專利名稱：臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法與晶體管元件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于一種晶體管元件的制造方法，且特別是有關(guān)于一種臨場修補(bǔ) 等離子體損害基底的方法。
背景技術(shù)：
由于集成電路產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展，元件的集成度也隨之日益提高。在這樣的趨 勢之下，如何避免元件微縮所導(dǎo)致的短通道效應(yīng)，以及元件間彼此緊鄰所造成的漏 電與短路等問題， 一直是業(yè)界研究的重點。
一般來說，為了讓相鄰晶體管的柵極可以隔離開來，柵極的兩側(cè)會設(shè)置有間 隙壁(spacer)。而且，間隙壁也可以用來作為形成晶體管的源極/漏極的重?fù)诫s (heavy doping)罩幕。以目前的制程進(jìn)程看來，間隙壁已經(jīng)可以稱得上是每個晶體 管的必備構(gòu)件之一了。
迄今常見的間隙壁形成作法為，先在已經(jīng)形成柵極的基底上沉積一層間隙壁 材料層。然后，在等離子體蝕刻反應(yīng)腔室中，進(jìn)行非等向性蝕刻制程。非等向性蝕 刻制程的原理為，對于基底所在的基板施以偏壓，此偏壓會吸引帶正電的離子并且 使其加速，而后轟擊基底，以去除部分間隙壁材料層并于柵極的側(cè)壁形成一對間隙 壁。然而，等離子體蝕刻制程卻也同時伴隨著一些問題，其中之一就是等離子體損 害(plasma damage)的發(fā)生。
等離子體蝕刻的特性就是以高能量粒子轟擊基底，這些粒子除了大部分帶正 電的離子之外，還包括了微量的紫外光與X射線等輻射。當(dāng)這些具有高能量的粒子 撞擊基底時，將會損傷基底表面并且會對元件特性造成傷害。因此，如何修整受到 等離子體損害的基底，使得晶體管效能所受到的影響降到最低，是值得研究的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是在提供一種臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，此方法可以用來移除在間隙壁形成的過程當(dāng)中，受到等離子體轟擊而受損的基底表面。
本發(fā)明的另一目的就是在提供一種晶體管元件的制造方法，此方法可以修整 受到等離子體轟擊而損害的基底表面，以確保晶體管元件的效能。
本發(fā)明提出一種臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，此方法適用已形成構(gòu)件， 且形成此構(gòu)件的步驟包括一含等離子體的主蝕刻制程。此方法包括，在進(jìn)行主蝕刻 制程的機(jī)臺進(jìn)行軟式等離子體蝕刻制程，以移除部份基底。軟式等離子體蝕刻制程 所使用的電力為低于30%的該含等離子體的主蝕刻制程的電力。
依照本發(fā)明的實施例所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，上述的間隙 壁的材質(zhì)包括二氧化硅或氮化硅且上述的軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力例
如是50至150W。
依照本發(fā)明的實施例所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其中該主蝕 刻制程是用以形成柵極結(jié)構(gòu)且該軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為0至50W。
依照本發(fā)明的實施例所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，上述的軟式 等離子體蝕刻制程所使用的氣體例如是氟化物、氧氣與惰性氣體。
依照本發(fā)明的實施例所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，上述的氟化 物例如是氟徑化物。
依照本發(fā)明的實施例所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，上述的惰性 氣體例如是氬氣。
本發(fā)明另提出一種晶體管元件的制造方法，此方法包括下列步驟。首先，提 供基底。然后，于基底上形成柵極結(jié)構(gòu)。接著，經(jīng)由沉積與含等離子體的主蝕刻制 程于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一對含氮化硅或氧化硅的間隙壁。之后，在進(jìn)行蝕刻制程 的機(jī)臺進(jìn)行軟式等離子體蝕刻制程，以移除部份基底。軟式等離子體蝕刻制程所使 用的電力為低于30%的該主蝕刻制程的電力。繼之，于基底上形成源極/漏極區(qū)。
依照本發(fā)明的實施例所述的晶體管元件的制造方法，上述的軟式等離子體蝕 刻制程所使用的電力例如是50至150W。
依照本發(fā)明的實施例所述的晶體管元件的制造方法，上述的軟式等離子體蝕 刻制程所使用的氣體例如是氟化物、氧氣與惰性氣體。
依照本發(fā)明的實施例所述的晶體管元件的制造方法，上述的氟化物例如是氟 烴化物。本發(fā)明利用軟式等離子體蝕刻制程來移除于間隙壁蝕刻制程后，所受到損害 的基底表面，以確保經(jīng)過接續(xù)制程后所形成的晶體管元件可以具有高可靠性與的效 能。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉實施例， 并配合附圖，作詳細(xì)說明如下。


圖1A至圖1C是依照本發(fā)明實施例所繪示的晶體管元件的制造流程剖面示意圖。
具體實施例方式
圖1A至圖1C是依照本發(fā)明實施例所繪示的晶體管元件的制造流程剖面示意圖。
請參照圖1A，提供基底100，基底100例如是硅基底或其他合適的半導(dǎo)體材 料。然后，于基底100上形成柵極結(jié)構(gòu)102。柵極結(jié)構(gòu)102是由柵介電層104與柵 極導(dǎo)體層106所組成。在一實施例中，柵介電層104的材質(zhì)例如是氧化硅；柵極導(dǎo) 體層106例如是由多晶硅層與金屬硅化物層所組成。上述，柵極結(jié)構(gòu)102的形成方 法例如是，先在基底IOO上形成氧化硅材料層(未繪示)，其形成方法例如是熱氧化 法。然后，在氧化材料層上先后形成多晶硅材料層(未繪示)與金屬硅化物材料層(未 繪示)。接著，進(jìn)行微影制程與蝕刻制程，以圖案化氧化材料層、多晶硅材料層與 金屬硅化物材料層，而分別形成柵介電層104與柵極導(dǎo)體層106。
再來，請參照圖1B，于柵極結(jié)構(gòu)102的側(cè)壁形成一對間隙壁108。間隙壁108 的材質(zhì)例如是二氧化硅或是氮化硅。間隙壁108的形成方法例如是先在基底100 上形成一層間隙壁材料層(未繪示)。間隙壁材料層的形成方法例如是化學(xué)氣相沉積 法。繼之，移除部份間隙壁材料層，以于柵極結(jié)構(gòu)102的側(cè)壁形成一對間隙壁108。 移除部份間隙壁材料層的方法例如是進(jìn)行非等向性主蝕刻制程。其中，非等向性蝕 刻制程例如是等離子體蝕刻制程。舉例來說，等離子體蝕刻制程的步驟例如是，首 先，將基底IOO置于等離子體蝕刻反應(yīng)腔室(未繪示)中，然后，對基底100施加偏 壓，以于反應(yīng)腔室內(nèi)形成一外加電場。等離子體當(dāng)中帶正電的離子，會因為這個與基底100相垂直的電場的驅(qū)動以及加速，而轟擊基底ioo。部份間隙壁材料層因此 被移除而形成間隙壁108。在一實施例中，間隙壁材料層的材質(zhì)為氧化硅；反應(yīng)的 氣體例如是氟烴化物如CF4、 CHF3、 CH2F2,或CH3F、氧氣(02)以及惰性氣體如氬 氣的混合氣體；電力為600至700瓦(W);壓力為10毫托。
間隙壁108除了可以是單層結(jié)構(gòu)外，在一實施例中，間隙壁108還可以是雙 層的結(jié)構(gòu)，例如是由氧化硅補(bǔ)償間隙壁與氮化硅間隙壁所構(gòu)成。然而，上述的等離 子體蝕刻制程卻也同時破壞了基底100表面的原子鍵結(jié)，使得部份基底表面110 遭到物理性的等離子體損害，尤其是，當(dāng)間隙壁材料層為二氧化硅時，其基底表面 遭受損害的情形非常嚴(yán)重。
接著，請參照圖1C，在形成間隙壁108的蝕刻機(jī)臺中，臨場移除遭到等離子 體損害的部份基底表面110。部份基底表面110的移除方法例如是進(jìn)行軟式等離子 體蝕刻制程。軟式等離子體蝕刻制程是指對基底100表面輕微的蝕刻。軟式等離子 體蝕刻制程中所使用的電力遠(yuǎn)小于先前蝕刻形成間隙壁108的蝕刻制程的電力。在 一實施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力是低于30%的主蝕刻制程的電 力。在一實施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力是10-20%的主蝕刻制程 的電力。在一實施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力范圍例如是在50~150 瓦之間。在軟式等離子體蝕刻制程中所使用的反應(yīng)氣體例如是含有稀薄的氟化物的 混合氣體如氟化物、氧氣以及惰氣所混合的氣體，或是氧氣以及惰氣所混合的氣體。 氟化物例如是氟烴化物氣體，例如是CF4、 CHF3、 CH2F2或CH3F。惰氣可以是氬 氣。軟式等離子體蝕刻制程的壓力大于先前蝕刻形成間隙壁108的蝕刻制程，以減 少轟擊基底100的粒子的方向性。在一實施例當(dāng)中，氟烴化物氣體的流量范圍例如 是l 10sccm;氧氣的流量范圍例如是在30 50sccm之間；氬氣的流量范圍例如是 在100 200sccm之間；其壓力為100毫托至200毫托。
由于在形成間隙壁108的蝕刻步驟中，未被柵極結(jié)構(gòu)102所覆蓋的部份基底 表面UO會受到等離子體的轟擊而受到損害，此軟式等離子體蝕刻制程即可以輕微 蝕刻基底表面110，以移除受損的基底表面110，確保后續(xù)制程完成的晶體管元件 效能以及可靠度。此外，值得一提的是，此干式蝕刻制程與形成間隙壁108的步驟， 是在同一個蝕刻反應(yīng)腔室當(dāng)中完成。如此的設(shè)計， 一方面可以降低制程的成本，另 一方面也避免了晶片在各式半導(dǎo)體設(shè)備之間的運送過程中，遭受微塵粒子等不潔物污染的可能性。
接著，于基底100上形成源極/漏極區(qū)112。源極/漏極區(qū)112的形成方法例如
是進(jìn)行離子植入制程。后續(xù)完成晶體管元件的制程為傳統(tǒng)技術(shù)者所周知，在此不再 贅述。
在以上的實施例中，是以間隙壁制程之后進(jìn)行軟式等離子體蝕刻制程來說明。 然而，本發(fā)明的軟式等離子體蝕刻制程并不限于此。例如，軟式等離子體蝕刻制程 亦可以用來修補(bǔ)蝕刻形成柵極結(jié)構(gòu)的主蝕刻制程所造成的基底表面的損壞。在一實
施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力是低于30%的主蝕刻制程的電力。 在一實施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力是10-20%的主蝕刻制程的電 力。在一實施例中，軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力范圍例如是在0 50瓦之 間。在軟式等離子體蝕刻制程中所使用的反應(yīng)氣體例如是含有稀薄的氟化物的混合 氣體如氟化物、氧氣以及惰氣所混合的氣體，或是氧氣以及惰氣所混合的氣體。氟 化物例如是氟烴化物氣體，例如是CF4、 CHF3、 CH2F2或CH3F。惰氣可以是氬氣。 軟式等離子體蝕刻制程的壓力大于先前形成柵極結(jié)構(gòu)的主蝕刻制程，以減少轟擊基 底100的粒子的方向性。在一實施例當(dāng)中，氟烴化物氣體的流量范圍例如是 1 10sccm;氧氣的流量范圍例如是在30 50sccm之間；氬氣的流量范圍例如是在 100 200sccm之間；其壓力為100毫托至200毫托。
本發(fā)明的晶體管元件的制造方法，以軟式等離子體蝕刻制程修補(bǔ)于柵極結(jié)構(gòu) 或間隙壁制程中所造成的破損基底表面，以確保經(jīng)過后續(xù)制程所完成的晶體管元件 效能不受影響。
此外，由于修補(bǔ)基底的等離子體蝕刻制程與柵極結(jié)構(gòu)蝕刻或間隙壁形成制程 于同一個等離子體蝕刻反應(yīng)腔室當(dāng)中即可先后完成，因此，可以節(jié)省制程成本。
雖然本發(fā)明已以實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟習(xí)此技 藝者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許更動與潤飾，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍當(dāng)以權(quán)利要求所界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其中，該基底上已形成一構(gòu)件，且形成該構(gòu)件的步驟包括一含等離子體的主蝕刻制程，該方法包括在進(jìn)行該主蝕刻制程的機(jī)臺進(jìn)行一軟式等離子體蝕刻制程，以移除部份該基底，其中該軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為低于30％的該含等離子體的主蝕刻制程的電力。
2. 如權(quán)利要求1所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其特征在于，該 間隙壁的材質(zhì)包括二氧化硅或氮化硅；且該軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為 50至150W。
3. 如權(quán)利要求1所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其特征在于，該 主蝕刻制程是用以形成柵極結(jié)構(gòu)且該軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為0至 50W。
4. 如權(quán)利要求1所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其特征在于，該 軟式等離子體蝕刻制程所使用的氣體包括氟化物、氧氣與惰性氣體。
5. 如權(quán)利要求4所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其特征在于，該 氟化物包括氟烴化物。
6. 如權(quán)利要求4所述的臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法，其特征在于，該 惰性氣體包括氬氣。
7. —種晶體管元件的制造方法，包括提供一基底；于該基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)；經(jīng)由一沉積與一含等離子體的主蝕刻制程于該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一對含二 氧化硅或氮化硅的間隙壁；在進(jìn)行該蝕刻制程的機(jī)臺進(jìn)行一軟式等離子體蝕刻制程，以移除部份該基底， 該軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為低于30%的該主蝕刻制程的電力；以及于該基底上形成一源極/漏極區(qū)。
8. 如權(quán)利要求7所述的晶體管元件的制造方法，其特征在于，該軟式等離子 體蝕刻制程所使用的電力為50至150W。
9. 如權(quán)利要求7所述的晶體管元件的制造方法，其特征在于，該軟式等離子 體蝕刻制程所使用的氣體包括氟化物、氧氣與惰性氣體。
10. 如權(quán)利要求9所述的晶體管元件的制造方法，其特征在于，該氟化物包括 氟烴化物。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種臨場修補(bǔ)等離子體損害基底的方法。此方法適用于基底上已形成一構(gòu)件，且形成此構(gòu)件的步驟包括一含等離子體的蝕刻制程。此方法包括，在進(jìn)行主蝕刻制程的機(jī)臺進(jìn)行軟式等離子體蝕刻制程，以移除部份基底。軟式等離子體蝕刻制程所使用的電力為低于30％的該含等離子體的主蝕刻制程的電力。
文檔編號H01L21/00GK101308767SQ200710194220
公開日2008年11月19日 申請日期2007年12月10日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月18日
發(fā)明者李俊鴻, 蘇心芳, 蔡世昌 申請人:旺宏電子股份有限公司