專利名稱：間隙壁的移除方法及金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件制造工藝，特別是涉及一種間隙壁的移除方法與金屬氧化物半導(dǎo)體(metal-oxide-semiconductor transistor，以下簡稱『MOS』)晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管是重要的半導(dǎo)體元件之一。圖1A繪示為現(xiàn)有一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖面示意圖。請參照圖1A，金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管120一般配置于基底100(例如為P-Si)上，且此金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管120包括柵極結(jié)構(gòu)122、源極區(qū)124s、漏極區(qū)124d以及間隙壁126。其中，柵極結(jié)構(gòu)122位于基底100上，且柵極結(jié)構(gòu)122由基底100依序?yàn)闁沤殡妼?22a與柵極層122b。源極區(qū)124s與漏極區(qū)124d位于柵極結(jié)構(gòu)122兩側(cè)的基底100中，而間隙壁126位于柵極結(jié)構(gòu)122的側(cè)壁上。
另一方面，為了有效改善通道區(qū)(柵極結(jié)構(gòu)122下方的區(qū)域)的電子空穴移動率(mobility)，在金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管120制作完成后，通常還會利用磷酸進(jìn)行濕式蝕刻法以將間隙壁126去除，并于金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管120與基底100上覆蓋一層應(yīng)變層130(strain layer)，以調(diào)整基底100的晶格結(jié)構(gòu)(如圖1B所示)。
然而，由于電子空穴會在源極區(qū)124s與漏極區(qū)124d和基底100的PN接合面(PN結(jié))上傳輸，所以當(dāng)使用磷酸移除間隙壁126時，磷酸與PN接合面的電子空穴，在光存在的環(huán)境下，會產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)(photo-electrochemical reaction)，進(jìn)而造成源極區(qū)124s與漏極區(qū)124d的損傷，此現(xiàn)象尤其以NMOS晶體管更為嚴(yán)重。圖2為NMOS晶體管在光存在的環(huán)境下，使用磷酸移除間隙壁時，源極區(qū)與漏極區(qū)遭到損傷的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)的照片圖。如圖2所示，上述已制作完成的源極區(qū)124s與漏極區(qū)124d，在光存在的環(huán)境下移除間隙壁126時，源極區(qū)124s與漏極區(qū)124d會因光化學(xué)反應(yīng)而遭受破壞，而形成如圖2所示的空洞128。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明的目的就是在提供一種間隙壁的移除方法，可避免在移除間隙壁時，金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的源極區(qū)與漏極區(qū)遭到損傷。
本發(fā)明的另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，利用上述間隙壁移除的方法，可避免源極區(qū)與漏極區(qū)遭到損傷。
本發(fā)明提出一種間隙壁的移除方法，適于一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管形成之后。金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括位于基底上的柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的間隙壁以及位于間隙壁側(cè)邊的基底中的源極區(qū)與漏極區(qū)。間隙壁的移除方法于無光的環(huán)境下進(jìn)行濕式蝕刻工藝。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，間隙壁的材料例如是氮化硅。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，濕式蝕刻工藝所使用的蝕刻劑例如是磷酸。
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，首先于基底上形成柵極結(jié)構(gòu)，此柵極結(jié)構(gòu)由基底依序?yàn)闁沤殡妼优c柵極層。接著，于柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成間隙壁。再來，于間隙壁側(cè)邊的基底中形成源極區(qū)與漏極區(qū)。繼之，于無光的環(huán)境下進(jìn)行濕式蝕刻工藝，以移除位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的間隙壁。之后，于基底上形成應(yīng)變層以覆蓋柵極結(jié)構(gòu)與基底，其中在形成應(yīng)變層時，此應(yīng)變層用以調(diào)整基底的晶格排列。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，間隙壁的材料例如是氮化硅。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，濕式蝕刻工藝所使用的蝕刻劑例如是磷酸。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，應(yīng)變層的材料例如是氧化硅、氮化硅。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，在形成柵極結(jié)構(gòu)之后以及在形成間隙壁之前，還可于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的基底中形成淡摻雜漏極區(qū)(LDD)。
由于本發(fā)明在無光的環(huán)境下移除位于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的間隙壁，所以可避免在源極區(qū)與漏極區(qū)產(chǎn)生光化學(xué)反應(yīng)，進(jìn)而避免源極區(qū)與漏極區(qū)遭受損傷。
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，下文特舉優(yōu)選實(shí)施例，并配合附圖式作詳細(xì)說明。


圖1A為現(xiàn)有一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖面示意圖。
圖1B為其上覆蓋有應(yīng)變層的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的剖面示意圖。
圖2為NMOS晶體管在光存在的環(huán)境下，使用磷酸移除間隙壁時，源極區(qū)與漏極區(qū)遭到損傷的掃瞄式電子顯微鏡(SEM)的照片圖。
圖3A到圖3F為本發(fā)明的實(shí)施例中一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。
圖4為NMOS晶體管在無光的環(huán)境下，使用磷酸移除間隙壁，所得的金屬氧化半導(dǎo)體晶體管的掃瞄式電子顯微鏡照片圖。
簡單符號說明100基底120金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管122柵極結(jié)構(gòu)122a柵介電層122b柵極層124s源極區(qū)124d漏極區(qū)126間隙壁128空洞130應(yīng)變層200基底220柵極結(jié)構(gòu)222柵介電層224柵極層240間隙壁260s源極區(qū)260d漏極區(qū)262輕摻雜區(qū)280應(yīng)變層300無光環(huán)境具體實(shí)施方式
圖3A到圖3F為本發(fā)明的實(shí)施例中一種金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程剖面示意圖。請參照圖3A，首先，于基底200上形成柵極結(jié)構(gòu)220，此柵極結(jié)構(gòu)220由基底200依序?yàn)闁沤殡妼?22與柵極層224，其中，柵極結(jié)構(gòu)220的形成方法例如為先在基底200上形成柵介電材料層以與門極材料層之后，再以微影及蝕刻方法制作出柵極結(jié)構(gòu)220。其中，柵介電層222的材料例如為氧化硅，且柵極層的材料例如為多晶硅或硅化金屬。
之后，請參照圖3B，于柵極結(jié)構(gòu)220側(cè)邊的基底200中形成輕摻雜區(qū)262。形成的方法例如可利用熱擴(kuò)散法或離子注入法，將與基底200不同摻雜型態(tài)的摻雜物注入到柵極結(jié)構(gòu)220側(cè)邊的基底200。在一實(shí)施例中，基底例如為p型硅，摻雜物例如為n型摻雜物(例如為磷或砷)。
接著，請參照圖3C，于柵極結(jié)構(gòu)220的側(cè)壁形成間隙壁240，上述間隙壁240的形成方法例如為先在柵極結(jié)構(gòu)220上覆蓋一間隙壁材料層，再以非等向性蝕刻法制作出間隙壁240，此非等向性蝕刻法例如為利用等離子體蝕刻。此外，間隙壁240的材料例如為氮化硅。
再來，請參照圖3D，于間隙壁240側(cè)邊的基底200中形成源極區(qū)260s與漏極區(qū)260d，此時位于間隙壁240下方的輕摻雜區(qū)262為一淡摻雜漏極區(qū)(LDD)以防止短通道效應(yīng)。其中，源極區(qū)260s與漏極區(qū)260d的形成方法例如為利用熱擴(kuò)散法或離子注入法，將與基底200不同型態(tài)的摻雜物(dopant)擴(kuò)散入間隙壁240側(cè)邊的基底200。在一實(shí)施例中，基底例如為p型硅，摻雜物例如為n型摻雜物(例如為磷或砷)。
接著，為了有效改善通道區(qū)(柵極結(jié)構(gòu)220下方的區(qū)域)的電子空穴移動率(mobility)，會對基底200的晶格排列進(jìn)行調(diào)整，其詳細(xì)說明如下。
請參照圖3E，于無光環(huán)境300下會進(jìn)行一濕式蝕刻工藝，以移除位于柵極結(jié)構(gòu)220側(cè)壁上的間隙壁240。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，濕式蝕刻工藝使用的蝕刻劑例如是磷酸，且無光環(huán)境300例如為在一暗房進(jìn)行上述的濕式蝕刻工藝，或是在其它可阻絕光線的空間或裝置中進(jìn)行上述的濕式蝕刻工藝。
此時，利用掃瞄式電子顯微鏡拍攝在無光的環(huán)境下，使用磷酸移除間隙壁，所得的金屬氧化半導(dǎo)體晶體管的照片圖如圖4所示。由圖4可知，在使用磷酸移除間隙壁240時，源極區(qū)260s與漏極區(qū)260d和基底200之間的PN接口傳輸?shù)碾娮涌昭?，在無光環(huán)境300下，不會促成光化學(xué)反應(yīng)的發(fā)生。因此，在移除間隙壁的過程中，源極區(qū)260s與漏極區(qū)260d仍能保持完整而不被破壞。相較于現(xiàn)有的結(jié)果(如圖2所示)，在無光環(huán)境300下移除間隙壁240可以有效解決現(xiàn)有的問題。
之后，請參照圖3F，于基底200上形成應(yīng)變層280以覆蓋柵極結(jié)構(gòu)220與基底200，其中在形成應(yīng)變層280時，應(yīng)變層280用以調(diào)整基底200的晶格排列。在本發(fā)明的一優(yōu)選實(shí)施例中，應(yīng)變層280的材料例如是氧化硅(SiO)、氮化硅(SiN)或其它合適的材料。由于氧化硅或氮化硅應(yīng)變層的晶格距離較基底200的p型硅的晶格距離大，所以在形成應(yīng)變層280時，基底200的p型硅晶格會以應(yīng)變層280的晶格為基準(zhǔn)，進(jìn)行晶格結(jié)構(gòu)的調(diào)整。而當(dāng)基底200的p型硅的晶格距離隨著應(yīng)變層280的晶格距離增大時，將可使得電子空穴在基底200的遷移率(mobility)提升，進(jìn)而加大電流，并促進(jìn)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的操作特性。
當(dāng)然，上述的實(shí)施例只是本發(fā)明的移除間隙壁的方法的其中一種應(yīng)用，并非用以限定本發(fā)明的應(yīng)用范疇。此外，在上述實(shí)施例中雖揭露具有淡摻雜漏極區(qū)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程，但本發(fā)明亦適于不具有淡摻雜漏極區(qū)的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造流程。
綜上所述，本發(fā)明至少具有下列優(yōu)點(diǎn)(1)本發(fā)明在無光環(huán)境下使用濕式蝕刻工藝移除間隙壁時，源極區(qū)與漏極區(qū)不會遭受損傷，而可提升制作金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的成品率。
(2)本發(fā)明利用應(yīng)變層以調(diào)整基底的晶格距離，可以提升電子在基底中的電子遷移率，進(jìn)而促進(jìn)金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的操作特性。
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)，可作些許的更動與潤飾，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
1.一種間隙壁的移除方法，適于一金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)晶體管形成之后，該金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括位于一基底上的一柵極結(jié)構(gòu)、位于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的一間隙壁以及位于該間隙壁側(cè)邊的該基底中的一源極區(qū)與一漏極區(qū)；該間隙壁的移除方法于無光的環(huán)境下進(jìn)行一濕式蝕刻工藝。
2.如權(quán)利要求1所述的間隙壁的移除方法，其中該間隙壁的材料包括氮化硅。
3.如權(quán)利要求2所述的間隙壁的移除方法，其中該濕式蝕刻工藝所使用的蝕刻劑包括磷酸。
4.一種金屬氧化物半導(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)，該柵極結(jié)構(gòu)由該基底依序?yàn)橐粬沤殡妼优c一柵極層；于該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁形成一間隙壁；于該間隙壁側(cè)邊的該基底中形成一源極區(qū)與一漏極區(qū)；于無光的環(huán)境下進(jìn)行一濕式蝕刻工藝，以移除位于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上的該間隙壁；以及于該基底上形成一應(yīng)變層(strained layer)，覆蓋該柵極結(jié)構(gòu)與該基底，其中在形成該應(yīng)變層時，該應(yīng)變層用以調(diào)整該基底的晶格排列。
5.如權(quán)利要求4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。
6.如權(quán)利要求5所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該濕式蝕刻工藝所使用的蝕刻劑包括磷酸。
7.如權(quán)利要求4所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中該應(yīng)變層的材料包括氧化硅或氮化硅。
8.如權(quán)利要求4所述的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法，其中在形成該柵極結(jié)構(gòu)之后以及在形成該間隙壁之前，還包括于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)邊的該基底中形成淡摻雜漏極區(qū)(LDD)。
全文摘要
一種間隙壁的移除方法，適于一金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管形成之后。此金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管包括位于基底上的柵極、位于柵極側(cè)壁上的間隙壁以及位于間隙壁側(cè)邊的基底中的源極區(qū)與漏極區(qū)。此間隙壁的移除方法于無光的環(huán)境下進(jìn)行濕式蝕刻工藝，如此在移除間隙壁時，可避免損傷金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管中的源極區(qū)與漏極區(qū)。本發(fā)明還涉及金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制造方法。
文檔編號H01L21/311GK1825550SQ20051000828
公開日2006年8月30日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
發(fā)明者吳至寧, 李忠儒, 廖寬仰 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司