TW444350B - Method of manufacturing a semiconductor device - Google Patents

Description

4443 5 〇 Α7 Β7 經濟部智慧財產局員工消费合作杜印製 五、發明說明（f ) 發明之背景： 1.發明之領域： 本發明係有關於一種製造半導體設備之方法，尤指一種 有關於形成半導體設備之凸起源極/汲極區的方法。 2·習知技藝之說明： 第1Α至1C圖係為用於說明一種形成半導體設備之凸起 源極/沒極區的傳統方法之橫剖面圖。 參考第1Α圖，隔離裝置間的一隔離層12被形成於—半 導體基板11上。一個閘極氧化物層13被形成於隔離層12 形成於其中的半導體基板11上。在形成閘極氧化層後， 一閘極用的多晶矽層及一遮罩絕緣層依序被形成於一結果結 構上。該遮罩絕緣層、多晶矽層以及閘極氧化物層13被刻 畫’因而形成具有遮罩絕緣層15的一閘極14。 參考第1Β圖，一間隔物絕緣層被形成於第ιΑ圖的結構 上’且間隔物16係以乾式蝕刻法而被形成於閘極14壁面與 遮罩絕緣層15上。一形成於半導體基板η表面上的原始氧 化物層係以濕式潔淨法移除β —磊晶矽層17係以化學氣相 沈積而被選擇性地成長於為間隔物16所暴露的基板η上。 一雜質離子被植入該磊晶矽層，並進行退火。因此，該 雜質離子被活化並擴散進合基板11，以便形成一凸起的源 極與一汲極區18，如第(0圖所示。 另一方面，乾式蝕刻法使用電漿。基板11的表面係過 量暴露於電漿中，以便發生基板11的損耗，且其晶格為電 2 本纸張尺度適用中®國家標準（CNS)A4規格（21〇 χ 297公釐） ill------------— — — --^7wi {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4443 5 0 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（» 浆損傷所破壞。問題在於蠢晶碎層的最初成長相當因難，且 小面（facet)在最初成長期間產生，因此該凸起源極與没 極18的摻雜縱深並不均勻。 發明之簡要說明： 因此，本發明之主要目的在於提供一種製造半導體設備 的方法，該方法在形成凸起源極與汲極區時，可解決並避免 基於形成間隔物之钮刻所造成的晶格破壞及基板損耗。 為達成上述目的，根據本發明之一種製造半導體設備的 方法其所包含之步驟為： 依序形成一閘極氧化物層、一閘極及一遮罩絕緣層於一 半導體基板上； 在形成該遮罩絕緣層後’依序形成第一與第二絕緣層於 一結果結構上； 藉由蝕刻該第二絕緣層，而形成一第一間隔物於該閘極 與具有第一絕緣層之遮罩絕緣層的壁面上； 蝕刻該第一絕緣層，以便形成一凹槽，以及該第一間隔 物二側的基板與遮罩絕緣層表面被暴露，藉此一第二間隔物 被形成於該閘極與遮罩絕緣層的壁面上； 形成一磊晶矽層於該暴露基板上；以及 藉由穿經蟲晶矽層植入雜質離子並藉由進行退火製程， 而形成凸起源極與汲極區於該基板中。 本紙張尺度適用中a Η家標筚（CNS>A4規格（210 * 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) T裝--------訂 ii'lur 4443 5 〇 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 12-隔離層 14-閘極 16-間隔物 18-源極與；ί及極區 22-隔離層 24-閘極 26_第一絕緣層 27- 第二絕緣層 28- 磊晶矽層 A7 B7 五、發明說明（)） 圊式之簡要說明： 本發明的前述特性與其他特徵將於下列說明中結合附圖 作一說明，其中： 第1A至1C圖係為用於說明一種製造半導體設備的傳統 方法的橫剖面圖；以及 第2A至2F囷係為用於說明一種根據本發明之製造半導 體没備的方法的舉例橫剖面圖。 圖號說明： 1卜導體基板 13-閘極氧化物層 15-遮罩絕緣層 17'蟲晶珍層 21-半導體基板 23-閘極氧化物層 25-遮罩絕緣層 26a-第二間隔物 27a-第一間隔物 發明之詳細說明： 第2A至2F圖係為用於說明一種根據本發明之製造半導 體裝置的方法的橫剖面圖。 參考第2A圖，-隔離層22被形成於一半導體基板21 上’以將裝置間隔離。在形成隔離I 22後，—閘極氧化物 4 本紙張尺度適用中Β困家揉準（CNS)A4規& (21(公爱） H --------) 裝--- - <請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 4443 5 〇 A7 B7 五、發明說明（) 層23、一閘極多晶妙層及一遮罩絕緣層係依序被形成於一 結果結構上。該遮罩絕緣層、多晶矽層及閘極氧化物層23 被刻畫，以使得具有該遮罩絕緣層於其上的一閘極24被形 成。 參考第2B圖，第一與第二絕緣層26，27係依序被形成 於第2A圖的結構上。該第一絕緣層係以厚度為5〇至15〇 埃的氡化物層形成，以及該第二絕緣層27係以厚度為3〇〇 至600埃的氮化物層形成係為所希冀。 如第2C圖所示’藉由乾式蝕刻法钮刻該第二絕緣層27， 則一第一間隔物27a被形成於具有第一絕緣層26的閘極24 與遮罩絕緣層25的壁面上。進行低於1〇〇%過度餘刻的乾式 蚀刻法。當第二絕緣層27被乾式姓刻時，該第一絕緣層26 作為基板21的保護層，藉此避免基板21的晶格破壞且後續 製程變得容易。 如第2D圖所示，該第一絕緣層26係以濕式蝕刻法被飯 刻’以使得該第一間隔物27a二側的基板21與遮罩絕緣層 25的表面被暴露，因而形成一第二間隔物26a於閘極與遮 罩絕緣層24, 25的壁面上。該濕式蝕刻法使用RCA潔淨、 紫外光臭氧潔淨或氟化氩浸泡，並進行至深度彳&於1〇〇埃的 凹槽被形成於該第二間隔物26a的較低部分為止。再者，該 濕式蝕刻法可使用一濕式潔淨，以移除原始氧化物層。 參考第2E囷，一磊晶矽層28係以低壓化學氣相沈積或 超高真空化學氣相沈積法，而被選擇性地成長於暴露在該第 一與第二間隔物27a，26a二側的基板21上，其中所形成的 本紙張尺度適用中8 B家橾準（CNS>A4规格<210 297公漦） ------丨—丨丨丨'.^-裝— (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ο. 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4443 50 經濟部智慧財產局負工消费合作社印製 A7 B7 五、發明說明（/ ) 磊晶矽層28具有500至2000埃的厚度。在使用低壓化學氣 相沈積法的狀況中，以即時的方法進行氫氣烘烤，以避免在 磊晶矽層28形成前，在800至900。(：的溫度，於一至五分 鐘之間，產生一個氧化物層。其次，該低壓化學氣相沈積的 進行係藉由30至300 seem的DCS沈積氣體，以及30至200 seem的氣化氫，在1〇至5〇拖耳的壓力下，以及在75〇至950 °C的溫度下3至10分鐘。進行超高真空化學氣相沈積的條 件為600至70(TC的溫度，低於1拖耳的壓力，以及使用矽 烷或二矽烷之沈積氣體。在磊晶矽層的成長中，影響最初小 面定位的小面係藉由產生於該第二間隔物26a較低部分上的 凹槽，而佔用閘極的較低部分’因而抑制小面的產生。 參考第2F圊’一濃度為ιχ i(p至lx 1〇n i〇n/cm2的 雜質離子係穿經該蟲晶碎層而被植入基板中，並進行一爐體 退火製程或快速加熱退火。該爐體退火製程係於氮氣環境與 800至950°C溫度的條件下，進行1〇至30分鐘。該快速加 熱退火係於900至1050°C溫度與氮氣或氫氣環境的條件下， 進行1至30秒’其中升溫速率為每秒3〇至20(TC。藉由該 退火製程的方法，雜質離子被活化並擴散進入基板中，因而 形成凸起源極與没極區29。當該凸起源極與没極區29為P 型時’硼或氟化硼離子被植入，而當該區域29為N型時， 砷或磷離子被植入。硼離子以5至50 KeV的能量被植入， 以及氟化硼離子以10至1〇〇 KeV的能量被植入，砷離子以 10至100 KeV的能量被植入，磷離子以1〇至70 KeV的能 量被植入為所希冀。 本纸張尺度適用中B國家棵準（CNS)A4规格（210 X 297公釐》 ---------— ! 裝— i — I 訂---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 4443 50 經濟部智慧財產局貝工消费合作社印製 A7 五、發明說明（L) 如上述，閘極壁面間隔物係以第-與第二絕緣層形 成’以及當第二絕緣層乾式餘刻時，該基板係為第一絕緣層 所保護，藉此聽基於_所造叙基板關傷與晶格破壞 且蟲晶成長變得料。再者，_小_產生絲置於間隔 物較低部分的凹槽所抑制，所以得以形成具有均句雜質濃度 縱深的凸起祕與源極區。亦即，製程被穩定，且裝置特性 被改良。 本發明已參考結合特定應㈣特定實關作—說明。舉 凡熟習此項技藝之人均作之運航改㈣涵蓋林發明範 _内。 因此，任何之修飾及改變均未脫明之申請專利範圍。 I,---_---------------->wl U--------訂--------A W----------------------- (靖先閱讀背面之注意事項¾¾寫木真) '___

Claims (1)

1. 0^88^ ^Bcs 4443 5〇 /、、申請專利範圍 1. 一種製造半導體設備之方法，包含下列步驟： 依序形成-閘極氧化物層、一閘極及一遮罩絕緣層於 一半導體基板上； 在形成該遮罩絕緣層後，依序軸第—與第二絕緣層 於一結果結構上； 藉由餘刻該第二絕緣層，而形成m隔物於該閑 極與具有第一絕緣層之遮罩絕緣層的壁面上； 银刻該第-絕緣層，以便形成一凹槽，以及該第一間 隔物二側的基板與遮罩絕緣層表面被暴露，藉此一第二間 隔物被形成於該閘極與遮罩絕緣層的壁面上； 形成一磊晶矽層於該暴露基板上；以及 藉由穿經蠢晶石夕層植入雜質離子並藉由進行退火製 程，而形成凸起源極與汲極區於該基板中。 2-如申請專利範圍第i項之方法，其中該第_絕緣層係由一 個氧化層形成’而該第二絕緣層係她化層形成。. 3. 如申請專概㈣丨項之枝，其帽戦賴氧化層具 有50至150埃的厚度’而所形成的該氣化層具有識至 600埃的厚度。 4. =請專利範圍第i項之方法，其中該第二絕緣層係係以 乾式蝕刻法蝕刻’’而該第一絕緣層係以濕式侧法 雌㈣4狀麵，其式侧法係為低 於100%的過度蝕刻。 6.如申請專利範圍第4項之方法’其中該濕式侧法係以似 本紙張尺度適用中國因家標準（CNS)A4規格（21〇x2^^j· ------------裝---------訂--------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局貝工消費合作社印製 4443 5 〇 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍 潔淨、紫外光臭氧潔淨以及氟化氫潔淨進行。 7. 如申請專利範圍第6項之方法，其中該濕式蝕刻法被進行 至深度低於100埃的凹槽被形成於該第二間隔物的較低部 分為止。 8. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該磊晶矽層係以低壓 化學氣相沈積或超高真空化學氣相沈積法形成，其具有5〇〇 至2000埃的厚度。 9·如申請專利範圍第8項之方法，其中在使用該低壓化學氣 相沈積法的狀況中，於該磊晶矽層形成前進行氫氣烘烤β 10. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該氫氣烘烤係以即 時的方法，在800至90(TC的溫度，進行一至五分鐘。 11. 如申請專利範圍第9項之方法，其中該低壓化學氣相沈 積的進行係藉由30至300 seem的DCS沈積氣體，以及 30至200 seem的氣化氩’在1〇至5〇拖耳的壓力下， 以及在750至950°C的溫度下3至10分鐘。 12. 如申請專利範圍第8項之方法，其中進行該超高真空化 學氣相沈積的條件為600至70(TC的溫度，低於1拖耳 的壓力，以及使用矽烷或二矽烷之沈積氣體。 13. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該雜質離子係以工 X 1〇15至 lx 1017 ion/cm2的濃度植入。 14. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該退火製程為爐體 退火製程快速加熱退火製程。 15. 如申請專利範圍第14項之方法，其中該爐體退火製程係 於氮氣環境與800至950°C溫度的條件下，進行1〇至30 9 本紙張尺度適用中0困家標準（CNS)A4規格（210 X 297公·〉 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 1 t n tj ] ϋ D 1- * 1 —i n n n I . 經濟部智慧財產局員工消费合作社印製 4443 5 〇 經濟部智慈財產局員工消費合作社印製 Α8 Β8 C8 D8 六、申請專利範圍 分鐘。 16.如申請專利範圍第14項之方法，其中該快速加熱退火係 於900至1050°C溫度與氮氣或氫氣環境的條件下，進行 1至30秒，其中升溫速率為每秒30至200°C。 本紙張尺度適用中國國家棵準（CNS)A4規格（210 * 297公釐） {請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)