金氧半导体晶体管的制造方法 本发明涉及一种半导体元件的制造方法,且特别涉及一种金氧半导体晶体管(Metal Oxide Semiconductor Transistor,简称MOSTransistor)的制造方法。
超大规模集成电路(Very Large Scale Integration,简称VSLI)技术,是向较大的芯片与较小的线宽来发展的。这个趋势可以使相同大小的集成电路的功能增强且降低其使用成本。对集成电路中的金氧半导体元件而言,当元件越小时信道的长度也随之缩短,因此晶体管的操作速度也将加快。
但是当元件往小型化方向发展时,常会因为信道缩短而使得源/漏极的空乏层(Depletion Layer)与信道产生重叠;而且信道长度越短,其与源/漏极的空乏层产生重叠的比例就越高,如此将缩短信道的实质长度,叫做“短信道效应”(Short Channel Effect,SCE)。解决上述问题最常见的方式是形成浅掺杂漏极(Lightly Doped Drain,LDD),但是当线宽小于0.25μm之后,由于浅掺杂漏极的深度必须持续减小,所以其电阻也越来越大,而会减慢元件的速度。为了避免上述缺点,近来提出一种使用较高剂量的源/漏极延伸区(Sourse/Drain Extension)取代浅掺杂区的方法,其制造流程图如图1A至图1B所示。
图1A至图1B是公知的一种金氧半导体晶体管的制造流程示意图。
请参照图1A。在一基底100上已形成一栅极102,然后对基底100进行一离子植入104,以在基底100内形成一源/漏极延伸区106,其掺杂剂量大于1015/cm2。
然后,请参照图1B。在栅极102侧壁上形成一间隙壁108。再进行一源/漏极植入110,以在基底100内形成源/漏极区112。植入后的硅芯片在进行后续步骤前需要再经过一次热处理,以修复受损的晶格结构并活化掺质。然而,当进行热处理时,源/漏极延伸区106会产生侧面扩散(Lateral Diffusion)与接合深度(Junction Depth)变大等现象,而使短信道效应加重。
因此本发明提出一种金氧半导体晶体管地制造方法,以控制源/漏极延伸区的接合深度与掺杂轮廓,并借此抑制短信道效应,进而完成深次微米元件的工艺。
本发明提出一种金氧半导体晶体管的制造方法,其步骤如下:首先对已形成栅极及其侧壁的间隙壁的基底进行一源/漏极离子植入,以在间隙壁侧边的基底内形成源/漏极区。接着在栅极与源/漏极区表面形成自行对准的金属硅化层(Self-Aligned Silicide,Salicide)。随后去除部分间隙壁,以形成剖面大致呈三角形的一锐角(Sharp Corner)间隙壁,再对基底进行倾斜角离子植入,以在栅极侧边与间隙壁下的基底内形成源/漏极延伸区,然后进行一热循环处理,以调整源/漏极延伸区的接合深度与掺杂轮廓。
本发明利用锐角间隙壁减少离子植入的深度,以在栅极侧边与间隙壁下的基底内形成较浅的源/漏极延伸区,并配合后续热循环处理,以更精准地调整源/漏极延伸区的接合深度与掺杂轮廓,进而避免随元件尺寸缩小而发生的短信道效应。
为使本发明的上述和其它目的、特征和优点能更明显易懂,下文特举较佳实施例,并配合附图,作详细说明:图面说明:
图1A与图1B是公知的金氧半导体晶体管的制造流程示意图;
图2A至图2D是本发明一较佳实施例的金氧半导体晶体管的制造流程剖面图。附图标记说明:
100、200:基底
102、202:栅极
104:离子植入
106、214:源/漏极延伸区
108、204、204a:间隙壁
110、206:源/漏极植入
112、208:源/漏极区
210:金属硅化层
212:倾斜角离子植入实施例:
图2A至图2D是本发明一较佳实施例的金氧半导体晶体管的制造流程剖面图。
请参照图2A,首先提供一基底200,其上已形成有一栅极202,且栅极202侧壁已形成有间隙壁204,此间隙壁204的材质例如是氮化硅,且其形成方法可以是先在基底200上形成一层氮化硅层,再对此氮化硅层进行一非等向性蚀刻。然后对基底200进行一源/漏极(Source/Drain,S/D)植入206,以在间隙壁204侧边的基底200内形成源/漏极区208。
接着,请参照图2B,在栅极202与源/漏极区208暴露出的表面形成自行对准的金属硅化层210,其形成方法可以是先在基底200上形成一层金属层并覆盖栅极202,此金属层的材质可以是钛,然后进行一热处理步骤,以使金属层与硅材质的栅极202及源/漏极区208反应形成自行对准的金属硅化层210,再去除多余未反应的金属层。
然后,请参照图2C,利用非等向性蚀刻法去除部分间隙壁204,使其成为剖面大致呈三角形,且顶端呈锐角(Sharp Corner)的间隙壁204a。
最后,请参照图2D,对基底200进行一倾斜角离子植入212,以在栅极202侧边与间隙壁204a下的基底200内形成源/漏极延伸区214,再进行一热循环处理(Thermal Cycle),以调整源/漏极延伸区的接合深度与掺杂轮廓。
综上所述,本发明的特征在于利用锐角间隙壁减少离子植入的深度,且通过控制此倾斜角离子植入的植入条件,以在栅极侧边与间隙壁下的基底内形成较浅的源/漏极延伸区。因此,源/漏极延伸区的侧面扩散(Lateral Diffusion)现象得以减轻,且接合深度(Junction Depth)不会因热处理而变得过大,因此可达到抑制短信道效应的目的。本发明并可配合后续热循环处理,以更精准地调整源/漏极延伸区的接合深度与掺杂轮廓。
虽然本发明已以一较佳实施例公开如上,但其并非用以限定本发明,任何熟悉该项技术的人员,在不脱离本发明的精神和范围内,可作少许的更动与润饰,但本发明的保护范围应当以权利要求书所限定的为准。