TW200415732A - Method and apparatus to prevent lateral oxidation in a transistor utilizing an ultra thin oxygen-diffusion barrier - Google Patents

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Description

200415732 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明一般係關於半導體技術領域，更明確言之，係關 於使用一超薄氧擴散障壁層來防止電晶體中侧氧化。 介電常數及電容的減少。 【先前技術】 通常，在半導體程序中，一電晶體元件包括 閘極之特徵在於一閘極介電質覆蓋在一基板上，以及一閘 極私極覆蓋在該問極介電質上。該間極電極係一導電材料 接雜的夕日曰石夕或金屬。該閘極介電質傳統上是一低k 介電材料，例如二氧化矽（Sl〇2)。 ；：由於對更小的電晶體元件的大量需要，該低k介 電質已開始變得越來越薄。但是，在—定的厚度下，該低k 、”兒冑開始失去其介電品質。因此，一種更傳統的實 产’、知用wk介電質來代替該低k介電質。一高k介電質 更:、的：度下能提供比低乂介電質更高的介電品質。遺 :的疋’ Μ介電質也並非沒有問題。例如，高k介電質對 有高參透性。圖1對藉由在-依據先前技術之 兒日曰月豆閘極結構1 00中的一离 % 閘極介電質102之氧擴散的 ^夕絲⑺了說明。參考圖1 一高輪介電質102覆蓋在 4;:上。在該高電請上方形成一閑極 二’:::為;閘極端子，係由-導電材料，如摻雜 沈積：二’諸如微影㈣、退火以及間隔 積㉙的私序可將氧106作為該程序之部分或無意中作
87235.DOC 200415732 為周圍氧而引入，其側（水平）擴散進入該高k閘極介電質 1 02，並使在下面的石夕基板1 〇丨以及覆蓋在上面的多晶石夕閘 極電極104邵分氧化，以形成並不需要的Si〇2沈積1〇8。 孩等Si〇2沈積1〇8是很不需要的，因為他們有效地增加 了該閘極介電質102的厚度，而減少了該閘極電極1〇4的厚 度。另外，該Si〇2沈積1〇8減少了該閘極介電質1〇2的淨介 電常數，增加了該電路的電容。結果，使用一高k閘極介 電質的好處喪失。此外，該等Si〇2沈積1〇8是不需要的，係 因為它們侵襲了該通道將位於的該矽基板1〇1區域，因此 對將由孩閘極結構1〇〇形成的該電晶體之性能產生不利影 響。 #、 【發明内容】 在此所述的係一種用於防止電晶體中側氧化的方法及裝 置。在下面的說明中作了大量具體細節之闡述。但是，一 熟習此項技術者將明白，該等具體細節並非實施本發明之 具體實施例所必需。儘管一定的範例具體實施例已經說明 並在附圖中顯示，但應瞭解的是，該等具體實施例僅為說 明性質’而對本發明並不具有限制性，而且本發明並不限 ㈣顯示及說明之具體架構及配置，因為該等熟習此项技 :者可此作出^改。在其他情形了，未對熟知的半導體製 k私序、技術、材料、設備等作特別詳細的闊述，以免造 成本發明具體貫施例不必要的混淆。 依據在此所述本發明之具體實施例，說明了 _種在— 日曰aa侧面形成一抗衰捧斗卩咅辟溫AA、 仉虱擴政障壁層的万法及裝置。該
87235.DOC 200415732 電質對氧擴散都具有高滲透性。結果， 散障壁層防止氧側擴散進入一閘極介電質的側壁，該閘極 介電質對氧擴散具有很低的阻抗性，或換言之，其對氧擴 散具有-高滲透性。藉由防止氧倒擴散，保護下面的基板 ，或者覆蓋在上面的閘極電極免受不需要的氧化。對於高^^ 的閘極介電質，其應用尤為有利’因為大多數的融閉極介 該抗氧擴散障壁層 的一項好處就在^ ’電晶體得以具有很薄的閘極介電質而 卻不遭受高k閘極介電質通常會發生的側氧化。因此，積體 電路能形成為更小，而不必經受性能或可靠性的損失。 【實施方式】 圖2依據本發明之一項具體實施例，說明了具有 擴散障壁層2 0 6的一電晶體2 0 0。会水γ-t 1 、、 兒日日參考圖2，一電晶體200形 成於一碎基板201上。一诱曼料μ 還乳性（〇xygen-permeable)的閘極 介電質202,例如對氧擴散具有高滲透性的—高k介電質， 形成於該基板2〇1的表面，-閘極電極綱繼而形成於該透 氧性閘極介電質202上面。左今„ 4τ +』。 在居閘極電極204的側壁上及該 透氧性閘極介電質202的側壁上，p a 〇 、 、、 土上 形成一薄氧擴散障壁層 206。該電晶體200也台；一 m ,., 括對居側壁間隔物208，形成於鄰 近該氧擴散障壁層206的外例邊给旁、、+ a a /丨例遭緣處。琢電晶體2〇〇包括一 對源極/汲極區域2 1 〇，農夂4化 、 /、各匕括一對尖端或源極/汲極延伸 邵分2 11以及一深接面源極/ 你往及極接點區域2 12。 仍參考圖2，該薄氧撼為嚅臨的 一 虱擴欢潯障壁層206係由對該氧擴散具 有高阻抗性的材料製成。诵赍如· ^ 通吊，在一電晶體的處理期間， 可能實行一定的方法，嗜筌女、上人 以寺万法會附帶性地使該透氧性的
87235.DOC 200415732 閘極電極202曝露於氧，通常在一氧化程序中或藉由包含 周圍氧的其他程序中。該氧容易藉由該透氧性閘極介電質 202，並氧化在下面的基板201或覆蓋在上面的閘極電極 204。該氧化會形成並不需要的二氧化矽沈積，該沈積會 對該電晶體的性能產生不利影響，甚至可能使該電晶體無 法運作。但是，該薄氧擴散障壁層206覆蓋並密封該透氧 性閘極介電質206的側壁，並防止氧側擴散進入該透氧性 閘極介電質206。 圖3 A至3M依據本發明之一具體實施例，說明了 一形成 電晶體的方法，該電晶體具有一薄氧擴散障壁層以防止藉 由一透氧性閘極電極的氧側擴散。參考圖3 A，複數個場隔 離區域302形成於一基板300上。術語「基板」包括一半導 體晶圓，如單晶矽，以及具有一或更多的絕緣、半絕緣、 導電或半導電層及材料的結構。因此，舉例而言，該術語 包括絕緣體上矽、藍寶石上矽以及其他先進的結構。隔離 區域 302可能是淺溝渠隔離（shallow trench isolation ; STI) 或深溝渠隔離區域，該等區域係由將一溝渠蝕刻入該基板 300内，然後用一沈積氧化物、氮化物或其他介電材料填 充該溝渠而形成。場隔離區域302也可採用其他方法形成， 例如LOCOS，凹陷的LOCOS，或者絕緣體上矽（SOI)等方 法。 該等複數個隔離區域302將具有一導電類型的一井303與 具有其他導電類型的井30 1隔離開來。例如，井303可能係 一 p型導電區域，而井301可能係一 η型導電區域，或相反。
87235.DOC 200415732 一 p型導電井之形成可以藉由：在基板3〇〇中植入劑量為 S.OxlOH/cV而能量*23〇keV的一第一植入物硼原子，接 下來植入劑量為4.2 X 1 〇13/cm2而能量為5〇 keV的一第二植 入物硼離子，以產生具有一濃度為7〇xl〇17/cm3的一 p井。 一 η型導電井之形成可藉由··在一濃度為卜丨^6/^“的矽基 板植入劑量為4xl〇13/cm2而能量為475 keV的一第一植入物 磷原子，植入劑量為2.5xl〇12/cm2而能量為6〇]^¥的一第二 植入物磷原子，以及植入劑量為11〇13/cm2而能量為18〇 keV的一最後植入物砷原子，以產生一具有大約為 7·0χ10 /cm3的一 n型濃度的一 11井。需瞭解的是，可以藉由 熟悉此項技術者所熟知的其他方法形成該p型導電區域以 及η型導電區域。 如圖3Β所示，該方法繼續將一電絕緣層（「介電質」）3料 覆毯式沈積在該基板3〇〇及隔離區域3〇2上，該介電層 對孩氧擴散具有高滲透性，或換言之，係一透氧性的介電 層304。在本發明之一具體實施例中，該透氧性的介電層 3〇4係一高k介電材料，並可以沈積於2人至5〇人厚度範圍内 。覆毯式沈積-層高k介電材料的傳統技#包括喷賤沈積 或蒸發技術。 4術浯「咼k」係一相對術語，其指具有實質上高於二氧 化石夕（Si02)，或換言之，實質上高於k=39的—介電常數⑻ 的-材料。用於積體元件形成的範例高k材料包括，金屬氧 化物（Al2〇3、Zr〇2、Hf〇r T1〇2、Y2〇3、La2〇3等）、鐵電 材料（PZT、BST等）、非晶金屬㈣鹽（Hf、Ζί)、非晶石夕酸
87235.D〇C -10- 200415732 鹽氧化物（Η%、Zr〇2)以及順電材料（Ba々i卩〇 PbZrxTVxOy。 X 3 通常，高k介電質料該電晶體的形成很有㈤，因為該高 k材料與其實體厚度相比所具有的有效電絕緣特性。續: 介：品質允許高k介電材料沈積得非常薄，但卻仍然;二 非常好的有效電「厚度」，在很多情ί兄下，比同等實體厚度 下的Si〇2的有效電厚度要厚得多。 儘官在一電晶體的形成中採用一高k的介電質有諸多好 處’但是’很多類高k介電質都有令人遺憾的缺點，它們對 =擴散具有高渗透性，或換言之，氧分子（或氧化合物分子) 能很容易地穿過該高k介電材料中的孔隙。結果，依據本發 明《:項具體實施例，該透氧性的介電層3G4同樣可以稱 為一问k介電質。但是，本發明之其他具體實施例可以使 用其他不一足是高乂材料但仍然對氧擴散具有高滲透性的 介電材料。 如圖3C所示，該方法可繼續在該透氧性介電層304上方 覆毯式沈積一導電材料306到該技術所限定的厚度。在本 發明〈一具體實施例中，該導電材料306係多晶矽，並沈 積到介於大約600A與2〇〇〇A之間的厚度，較佳的係160〇a 。本技術中熟知的傳統多晶矽覆毯式沈積方法包括化學汽 相沈積（C VD)、物理汽相沈積（p VD)。通常，該等沈積方法 發生於600至650 C溫度範圍内，但是，該等沈積方法可以 在更n的溫度下發生。含有1〇〇% 或^的矽烷或氣體流 ’可用於多晶石夕沈積方法。在81案化之前或之後，對該導
87235.DOC -11- 200415732 電層306進行離子植入 發明的其他具體眚…而要的導電類型及位準。在本 或代扶，其他材料可肖多晶珍結合使用 4代臀夕日日矽，如金屬、 、站曰於 至屬5至、金屬氧化物，單晶矽 成=電：化物或其他在本技術中所— 一"至扣所不，孩万法可繼續在該導電層306上形成 來罩Μ2。可以採用數種熟知的方法在—導電層306上 八更遮罩。在圖3D所示的本發明之該具體實施例中， 可藉，一化學汽相沈積（CVD)方法沈積一硬遮罩層3〇8，例 如、物層’而在該導電層3G6上方而形成該硬遮罩川 接下來’貫行-通常的微影蝕刻方法，其步驟包括熟知 的遮罩、曝光、顯影-総層，以形成—光阻遮罩31〇，如 圖3D所示。接下來，如圖3E所示，藉由將該遮罩層3〇8蚀 刻到孩導電層3G6頂部並使用該綠遮罩3丨Q來對齊該触刻 ，將該光阻遮罩310的圖案轉移到該遮罩層3〇8，因而在該 導電層3 06上方產生一硬遮罩312。 如圖3 F所示，違方法繼績將該光阻遮罩3 1 〇移除並將該 導電層306往下蝕刻至該透氧性介電層3〇4頂部，並使用該 硬遮罩3 12來對齊該姓刻，因而產生位於該硬遮罩3丨2下的 一導電結構3 1 8 ’亦稱為一閘極電極或閘極端子。該蝕刻 劑3 16將姓刻該導電層3 0 6，但不是該硬遮罩3 1 2或該透氧 性介電層304。為了防止側蝕刻進該閘極電極3丨8的側壁， 取好進行使用一氯基化學的一乾式姓刻。接下來可以使用 一熱磷蝕刻以移除該硬遮罩3 12。 -12 -
87235.DOC 200415732 接下來，如圖3G所示，該方法可繼續將該透氧性介電層 304姑刻至该基板300頂邵及該隔離區域3〇2頂部。該姓刻 化學應使该透氧性介電層3 0 4受到姓刻，而該基板3 〇 〇、閘 極電極318、該隔離區域域302都沒有受到蝕刻。該蝕刻使 藏透氧性介電層304的一部分3 1 9直接位於該閘極電極3 1 8 下方。該介電層304的此部分319也稱為一閘極介電質，而 且具有與該透氧性介電層3〇4相同的材料。位於該閘極電 極318下方的該透氧性介電層的此部分319，在此將稱為 「閘極介電質」，或「透氧性閘極介電質」。在本發明之一 具體實施例中，如以上更為詳細之說明，該透氧性閘極介 電質319包括一高k介電材料。該閘極電極318對齊該蝕刻， 以使該透氧性閘極介電質319的側壁與該閘極電極318的側 壁垂直對齊。為使蝕刻該基板的風險減至最小，濕式蝕刻 比乾式蝕刻更佳。在本發明之一具體實施例中，除直接在 該閘極電極318下方以外，一範例蝕刻化學可以包括一⑽ • 1HF的蝕刻達4〇秒鐘，或直到該透氧性介電層3〇4從該隔 離區域3G2及該基板3⑽的表面上完全移除為止。由於該透 氧丨生閘極；1包貝3 1 9的高擴散性，對於|虫刻透氧性介電層 304 ’應小心不要引進氧，無論其是否因該透氧性閑極介電 質319將曝露，及該氧會側擴散進入該透氧性閘極介電質 319從而作為該程序的一部分而直接引入。 S閘極包極318與該透氧性閘極介電質319共同定義了一 複一構324 ’有時稱為一積體元件如一電晶體的一閘極 結構，或閘極。如圖3G所示，該閘極結構Μ的側壁，開
87235.DOC -13- 200415732 始於該閘極電極3 1 9的頂部邊緣320，沿著該閘極電極3 } 8 與该透氧性閘極介電質3 1 9的側壁之整個長度向下延伸。 接下來，如圖3H所示，一薄抗氧層326覆毯式沈積於該 閘極結構324的頂部並且延著該閘極結構324的整個侧面長 度，包括在（接觸）該閘極電極318及該閘極介電質319側壁 之整個長度上。同時，該薄抗氧層326沈積於該基板3〇〇或 隔離區域域302的任一曝露部分之頂部。該抗氧層326係一 對氧擴政具有阻抗性的材料，也不含有可能從介面擴散進 入該接觸透氧性閘極介電質3丨9的氧分子。換言之，該抗 氧層326對於氧擴教具有高阻抗性，並不含可擴散的氧。 用於該抗氧層326的範例材料係一氮化物，例如氮化矽、 氮化硼、氮化鎂等等，由任何熟知的沈積一薄氮化物薄膜 方法形成。範例的覆毯式沈積方法包括一 btbas (Bistertiarybutylaminosilane)方法，一原子層沈積（at〇mic layerdeP〇sltlon; ALD)方法，或一熱壁（h〇twall)(氨 + 石夕燒） 方法。 在該薄抗氧層326形成期間，正如在上述透氧性介電層 304蝕刻期間，須注意防止將氧引入該程序中，此時該透 氧性閘極介電質319可能會曝露，包括該透氧性介電層3〇4 圖案化期間以及在該薄抗氧層326形成期間。在一實質上 操氧％境下實行該方法的全部或部分如一真空，可以實質 上地限制氧曝露。但是，即使盡最大努力，在該程序中可 能不〉王意而引入微量的周圍氧，而且可能側擴散進入該透 氧性介電層304。因而，可以進一步將沈積該薄抗氧層326
87235.DOC -14- 200415732 的方法取佳化，以防止側氧化，或換言之，防止藉由氧的 側擴散而對該透氧性閘極介電質319下方的該基板3〇〇的區 域327造成氧化。例如，一種沈積該抗氧層326的低溫方法 可能是有好處的，因為該基板300的氧化不太可能在低溫 (如，低於大約650°C )下發生。如果，不知什麼原因偶然引 入一小部分氧，則該低溫減少了對該基板3〇〇之部分327造 成甚至微小氧化的可能性。一 BTBAS方法是有利的，因為 與其他一些方法，比如一通常能在大約8〇(rc溫度下實行 的熱壁方法相比較，其能在大約55〇t與65(rc之間的低溫 下得以貫行。因此，在本發明的一項具體實施例中，可以 使用一 BTBAS方法來沈積該抗氧層326。 一範例方法係一 CVD方法，其可能包括對至少該基板 300之表面、該透氧性閘極介電質319之側面以及該閘極電 極318的側面及頂部進行加熱至大約50(rc與65〇t之間的 溫度，取好是600 C。接下來，在大約T〇rr的壓力下， 氮（NO分子以大約每秒2,000標準立方釐米（sccm)，氨（Nh3) 以大約200 seem，及BTBAS以大約每分鐘8〇〇毫克（mgm)同 時流動。該Nr NH;及BTBAS組合以每秒大約认速率形成 氮化矽。该BTBAS方法法、封該抗氧層326至閘極電極31 8及 該閘極介電質3 19的側面。 一熟習此項技術者會發現在本發明的一些具體實施例中 ，沈積該薄抗氧層326的其他低溫方法亦得到有利應用。 同時，需要重點指出的是，如果不知什麼原因，一些氧側 擴散進入該透氧性問極介電質3 1 9，則一低溫方法有利於 87235.DOC -15- 200415732 限制4區域327的氧化，但如果沒有氧侧擴散進入該透氧性 閘極介私負3 1 9，則該高溫方法也可在沈積該抗氧層326中 底用。此外’如果僅微量的氧側擴散進入該透氧性閘極介 私貝3 1 0，則也可應用高溫方法，因為輕微氧化在一定程度 上疋可以接受的。 在本發明之一項具體實施例中，該薄抗氧層應沈積 到足夠厚度以作為對氧的擴散障壁層發揮作用’從而防止 在後績程序中，氧側擴散進入該透氧性閘極介電質319的 >!] 土仁疋該薄抗氧層326不得沈積得太厚以致於干擾 尖端植入物之後續形成’以下對此作進一步詳細說明。因 此，在本發明的—項具體實施财，該薄抗氧層326沈積在 大約2A與300A之間。 接下來’如圖31所示’採用一實質上垂直的、各向異性 的姓刻技術對該薄抗氧層326進行姓刻。一各向星性的蝕 刻技術使用-敍刻化學’其主要在垂直（各向異性）方向上 進行㈣，儘管可能發生少量的水平（各向同性）蚀刻。用 於㈣刻的-範例化學可能係具有一四氟化碳㈣）化學 的一標準氣化物㈣（例如，在一電漿產生器中的CF4H2或 cf4+〇2)。該各向異性的姓刻將該薄抗氧層326從該閉極電 極318之頂部以及該隔離區域如之頂部表面、該基板則 ^大部分頂部表面移除’但迅即移除至該問極結構324兩 則面之-的情形除外。但是，該各向異性姓刻沿該問極電 及Μ透氧性閘極介電質319側壁的整個長度留下該抗 虱層326的一部分330。
87235.DOC -16- 200415732 該部分3 3 0可稱為一「薄抗氧間隔物」，因其在外觀上與 在一電晶體製造過程中通常形成的傳統厚間隔物類似。但 是’一厚間隔物的通常功能係防止向該基板的一特定區域 垂直摻雜雜質，而留在該等側壁上的該部分3 3 〇的功能係 防止氧側擴散進入該透氧性閘極介電質3 19。此外，通常 的厚間隔物可能不一定是抗氧性的，可能包含從介面擴散 的氧，而且形成得更厚。結果，在此，留在該等側壁上的 該邵分3 3 0將稱為一「薄氧擴散障壁層」，因其功能之一係 作為氧擴散的一障壁層而發揮作用。 但疋，该薄氧擴散障壁層3 3 0覆蓋並密封該透氧性閘極 介電質3 1 9的側壁。如果不存在該薄氧擴散障壁層3 3 〇，則 在後續程序中直接應用的氧（〇2、Os等）或存在於大氣中的 周圍氧，會從側面藉由該透氧性閘極介電質31〇内的細孔 隙而進入位於該透氧性閘極介電質31〇下方的矽基板3〇〇， 氧化在通道區域327内的該矽基板，形成二氧化矽沈積。 藉由干擾流經該通道327的電流，該二氧化矽沈爭塑
質3 19之間的介面處形成。 L該閘極電極318與該閘極介電 由於二氧化矽係一介電質，所 以在該基板300内或在該閘極電極318内形成的二氧化石夕沈 積將增加該閘極介電質3丨9的實體厚度 。此外，因為二氧
87235.DOC -17- 200415732 化矽與該透氧性閘極介電質3丨9比較具有一相對較低k介電 值，則該閘極介電質319的有效電]^值會顯著增加，基本上 否疋了採用一高k介電材料的有利用途。 該薄氧擴散障壁層330的另一好處在於，接觸該抗氧間 隔物3 3 0的閘極電極3 1 8的邊緣也被密封起來。該薄抗氧擴 散障壁層330密封至該閘極電極3丨8的邊緣及該透氧性閘極 介電質3 1 邊緣，有助於提高該電晶體的熱電子壽命。 在形成孩氧擴散障壁層後，該方法可以立即繼續採用一 尖知?植入方法形成尖端3 4 0，或淺源極/汲極延伸部分， 如圖3J所tf。可以使用大量熟知的技術在該基板3〇〇内形 成尖端340。在本發明之一具體實施例中，該基板3〇〇摻雜 具有與該井303的導電性相反之導電性的離子。例如，如果 井〇 3 /、有P型導電性，則該尖端植入包括將n型的導電 離子，如神離子，植入該基板300的頂部中以形成傳統_ 大％區域。但是如果，如果井3〇3具有一 η型導電性，則該 尖端植入包括將ρ型的導電離子，如硼離子，植入該基板 300的頂部中以形成傳統的ρ尖端區域。該閘極電極保 護位於該閘極介電質319下方的基板區域以免於被植入離 〇 該植入劑量低於用於形成深源極/汲極接面的植入劑量， 以下作更為詳細之說明。例如，在本發明之_項具體實施 例中，茲等η型導電性離子可採取大約Ul〇15i〇ns/Cm2之一 植入劑量範圍沈積。另外，為確保該尖端34〇形成深度淺， 植入能量應低，例如1 0 kev左右。
87235.DOC -18- 200415732 在本發明之-具體實施例中，該等離子以—直接垂直的 角度（90°)植入以形成與該氧擴散障壁層33。之外緣側邊對 月的大吻340。’然後可以實行一快速熱處理（RTp)以驅動位 於該氧擴散障壁層330下方及部分位於該透氧性閘極介電 質319下方的尖端340。 仁疋，一热0此項技術者將認識到可以實行其他方法從 而以90。以外的其他一角度植入該淺尖端34〇。一成角度的 離子植入可能要求一略高的植入能量，因為該離子植入的 角度可能要求該等離子藉由氧擴散障壁層33〇或該透氧性 閘極介電質319的較低部分植入到達位於該氧擴散障壁層 330或該透氧性閘極介電質3 19下面的基板。 接下來，如圖3Κ至3L所示，該方法繼續形成一鄰近或接 觸孩薄氧擴散障壁層330外側壁的厚間隔物344。厚間隔物 344可以由氮化矽構成，或係氮化矽及氧化矽的一組合。在 本發明之一具體實施例中，該厚間隔物344係由一快速熱 氧化方法形成的一氧化物/氮化物/氧化物（〇Ν〇)合成物。 在本發明之另一具體實施例中，該厚間隔物344係一氮化 物/氧化物合成物。可藉由在該隔離區域3〇2、該尖端植入 340、該薄氧擴散障壁層330及該閘極電極31 8上覆毯式沈 積大約在50與100Α之間的一薄氧化層341而形成該氮化物/ 氧化物間隔物，如圖3Κ所示。該氧化層341的覆毯式沈積 可能包括任何熟知的CVD方法，其中包括一BTBAS方法。 將該沈積溫度保持低溫，最好在650°C，是有好處的，如此 可使▲熱此置不打擾該等植入尖端340。接下來，將—5〇〇
87235.DOC -19- 200415732 至1800A的厚氮化矽層342沈積到該氧化層341上。氮化石夕 層可以藉由標準CVD沈積方法形成，包括BTBASa積技術 。再/入保持该沈積溫度較低是有好處的。接下來，各向異 性地蝕刻氮化矽層342及氧化層341以形成厚間隔物344， 如圖3L所示。該厚間隔物344確保一後續的深植入不打擾 在該厚間隔物344下面的該尖端340。因此，如下面圖3Μ< 說明，該厚間隔物344形成至厚與寬得足以防止後續高劑 量深離子植入壓倒該厚間隔物344下方的淺尖端部分34〇。 接下來，如圖3Μ所示，該基板300接受一高劑量的深植 入方法，以形成在該井區域303内的深接面源極/汲極區域 348。該深植入包括植入具有同樣導電類型的離子，用以 形成該等尖端340。例如，如果井303係具有一 ρ型導電性， 則植入一 η型離子，而對於一 η型導電性井，則植入一 ρ型離 子。範例η型離子包括砷與磷，而範例ρ型離子則包括硼。 同時’如果該導電性閘極電極3丨8包括多晶矽，則該深植入 方法能用於在該閘極電極内摻雜多晶矽，如先前未摻雜的 話。在本發明之一具體實施例中，該深植入348形成至 lxl〇19/cm3與5xl02W之間的一濃度及大約〇·ΐ5至0.25微 米的一深度。可以實行一活化退火，以活化該尖端340及深 植入348。可在一氮大氣中，藉由一 rTP，在9〇(TC與1200 °C之間的溫度下，最好是⑺⑼它，實行該退火，大約1〇至 300秒鐘，最好是2〇秒。 由此已說明本發明的數項具體實施例。但是，熟習此項 技術者應明白，本發明不僅限於所述之具體實施例，而可
87235.DOC -20- 以在以下隨"料利_之 更而實施。 乾圍内進行修改與變 【圖式簡單說明】 本發二已藉由範例來進行解說，但本發明未限定於這些 〆、中相同的參考符號代表相同的元件，且其中： 二圖1對藉由在-依據先前技術之電晶體閉極結構中的一 高k閘極介電質之氧擴散的潛在效果作了說明。 圖2依據本發明之—具體實施例，說明具有一薄氧擴散障 壁層的一電晶體。 圖3A至3M依據本發明之一具體實施例，說明一形成一 具有一薄氧擴散障壁層之電晶體的方法，以防止藉由一透 氧性閘極電極的側氧擴散。 【圖式代表符號說明】 100 電晶體閘極結構 101 矽基板 102 閘極介電質 104 閘極電極 106 氧 108 二氧化矽沈積 200 電晶體 201 矽基板 202 透氧性問極介電質 204 閘極電極 87235.DOC -21 - 200415732 206 208 210 211 212 300 301 302 303 304 306 308 310 312 318 319 320 324 326 327 330 340 薄氧擴散障壁層 厚側壁間隔物 源極/汲極區域 源極/沒極延伸部分 深接面源極/汲極接觸區域 矽基板 井 場隔離區域 井 透氧性介電層 導電層 硬遮罩層 光阻遮罩/透氧性閘極介電質 硬遮罩 閘極電極 透氧性閘極介電質 頂部邊緣 閘極結構（閘極） 薄抗氧層 基板部分/通道區域 薄抗氧層326的一部分（薄抗氧間隔物） 小二山 大m 87235.DOC -22- 200415732 341 氧化層 342 厚氮化矽層 344 厚間隔物 348 深植入物 -23 -
87235.DOC

Claims (1)

  1. 200415732 拾、申請專利範圍： 1 · 一種方法，其包括： 在一石夕基板上形成一閘極結構，該閘極結構包括在一 透氧性閘極介電質上的一導電性閘極電極，該閘極結構 具有側壁；以及 在該閘極結構的一整個側壁長度上形成一薄氧擴散障 壁層，孩薄氧擴散障壁層係用於防止氧侧擴散進入該透 氧性閘極介電質。 2·如:請專利範圍第^之方法，其進—步包括在形成該 薄氧擴散障壁層後’立即在鄰近該閘極結構的該碎基板 内形成淺源極/汲極延伸部分。 3.如申請專利範圍第巧之方法，其中該透氧性介電層係 一高k介電材料。 4. 5. 如申請專利範圍第丨項之方法， 至大約2A與300A之間的一厚度 如申請專利範圍第1項之方法， 可擴散的氧。 其中該薄抗氧層係形成 〇 其中該薄抗氧層不含有 其中該薄抗氧層係一氮 其中該薄抗氧層係藉由 其中該薄抗氧層係藉由 其進，步包捂在—實質 6·如申請專利範圍第1項之方法 化物。 •如申请專利範圍第1項之方法 —低溫方法形成。 8 ·如申請專利範圍第1項之方法 一 BTBAS方法形成。 9·如申請專利範圍第1項之方法 87235.DOC 200415732 上無氧環境中實行該方法。 10·—種方法，其包括： 在一基板上沈積一高k介電層，該高]^介電層對氧擴散 具有1¾滲透性； 在遠向k介電層上沈積一導電層； 圖案化孩導電層及高]^介電層以在該基板上形成一閘 極結構，該閘極結構具有一導電閘極電極與一高k閘極 介電質，該導電閘極電極及高k閘極介電質具有垂直對齊 的側壁； 將薄抗氧層覆毯式沈積在該閘極結構上方以及該導 電閘極電極與高k閘極介電質之該等垂直對齊的側壁上， 琢薄抗氧層沈積至大約2A與300A之間的厚度；以及 各向異性蝕刻該薄抗氧層以在該閘極電極及該高 極介電質之該等垂直對齊的側壁上形成一薄氧擴散障壁 層。 11·如申請專利範圍第1〇項之方法，其中該導電層包含多晶 〇 •如申i專利範圍第1 〇項之方法，其中該薄抗氧絕緣層包 含氮化物。 13·如申請專利範圍第10項之方法，其中該薄抗氧層係採用 一低溫方法沈積。 1 4·如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中該薄抗氧層係在一 低於650°c的溫度下沈積。 15 ·如申請專利範圍第10項之方法，其中該薄抗氧層不含有 87235.DOC 16.200415732 17. 18. 19. 20. 21. 22. 可擴散的氧。 一種裝置，其包含： 覆蓋於一基板上面的一透氧性閘極介電質； 在該透氧性閘極介電質上方的一導電閘極電極；以及 覆蓋該閘極介電質之該整個側壁長度的—薄氧擴散障 壁層’該薄氧擴散障壁層係用於防止氧側擴散進入該間 極介電質。 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該閘極介電質係一 高k介電材料。 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該導電結構係多晶 ^ 〇 如申巧專利範圍第16項之裝置，其中該薄氧擴散障壁層 具有大約在2A至300人之間的一厚度。 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該薄氧擴散障壁層 包含一氮化物材料。 如申請專利範圍第16項之裝置，其中該薄氧擴散障壁層 不含有可擴散的氧。 一種積體電路，其包含： —矽基板； 覆蓋於該矽基板上面的一高k閘極介電質，該高k閘極 介電質具有側壁； 覆盖於該高k閘極介電質上面的一導電閘極電極；以及 覆盖該高k閘極介電質之該整個側壁長度的一薄氧擴 &障壁層’該薄氧擴散障壁層係用於防止氧側擴散進入 87235.DOC 200415732 該閘極介電質。 23. 如申請專利範圍第22項之積體電路，其進一步包含鄰近 該薄氧擴散障壁層的厚間隔物。 24. 如申請專利範圍第22項之積體電路，其中該薄氧擴散障 壁層包含一氮化物材料。 25. 如申請專利範圍第22項之積體電路，其中該薄氧擴散障 壁層不含有可擴散的氧。 26. 如申請專利範圍第22項之積體電路，其中該高k閘極介 電質具有一介電常數，其實質上高於二氧化矽之介電常 數。 27. 如申請專利範圍第22項之積體電路，其中該高k閘極介 電質包含一材料，該材料係來自於由金屬氧化物、鐵電 材料、非晶金屬碎酸鹽及碎酸鹽氧化物與順電材料所組 成的群組。 87235.DOC
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