提供一種制作多晶硅應(yīng)力層(polystressor)的方法，該方法 包括有提供一表面形成有至少一晶體管的基底、于該基底表面形成一多晶 硅應(yīng)力層、以及進(jìn)行一紫外線暨快速熱處理工藝(ultra violate rapid thermal process, UVRTP)以硬化該多晶硅應(yīng)力層，并調(diào)整該多晶硅應(yīng)力層的一伸張 應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明，另提供一種制作接觸洞蝕刻停止層(contact etch stop layer, CESL)的方法，包括有提供一表面包括有至少一柵極、至少一間隙壁以及一 源極/漏極區(qū)域的基底、于該基底上形成一金屬層、進(jìn)行一快速熱退火工藝， 使該些金屬層分別于漏極/源極區(qū)域上以及該柵極上形成一過(guò)渡金屬硅化物 層(intergraded salicide layer)、于該基底表面形成一4妻觸洞蝕刻4f止層、以及 進(jìn)行一紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該接觸洞蝕刻停止層，并調(diào)整該接 觸洞蝕刻停止層的 一伸張應(yīng)力。根據(jù)本發(fā)明，更提供一種制作高張力薄膜的方法，該方法包括有提供 一表面包括有至少一柵極結(jié)構(gòu)、至少一間隙壁以及一源極/漏極區(qū)域的基底、 于該基底表面形成一第一高張力薄膜、進(jìn)行一第一紫外線暨快速熱處理工 藝(UVRTP)以硬化該第 一 高張力薄膜，同時(shí)調(diào)整該第 一 高張力薄膜的 一伸張 應(yīng)力。待移除該第一高張力薄膜，于該基底上形成一金屬層，并進(jìn)行一快 速熱退火工藝，使該些金屬層分別漏極/源極區(qū)域上以及該柵極上形成一過(guò) 渡金屬硅化物層。接下來(lái)于該基底表面形成一第二高張力薄膜，進(jìn)行一第 二紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該第二高張力薄膜，并調(diào)整該第二高張 力薄膜的一伸張應(yīng)力。另外，根據(jù)本發(fā)明，更提供一種紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，其包括有 一反應(yīng)腔室(chamber),用以容納至少一半導(dǎo)體晶片、 一設(shè)于該反應(yīng)腔室內(nèi)， 用以承載該半導(dǎo)體晶片的承載座(holder)、以及一包括有一紫外線光源與一 熱源的紫外線光源與加熱裝置。由于本發(fā)明所提供的制作高張力薄膜的方法是于形成高張力薄膜、多 晶硅應(yīng)力層、或接觸洞蝕刻停止層之后利用一紫外線暨快速熱處理工藝調(diào) 整及硬化該膜層，同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能來(lái)調(diào)整高張力薄膜的伸張應(yīng) 力狀態(tài)，故可在相對(duì)較短的工藝時(shí)間內(nèi)或較低的溫度下形成具高伸張應(yīng)力 的薄膜，因此更適用于應(yīng)變硅工藝與對(duì)溫度較敏感的接觸洞蝕刻停止層工 藝。此外，制作接觸洞蝕刻停止層時(shí)，紫外線暨快速熱處理工藝更可直接取代已知金屬硅化物工藝中的第二次快速熱處理工藝，故本發(fā)明更具有簡(jiǎn) 化工藝的功效。


圖1為已知于NMOS晶體管表面制作一高張力薄膜的示意圖。 圖2至圖4是本發(fā)明所提供的制作高張力薄膜的方法的一第一優(yōu)選實(shí) 施例示意圖。圖5至圖7是本發(fā)明所提供的制作高張力薄膜的方法的第二優(yōu)選實(shí)施 例示意圖。圖8是本發(fā)明提供的一種紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。圖9至圖IO是一紫外線光源與加熱裝置的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。 主要元件符號(hào)說(shuō)明10、30、 50基底12、32、 52 晶體管14、34、 54柵極氧化層16、36、 56 柵極18、38覆蓋層20、40、 60 間隙壁22、42、 62源4及/漏核^24、44、 64 淺溝隔離26高張力薄膜46多晶硅應(yīng)力層66金屬層68過(guò)渡金屬硅化物層70接觸洞蝕刻停止層72金屬硅化物層100紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)102反應(yīng)腔室104晶片106承載座108紫外線光源與加熱3110快門元件112溫度偵測(cè)裝置114氣體注入口116氣體排出口120熱源122紫外線光源具體實(shí)施方式
請(qǐng)參閱圖2至圖4，圖2至圖4是本發(fā)明所提供的制作高張力薄膜的方 法，例如制作一多晶硅薄膜的一第一優(yōu)選實(shí)施例示意圖。如圖2所示，首 先提供一基底30，例如一硅晶片或一硅覆絕緣基底，基底30上包括至少一晶體管，如一 NMOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)32。而柵極結(jié)構(gòu)32包括有一柵極 介電層34，以及一位于柵極介電層34上的柵極36。柵極36頂部是形成有 一覆蓋層(cap layer)38;而柵極結(jié)構(gòu)32的側(cè)壁則形成有一氧化物-氮化物-氧 化物偏位間隙壁(ONO offset spacer) 40。柵極介電層34可為一利用熱氧化或 沉積等工藝所形成的氧化硅或氮硅化合物所構(gòu)成；而覆蓋層38則可由一用 以保護(hù)柵極36的氮化硅層所構(gòu)成。此外，環(huán)繞于柵極結(jié)構(gòu)32的半導(dǎo)體基 底30內(nèi)設(shè)置有一淺溝隔離44,用以電性隔離晶體管與其他元件。請(qǐng)參閱圖3。隨后進(jìn)行一離子注入(ion implantation)工藝，以于柵極結(jié) 構(gòu)32周圍的基底30中形成一源極/漏極區(qū)域42。接下來(lái)進(jìn)行一快速熱退火 (rapid thermal annealing,以下筒稱為RTA)工藝，利用900。C至1050。C的高 溫活化源極/漏極區(qū)域42中的摻雜質(zhì)；同時(shí)于RTA工藝中修補(bǔ)于離子注入 工藝中受損的基底晶格結(jié)構(gòu)。另外，亦可視產(chǎn)品需求及功能性考量，而于 源極/漏極區(qū)域42與柵極結(jié)構(gòu)32之間分別形成一輕摻雜漏極(lightly doped drain ， LDD)或源極/漏極延伸(source/drain extension),以上為已知該項(xiàng)4支藝 者與具通常知識(shí)者所熟知，故于此不多加贅述。請(qǐng)參閱圖4。進(jìn)行一沉積工藝，如一等離子體加強(qiáng)化學(xué)氣相沉積工藝 (PECVD)，形成一由氮化硅、氧化硅、或氮氧化硅所組成的高張應(yīng)力薄膜， 如一多晶硅應(yīng)力層46,且多晶硅應(yīng)力層46的初鍍膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)約為 1.5 GPa以下。接下來(lái)進(jìn)行一紫外線暨快速熱處理工藝(Ultra Violet Rapid Thermal Process,以下簡(jiǎn)稱為UVRTP)，用以于硬化多晶硅應(yīng)力層46的同時(shí)， 調(diào)整多晶硅應(yīng)力層46的應(yīng)力狀態(tài)。此外，由于在進(jìn)行UVRTP工藝時(shí)，多 晶硅應(yīng)力層46是于一較短時(shí)間內(nèi)接受大量熱能，此熱沖擊(thermal shock) 使得多晶硅應(yīng)力層46更具有 一 累積應(yīng)力(accumulated stress)，而使得多晶硅 應(yīng)力層46的伸張應(yīng)力值得以達(dá)到0.5-3.0 GPa。具有此伸張應(yīng)力的多晶硅 應(yīng)力層46可進(jìn)而拉大柵極結(jié)構(gòu)32下方的基底30,即溝道區(qū)的晶格排列， 達(dá)到提升溝道區(qū)的電子遷移率與NMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流的目的。根據(jù)本發(fā)明的第一優(yōu)選實(shí)施例，該紫外線暨快速熱處理工藝的溫度是 介于150 800。C,其實(shí)施時(shí)間則為60分鐘之內(nèi)，而紫外線波長(zhǎng)是介于100-400納米(nm),工藝的壓力是介于3 ~ 500毫托(mTorr)。另外，此紫外線暨 快速熱處理工藝中還包括通入一氮?dú)饣蚨栊詺怏w的步驟。本發(fā)明所提供的高張力薄膜的制作方法是利用 一紫外線暨快速熱處理工藝于硬化高張應(yīng)力薄膜的同時(shí)調(diào)整其應(yīng)力。換句話說(shuō)，本發(fā)明所提供的 方法是同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能來(lái)調(diào)整高張力薄膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)，故 可在相對(duì)較短的工藝時(shí)間內(nèi)形成具高伸張應(yīng)力的薄膜。此外，由于紫外線暨快速熱處理工藝中熱沖擊的影響，高張應(yīng)力薄膜46所得到的應(yīng)力值可加 以提升至0.5 ~ 3.0 GPa，更滿足現(xiàn)今工藝對(duì)張應(yīng)力值的要求。請(qǐng)參閱圖5至圖7，圖5至圖7是為本發(fā)明所提供的制作高張力薄膜， 如制作一4姿觸洞蝕刻停止層(contact etch stop layer,以下筒稱為CESL)的方 法的一第二優(yōu)選實(shí)施例示意圖。請(qǐng)參閱圖5，首先提供一基底50，基底50 表面包括有至少一晶體管，如一NMOS晶體管的柵極結(jié)構(gòu)52。柵極結(jié)構(gòu)52 包括有 一利用熱氧化或沉積等工藝所形成的氧化硅或氮硅化合物所構(gòu)成的 柵極介電層54、 一位于柵極介電層54上的柵極56、以及一氧化物-氮化物-氧化物偏位間隙壁(ONO offset spacer)60。此外，環(huán)繞于晶體管52的半導(dǎo)體 基底50內(nèi)設(shè)置有一淺溝隔離64，用以電性隔離晶體管與其他元件。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖5，隨后進(jìn)行一離子注入工藝，以于柵極結(jié)構(gòu)52周圍的 基底50中形成一源極/漏極區(qū)域62。另外，亦可視產(chǎn)品需求及功能性考量， 而于源極/漏極區(qū)域62與柵極結(jié)構(gòu)52之間分別形成一輕摻雜漏極(LDD)或 源極/漏極延伸，以上為已知該項(xiàng)技藝者與具通常知識(shí)者所熟知，故于此不 多加贅述。請(qǐng)參閱圖5與圖6。隨后于基底50上形成一金屬層66，金屬層66可 包括有鈷(Co)、鈦(Ti)、鎳(Ni)、鴒(W)、鉑(Pt)、釔(Pd)、鉬(Mo)或上述金屬 的合金。并進(jìn)行一RTA工藝，在400~600 。C的溫度環(huán)境下，使金屬層66 分別與漏極/源極區(qū)域62以及柵極56接觸部分自行對(duì)準(zhǔn)反應(yīng)形成一過(guò)渡金 屬硅化物層(intergraded salicide layer) 68。之后再利用一選擇性濕式蝕刻去 除未反應(yīng)成過(guò)渡金屬硅化物的金屬層66。請(qǐng)參閱圖7。接下來(lái)于基底50表面通過(guò)一沉積工藝，如一等離子體加 強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)工藝，形成一CESL70,其可包括氮化硅、氧化硅 或氮氧化硅等材料，且其初鍍膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)為1.5GPa以下。隨后并對(duì) CESL 70進(jìn)行一紫外線暨快速熱處理工藝，于硬化CESL 70的同時(shí)調(diào)整 CESL70的伸張應(yīng)力狀態(tài)，以拉大柵極結(jié)構(gòu)52下方的基底50,即溝道區(qū)的 晶格排列，達(dá)到提升溝道區(qū)的電子遷移率與NMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流的目 的。請(qǐng)繼續(xù)參閱圖7。值得注意的是， 一般金屬硅化物層的制作是需要兩次 RTA工藝，第 一 次RTA工藝是用以形成晶粒較小而電阻值較高的金屬硅化 物，即前述的過(guò)渡金屬硅化物層；而第二次RTA工藝則利用一較高的溫度 使過(guò)渡金屬硅化物層產(chǎn)生一相轉(zhuǎn)變并降低其電阻值，而形成一金屬硅化物 層。根據(jù)本發(fā)明所提供的方法，可利用針對(duì)CESL 70所實(shí)施的紫外線暨快 速熱處理工藝于調(diào)整及硬化CESL 70,同時(shí)使過(guò)渡金屬硅化層68進(jìn)行相轉(zhuǎn) 變成一金屬硅化物層72。因此本發(fā)明所提供的高張力薄膜的制作方法可省 略前述的第二次RTA工藝；或者說(shuō)本發(fā)明所提供的紫外線暨快速熱處理工 藝可直接取代已知金屬硅化層工藝中的第二次RTA工藝。此外，過(guò)渡金屬 硅化物層68于紫外線暨快速熱處理工藝中所產(chǎn)生的相變化，除可使其轉(zhuǎn)而 形成金屬硅化物層72之外，亦使得金屬硅化物層72因相變化產(chǎn)生一張應(yīng) 力，故金屬硅化物層72與CESL 70整體所產(chǎn)生的伸張應(yīng)力值可達(dá)到0.5 ~ 3.0GPa。該紫外線暨快速熱處理工藝的溫度是介于150 80(TC,其實(shí)施時(shí)間則 為60分鐘之內(nèi)，而紫外線波長(zhǎng)是介于100 400納米(nm),工藝的壓力是介 于3 500毫托(mTorr)。另外，紫外線暨快速熱處理工藝中還包括一通入氮 氣或惰性氣體的步驟；且該用以形成硅化金屬層68的快速熱處理工藝與該 紫外線暨快速熱處理工藝是可以原位(in-situ)方式或非原位(non in-situ)方式 進(jìn)行。由于本發(fā)明所提供的CESL 70的制作方法是利用一紫外線暨快速熱處 理工藝于硬化CESL 70的同時(shí)調(diào)整其應(yīng)力。也就是說(shuō)，本發(fā)明所提供的方 法是同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能來(lái)調(diào)整CESL 70的伸張應(yīng)力狀態(tài)，故可在 相對(duì)較短的工藝時(shí)間與較低的熱預(yù)算內(nèi)形成具高伸張應(yīng)力的薄膜。此外， 由于CESL 70工藝中的紫外線暨快速熱處理工藝更可用以取代已知金屬硅 化物層工藝中的第二次RTA工藝，因此本發(fā)明所提供的方法可于簡(jiǎn)化CESL 以及金屬硅化物工藝的同時(shí)，提升整體張應(yīng)力狀態(tài)至0.5-3.0GPa，更滿足 現(xiàn)今工藝對(duì)張應(yīng)力值的要求。在第一優(yōu)選實(shí)施例中，多晶硅應(yīng)力層可作為一第一高張力薄膜，通過(guò) 紫外線暨快速熱處理工藝產(chǎn)生一不可逆的伸張應(yīng)力，并由此伸張應(yīng)力拉大 晶體管下方的基底，即溝道區(qū)的晶格排列。因此在進(jìn)行紫外線暨快速熱處 理工藝之后可移除該第 一 高張力薄膜，并進(jìn)行前述第二優(yōu)選實(shí)施例所述的金屬硅化物工藝。如前所述，在形成該過(guò)渡金屬硅化物層之后，可于基底 上形成一第二高張力薄膜，利用另外一次的紫外線暨快速熱處理工藝于硬 化以及調(diào)整該第二高張力薄膜的伸張應(yīng)力時(shí)，使過(guò)渡金屬硅化物層進(jìn)行相轉(zhuǎn)變而成為金屬硅化物層，同時(shí)通過(guò)此相轉(zhuǎn)變提供一伸張應(yīng)力；且該第二 高張力薄膜可作為一CESL。換句話說(shuō)，接連實(shí)施本第一優(yōu)選實(shí)施例與第二 優(yōu)選實(shí)施例所教導(dǎo)的方法，可使基底溝道區(qū)的晶格排列得到二至三次的應(yīng) 力調(diào)整，故更可滿足現(xiàn)今工藝對(duì)伸張應(yīng)力值的要求，進(jìn)而更改善NMOS元 件的驅(qū)動(dòng)電流。另外，請(qǐng)參閱圖8,圖8是本發(fā)明另提供的一種紫外線暨快速熱處理機(jī) 臺(tái)的優(yōu)選實(shí)施例的示意圖。如圖8所示，本實(shí)施例所提供的紫外線暨快速 熱處理機(jī)臺(tái)100包括有一反應(yīng)腔室(chamber) 102，用以容納至少一晶片104、 一具有加熱功能的承載座(holder) 106，設(shè)于反應(yīng)腔室102內(nèi)，用以承載晶 片104、以及一紫外線光源與加熱裝置108。本發(fā)明所提供的紫外線暨快速 熱處理機(jī)臺(tái)100另包括一快門元件110，用以控制紫外線的通過(guò)；以及一溫 度偵測(cè)裝置112,用以偵測(cè)晶片104的溫度。另外，如圖8所示，紫外線暨 快速熱處理機(jī)臺(tái)100更可包括一氣體注入口 114與一氣體排出口 116，其可 根據(jù)晶片104所需的工藝條件通入及排出氮?dú)?、惰性氣體、或其他反應(yīng)氣 體。請(qǐng)參閱圖9與圖10，圖9與圖IO為紫外線光源與加熱裝置108的優(yōu)選 實(shí)施例的示意圖。本發(fā)明所提供的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)的紫外線光源 與加熱裝置108包括有至少一熱源120與至少一紫外線光源122。熱源120 可為卣素?zé)艄芑蚣す獾?；而紫外線光源122則可提供一波長(zhǎng)介于100-400 納米(nm)的紫外線。此外，熱源120與紫外線光源122的設(shè)置方式，可如圖 9所示呈交錯(cuò)排列方式設(shè)置；或如圖IO所示以蜂窩狀排列方式設(shè)置。當(dāng)然， 熱源120與紫外線光源122亦可呈一矩陣交錯(cuò)排列等方式設(shè)置，而不限定 于圖9與圖IO所示。根據(jù)本發(fā)明所提供的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，可單獨(dú)進(jìn)行一紫外線 處理或快速熱處理，亦可于提供紫外線處理的同時(shí)，利用卣素?zé)艄芑蚣す?進(jìn)行一快速熱處理。也就是說(shuō)，根據(jù)本發(fā)明所提供的紫外線暨快速熱處理 機(jī)臺(tái)，可同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能于一所需工藝中。由于本發(fā)明所提供的高張力薄膜的制作方法是于形成高張力薄膜、多晶硅應(yīng)力層、或CESL之后利用 一紫外線暨快速熱處理工藝調(diào)整及硬化該膜 層，故可同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能來(lái)調(diào)整高張力薄膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)， 并提供較短的處理時(shí)間、甚至較低的熱預(yù)算。也就是說(shuō)，本發(fā)明所提供的 制作高張力薄膜的方法可在相對(duì)較短的時(shí)間內(nèi)或較低的溫度下形成具高伸 張應(yīng)力的薄膜，因此更適用于應(yīng)變硅工藝與對(duì)溫度較敏感的CESL工藝。此 外，本發(fā)明所提供的CESL的制作方法更可直接取代金屬硅化物工藝中的第 二次RTA工藝，故更可簡(jiǎn)化整體工藝。且本發(fā)明所提供的紫外線暨快速熱 處理機(jī)臺(tái)可滿足上述高張力薄膜制作方法的所需，更甚者，由于該紫外線 暨快速熱處理機(jī)臺(tái)是同時(shí)提供紫外線與熱能，因此更可用于半導(dǎo)體工藝中 需要紫外線處理、快速熱處理或同時(shí)需要兩種處理的步驟。以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，凡依本發(fā)明權(quán)利要求所做的均等 變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明的涵蓋范圍。
權(quán)利要求
1.一種制作多晶硅應(yīng)力層的方法，包括有提供基底，且該基底表面形成有至少一晶體管；于該基底表面形成多晶硅應(yīng)力層；以及進(jìn)行紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該多晶硅應(yīng)力層，并調(diào)整該多晶硅應(yīng)力層的伸張應(yīng)力。
2. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該多晶硅應(yīng)力層包括氮化硅、氧化 硅或氮氧化硅。
3. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該多晶硅應(yīng)力層的初鍍膜的伸張應(yīng) 力狀態(tài)為1.5GPa以下。
4. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的溫度 介于150~ 800°C。
5. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的實(shí)施 時(shí)間為60分鐘之內(nèi)。
6. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的壓力 是介于3 ~ 500毫托。
7. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的紫外 線波長(zhǎng)介于100 ~ 400納米。
8. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝還包括 通入氮?dú)獾牟襟E。
9. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝還包括 通入惰性氣體的步驟。
10. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該硬化該多晶硅應(yīng)力層及調(diào)整該多 晶硅應(yīng)力層的伸張應(yīng)力的步驟是于該紫外線暨快速熱處理工藝中同時(shí)完成。
11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中進(jìn)行該紫外線暨快速熱處理工藝 后，該多晶硅應(yīng)力層調(diào)整后的伸張應(yīng)力狀態(tài)介于0.5 3.0GPa。
12. 如權(quán)利要求l所述的方法，其中該晶體管包括NMOS晶體管。
13. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中該晶體管的形成還包括有以下步于該基底表面形成柵極結(jié)構(gòu)； 于該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成間隙壁；以及 于該間隙壁周圍的該基底中形成源極/漏極區(qū)域。
14. 如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成該多晶硅應(yīng)力層的步驟是形 成該源極/漏極區(qū)域之后。
15. 如權(quán)利要求1所述的方法，還包括移除該多晶硅應(yīng)力層的步驟，進(jìn) 行于該紫外線暨快速熱處理工藝后。
16. —種制作接觸洞蝕刻停止層的方法，包括有提供基底，且該基底表面包括有至少一柵極結(jié)構(gòu)、至少一間隙壁以及 源才及/漏才及區(qū)域；于該基底上形成金屬層；進(jìn)行快速熱退火工藝，使該些金屬層分別于漏極/源極區(qū)域上以及該柵 極上形成過(guò)渡金屬硅化物層；于該基底表面形成接觸洞蝕刻停止層；以及進(jìn)行紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該接觸洞蝕刻停止層，并調(diào)整該 接觸洞蝕刻停止層的伸張應(yīng)力。
17. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該金屬層包括有鈷、鈦、鎳、鴒、 鉑、4巴、鉬或上述金屬的合金。
18. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該快速熱退火工藝的溫度介于 400~600°C。
19. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該接觸洞蝕刻停止層包括氮化硅、 氧化硅或氮氧化硅。
20. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該接觸洞蝕刻停止層的初鍍膜的 伸張應(yīng)力狀態(tài)為1.5GPa以下。
21. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的溫 度介于150~ 800°C。
22. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的實(shí) 施時(shí)間為60分鐘之內(nèi)。
23. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的壓 力介于3 500毫托。
24. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝的紫外線波長(zhǎng)介于100 ~ 400納米。
25. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝還包 括通入氮?dú)獾牟襟E。
26. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝還包 括通入惰性氣體的步驟。
27. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中進(jìn)行該紫外線暨快速熱處理工藝 后，該接觸洞蝕刻停止層調(diào)整后的伸張應(yīng)力狀態(tài)介于0.5~3.0GPa。
28. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該快速熱處理工藝與該紫外線暨 快速熱處理工藝是以原位方式或非原位方式進(jìn)行。
29. 如權(quán)利要求16所述的方法，其中該紫外線暨快速熱處理工藝是用 以將該過(guò)渡金屬硅化物層轉(zhuǎn)變成金屬硅化物層。
30. —種制作高張力薄膜的方法，包括有提供基底，且該基底表面包括有至少一柵極結(jié)構(gòu)、至少一間隙壁以及 源極/漏極區(qū)域；于該基底表面形成第一高張力薄膜；進(jìn)行第 一 紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該第 一 高張力薄膜，同時(shí)調(diào) 整該第 一 高張力薄膜的伸張應(yīng)力； 移除該第一高張力薄膜； 于該基底上形成金屬層；進(jìn)行快速熱退火工藝，使該些金屬層分別于漏極/源極區(qū)域上以及該柵 極上形成過(guò)渡金屬硅化物層；于該基底表面形成第二高張力薄膜；以及進(jìn)行第二紫外線暨快速熱處理工藝以硬化該第二高張力薄膜，同時(shí)調(diào) 整該第二高張力薄膜的伸張應(yīng)力。
31. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一高張力薄膜與該第二高張 力薄膜包括氮化硅、氧化硅或氮氧化硅。
32、如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一高張力薄膜與該第二高張 力薄膜的初鍍膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)為1.5 GPa以下。
33. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝 與該第二紫外線暨快速熱處理工藝的溫度介于150~ 800°C。
34. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝與該第二紫外線暨快速熱處理工藝的實(shí)施時(shí)間為60分鐘之內(nèi)。
35. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝 與該第二紫外線暨快速熱處理工藝的壓力介于3 -500毫托。
36. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝 與該第二紫外線暨快速熱處理工藝的紫外線波長(zhǎng)介于100~400納米。
37. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝 與該第二紫外線暨快速熱處理工藝還包括通入氮?dú)饣蚨栊詺怏w的步驟。
38. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中進(jìn)行該第一紫外線暨快速熱處理 工藝后，該第一高張力薄膜調(diào)整后的伸張應(yīng)力狀態(tài)是介于0.5 3.0GPa。
39. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該金屬層包括有鈷、鈦、鎳、鴒、 鉑、釔、鉬或上述金屬的合金。
40. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該快速熱退火工藝的溫度是介于 400~600°C。
41. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中進(jìn)行該第二紫外線暨快速熱處理 工藝后，該第二高張力薄膜調(diào)整后的伸張應(yīng)力狀態(tài)是介于0.5 ~ 3.0 GPa。
42. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第二高張力薄膜是用以作為接 觸洞蝕刻停止層。
43. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第一紫外線暨快速熱處理工藝、 該快速熱退火工藝、與該第二紫外線暨快速熱處理工藝是以原位方式或非 原^立方式進(jìn)4亍。
44. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該第二紫外線暨快速熱處理工藝 是用以將該過(guò)渡金屬硅化物層轉(zhuǎn)變成金屬硅化物層。
45. 如權(quán)利要求30所述的方法，其中該晶體管包括NMOS晶體管。
46. —種紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，包括有 反應(yīng)腔室，用以容納至少一晶片；承載座，設(shè)于該反應(yīng)腔室內(nèi)，用以承載該晶片；以及 紫外線光源與加熱裝置，該紫外線光源與加熱裝置包括有紫外線光源 與熱源。
47. 如權(quán)利要求46所述的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，其中該紫外線光 源用以提供紫外線，且其波長(zhǎng)是介于100-400納米。
48. 如權(quán)利要求47所述的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，還包括快門元件，用以控制該紫外線的通過(guò)。
49. 如權(quán)利要求46所述的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，其中該熱源包括 有卣素?zé)艋蚣す夤庠础?br> 50. 如權(quán)利要求46所述的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，還包括溫度偵測(cè) 裝置，用以偵測(cè)該晶片的溫度。
51. 如權(quán)利要求46所述的紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)，其中該承載座亦 包括有加熱功能。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種制作多晶硅應(yīng)力層的方法、制作接觸洞蝕刻停止層的方法、以及制作高張力薄膜的方法。本發(fā)明還公開了一種紫外線暨快速熱處理機(jī)臺(tái)。一種制作高張力薄膜的方法，該方法包括有提供表面形成有至少一晶體管的基底、在該基底表面形成多晶硅應(yīng)力層、以及進(jìn)行紫外線暨快速熱處理工藝(ultra violate rapid thermal process，UVRTP)以硬化該多晶硅應(yīng)力層，并調(diào)整該多晶硅應(yīng)力層的應(yīng)力作為高張力薄膜。因同時(shí)結(jié)合光子的能量與熱能來(lái)調(diào)整高張力薄膜的伸張應(yīng)力狀態(tài)，故可在相對(duì)較短的工藝時(shí)間內(nèi)或較低的溫度下形成具高伸張應(yīng)力的薄膜。
文檔編號(hào)H01L21/31GK101330022SQ20071011187
公開日2008年12月24日 申請(qǐng)日期2007年6月20日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月20日
發(fā)明者廖秀蓮, 蔡騰群, 陳意維, 陳能國(guó) 申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司