專利名稱：場(chǎng)效應(yīng)晶體管及間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種集成電路的制造，尤其涉及一種具有間隙壁結(jié)構(gòu)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
背景技術(shù)：
隨著技術(shù)的演進(jìn)，在一些集成電路設(shè)計(jì)中，需要將傳統(tǒng)的多晶硅柵電極以金屬柵電極取代，以改進(jìn)縮小圖樣尺寸的元件表現(xiàn)。一稱為“后柵極”工藝的形成金屬柵極工藝的最終柵極結(jié)構(gòu)是在較后階段制作，以減少后續(xù)的工藝(包括在形成柵極后必須進(jìn)行的高溫工藝)。因此，隨著晶體管尺寸的減少，柵極氧化層的厚度必須減少，使元件即使在柵極長(zhǎng)度縮小時(shí)，仍能維持元件表現(xiàn)。為了減少柵極漏電流，業(yè)界也使用高介電常數(shù)介電層，其允許較大的物理厚度，而維持使用于較大技術(shù)節(jié)點(diǎn)的較薄厚度氧化層般的相同有效厚度。然而，在CMOS制作中形成此圖樣和相關(guān)的工藝時(shí)，會(huì)遭遇到挑戰(zhàn)。隨著柵極長(zhǎng)度和元件間的間距縮小，上述的問(wèn)題會(huì)更加惡化。舉例來(lái)說(shuō)，在“后柵極”工藝中，在進(jìn)行層間介電層填入間隙時(shí)，可能會(huì)產(chǎn)生孔洞。圖1顯示一以具有傳統(tǒng)間隙壁結(jié)構(gòu)118的“后柵極”工藝制作的場(chǎng)效應(yīng)晶體管 (FET) 100的剖面圖。場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 100可形成于鄰近隔離區(qū)104的基底102的有源區(qū)103上方。場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 100包括形成于基底102的有源區(qū)103中的輕摻雜區(qū) 122、源極/漏極區(qū)IM和硅化區(qū)126、柵極結(jié)構(gòu)109和柵極間隙壁118。柵極結(jié)構(gòu)109包括一柵極介電層122和一后續(xù)形成于基底102上方的虛設(shè)柵電極108。柵極間隙壁118包括分別形成于柵極結(jié)構(gòu)109兩側(cè)壁上的密封層112和氧化硅層116。此外，一接觸蝕刻停止層 (contact etch stop layer，CESL) 1；34 和一層間介電層(ILD) 136 可形成于基底 102 上方。 由于柵極間隙壁118間的開(kāi)口具有高的深寬比，常會(huì)在層間介電層136中形成一孔洞138， 而孔洞138會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題。例如，任何層間介電層136的孔洞138在后續(xù)工藝中，可變成金屬的貯藏所，增加元件的不穩(wěn)定性及/或元件的失效。因此，業(yè)界需要一改善的元件和形成間隙壁的方法。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題，本發(fā)明提供一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括一基底；一位于基底上包括側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)；一位于基底中柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的硅化區(qū)，硅化區(qū)具有一最靠近柵極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部邊緣；一鄰接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的第一氧密封層；一鄰接側(cè)壁上第一氧密封層的含氧層，且含氧層還包括延伸至基底上方的部分；一第二氧密封層，鄰接含氧層且延伸至基底上方的部分含氧層上方，其中第二氧密封層的外部邊緣與硅化層的內(nèi)部邊緣偏移。本發(fā)明提供一種間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，包括提供一虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)，包括一頂部表面和一位于鄰接要形成間隙壁結(jié)構(gòu)的基底上方的側(cè)壁表面；形成間隙壁結(jié)構(gòu)，包括以下步驟
沉積一第一氧密封層于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)上；移除虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)頂部表面的部分第一氧密封層，側(cè)壁表面的部分第一氧密封層保留；沉積一含氧層于第一氧密封層和虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面上；沉積一第二氧密封層于含氧層上；移除虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)頂部表面上方的部分第二氧密封層；及薄化第二氧密封層。本發(fā)明形成改善的元件和形成間隙壁的方法。為讓本發(fā)明的上述目的、特征及優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉一優(yōu)選實(shí)施例，并配合所附附圖，作詳細(xì)說(shuō)明如下


圖1顯示一以具有傳統(tǒng)間隙壁結(jié)構(gòu)場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的剖面圖。圖2顯示本發(fā)明制作間隙壁結(jié)構(gòu)方法的流程圖。圖3A-圖;3H顯示根據(jù)本發(fā)明圖2實(shí)施例方法制作間隙壁結(jié)構(gòu)各階段的剖面圖。圖4揭示一使用圖3A-圖;3H方法步驟制作的場(chǎng)效應(yīng)晶體管的剖面圖。其中，附圖標(biāo)記說(shuō)明如下100 場(chǎng)效應(yīng)晶體管；102 基底；103 有源區(qū)；104 隔離區(qū)；106 柵極介電層；108 虛設(shè)柵電極；109 柵極結(jié)構(gòu)；112 密封層；116 氧化硅層；118 間隙壁結(jié)構(gòu)；122 輕摻雜區(qū)；IM 源極/漏極區(qū)；126 硅化區(qū)；1；34 接觸蝕刻停止層；136 層間介電層；138 孔洞；200 制作方法；202 步驟；204 步驟；206 步驟；208 步驟；210 步驟；212 步驟；214 步驟；216 步驟；300 場(chǎng)效應(yīng)晶體管；302 基底；303 有源區(qū)；304 隔離區(qū)；306 柵極介電層；308 虛設(shè)柵電極層；309 虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)；309a 頂部表面；309b 側(cè)壁表面；310 硬式掩模層；312 第一氧密封層；314 含氧層；314a 最大厚度；314e 外部邊緣；316 第二氧密封層；316b 距離；316e 外部邊緣；318 間隙壁結(jié)構(gòu)；318a 厚度；322 輕摻雜源/漏極區(qū)；3M 重?fù)诫s源/漏極區(qū)；326 硅化區(qū)；326a 最大厚度；
326e 內(nèi)部邊緣；332 襯氧化層；
332a 厚度；3；34 接觸蝕刻停止層；334a 厚度；336 層間介電層；340a 開(kāi)口； 340b 開(kāi)口；340c 開(kāi)口 ；400 場(chǎng)效應(yīng)晶體管；408 金屬柵電極；409 柵極結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下提供許多不同實(shí)施例或范例，以實(shí)行本發(fā)明各種不同實(shí)施例的特征。以下將針對(duì)特定實(shí)施例的構(gòu)成與排列方式作簡(jiǎn)要描述，當(dāng)然，以下的描述僅是范例，但非用來(lái)限定本發(fā)明。舉例來(lái)說(shuō)，于第一元件“上方”或“之上”形成第二元件的敘述，可包括第一元件和第二元件直接接觸的實(shí)施例，但也包括一額外的元件形成于第一元件和第二元件間的實(shí)施例，而使第一元件和第二元件沒(méi)有直接接觸。此外，本發(fā)明在各范例中可能會(huì)出現(xiàn)重復(fù)的元件標(biāo)號(hào)，但上述的重復(fù)僅是用來(lái)簡(jiǎn)要和清楚的描述本發(fā)明，并不代表各實(shí)施范例和結(jié)構(gòu)之間有必然的關(guān)聯(lián)性。以下將參照?qǐng)D2 圖3H描述場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制作方法200和一場(chǎng)效應(yīng)晶體管 300。圖2是一流程圖，揭示本發(fā)明制作間隙壁結(jié)構(gòu)318的方法200。圖3A-圖3H顯示根據(jù)本發(fā)明圖2實(shí)施例方法制作間隙壁結(jié)構(gòu)318各階段的剖面圖。圖2的方法并沒(méi)有制作出一完成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。根據(jù)本發(fā)明的精神，還可使用互補(bǔ)式金屬氧化物半導(dǎo)體(CM0Q技術(shù)制作完成的場(chǎng)效應(yīng)晶體管。因此，可理解的是，可于圖2的方法200之前、之中或之后提供額外的工藝，且一些其它的工藝在此僅簡(jiǎn)要的描述。另外，圖2至圖3H經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)化，以更容易了解本發(fā)明的概念。舉例來(lái)說(shuō)，雖然附圖中揭示場(chǎng)效應(yīng)晶體管300的間隙壁結(jié)構(gòu)318，可理解的是，集成電路(IC)可包括一些其它的元件，包括電阻、電容、電感、熔絲等。請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3A，首先，方法200進(jìn)行步驟202，提供一于基底302上方包括一頂部表面309a和一側(cè)壁表面309b的虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309。基底302可包括硅基底，在其它的實(shí)施例中，基底302可包括硅鍺、鎵砷或其它適合的半導(dǎo)體材料。基底302可還包括其它元件， 例如各種摻雜區(qū)、埋藏層及/或外延層。另外，基底302還可以是例如絕緣層上有硅(SOI) 的絕緣層上有半導(dǎo)體。在其它的實(shí)施例中，基底302可包括摻雜外延層、梯度(gradient) 半導(dǎo)體層，及/或可還包括一半導(dǎo)體層位于不同形態(tài)的半導(dǎo)體層上的結(jié)構(gòu)，例如硅層位于一硅鍺層上。在其它的范例中，化合物半導(dǎo)體基底可包括多層硅結(jié)構(gòu)，或硅基底可包括多層化合物半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。基底302可包括一有源區(qū)303和一隔離區(qū)304。有源區(qū)303可依本技術(shù)領(lǐng)域熟知的設(shè)計(jì)需求包括各種的摻雜形態(tài)。在一些實(shí)施例中，有源區(qū)303可摻雜P型或N型的摻雜物。例如，有源區(qū)303可摻雜例如硼或BF2的P型摻雜物、例如磷或砷的N型摻雜物及/或上述的組合。有源區(qū)303可用以制作N型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(NMOQ或P型金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(PMOS)。可于基底302上形成隔離區(qū)304，以隔離各有源區(qū)303。隔離區(qū)304可使用例如區(qū)域氧化隔離技術(shù)(LOCOS)或淺溝槽隔離(STI)的隔離技術(shù)，以定義和電性隔離各有源區(qū) 303。在本實(shí)施例中，隔離區(qū)304包括淺溝槽隔離(STI)。隔離區(qū)304可包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氟硅玻璃(FSG)、低介電常數(shù)介電材料、其它適合的材料及/或上述的組合。隔離區(qū)304在本實(shí)施例中是淺溝槽隔離(STI)，其可以任何適合的工藝形成。在一范例中， 淺溝槽隔離(STI)形成方法包括以下步驟使用傳統(tǒng)的光刻工藝圖案化半導(dǎo)體基底302，于基底302中蝕刻一溝槽(例如使用干蝕刻、濕蝕刻及/或等離子體蝕刻工藝)，且于溝槽中填入介電材料(例如使用化學(xué)氣相沉積工藝)。在一些實(shí)施例中，溝槽中填入多層結(jié)構(gòu)，例如熱氧化襯層上填入氮化硅或氧化硅。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D3A，位于基底302上方的虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309可包括一柵極介電層 306和一虛設(shè)柵電極層308。柵極介電層306可形成于半導(dǎo)體基底302上方。在一些實(shí)施例中，柵極介電層306可包括氧化硅、氮氧化硅、高介電常數(shù)介電層或上述的組合。適合的高介電常數(shù)介電層的范例包括HfO2、HfSiO、HfSiON、HfTaO、HfTiO、Hf&0、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬硅酸鹽、過(guò)渡金屬氮化物、過(guò)渡金屬硅酸鹽、金屬氮氧化物、金屬鋁酸鹽、硅酸鋯、鋁酸鋯、氮化硅、氮氧化硅、氧化鋯、氧化鈦、氧化鋁、HfO2-Al2O3合金、其它適合的介電材料及/或上述的組合。柵極介電層306可以熱氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、原子層沉積工藝形成，且柵極介電層的厚度可小于2nm。柵極介電層306可還包括一界面層(未示出)，以使柵極介電層306和基底302間的應(yīng)力最小化。界面層可以是熱氧化工藝形成的氧化硅或氮氧化硅。例如，界面層可以快速熱氧化(rapid thermal oxide, RT0)工藝或傳統(tǒng)的包括氧的退火工藝形成。形成一虛設(shè)柵電極層308于柵極介電層306上方。在一些實(shí)施例中，虛設(shè)柵電極層308包括單一層或多層結(jié)構(gòu)。在本實(shí)施例中，虛設(shè)柵電極層308可包括多晶硅。更進(jìn)一步說(shuō)明，虛設(shè)柵電極層308可以是具有均勻或梯度摻雜的摻雜多晶硅。虛設(shè)柵電極層308 可具有任何適合的厚度。在本實(shí)施例中，虛設(shè)柵電極層308的厚度約為30nm 60nm。虛設(shè)柵電極層308可使用低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)形成。在一實(shí)施例中，低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)可在一般的低壓化學(xué)氣相沉積爐管中進(jìn)行，其溫度約為580°C 650°C，壓力約為 200mTorr lTorr，使用 SiH4、Si2H6, Si3H8, SiH2Cl2 作為硅來(lái)源氣體。此外，虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309還可包括一位于虛設(shè)柵電極層308上方的硬式掩模層 310，以保護(hù)虛設(shè)柵電極308。硬式掩模層310可包括氮化硅。硬式掩模層310可以化學(xué)氣相沉積法(CVD)工藝或低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD)形成。硬式掩模層310的厚度可約為 100埃 400埃。虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309是使用沉積柵極介電層306和虛設(shè)柵電極層308的坦覆性薄膜形成。在沉積硬式掩模層310之后，使用一光致抗蝕劑層(未示出)圖案化硬式掩模層310。之后，使用反應(yīng)離子蝕刻(RIE)或高密度等離子體(HDP)工藝，借由該硬式掩模層310，圖案化虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309，暴露部分的基底302。請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3B，方法200接著進(jìn)行步驟204，沉積第一氧密封層312于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309上。第一氧密封層312可包括氮化硅或摻雜碳的氮化硅。第一氧密封層312可具有任何適合的厚度。在本實(shí)施例中，第一氧密封層312的厚度范圍可約為40埃 60埃。 第一氧密封層312可使用分子層沉積(molecular layer deposition, MLD)工藝形成。本揭示的分子層沉積工藝是在以下條件進(jìn)行壓力小于lOmTorr，溫度約在350°C至500°C之間，例如450°C。在一實(shí)施例中，氮化硅是借由將一硅源化合物與一氮源反應(yīng)，沉積在虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309上。硅源化合物提供沉積氮化硅所需的硅，其可以是硅烷(SiH4)或四乙基氧化硅(TE0Q。氮源提供沉積氮化硅所需的氮，其可以是氨或氮?dú)狻Ｔ诹硪粚?shí)施例中，摻雜碳的氮化硅是借由將一碳源化合物、一硅源化合物和一氮源反應(yīng)，沉積于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309上。碳源化合物可以是有機(jī)化合物，例如C2H6的碳?xì)浠衔铩Ｕ?qǐng)參照?qǐng)D2和圖3C，方法200接著進(jìn)行步驟206，使用干蝕刻工藝(例如各向異性蝕刻工藝)移除位于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309頂部表面309a上的第一氧密封層312，位于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309側(cè)壁表面309b的第一氧密封層312保留。值得注意的是，第一氧密封層312 可密封柵極結(jié)構(gòu)309，與含氧結(jié)構(gòu)及/或后續(xù)工藝的環(huán)境氧隔離，以避免氧傳送至柵極結(jié)構(gòu) 309下的區(qū)域。防止氧傳送至柵極結(jié)構(gòu)309下可至少部分防止基底的氧化，其中基底302 的氧化可能會(huì)于柵極結(jié)構(gòu)309下形成不希望的氧化物(例如氧化硅)。若不防止氧化物的形成，氧化物會(huì)成長(zhǎng)至一足以降低元件效能的厚度。此干蝕刻工藝可具有高選擇性，所以干此蝕刻工藝不會(huì)蝕入基底302的表面。舉例來(lái)說(shuō)，干蝕刻工藝的條件如下來(lái)源功率約為 150 220W，壓力約為10 45mTorr，使用BP、CH2F2、O2、He和Ar作為蝕刻氣體。在此方法中，場(chǎng)效應(yīng)晶體管300的第一氧密封層312在基底表面幾乎不會(huì)形成凹槽。第一氧密封層 312的最大厚度31 約為40埃 60埃。如圖3C所示，在形成第一氧密封層312之后，可于基底302中形成輕摻雜源/漏極區(qū)(LDD) 322，其是使用離子注入硼或磷并使用以下條件形成能量約為5 lOOKeV、摻雜量約為 IEll 至 1E14 atoms/cm2。請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3D，方法200接著進(jìn)行步驟208，沉積一含氧層314于第一氧密封層312和虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309的頂部表面309a上。含氧層314可包括氧化硅或氮氧化硅，含氧層314可具有任何適合的厚度。在本實(shí)施例中，含氧層314的最大厚度31 約為20埃 30埃。含氧層314可使用化學(xué)氣相沉積法(CVD)或原子層沉積法(ALD)形成。例如，含氧層314可以下述條件沉積形成壓力小于IOmTorr,溫度約為350°C 500°C，例如450°C，使用SiH4和N2O作為反應(yīng)前驅(qū)物。請(qǐng)繼續(xù)參照?qǐng)D2和圖3D，方法200接著進(jìn)行步驟210，沉積第二氧密封層316于含氧層314上。第二氧密封層316可包括氮化硅或摻雜碳的氮化硅。第二氧密封層316可具有任何適合的厚度。在本實(shí)施例中，第二氧密封層316的厚度約為250埃 300埃。第二氧密封層316可使用分子層沉積工藝(MLD)形成，其中本揭示的分子層沉積工藝的條件如下壓力小于IOmTorr,溫度約介于350°C至500°C之間，例如約450°C。在一實(shí)施例中，氮化硅是借由反應(yīng)硅源化合物和氮源，沉積于含氧層314上。硅源化合物提供沉積氮化硅所需的硅，其可以是硅烷(SiH4)或四乙基氧化硅(TE0Q。氮源提供沉積氮化硅所需的氮，其可以是氨或氮?dú)狻Ｔ诹硪粚?shí)施例中，摻雜碳的氮化硅是借由將一碳源化合物、一硅源化合物和一氮源反應(yīng)，沉積于含氧層314上。碳源化合物可以是有機(jī)化合物，如例如C2H6的碳?xì)浠衔铩Ｖ档米⒁獾氖牵练e含氧層314和沉積第二氧密封層316的步驟可在一單一反應(yīng)器中進(jìn)行。請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3E，方法200接著進(jìn)行步驟212，使用一干式蝕刻工藝(例如各向異性蝕刻)，移除位于虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309的頂部表面309a上方的部分第二氧密封層316，第二氧密封層316鄰接含氧層314，且延伸至基底302上方的部分含氧層314上方。干蝕刻工藝可具有高選擇性，因此干蝕刻工藝可停止在含氧層314，且形成一高深寬比開(kāi)口 340a。例如，此干蝕刻工藝可在以下條件進(jìn)行來(lái)源功率約為150 220W，壓力約為10 45mTorr， 使用BP、CH2F2、O2、He和Ar作為蝕刻氣體。如圖3E所示，形成重?fù)诫s源/漏極區(qū)(S/D)324，重?fù)诫s源/漏極區(qū)(S/D) 3 是借由離子注入硼或磷形成，其條件可如下能量約為5 150KeV，摻雜量約為1E15 lE16atoms/cm20請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3F，方法200接著進(jìn)行步驟214，借由自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化工藝于源/ 漏極區(qū)3 上形成硅化區(qū)326。例如，自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化工藝可包括三個(gè)步驟首先，圖3E的場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET) 300結(jié)構(gòu)可能需要于其暴露的表面進(jìn)行預(yù)清洗工藝，以移除含氧層314 及/或自生氧化層(native oxide)。此清洗步驟包括以緩沖氫氟酸處理一適當(dāng)時(shí)間。值得注意的是，位于柵極結(jié)構(gòu)309的側(cè)壁309b鄰接第一氧密封層312的剩余含氧層314可還包括延伸至基底302上方的部分。后續(xù)，使用濺鍍工藝在500°C 900°C沉積一金屬材料于基底表面，使金屬材料和其下的硅產(chǎn)生反應(yīng)，形成硅化區(qū)326。之后，移除未反應(yīng)的金屬材料。 硅化區(qū)3 可包括硅化鈦、硅化鈷、硅化鎳、硅化鉬、硅化鉺或硅化鈀的材料。值得注意的是，硬式掩模層310和第二氧密封層316可保護(hù)虛設(shè)多晶硅層308，防止其于自對(duì)準(zhǔn)金屬硅化工藝中硅化。硅化區(qū)幻6的最大厚度326a約為300埃 500埃。柵極結(jié)構(gòu)309每一側(cè)的硅化區(qū)3 包括鄰近柵極結(jié)構(gòu)309的內(nèi)部邊緣326e，此內(nèi)部邊緣326e 大體上對(duì)準(zhǔn)含氧層314的外部邊緣3He。請(qǐng)參照?qǐng)D2和圖3G，方法200接著進(jìn)行步驟216，使用濕蝕刻工藝薄化鄰接含氧層 314且延伸至基底302上部分含氧層314上方的第二氧密封層316。更甚者，濕式蝕刻工藝可同時(shí)移除硬式掩模層310。濕式蝕刻工藝具有高選擇性，所以濕式蝕刻工藝可停止在淺溝槽隔離(STI)304、含氧層314、虛設(shè)柵電極308和硅化區(qū)326。例如，上述高選擇性濕式蝕刻可以使用磷酸處理一適當(dāng)時(shí)間。濕式蝕刻工藝可形成一開(kāi)口 340b。開(kāi)口 340b的深寬比小于圖3E的開(kāi)口 340a的深寬比。由于第二氧密封層316間沒(méi)有足夠的空間使后續(xù)形成的層(例如層間介電層)填入第二氧密封層316之間的小區(qū)域，圖3E的開(kāi)口 340a的高深寬比可能會(huì)使后續(xù)形成的層產(chǎn)生孔洞。但是，如圖3H所揭示，開(kāi)口 340b的低深寬比可防止層間介電層形成孔洞，因而減少元件的不穩(wěn)定性及/或元件的失效。在另一實(shí)施例中，若濕式蝕刻工藝沒(méi)有同時(shí)移除硬式掩模層310，可接著使用包括氟或氯為基礎(chǔ)的蝕刻劑的干式蝕刻工藝移除硬式掩模層310。第二氧密封層316的最大厚度316a約為100埃 130埃。第一氧密封層312、含氧層314和第二氧密封層316以下稱為間隙壁結(jié)構(gòu)318。第一氧密封層312、含氧層314和第二氧密封層316的結(jié)合的厚度318a約為160埃 220埃。此外，薄化的第二氧密封層316 包括一外部邊緣316e，該外部邊緣316e與硅化區(qū)326的內(nèi)部邊緣326e偏移一距離316b， 第二氧密封層316的外部邊緣316e與硅化區(qū)326的內(nèi)部邊緣326e偏移約120埃 200埃的距離316b。請(qǐng)參照?qǐng)D3H，依序于圖3G的結(jié)構(gòu)上方形成一襯氧化層332、一接觸蝕刻停止層 (CESL) 334和一層間介電層(ILD) 336。襯氧化層332可由氧化硅的材料組成，且其可以化學(xué)氣相沉積法形成。襯氧化層332的厚度33 約為30埃 50埃。接觸蝕刻停止層334可例如為氮化硅或氮氧化硅，且其是形成在襯氧化層332上方，以形成一低深寬比開(kāi)口 340c。 接觸蝕刻停止層334可以例如化學(xué)氣相沉積法(CVD)工藝或低壓化學(xué)氣相沉積法(LPCVD) 沉積形成。接觸蝕刻停止層334的厚度33 約為180埃 220埃。由于開(kāi)口 340c的低深寬比，可于后續(xù)步驟于接觸蝕刻停止層334上方形成一足夠厚度的層間介電層336，而層間介電層336于開(kāi)口 340c中不會(huì)形成孔洞。例如，層間介電層336的厚度較佳為3000埃 4500埃。在一實(shí)施例中，層間介電層336可使用例如高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(high density plasma CVD)工藝或次大氣壓化學(xué)氣相沉積法 (SACVD)工藝的化學(xué)氣相沉積法工藝形成。例如，層間介電層336包括高密度等離子體氧化層。層間介電層336可在下述條件下形成低頻功率小于5000W、高頻功率小于3500W、 壓力小于IOmTorr,溫度約為500°C 1000°C，使用硅烷和氧氣作為反應(yīng)前驅(qū)物。在另一范例中，層間介電層336包括次大氣壓未摻雜硅玻璃層(sub-atmospheric undoped-siIicon glass, SAUSG)，此層間介電層336可在下述條件下形成壓力約為500 700torr，溫度約為500°C 600°C，使用四乙基氧化硅(TEOS)和臭氧作為反應(yīng)前驅(qū)物。請(qǐng)參照?qǐng)D4，其揭示一使用圖3A-圖3H方法步驟制作的完成場(chǎng)效應(yīng)晶體管400的剖面圖。為簡(jiǎn)化和清楚的說(shuō)明，第3圖和圖4相似的元件使用相同的標(biāo)號(hào)。圖:3H顯示后柵極工藝至沉積層間介電層336步驟的結(jié)果。完成場(chǎng)效應(yīng)晶體管400所需的CMOS工藝步驟包括于層間介電層336上進(jìn)行一化學(xué)機(jī)械研磨法(CMP)，以暴露虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309。之后，從虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)309移除虛設(shè)柵電極308，形成一溝槽。形成一金屬層填入溝槽中，此金屬層可包括適合形成金屬柵電極408或部分金屬柵電極的任何金屬材料，包括功函數(shù)層、襯層、 界面層、籽晶層、粘著層或阻障層等。舉例來(lái)說(shuō)，金屬層可視需要的包括適合的金屬，例如適用于PMOS元件中的TiN、WN、TaN、或Ru。在另一實(shí)施例中，金屬層可視需要的包括適合的金屬，例如適用于 NMOS 元件中的 Ti、Ag、Al、TiAl, TiAlN, TaC, TaCN, TaSiN、Mn 或 Zr。在金屬層上進(jìn)行另一化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)工藝，以形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管400的金屬柵電極408。 金屬柵電極408和柵極介電層306在以下稱為柵極結(jié)構(gòu)409。因此，場(chǎng)效應(yīng)晶體管400包括柵極結(jié)構(gòu)409、硅化區(qū)326、第一氧密封層312、含氧層314和第二氧密封層316。柵極結(jié)構(gòu)409于基底302上包括一側(cè)壁。在柵極結(jié)構(gòu)409 — 側(cè)位于基底302中的硅化區(qū)3 具有鄰近柵極結(jié)構(gòu)409的內(nèi)部邊緣326e。第一氧密封層 312鄰近柵極結(jié)構(gòu)409的側(cè)壁。含氧層314鄰近位于側(cè)壁上的第一氧密封層312，且還包括延伸至基底302上方的部分。第二氧密封層316鄰近含氧層314，且延伸至基底302上方的部分含氧層314上方，其中第二氧密封層316的外部邊緣316e與硅化區(qū)3 的內(nèi)部邊緣 326e偏移。本實(shí)施例在形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管400之后，必須進(jìn)行內(nèi)連線工藝，以完成集成電路 (IC)的制作。雖然本發(fā)明已揭示優(yōu)選實(shí)施例如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做些許更動(dòng)與潤(rùn)飾。因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視所附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)，且專利保護(hù)范圍應(yīng)做最大的解讀，以包含所有的調(diào)整和類似的排列。本發(fā)明的實(shí)施例可用來(lái)形成或制作一場(chǎng)效應(yīng)晶體管的間隙壁結(jié)構(gòu)， 且上述方法可形成不包含孔洞的層間介電層。
權(quán)利要求
1.一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括 一基底；一柵極結(jié)構(gòu)，包括位于該基底上的側(cè)壁；一硅化區(qū)，位于該基底中和該柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)，該硅化區(qū)具有一最靠近該柵極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部邊緣；一第一氧密封層，鄰接該柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)壁；一含氧層，鄰接該側(cè)壁上的第一氧密封層，且還包括延伸至該基底上方的部分； 一第二氧密封層，鄰接該含氧層且延伸至該基底上方的部分含氧層上方，其中該第二氧密封層的外部邊緣從該硅化層的內(nèi)部邊緣偏移。
2.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該第一氧密封層包括氮化硅或摻雜碳的氮化硅。
3.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該含氧層包括氧化硅或氮氧化硅。
4.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該第二氧密封層包括氮化硅或摻雜碳的氮化硅。
5.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中該含氧層的外部邊緣與該硅化區(qū)的內(nèi)部邊緣對(duì)準(zhǔn)。
6.如權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括一襯氧化層，鄰接該第二氧密封層，一接觸蝕刻停止層，鄰接該襯氧化層。
7.一種間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，包括于一基底上提供一虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)，包括一頂部表面和一側(cè)壁表面，該側(cè)壁表面鄰接所欲形成的間隙壁結(jié)構(gòu)；形成該間隙壁結(jié)構(gòu)，包括以下步驟 沉積一第一氧密封層于該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)上；移除該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面的部分第一氧密封層，保留該側(cè)壁表面上的部分第一氧密封層；沉積一含氧層于該第一氧密封層和該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面上； 沉積一第二氧密封層于該含氧層上；移除該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面上方的部分第二氧密封層；及薄化該第二氧密封層。
8.如權(quán)利要求7所述的間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，在薄化該第二氧密封層之前，尚包括形成一硅化區(qū)于該基底中。
9.如權(quán)利要求7所述的間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，其中薄化該第二氧密封層的步驟，同時(shí)移除該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的硬式掩模層。
10.如權(quán)利要求7所述的間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，在薄化該第二氧密封層之后，還包括移除該虛設(shè)柵極結(jié)構(gòu)的硬式掩模層。
全文摘要
本發(fā)明有關(guān)一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管及間隙壁結(jié)構(gòu)的制作方法，一場(chǎng)效應(yīng)晶體管示范性的結(jié)構(gòu)包括一基底；一位于基底上包括側(cè)壁的柵極結(jié)構(gòu)；一位于基底中柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)的硅化區(qū)，硅化區(qū)具有一最靠近柵極結(jié)構(gòu)的內(nèi)部邊緣；一鄰接?xùn)艠O結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的第一氧密封層；一鄰接側(cè)壁上第一氧密封層的含氧層，且含氧層還包括延伸至基底上方的部分；一第二氧密封層，鄰接含氧層且延伸至基底上方的部分含氧層上方，其中第二氧密封層的外部邊緣與硅化層的內(nèi)部邊緣偏移。本發(fā)明形成改善的元件和形成間隙壁的方法。
文檔編號(hào)H01L21/28GK102163618SQ20101024155
公開(kāi)日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月16日
發(fā)明者莊學(xué)理, 楊寶如, 陳嘉仁, 黃仁安 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司