发明名称 制作深次微米互补金氧半场效电晶体之方法
摘要 本发明揭露了一种制作金属氧化物半导体场效电晶体之方法,透过氮化闸极氧化层以及堆叠非结晶矽层的使用,将可以抑止硼离子穿透效应的发生。本发明进一步提供了两种不同的方式,以形成氮化闸极氧化层。其一是,于垫氧化层形成后植入氮离子于基板表面,再将垫氧化层除去。之后利用热氧化制程于基板表面形成含氮之氧化层,以形成氮化闸极氧化层。另一个方式是,当基板表面形成闸极氧化层之后,将其置于含有氮电浆之环境中,而氮化此闸极氧化层。当氮化闸极氧化层形成之后,随即堆叠非结晶矽层于其上,并定义出闸极结构。最后利用知的半导体制程,形成源/汲/闸极结构而完成金属氧化物半导体场效电晶体之制作。
申请公布号 TW447084 申请公布日期 2001.07.21
申请号 TW088111727 申请日期 1999.07.09
申请人 台湾积体电路制造股份有限公司 发明人 吴协霖
分类号 H01L21/8238 主分类号 H01L21/8238
代理机构 代理人 蔡坤财 台北巿松江路一四八号十二楼
主权项 1.一种制作金属氧化物场效电晶体于半导体基板中之方法,该方法至少包含下列步骤:形成一垫氧化层于该基板上;植入扩散阻障层离子于该基板以及该垫氧化层中;第一次热处理该基板,用以扩散该阻障层离子至该基板之表面中;除去该垫氧化层;形成闸极氧化层于该基板表面,藉由位于该基板表面之该阻障层离子掺入该闸极氧化层中,以构成扩散阻障层;形成至少一层非结晶矽层于该闸极氧化层之上,以构成一堆叠非结晶矽层;图案化该堆叠非结晶矽层,以形成闸极结构;形成源极结构与汲极结构于该闸极结构两侧下方之该基板中;以及第二次热处理该闸极结构与该基板,以使得该堆叠非结晶矽闸极转换为复晶矽闸极,并形成浅接面源极与浅接面汲极于该基板内。2.如申请专利范围第1项之方法,于该形成源极结构与汲极结构之步骤前,更包含下列步骤:植入离子于该基板中,以形成该源极结构与该极结构之轻掺杂区域;形成一介电层于该闸极结构上;以及蚀刻该介电层以形成间隙壁于该闸极结构的侧壁上。3.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之扩散阻障离子包含氮离子。4.如申请专利范围第3项之方法,其中上述之氮离子的的植入剂量系少于51014cm-2,而其植入能量则约介于5-30KeV之间。5.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之闸极氧化层的厚度约在10-100A之间。6.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之垫氧化层的厚度约在50-200A之间。7.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之第一次热处理之温度约介于700-1000℃之间。8.如申请专利范围第1项之方法,其中上述之堆叠非结晶矽层系由三层之该非结晶矽层所组成,而每一该非结晶矽层的厚度约在200-1000A之间。9.一种制作金属氧化物场效电晶体于半导体基板中之方法,该方法至少包含下列步骤:形成闸极氧化层于该基板上;以氮电浆处理该基板,以形成氮化闸极氧化层,用以作为扩散阻障层;形成至少一层非结晶矽层于该闸极氧化层之上,以构成一堆叠非结晶矽层;图案化该堆叠非结晶矽层,以形成闸极结构;形成源极结构与汲极结构于该闸极结构两侧下方之该基板中;以及热处理该闸极结构与该基板,以使得该堆叠非结晶矽闸极转换为复晶矽闸极,并形成浅接面源极与浅接面汲极于该基板内。10.如申请专利范围第9项之方法,于该形成源极结构与汲极结构之步骤前,更包含下列步骤:植入离子于该基板中,以形成该源极结构与该极结构之轻掺杂区域;形成一介电层于该闸极结构上;以及蚀刻该介电层以形成间隙壁于该闸极结构的侧壁上。11.如申请专利范围第9项之方法,其中上述之氮电浆系由电感耦合电浆(ICP)系统所产生。12.如申请专利范围第9项之方法,其中上述之氮电浆系由电子环绕共振(ECR)系统所产生。13.如申请专利范围第9项之方法,其中上述之堆叠非结晶矽层系由三层之该非结晶矽层所组成,而每一该非结晶矽层的厚度约在200-1000A之间。图式简单说明:第一图A为本发明中于半导体基板上形成垫氧化层之结构剖面示意图。第一图B为本发明中植入氮离子于垫氧化层与半导体基板中之结构剖面示意图。第一图C为本发明中于半导体基板上形成闸极氧化层与堆叠非结晶矽层之结构剖面示意图。第一图D为本发明中形成闸极结构,以及源/汲极之轻掺杂区域的结构剖面示意图。第一图E为本发明中形成间隙壁与源/汲极结构之结构剖面示意图。第一图F为本发明中对半导体结构施以热处理以形成浅接面之结构剖面示意图。第二图A为本发明中于半导体基板上形成氮化闸极氧化层之结构剖面示意图。第二图B为本发明中于氮化闸极氧化层之上堆叠非结晶矽层之结构剖面示意图。第二图C为本发明中形成闸极结构,以及源/汲极之轻掺杂区域的结构剖面示意图。第二图D为本发明中形成间隙壁与源/汲极结构之结构剖面示意图。第二图E为本发明中对半导体结构施以热处理以形成浅接面之结构剖面示意图。
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