半导体元件及其形成方法技术

一种半导体元件及其形成方法。半导体元件的形成方法包含：形成至少一栅极结构于基材上。栅极结构包含栅电极。栅极结构的栅电极包含第一导电材料；以及沿着栅极结构的栅极结构的侧壁而形成第一介电材料的第一介电层。第一介电材料的第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的氟掺杂氮碳氧化硅或氟掺杂碳氧化硅。

Semiconductor components and their formation methods

A semiconductor element and its forming method. The forming method of a semiconductor element includes forming at least one gate structure on a substrate. The grid structure includes a grid electrode. The gate electrode of the gate structure comprises a first conductive material and a first dielectric layer of the first dielectric material formed along the side wall of the gate structure of the gate structure of the gate structure. The first dielectric layer of the first dielectric material comprises fluorine-doped silicon nitrocarbide or fluorine-doped silicon carbide with a doping concentration of fluorine.

【技术实现步骤摘要】
半导体元件及其形成方法
本揭露是关于一种半导体元件，特别是关于一种半导体元件的形成方法。
技术介绍
本揭示案是关于半导体元件及其制造方法。更特定而言，本揭示标的是关于用于半导体元件元件之的制造方法，此方法包含邻近于栅极结构形成介电层以及后续所形成的元件。随着互补金属氧化物半导体(complementarymetaloxidesemiconductor,CMOS)元件缩小至更小尺寸，正在考虑新材料及概念以满足进阶效能目标。CMOS技术包含N型金属氧化物半导体(N-typemetaloxidesemiconductor,NMOS)及P型金属氧化物半导体(P-typemetaloxidesemiconductor,PMOS)。例如，金氧氧化物半导体场效应晶体管(metal-oxide-semiconductorfield-effecttransistor,MOSFET)为用于放大或切换电子信号的晶体管。N型金属氧化物半导体、P型金属氧化物半导体、金氧氧化物半导体场效应电晶、及各种其他元件的一个效能标准为元件切换频率。接触到晶体管的栅电极，及源极及漏极区两者。诸如氧化物侧壁的薄介电层有时设置在栅电极与层间介电(interlayerdielectric；ILD)层之间。然而，氧化物侧壁的介电常数(dielectricconstant,k)值一般为固定的且一旦形成不能改变。
技术实现思路
依据本揭露的一些实施方式，半导体元件的形成方法包含：形成至少一栅极结构于基材上。栅极结构包含栅电极。栅极结构的栅电极包含第一导电材料；以及沿着栅极结构的栅极结构的侧壁而形成第一介电材料的第一介电层。第一介电材料的第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的氟掺杂氮碳氧化硅(fluorinedopedsiliconoxycarbonitride)或氟掺杂碳氧化硅(fluorinedopedsiliconoxycarbide)。依据本揭露的另一些实施方式，半导体元件的形成方法包含：形成至少一栅极结构于基材上。栅极结构包含栅电极。栅电极包含第一导电材料；沿着栅极结构的侧壁形成第一介电层。第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的氟掺杂氮碳氧化硅(fluorinedopedsiliconoxycarbonitride)；以及形成第二介电层。第二介电层包含氮化硅，横跨于第一介电层上，且接触第一介电层。依据本揭露的再一些实施方式，半导体元件包含至少一栅极结构以及第一介电层。栅极结构于基材上方包含栅电极。栅电极包含导电材料。第一介电层沿着栅极结构的一或多个侧壁设置。第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的氟掺杂氮碳氧化硅(fluorinedopedsiliconoxycarbonitride)或氟掺杂碳氧化硅(fluorinedopedsiliconoxycarbide)。附图说明当结合附图阅读时，自以下详细描述很好地理解本揭示案的态样。应当注意，依据工业中标准实务，各特征未按比例绘制。事实上，为论述清楚，各特征的大小可任意地增加或缩小。在整个说明书和附图中，相同元件符号表示相同特征。图1A绘示依据一些实施例的用于形成半导体元件的示范性方法的流程图；图1B绘示依据一些实施例的用于形成第一介电层的示范性方法的流程图；图2绘示在制造期间的示范性元件的部分的立体图，其中至少一个栅极结构依据一些实施例设置在基材上方；图3绘示在第一介电层的基底层在图2的示范性元件上方形成之后的元件结构的立体图；图4绘示依据一些实施例的经由分子离子植入使用前驱物组合物在图3的示范性元件中掺杂基底层的步骤；图5绘示在第一介电层在图2的示范性元件上方形成之后的元件结构的立体图；图6绘示在第二介电层在图5的示范性元件上方形成之后的元件结构；图7绘示在一些实施例中的源极/漏极(source/drain；S/D)区域在图6的示范性元件的鳍片中形成之后的元件结构；图8绘示依据一些实施例的在栅电极中的第一导电材料(例如，多晶硅(polysilicon))替换为第二导电材料(例如，金属)之后的图7的示范性元件的结构；图9为绘示一些实施例的包含层间介电(interlayerdielectric；ILD)层的产生的示范性元件的立体图。具体实施方式应理解，以下揭示案提供许多不同实施例或例子，为实现本揭露的不同的特征。下文描述的组件及排列的特定的实例为了简化本揭示案。当然，此等仅仅为实例且不意指限制。举例而言，在随后描述中在第二特征上方或在第二特征上第一特征的形成可包含第一及第二特征形成为直接接触的实施例，以及亦可包含额外特征可形成在第一及第二特征之间，使得第一及第二特征可不直接接触的实施例。另外，本揭示案在各实例中可重复元件符号及/或字母。此重复为出于简易及清楚的目的，且本身不指示所论述各实施例及/或结构之间的关系。另外，空间相对术语，诸如“在...之下”、“低于”、“下部”、“高于”、“上部”等，可在本文用以便于描述，以描述如在附图中绘示的一个元件或特征相对另一元件或特征的关系。除图形中描绘的方向外，空间相对术语意图是包含元件在使用或操作中的不同的方向。设备可为不同的朝向(旋转90度或在其他的方向)及在此使用的空间相对描述词可因此同样地解释。在本揭示案中，单数形式“一”、“一”及“此”包含复数引用，以及对特定数值的引用包含至少特定数值，除非上下文另外明确指出。因此，例如，“纳米结构”的引用为对这种结构的一或多个及被彼等技术人员熟知的等同物的引用。当值通过使用前述“约”而表示为近似值时，应理解，特定值形成另一实施例。如本文使用，“约X”(其中X为数值)优选地指叙述值的±10％(包含首尾)。例如，短语“约8”优选地指7.2至8.8(包含首尾)的数值；作为另一实例，短语“约8％”优选地(但不总是)指7.2％至8.8％(包含首尾)的数值。如若存在，包含所有的范围且可将其组合使用。例如，当叙述“1至5”的范围时，叙述范围应看作包含范围“1至4”、“1至3”、“1-2”、“1-2及4-5”、“1-3及5”、“2-5”及其类似项。另外，当正面提供另一列表时，这种列表可解释为意谓可以排除任意替代者，例如通过权利要求中的负限制。例如，当叙述“1至5”的范围时，叙述范围可以看作为包含负排除1、2、3、4或5的任一个的情况；因此，“1至5”的叙述可以看作“1及3-5，但没有2”，或简单地“其中2不包含在内”。意欲本文中正面叙述的任何元件、元素、属性或步骤可以在请求项中被明确排除，无论这些元件、元素、属性或步骤是否被列为备选项，或者是否被隔离列出。随着半导体元件的尺寸继续减小及包装密度继续增大，寄生电容变得愈来愈重要以提高元件(例如，晶体管)的工作速度。例如，晶体管的栅极结构包含邻近于栅极结构放置的一或多个侧壁。在一些实施例中，侧壁间隔物由氮化硅组成，其具有例如约7-8的相对较高介电常数值(即，高k值)。由于晶体管结构，高介电常数氮化硅间隔物通常趋向于增大栅电极与晶体管的源极/漏极区上的自偶遇接触之间的寄生电容，其减小晶体管的切换速度。需要低介电常数介电材料(例如，k<6)制造侧壁间隔物以改良晶体管效能。为减少电阻-电容(resistance-capacitance；RC)延迟及增强轮廓控制，氧化硅置换为氮碳氧化硅(例如本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体元件的形成方法，其特征在于，包含：形成至少一栅极结构于一基材上，该至少一栅极结构包含一栅电极，且该栅电极包含一第一导电材料；以及沿着该至少一栅极结构的一侧壁而形成一第一介电材料的一第一介电层，该第一介电材料的该第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的一氟掺杂氮碳氧化硅或一氟掺杂碳氧化硅。

【技术特征摘要】
2017.08.30 US 15/690,3401.一种半导体元件的形成方法，其特征在于，包含：形成至少一栅极结构于一基材上，该至少一栅极结构包含一栅电极，且该栅电极包含一第一导电材料；以及沿着该至少一栅极结构的一侧壁而形成一第一介电材料的一第一介电层，该第一介电材料的该第一介电层包含具有一掺杂浓度的氟的一氟掺杂氮碳氧化硅或一氟掺杂碳氧化硅。2.根据权利要求1所述的半导体元件的形成方法，其特征在于，该栅电极中的该第一导电材料包含多晶硅。3.根据权利要求1所述的半导体元件的形成方法，其特征在于，该形成该第一介电层包含：沿着该至少一栅极结构的该侧壁而形成一基底层，该基底层包含氮碳氧化硅或碳氧化硅；以及透过分子离子植入而使用一前驱物组合物而掺杂该基底层，该前驱物组合物包含一含氟前驱物。4.根据权利要求1所述的半导体元件的形成方法，其特征在于，该第一介电层具有一介电常数，且透过氟的该掺杂浓度调整该第一介电层的该介电常数。5.根据权利要求1所述的半导体元件的形成方法，其特征在于，还包含：形成一第二介电材料的一第二介电层，该第二介电层横跨于该第一介电层上，并接触该第一介电层。6.根据权利要求5...

【专利技术属性】
技术研发人员：翁桐敏，吴宗翰，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾,71