发明名称 半导体装置制造方法
摘要 该半导体制造方法包含在具有一形成其间之闸绝缘薄膜的半导体基材上形成闸电极的步骤;将掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩之该半导体基材中以形成掺杂剂扩散区域的步骤;在该半导体基材上形成一氧化矽薄膜,覆盖该闸电极的步骤;非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之该些侧壁上形成包括该氧化矽薄膜之侧壁间隔物。在形成氧化矽薄膜之该步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积,在500-580℃薄膜形成温度,使用二(三级-丁基胺)矽烷和氧做原料而形成。氧化矽薄膜是在相当低的薄膜形成温度生成,因此该掺杂剂在形成该延伸的源极/汲极结构之浅的区域之掺杂剂扩散区域中的扩散可以被抑制。
申请公布号 TWI233165 申请公布日期 2005.05.21
申请号 TW092130294 申请日期 2003.10.30
申请人 富士通股份有限公司 发明人 古桥匡幸;森年史;金永奭;大场隆之;中村亮
分类号 H01L21/316 主分类号 H01L21/316
代理机构 代理人 恽轶群 台北市松山区南京东路3段248号7楼;陈文郎 台北市松山区南京东路3段248号7楼
主权项 1.一种用于制造半导体装置的方法,包含下列步骤:在具有一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极;将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成掺杂剂扩散区域;形成一覆盖该闸电极的氧化矽薄膜;以及非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之侧壁上形成包括该氧化矽薄膜的一侧壁间隔物,在形成该氧化矽薄膜的步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在500-580℃薄膜形成温度下,使用二(三级-丁基胺)矽烷和氧做为原料而形成。2.一种用于制造半导体装置的方法,包含下列步骤:在具由一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极;将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成一掺杂剂扩散区域;形成一覆盖该闸电极的氧化矽薄膜;和非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之侧壁上形成包括该氧化矽薄膜的一侧壁间隔物,在形成该氧化矽薄膜的该步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在560-580℃薄膜形成温度下,使用四乙基邻矽酸盐(tetra-ethyl-ortho-silicate)和氧做为原料而形成。3.一种用于制造半导体装置的方法,包含下列步骤:在具由一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极;将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成一掺杂剂扩散区域;形成一覆盖该闸电极的氧化矽薄膜;和非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之侧壁上形成包括该氧化矽薄膜的一侧壁间隔物,在形成该氧化矽薄膜的该步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在600-700℃薄膜形成温度,历一段低于15分钟之薄膜形成时间,使用矽烷和氧化亚氮做为原料而形成。4.一种用于制造半导体装置的方法,包含下列步骤:在具由一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极;将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成一掺杂剂扩散区域;形成一覆盖该闸电极的氧化矽薄膜;和非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之侧壁上形成包括该氧化矽薄膜的一侧壁间隔物,在形成该氧化矽薄膜的该步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在480-500℃薄膜形成温度,历一段低于30分钟之薄膜形成时间,使用四乙基邻矽酸盐矽烷和臭氧做为原料而形成。5.一种用于制造半导体装置的方法,包含下列步骤:在具由一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极;将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成一掺杂剂扩散区域;和形成一覆盖该闸电极的氧化矽薄膜;和非等向性蚀刻该氧化矽薄膜,以在该闸电极之该侧壁上形成一包括该氧化矽薄膜的侧壁间隔物,在形成该氧化矽薄膜的该步骤中,该氧化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在500-530℃薄膜形成温度,历一段低于30分钟之薄膜形成时间,使用二矽烷和氧化亚氮而形成。6.如申请专利范围第1项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该氧化矽薄膜的步骤之后,以及在形成该侧壁间隔物的步骤之前,形成一覆盖该氧化矽薄膜之氮化矽薄膜的步骤,而且其中,在形成该氮化矽薄膜的该步骤中,该氮化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在550-580℃薄膜形成温度下,使用使用二(三级-丁基胺)矽烷和氨做为原料而形成,在形成该侧壁间隔物的步骤中,该氮化矽薄膜和该氧化矽薄膜被非等向性蚀刻,以在该闸电极之该侧壁上形成包括该氧化矽薄膜和氮化矽薄膜的该侧壁间隔物。7.如申请专利范围第1项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该氧化矽薄膜的步骤之后,以及在形成该侧壁间隔物的步骤之前,形成一覆盖该氧化矽薄膜的氮化矽薄膜的步骤,而且其中,在形成该氮化矽薄膜的该步骤中,该氮化矽薄膜是藉由热化学汽相沈积法,在650-700℃薄膜形成温度,历一段低于15分钟之薄膜形成时间,使用矽烷和氨做为原料而形成,在形成该侧壁间隔物的步骤中,该氮化矽薄膜和该氧化矽薄膜被非等向性蚀刻,以在该闸电极之该侧壁上形成包括该氧化矽薄膜和氮化矽薄膜的该侧壁间隔物。8.一种用于制造半导体装置的方法,包含使用至少包含矽和氮之化合物的第一原料,和在一分子中含有多数氮原子的化合物的第二原料,形成氮化矽、碳氮化矽薄膜或碳氮氧化矽之绝缘薄膜的步骤。9.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其进一步在形成该绝缘薄膜的步骤之后,包含该些步骤:在具由一闸绝缘薄膜形成其间之半导体基材上形成一闸电极,和将一掺杂剂植入具有该闸电极做为遮罩的该半导体基材中,以在该闸电极的两侧上之该半导体基材中形成一掺杂剂扩散区域;而且其中在形成该绝缘薄膜的步骤中,该绝缘薄膜是被形成在该半导体基材上,覆盖该闸电极;而且在形成该绝缘薄膜的步骤之后,其进一步包含步骤:非等向性蚀刻该绝缘薄膜,以在该闸电极之该侧壁上形成包括该绝缘薄膜的侧壁间隔物。10.如申请专利范围第9项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在该闸电极的两侧之该半导体基材中形成掺杂剂扩散区域的该步骤之后,以及形成该绝缘薄膜的该步骤之前,在该半导体基材基材上形成一氧化矽薄膜,覆盖该闸电极之该步骤;而且其中在形成该侧壁间隔物之该步骤中,该绝缘薄膜和该氧化矽薄膜被非等向性蚀刻,以在该闸电极之该侧壁上形成包括该氧化矽薄膜和氮化矽薄膜的该侧壁间隔物。11.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其在形成该绝缘薄膜之该步骤之前,进一步包含下列步骤:在一半导体基材上形成一电晶体;和在该半导体基材上形成另一个绝缘薄膜,覆盖该电晶体,且其中在形成该绝缘薄膜之该步骤中,该绝缘薄膜被形成覆盖该另一绝缘薄膜。12.如申请专利范围第11项之制造半导体装置的方法,其在形成该绝缘薄膜之该步骤之后,进一步包含下列步骤:形成另一个其它的绝缘薄膜,其蚀刻特性不同于该绝缘薄膜的蚀刻特性;在该另一个其它的绝缘薄膜中形成一向下至该绝缘薄膜的凹槽;和在该凹槽中埋藏一互连。13.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其在形成该绝缘薄膜之该步骤之前,包含下列步骤:在一半导体基材上形成一电晶体;在该半导体基材上形成其它的绝缘薄膜,覆盖该电晶体;和在该其它的绝缘薄膜上方形成另一个其它的绝缘薄膜;且其中在形成该绝缘薄膜之该步骤中,该绝缘薄膜被形成覆盖该另一个其它的绝缘薄膜;而且该方法进一步包含,在形成该绝缘薄膜之该步骤之后,该些步骤:在该绝缘薄膜与该另一个其它的绝缘薄膜中形成一凹槽;在该凹槽中与该绝缘薄膜上形成一导电薄膜;和研磨该导电薄膜直到该绝缘薄膜被露出,以在该凹槽中形成该导电薄膜的一互连。14.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其在形成该绝缘薄膜之该步骤之前,包含下列步骤:在一半导体基材上形成一电晶体;在该半导体基材上形成其它的绝缘薄膜,覆盖该电晶体;在该其它的绝缘薄膜上方形成另一个其它的绝缘薄膜;和在该另一个其它的绝缘薄膜中埋藏一互连,且其中在形成该绝缘薄膜之该步骤中,该绝缘薄膜被形成在该另一个其它的绝缘薄膜与该互连上。15.如申请专利范围第9项之制造半导体装置的方法,其中在形成该绝缘薄膜之该步骤中,该绝缘薄膜是藉由热化学汽相沈积或电浆促进化学汽相沈积法而形成。16.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其中在形成该绝缘薄膜之该步骤中,该绝缘薄膜是使用氨之额外的第三原料而形成。17.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其中该第一原料是二(三级-丁基胺)矽烷。18.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其中该第二原料是联胺化合物或叠氮化合物。19.如申请专利范围第8项之制造半导体装置的方法,其中在形成该绝缘薄膜中,该绝缘薄膜是在低于550℃的薄膜形成温度下形成。20.如申请专利范围第1项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该侧壁间隔物的该步骤之后,将一掺杂剂植入该具有闸电极的半导体基材以及做为遮罩之该侧壁间隔物内,以形成载子浓度较高的掺杂剂扩散区域,且其比该些掺杂剂扩散区域更深之该步骤。21.如申请专利范围第9项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该侧壁间隔物之后,将一掺杂剂植入该具有闸电极的半导体基材以及做为遮罩之该侧壁间隔物内,以形成载子浓度较高的掺杂剂扩散区域,且其比该些掺杂剂扩散区域更深之该步骤。22.如申请专利范围第1项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该闸电极之该步骤之后与形成该掺杂剂扩散区域之该步骤之前,该些步骤:在该闸电极之该侧壁上形成其它的侧壁间隔物;将一掺杂剂植入该具有闸电极的半导体基材以及做为遮罩之该侧壁间隔物内,以形成载子浓度较高的掺杂剂扩散区域,且其比该些掺杂剂扩散区域更深;和蚀刻掉该其它的侧壁间隔物。23.如申请专利范围第9项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该闸电极之该步骤之后与形成该掺杂剂扩散区域之该步骤之前,该些步骤:在该闸电极之该侧壁上形成其它的侧壁间隔物;将一掺杂剂植入该具有闸电极的半导体基材以及做为遮罩之该侧壁间隔物内,以形成载子浓度较高的掺杂剂扩散区域,且其比该些掺杂剂扩散区域更深;和蚀刻掉该其它的侧壁间隔物。24.如申请专利范围第1项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该闸电极之该步骤之后与形成该掺杂剂扩散区域之该步骤之前,或在形成掺杂剂扩散区之该步骤之后与形成该氧化矽薄膜的该步骤之前,形成导电型式与紧邻该掺杂剂扩散区域之该些掺杂剂扩散区域的导电型式相反之局部区域的该步骤。25.如申请专利范围第9项之制造半导体装置的方法,其进一步包含,在形成该闸电极之该步骤之后与形成该掺杂剂扩散区域之该步骤之前,或在形成掺杂剂扩散区之该步骤之后与形成该氧化矽薄膜的该步骤之前,形成导电型式与紧邻该掺杂剂扩散区域之该些掺杂剂扩散区域的导电型式相反之局部区域的该步骤。图式简单说明:第1A和1B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第1部份)。第2A和2B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第2部份)。第3A和3B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第3部份)。第4A和4B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第4部份)。第5A和5B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第5部份)。第6A和6B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第6部份)。第7A和7B图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第7部份)。第8图是在依据本发明之第一实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第8部份)。第9图是一正金属氧化物半导体(PMOS)电晶体之硼浓度分布图。第10图是一负金属氧化物半导体(NMOS)电晶体之砷浓度分布图。第11图是该负金属氧化物半导体之该闸极长度与该临限电压之间的关系图。第12图是该正金属氧化物半导体电晶体之I开-I关特性图。第13A和13B图是在依据本发明之第一实施例的一修正之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法。第14A和14B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第1部份)。第15A和15B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第2部份)。第16A和16B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第3部份)。第17A和17B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第4部份)。第18A和18B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第5部份)。第19A和19B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第6部份)。第20A和20B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第7部份)。第21A和21B图是在依据本发明之第二实施例之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第8部份)。第22A和22B图是在依据本发明之第二实施例的一修正之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法。第23图是使用BTBAS和氨气做为原料气体之形成氮化矽薄膜的薄膜形成机制之概念图。第24图是依据本发明之第三实施例的半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法。第25图是氮化矽薄膜之薄膜形成速率图。第26图是氮化矽薄膜之薄膜形成温度与折射率之间的关系图。第27图是氮化矽薄膜之原料气体流速与折射率之间的关系图。第28图是氧化矽薄膜的比介电常数图。第29图是在依据本发明之第三实施例的一修正之半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法。第30图是氮化矽薄膜的泄漏电流特性图。第31A和31B图是在依据本发明之第四实施例之该半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第1部份)。第32A和32B图是在依据本发明之第四实施例之该半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第2部份)。第33图是在依据本发明之第四实施例之该半导体装置制造方法的步骤中,一半导体装置之截面图,其显示该方法(第3部份)。
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