專利名稱::半導(dǎo)體元件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域:
:本發(fā)明是有關(guān)于一種集成電路結(jié)構(gòu)及其制造方法,且特別是有關(guān)于一種半導(dǎo)體元件及其制造方法。
背景技術(shù):
:在集成電路元件中,常通過縮小元件尺寸來達(dá)到高速操作和低耗電量的目的。然而,在元件集成度不斷提升的情況下,使得目前元件尺寸極小化程度已接近極限,需發(fā)展其它縮小元件尺寸的方法,來達(dá)成高速操作和低耗電量的目的。所以,如何增加元件的驅(qū)動(dòng)電流及避免缺陷結(jié)構(gòu)(defect)的形成,一直是長(zhǎng)久以來被研究的議題。已知技術(shù)是在晶體管的溝道區(qū)利用應(yīng)變(strain)控制的方式,來克服元件縮小化的極限。應(yīng)變控制的方法是使用相同晶體結(jié)構(gòu)(crystalstructure)但不同晶格常數(shù)(latticeconstant)的材料,以達(dá)到應(yīng)變的作用。若晶體管為N型晶體管,則注入的應(yīng)變?cè)訛樘荚?,形成碳化硅的外延結(jié)構(gòu)。因?yàn)樘荚拥木Ц癯?shù)較硅原子來得小,將碳化硅置于(embedded)源極與漏極區(qū),可以于溝道中產(chǎn)生拉伸張力(tensilestress)而達(dá)到增加電子遷移率(mobility),從而提高元件驅(qū)動(dòng)電流的目的。若晶體管為P型晶體管,則注入的應(yīng)變?cè)訛殒N原子,于源極與漏極區(qū)形成硅化鍺的外延結(jié)構(gòu),可以于溝道中產(chǎn)生壓縮張力(compressionstress)而達(dá)到增加空穴的遷移率。目前的有一作法是,用蝕刻工藝移除基底中預(yù)定形成源極與漏極區(qū)的區(qū)域,以形成溝槽(trench),再于溝槽中沉積外延材料層。然而,因?yàn)閼?yīng)變?cè)釉诠杈w中的固體溶解度非常低,所形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層濃度很低,而且此作法有超過一半的應(yīng)變?cè)游辉诰w的空隙位置上(interstitialsite),而非期望的耳又^/f立置(substitutionalsite)。目前IBM提出一種固相外延工藝(solid-phaseepitaxy,簡(jiǎn)稱SPE)作法。以N型晶體管為例,此作法是先將高濃度的碳原子注入源極與漏極區(qū),再利用固相外延回火工藝在源極與漏極區(qū)形成碳化硅。IBM指出,此方法不但較多的碳原子在取代位置上,而且碳原子注入所需的回火過程,可在后續(xù)使用固相外延工藝長(zhǎng)成碳化硅中一并完成,而免去一道回火步驟。在晶體管的溝道區(qū)利用應(yīng)變控制的方式,與應(yīng)變?cè)拥谋砻鏉舛扔嘘P(guān)。一般而言,愈高濃度的應(yīng)變?cè)恿粼跂艠O結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底表面上,會(huì)造成愈強(qiáng)的應(yīng)變(拉伸張力或壓縮張力),進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)電流。然而,IBM—次注入高濃度碳原子的作法,雖然在源極與漏極區(qū)表面得到所需的碳化硅固相外延層的濃度,但非常容易在源極與漏極區(qū)表面造成缺陷結(jié)構(gòu)(defect),引發(fā)漏電問題(leakage)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法,以兩次或多次注入應(yīng)變?cè)拥淖鞣?,不但能夠達(dá)到所需的應(yīng)變?cè)颖砻鏉舛龋瑫r(shí)可避免在源極與漏極區(qū)表面造成缺陷結(jié)構(gòu)以及其衍生的問題。本發(fā)明又提供一種半導(dǎo)體元件,在晶體管的溝道區(qū)利用應(yīng)變控制的方式,可以提高其驅(qū)動(dòng)電流,同時(shí)提升元件的可靠度與效能。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的制造方法,包括在基底上形成柵極結(jié)構(gòu),以及進(jìn)行固相外延工藝,在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成半導(dǎo)體化合物固相外延層。固相外延工藝包括進(jìn)行能量不同的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?,以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中分別形成應(yīng)變區(qū),以及進(jìn)行固相外延回火工藝,使應(yīng)變區(qū)外延形成半導(dǎo)體化合物固相外延層。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囁⑷氲膽?yīng)變?cè)邮翘荚?,半?dǎo)體化合物固相外延層為碳化硅固相外延層。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的固相外延回火工藝是在溫度為攝氏400度至900度的氮?dú)庵羞M(jìn)行1至2小時(shí)的回火工藝。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囁⑷氲膽?yīng)變?cè)邮擎N原子,半導(dǎo)體化合物固相外延層為硅化鍺固相外延層。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,在形成柵極結(jié)構(gòu)之后,在進(jìn)行固相外延回火工藝之前,更依序包括進(jìn)行第一階段工藝,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝,以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中分別形成源極與漏極延伸摻雜區(qū)。然后,在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一間隙壁。接著,進(jìn)行第二階段工藝,其包括進(jìn)行第二摻雜注入工藝,以在柵極結(jié)構(gòu)以及間隙壁兩側(cè)的基底中分別形成源極與漏極接觸摻雜區(qū)。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约暗诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃诘谝浑A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃诘谝浑A段工藝施行的,第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃诘诙A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约暗诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃诘诙A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在進(jìn)行第一階段工藝或第二階段工藝時(shí),還包括進(jìn)行一前置非晶形化注入工藝。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在形成柵極結(jié)構(gòu)之后,在進(jìn)行該固相外延回火工藝之前,更依序包括在柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成間隙壁。然后,進(jìn)行第二階段工藝,其包括進(jìn)行第二摻雜注入工藝,以在柵極結(jié)構(gòu)以及間隙壁兩側(cè)的基底中分別形成源極與漏極接觸摻雜區(qū)。接著,移除間隙壁。之后,進(jìn)行第一階段工藝,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝,以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中分別形成源極與漏極延伸摻雜區(qū)。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约暗诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃诘诙A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃诘谝浑A段工藝施行的,第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃诘诙A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃诘谝浑A段工藝施行的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在進(jìn)行第一階段工藝或第二階段工藝時(shí),還包括進(jìn)行一前置非晶形化注入注入工藝依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中進(jìn)行第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝颗c進(jìn)行第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝坎煌R勒毡景l(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中進(jìn)行第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝颗c進(jìn)行第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝肯嗤?。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件的制造方法,還包括在進(jìn)行該固相外延回火工藝之前,進(jìn)行至少一第三應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚕淠芰拷橛诘谝粦?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨哪芰恐g。本發(fā)明又提供一種半導(dǎo)體元件,其包括基底、柵極結(jié)構(gòu)、二第一半導(dǎo)體化合物固相外延層、與二第二半導(dǎo)體化合物固相外延層。二第一半導(dǎo)體化合物固相外延層,分別位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中。二第二半導(dǎo)體化合物固相外延層,分別位于基底中的各第一半導(dǎo)體化合物固相外延層下方,且第二半導(dǎo)體化合物固相外延層中的應(yīng)變?cè)訚舛鹊陀诘谝话雽?dǎo)體化合物固相外延層中的應(yīng)變?cè)訚舛取R勒毡景l(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件,其中二源極與漏極延伸摻雜區(qū),分別位于第一半導(dǎo)體化合物固相外延層中。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件,其中二源極與漏極4姿觸摻雜區(qū),分別位于第二半導(dǎo)體化合物固相外延層中。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件,其中第一半導(dǎo)體化合物固相外延層與第二半導(dǎo)體化合物固相外延層為碳化硅固相外延層,且應(yīng)變?cè)訛樘荚?。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,上述的半導(dǎo)體元件,其中第一半導(dǎo)體化合物固相外延層與第二半導(dǎo)體化合物固相外延層為硅化鍺固相外延層,且應(yīng)變?cè)訛殒N原子。本發(fā)明采用兩次或多次注入應(yīng)變?cè)拥淖鞣ǎ尚纬奢^為均一性的半導(dǎo)體化合物固相外延層,不但可以維持源極與漏極區(qū)的張力(高拉伸張力或壓縮張力),而且表面缺陷結(jié)構(gòu)也大為減少。同時(shí),所注入應(yīng)變?cè)拥哪芰?、劑量、與順序可以依工藝所需來加以調(diào)整,為一具高度彈性與竟?fàn)幮缘陌l(fā)明。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,下文特舉實(shí)施例,并配合所附圖示,作詳細(xì)說明如下。圖1A至圖1G為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程剖面圖。圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例的流程圖。圖2A至圖2I為依據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程剖面圖。層圖2分別為本發(fā)明第十一實(shí)施例的流程圖主要元件符號(hào)說明110、mo基底120、1120:柵極結(jié)構(gòu)120a、1120a:柵介電層120b、1120b:柵極130、1130補(bǔ)償間隙壁140、1170源極與漏極延伸4參雜區(qū)150、1180源極與漏極延伸摻雜應(yīng)變區(qū)160、1190間隙壁170、1150源極與漏極接觸4參雜區(qū)180、1160源極與漏極接觸摻雜應(yīng)變區(qū)182、182a、182b、1182、1182a、1182b1140:—次性間隙壁S100S2000:步驟具體實(shí)施例方式本發(fā)明是利用一固相外延工藝(solid-phaseepitaxy,簡(jiǎn)稱SPE)來形成具有應(yīng)變(拉伸張力或壓縮張力)的半導(dǎo)體化合物固相外延層,以達(dá)到應(yīng)變控制的目的,其包括進(jìn)行能量不同的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?,以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成應(yīng)變區(qū),之后再進(jìn)行固相外延回火工藝,使應(yīng)變區(qū)中的應(yīng)變?cè)油庋映砷L(zhǎng)為半導(dǎo)體化合物固相外延層。圖1為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程圖。圖1A至圖1G為依據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程剖面圖。首先,請(qǐng)參照?qǐng)D1與1A,進(jìn)行步驟S120,在基底110上形成柵極結(jié)構(gòu)120。此基底110例如是整體硅(bulkSi)基底或者是絕緣層上半導(dǎo)體(SOI)基底。而絕緣層上半導(dǎo)體的基底例如是由下往上堆疊的基板、絕緣層與半導(dǎo)體層所組成。柵極結(jié)構(gòu)120的形成方法是在基底110上依序形成一介電層(未繪示)與一導(dǎo)體層(未繪示)。然后,進(jìn)行圖案化,以定義導(dǎo)體層與介電層,而形成柵極120b與柵介電層120a。柵極120b的材料例如是多晶硅、金屬或多晶硅化金屬。柵介電層120a的材料例如是氧化硅、氮化硅或氮氧化硅,還可例如是高介電常數(shù)的介電層材料,例如氧化鋁(八1203)、氧化釔(丫203)、鋯氧化硅(ZrSixOy)、鉿氧化硅(HfSixOy)、三氧化二鑭(1^203)、二氧化鋯(Zr()2)、二氧化鉿(Hf02)、五氧化二鉭(Ta20s)、氧化鐠(Pr203)或二氧化鈦(Ti02)等等。然后,在柵極結(jié)構(gòu)120的側(cè)壁可選擇性形成補(bǔ)償間隙壁(Offsetspacer)130。補(bǔ)償間隙壁130的材料例如為氧化硅或其他合適的材料,其形成方式例如是熱氧化法。之后,請(qǐng)參照?qǐng)D1、1B與1C,進(jìn)行第一階段工藝S100,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝S132及第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142。在此實(shí)施例中,于第一階段工藝S100中,如圖1B所示,先進(jìn)行第一摻雜注入工藝S132,于柵極結(jié)構(gòu)120兩側(cè)的基底110中形成源極與漏極延伸摻雜區(qū)(dopedsourceanddrainextensionregion)140。當(dāng)制作N型晶體管日寸,第一摻雜注入工藝S132所使用的離子例如是磷或砷等N型雜質(zhì)。當(dāng)制作P型晶體管時(shí),第一摻雜注入工藝S132所使用的離子例如是硼或氟化硼等P型雜質(zhì)。接下來,請(qǐng)參照?qǐng)D1與1C,在第一階段工藝S100中,完成第一摻雜注入工藝S132后,繼續(xù)進(jìn)行第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142,于柵極結(jié)構(gòu)120兩側(cè)的基底110中形成源極與漏極延伸摻雜應(yīng)變區(qū)(dopedstrainedsourceanddrainextensionregion)150。當(dāng)制作N型晶體管時(shí),則第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142所注入的應(yīng)變?cè)永缡翘荚?。?dāng)制作P型晶體管時(shí),則第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142所注入的應(yīng)變?cè)永缡擎N原子。在本發(fā)明中,第一階段工藝S100可以包括與第一摻雜注入工藝S132使用相同光掩模(mask)的所有工藝,除了第一摻雜注入工藝S132及第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142夕卜,其可以再包括前置非晶化注入(pre-amorphizationimplant,簡(jiǎn)稱PAI)工藝以及共同注入(co-implantation)工藝(未繪示)。前置非晶化注入工藝所注入的原子例如是鍺原子。另外,共同注入工藝所注入的原子例如是低劑量的碳原子,用以定義接面輪廓(junctionprofile)。隨后,請(qǐng)參照?qǐng)D1與1D,進(jìn)行步驟S130,在補(bǔ)償間隙壁130的側(cè)壁形成間隙壁160。間隙壁160的材料例如為氮氧化硅、氧化硅或其他合適的材料。形成方式例如是以化學(xué)氣相沉積法在基底110上先形成一層間隙壁材料(未繪示),再以各向異性蝕刻移除部分間隙壁材料。間隙壁160可有單層或多層等不同結(jié)構(gòu),在圖示中僅以單層來表示的。隨后,請(qǐng)參照?qǐng)D1、1E與IF,進(jìn)行第二階段工藝S2(X),其包括進(jìn)行第二#^雜注入工藝S162及第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172。在此實(shí)施例中,于第二階段工藝S200中,如圖1E所示,先進(jìn)行第二摻雜注入工藝S162,于間隙壁160兩側(cè)的基底110中形成源極與漏極接觸摻雜區(qū)(dopedsourceanddraincontactregion)170。當(dāng)制作N型晶體管時(shí),所使用的離子例如是磷或砷等N型雜質(zhì)。當(dāng)制作P型晶體管時(shí),所使用的離子例如是硼或氟化硼離子等P型雜質(zhì)。接著,請(qǐng)參照?qǐng)D1與1F,在第二階段工藝S200中,完成第二摻雜注入工藝S162后,繼續(xù)進(jìn)行第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172,于間隙壁160兩側(cè)的基底110中形成源極與漏極接觸4參雜應(yīng)變區(qū)(dopedstrainedsourceanddraincontactregion)180。當(dāng)制作N型晶體管時(shí),則第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172所注入的應(yīng)變?cè)永缡翘荚印.?dāng)制作P型晶體管時(shí),則第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172所注入的應(yīng)變?cè)永缡擎N原子。在本發(fā)明中,第二階段工藝S200可以包括與第二摻雜注入工藝S162使用相同光掩模的所有工藝,除了第二摻雜注入工藝S162及第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172外,其可以再包括前置非晶化注入工藝以及共同注入工藝(未繪示)。前置非晶化注入工藝所注入的原子例如是鍺原子。另外,共同注入工藝所注入的原子例如是低劑量的碳原子,用以定義接面輪廓。然后,請(qǐng)參照?qǐng)D1與1G,進(jìn)行步驟S182,進(jìn)行一固相外延回火工藝,使源極與漏極延伸摻雜應(yīng)變區(qū)150與源極與漏極接觸4參雜應(yīng)變區(qū)180的應(yīng)變?cè)优c基底的硅原子反應(yīng)形成半導(dǎo)體化合物固相外延層182,以作為源極與漏極區(qū)(sourceanddrainregions)。當(dāng)制作N型晶體管時(shí),形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層例如是造成拉伸張力的碳化硅。當(dāng)制作P型晶體管時(shí),形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層例如是造成壓縮張力的硅化鍺。其中,固相外延回火工藝S182的溫度與時(shí)間與一般傳統(tǒng)的離子注入回火工藝不同,其溫度較低但時(shí)間較長(zhǎng),不但可以將注入的第一與第二應(yīng)變?cè)优c基底的硅原子反應(yīng)成半導(dǎo)體化合物固相外延層182,同時(shí)可將第一與第二摻雜的離子活化擴(kuò)散成源極與漏極區(qū)。接著,請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D1G,本實(shí)施例經(jīng)由兩次的應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142以及S172,可以通過注入能量與劑量的控制,使得所形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層182依應(yīng)變?cè)訚舛确植挤譃閮蓚€(gè)區(qū)域,其包括靠近源極與漏極區(qū)182表面區(qū)域的應(yīng)變?cè)訚舛容^高的半導(dǎo)體化合物固相外延層182a與遠(yuǎn)層182b。半導(dǎo)體化合物固相外延層182a與182b的界面如虛線所示。圖1G中的虛線乃用以示意,并不用以限定本發(fā)明,虛線的位置并不一定要在源極與漏極延伸區(qū)與源極與漏極接觸區(qū)交界的水平面上,可以依注入不同能量與劑量的應(yīng)變?cè)拥母咚狗植紒砑右哉{(diào)整。上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142的能量與第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172的能量是不同的,然而,第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142的劑量可以小于、等于、或大于第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172的劑量。在一實(shí)施例中,所注入的應(yīng)變?cè)訛樘荚樱谝粦?yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142的能量約12KeV,劑量(dosage)約3xl014~lxl015atom/cm2。第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172的能量約68KeV,劑量約5xl0M3x10atom/cm2。第一及第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142以及S172的注入角度例如是介于0。至30°之間。固相外延工藝是在溫度約400900攝氏溫度的氮?dú)夥罩校M(jìn)行約12小時(shí)。再者,第一階段工藝S100中的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢142不一定要在第一摻雜注入工藝S132后進(jìn)行,亦可以提前。同樣地,第二階段工藝S200中的第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢172不一定要在第二摻雜注入工藝S162后進(jìn)行,亦可以提前,如表1的實(shí)施例二至實(shí)施例十的工藝順序所示。表1\^順序<table>tableseeoriginaldocumentpage12</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>注F:第一階段;S:第二階段上述實(shí)施例一至實(shí)施例十均為在基底上形成柵極結(jié)構(gòu)后,先實(shí)施第一階段工藝的工藝,其包括與第一摻雜注入工藝使用相同光掩模的所有工藝,接著形成間隙壁,再實(shí)施第二階段工藝的工藝,其包括與第二摻雜注入工藝使用相同光掩模的所有工藝,最后進(jìn)行固相外延回火工藝。然而,第一與第二階段工藝與的工藝順序是可以互換的,其詳細(xì)說明如后。在以下的實(shí)施例中,和上述實(shí)施例相同或相類似的構(gòu)件可以采用相同的材料或方法來形成的,于后不再贅述。圖2為依據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程圖。圖2A至圖21依據(jù)本發(fā)明第十一實(shí)施例所繪示的半導(dǎo)體元件的制作流程剖面圖。首先,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2A,進(jìn)行步驟S1120,在基底1110上形成柵極結(jié)構(gòu)1120。然后,在柵極結(jié)構(gòu)1120的側(cè)壁可選擇性形成補(bǔ)償間隙壁1130。接著,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2B,進(jìn)行步驟S1140,在補(bǔ)償間隙壁1130的側(cè)壁形成一次性間隙壁(disposablespacer)1140。一次性間隙壁1140的材料例如為氮氧化硅、氧化硅或其他合適的材料。形成方式例如是以化學(xué)氣相沉積法在基底1110上先形成一層間隙壁材料(未繪示),再以各向異性蝕刻移除部分間隙壁材料。之后,請(qǐng)參照?qǐng)D2、2C與2D,進(jìn)行第二階段工藝S2000,其包括進(jìn)行第二摻雜注入工藝S1142及第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152。在此實(shí)施例中,于第二階段工藝S2000中,如圖2C所示,先進(jìn)行第二摻雜注入工藝S1142,于一次性間隙壁1140兩側(cè)的基底1110中形成源極與漏極接觸摻雜區(qū)1150。接下來,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2D,在第二階段工藝S2000中,完成第二摻雜注入工藝S1142后,繼續(xù)進(jìn)行第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152,于一次性間隙壁1140兩側(cè)的基底1110中形成源極與漏極4妾觸4參雜應(yīng)變區(qū)1160。在本發(fā)明中,第二階段工藝S2000可以包括與第二摻雜注入工藝S1142使用相同光掩模的所有工藝,除了第二摻雜注入工藝S1142與第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152外,其可以再包括前置非晶化注入工藝以及共同注入工藝(未繪示)。隨后,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2E,進(jìn)行步驟S1300,移除一次性間隙壁1160。移除方式例如是以濕蝕刻法。隨后,請(qǐng)參照?qǐng)D2、2F與2G,進(jìn)行第一階段工藝S1100,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝S1162及第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172。在此實(shí)施例中,于第一階段工藝S1100中,如圖2F所示,先進(jìn)行第一摻雜注入工藝S1162,于柵極結(jié)構(gòu)1120兩側(cè)的基底1110中形成源極與漏極延伸摻雜區(qū)1170。接著,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2G,在第一階段工藝S1100中,完成第一摻雜注入工藝S1162后,繼續(xù)進(jìn)行第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172,于柵極結(jié)構(gòu)1120兩側(cè)的基底1110中形成源極與漏極延伸摻雜應(yīng)變區(qū)1180。上述的源極與漏在本發(fā)明中,第一階段工藝S1100的工藝可以包括與第一摻雜注入工藝S1162使用相同光掩模的所有工藝,除了第一摻雜注入工藝S1162與第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172外,其可以再包括前置非晶化注入工藝以及共同注入工藝(未繪示)。然后,請(qǐng)參照?qǐng)D2與2H,進(jìn)行步驟S1182,進(jìn)行一固相外延回火工藝,使源極與漏極延伸摻雜應(yīng)變區(qū)1180與源極與漏極接觸摻雜應(yīng)變區(qū)1160的應(yīng)變?cè)优c基底的硅原子反應(yīng)形成半導(dǎo)體化合物固相外延層1182,以作為源極與漏極區(qū)。接著,請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2H,本實(shí)施例經(jīng)由兩次的應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152與S1172,可以通過注入能量與劑量的控制,使得所形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層1182依應(yīng)變?cè)訚舛确植挤譃閮蓚€(gè)區(qū)域,其包括靠近源極與漏極區(qū)1182表面區(qū)域的應(yīng)變?cè)訚舛容^高的半導(dǎo)體化合物固相外延層U82a與遠(yuǎn)離源極與漏極區(qū)表面區(qū)域的應(yīng)變?cè)訚舛容^低的半導(dǎo)體化合物固相外延層1182b。半導(dǎo)體化合物固相外延層1182a與1182b的界面如虛線所示。圖2H中的虛線乃用以示意,并不用以限定本發(fā)明,虛線的位置并不一定要在源極與漏極延伸區(qū)與源極與漏極接觸區(qū)交界的水平面上,可以依注入不同能量與劑量的應(yīng)變?cè)拥母咚狗植紒砑右哉{(diào)整隨后,請(qǐng)參照?qǐng)D2與21,進(jìn)行步驟S1190,在補(bǔ)償間隙壁1130的側(cè)壁形成間隙壁1190。另外,步驟S1190與步驟S1182亦可以對(duì)調(diào),可以先進(jìn)行步驟S1190,在補(bǔ)償間隙壁1130的側(cè)壁形成間隙壁1190,再進(jìn)行步驟S1182,進(jìn)行一固相外延回火工藝。上述的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172的能量與第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152的能量是不同的,然而,第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172的劑量可以小于、等于、或大于第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152的劑量。再者,第一階段工藝S1100中的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1172不一定要在第一摻雜注入工藝S1162后進(jìn)行,亦可以提前。同樣地,第二階_艮工藝S2000中的第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嘢1152不一定要在第二摻雜注入工藝S1142后進(jìn)行,亦可以提前,其詳細(xì)說明如表2。<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table><table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>注F:第一階段;S:第二階段雖然在以上的實(shí)施例中是以注入兩種不同能量的應(yīng)變?cè)庸に嚍槔齺碚f明固相外延工藝,但并不用以限制本發(fā)明。本發(fā)明的固相外延工藝亦可增加第三應(yīng)變?cè)拥淖⑷牍に嚕淠芰颗c劑量介于第一與第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨哪芰颗c劑量之間。在另一實(shí)施例中,當(dāng)注入的應(yīng)變?cè)訛樘荚?,所增加的第三?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨哪芰考s2~6KeV,劑量約3xl0"2xl0153tom/cm2。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,其半導(dǎo)體化合物固相外延層的濃度分布所相對(duì)應(yīng)的拉伸張力(或壓縮張力),是可以由兩次或多次不同能量與劑量的應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?,而加以調(diào)整的。依照本發(fā)明的實(shí)施例所述,注入兩種或多種不同能量與劑量的應(yīng)變?cè)硬襟E,可以在間隙層之前或之后進(jìn)行,提供工藝高度彈性(flexibility)。本發(fā)明除了上述可提供工藝高度彈性的優(yōu)點(diǎn),其另一特征為減少表面的缺陷結(jié)構(gòu)。本發(fā)明利用兩次或多次注入應(yīng)變?cè)拥淖鞣ǎ坏尚纬奢^為均一性(uniform)的半導(dǎo)體化合物固相外延層,其高濃度的應(yīng)變?cè)恿粼跂艠O結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底表面上,可造成較強(qiáng)的應(yīng)變(拉伸張力或壓縮張力),進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)電流。并且,因?yàn)槊看巫⑷霊?yīng)變?cè)拥哪芰颗c劑量均不致太高,因此,表面的缺陷結(jié)構(gòu)也大為減少,可避免單一次注入高濃度應(yīng)變?cè)佑谠礃O與漏極區(qū)的作法,此法雖然得到所需的半導(dǎo)體化合物固相外延層的濃度,但非常容易在源極與漏極區(qū)表面造成缺陷結(jié)構(gòu),而引發(fā)的漏電問題。雜與第二摻雜的步驟,均可在后續(xù)固相外延回火工藝形成半導(dǎo)體化合物固相外延層時(shí),一起回火完成,并不需要增加回火步驟。而且,本發(fā)明所形成的半導(dǎo)體化合物固相外延層,其較為均一性濃度分布的晶體結(jié)構(gòu),可以避免應(yīng)變?cè)訚舛润E降而造成的元件可靠度與效能的下降。綜上所述,本發(fā)明具有維持源/漏極區(qū)的高應(yīng)變(拉伸張力或壓縮張力)、減少表面的缺陷結(jié)構(gòu)、增加元件可靠性與效能、及提供工藝高度彈性的優(yōu)點(diǎn)。雖然本發(fā)明已以實(shí)施例披露如上,然其并非用以限定本發(fā)明'任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員,在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi),當(dāng)可作些許的更動(dòng)與潤(rùn)飾,因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視權(quán)利要求所界定者為準(zhǔn)。權(quán)利要求1、一種半導(dǎo)體元件的制造方法,包括在基底上形成柵極結(jié)構(gòu);以及進(jìn)行固相外延工藝,在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成半導(dǎo)體化合物固相外延層,該固相外延工藝包括進(jìn)行能量不同的第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?,以在該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中分別形成應(yīng)變區(qū);以及進(jìn)行固相外延回火工藝,以使各該應(yīng)變區(qū)形成半導(dǎo)體化合物固相外延層。2、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀亲⑷胩荚?,該半?dǎo)體化合物固相外延層為碳化硅固相外延層。3、如權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該固相外延回火工藝是在溫度為攝氏400度至800度的氮?dú)庵羞M(jìn)行1至2小時(shí)的回火工藝。4、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀亲⑷腈N原子,該半導(dǎo)體化合物固相外延層為硅化鍺固相外延層。5、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在形成該柵極結(jié)構(gòu)之后,在進(jìn)行該固相外延回火工藝之前,更依序包括進(jìn)行第一階段工藝,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝,以在該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中分別形成源極與漏極延伸摻雜區(qū);在該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成間隙壁;以及進(jìn)行第二階段工藝,其包括進(jìn)行第二摻雜注入工藝,以在該柵極結(jié)構(gòu)以及該間隙壁兩側(cè)的該基底中分別形成源極與漏極接觸摻雜區(qū)。6、如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约霸摰诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃谠摰谝浑A段工藝中施行的。7、如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃谠摰谝浑A段工藝施行的,該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃谠摰诙A段工藝中施行的。8、如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约霸摰诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃谠摰诙A段工藝中施行的。9、如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在進(jìn)行該第一階段工藝或該第二階段工藝時(shí),還包括進(jìn)行前置非晶形化注入工藝。10、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在形成該柵極結(jié)構(gòu)之后,在進(jìn)行該該固相外延回火工藝之前,更依序包括在該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成間隙壁;進(jìn)行第二階段工藝,其包括進(jìn)行第二摻雜注入工藝,以在該柵極結(jié)構(gòu)以及該間隙壁兩側(cè)的該基底中分別形成源極與漏極接觸摻雜區(qū);移除該間隙壁;以及進(jìn)行第一階段工藝,其包括進(jìn)行第一摻雜注入工藝,以在該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中分別形成源極與漏極延伸摻雜區(qū)。11、如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囈约霸摰诙?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃谠摰诙A段工藝中施行的。12、如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃谠摰谝浑A段工藝施行的,該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に囀窃谠摰诙A段工藝中施行的。13、如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚲窃谠摰谝浑A段工藝中施行的。14、如權(quán)利要求10所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中在進(jìn)行該第一階段工藝或該第二階段工藝時(shí),還包括進(jìn)行前置非晶形化注入注入工藝。15、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中進(jìn)行該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝颗c進(jìn)行該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝坎煌?6、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,其中進(jìn)行該第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝颗c進(jìn)行該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨膭┝肯嗤?7、如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體元件的制造方法,還包括在進(jìn)行該該固相外延回火工藝之前,進(jìn)行至少第三應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?,其能量介于該第一?yīng)變?cè)幼⑷牍に嚺c該第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚨哪芰恐g。18、一種半導(dǎo)體元件,包括柵極結(jié)構(gòu),位于基底上;二第一半導(dǎo)體化合物固相外延層,分別位于該柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中;以及二第二半導(dǎo)體化合物固相外延層,分別位于該基底中的各該第一半導(dǎo)體化合物固相外延層下方,各該第二半導(dǎo)體化合物固相外延層中的應(yīng)變?cè)訚舛鹊陀诟髟摰谝话雽?dǎo)體化合物固相外延層中的應(yīng)變?cè)訚舛取?9、如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體元件,其中二源極與漏極延伸摻雜區(qū),分別位于該第一半導(dǎo)體化合物固相外延層中。20、如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體元件,其中二源極與漏極接觸摻雜區(qū),分別位于該第二半導(dǎo)體化合物固相外延層中。21、如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體元件,其中該第一半導(dǎo)體化合物固相外延層與該第二半導(dǎo)體化合物固相外延層為碳化硅固相外延層;該應(yīng)變?cè)訛樘荚印?2、如權(quán)利要求18所述的半導(dǎo)體元件,其中該第一半導(dǎo)體化合物固相外延層與該第二半導(dǎo)體化合物固相外延層為硅化鍺固相外延層;該應(yīng)變?cè)訛殒N原子。全文摘要一種半導(dǎo)體元件的制造方法,此方法是在基底上先形成柵極結(jié)構(gòu)。接著,進(jìn)行第一摻雜及第一應(yīng)變?cè)幼⑷牍に嚒V?,形成柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁的間隙壁。然后,進(jìn)行第二摻雜及第二應(yīng)變?cè)幼⑷牍に?。其后,進(jìn)行固態(tài)外延的回火工藝,以形成半導(dǎo)體化合物固相外延層結(jié)構(gòu)的源極與漏極區(qū)。文檔編號(hào)H01L21/02GK101577229SQ20081009625公開日2009年11月11日申請(qǐng)日期2008年5月6日優(yōu)先權(quán)日2008年5月6日發(fā)明者劉珀瑋,江文泰,蔡成宗申請(qǐng)人:聯(lián)華電子股份有限公司