形成半导体装置的矩形间隔物的方法制造方法及图纸

一种半导体装置和制造此种半导体装置的方法，系藉由在衬底（３０）和在栅极电极（３２）之上沉积间隔物层（３４）而形成间隔物（４６），并于间隔物层（３４）上形成保护层（４２）。干蚀刻该保护层（４２）以留下薄膜侧壁于间隔物层（３４）上。然后蚀刻间隔物层（３４），以保护层（４２）保护该间隔物层（３４）的外侧侧壁。此蚀刻制造于栅极上之间隔物（４６），该间隔物（４６）具有平行延伸于栅极电极侧壁（３８）的基本垂直的侧壁（５２）。Ｉ型之间隔物（４６）防止于源极／漏极离子注入工艺期间的冲穿，提供改良的源极／漏极注入剂量轮廓。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术系关于半导体工艺的领域，尤关于在半导体装置中制成间隔物和源极/漏极形式。
技术介绍
于形成的半导体装置，希望能在栅极侧壁上制造间隔物，以便用作为于源极/漏极注入期间的屏蔽。间隔物形成工艺和注入工艺的例子描绘于图1至图3中，将于下文中作详细的说明。于图1中，衬底10上形成有栅极12。栅极12例如可以是多晶硅栅极。例如，藉由使用栅极12作为注入屏蔽执行离子注入，而形成源极/漏极延伸区16。藉由譬如化学气相沉积的任何适当的方法，而沉积间隔物层14。可以使用譬如氮化硅、氧化硅、低k介电质材料等任何适当的材料而制造间隔物层。施行等向性蚀刻，其结果绘示于图2中。等向性蚀刻造成从栅极12的侧壁延伸的“D”形间隔物18。间隔物18连同栅极12形成屏蔽以用于执行源极/漏极注入工艺。为了减少短信道效应，希望能隔离深源极/漏极与栅极12。使用如箭号20所指示的离子注入工艺来制造深源极/漏极注入。然而，当如图2中D形间隔物18的构形可知，D形间隔物18的外侧区域于外侧边缘具有相对较薄的轮廓。此情形允许于相对高能量工艺的深源极/漏极注入工艺期间之一些离子”冲穿(punch-through)”现象。由于间隔物18的薄轮廓所造成的冲穿结果绘示于图3中。深源极/漏极注入位置的严谨控制造成形成延伸于间隔物18下方至由24所指示区域的源极/漏极区域22。此区域要较图3中由26所指示的所需区域更深。因此，由于在源极/漏极注入工艺期间D形间隔物18的冲穿现象而造成不希望的缩短信道。D形间隔物18的另一缺点是破坏进一步薄膜沉积之一致性(conformity)，该进一步薄膜沉积对于如双间隔物的形成或互联机层介电质的形成的此等工艺是必须的。此等间隔物的外形的斜率本质降低于后续薄膜沉积工艺之一致性。
技术实现思路
需要一种形成间隔物和半导体装置的方法，该方法提供增加源极/漏极注入工艺的控制，并同时改进进一步薄膜沉积之一致性。本专利技术的实施例达成上述及其它的需求，本专利技术提供一种形成间隔物的方法，该方法包括步骤在衬底上以及具有上表面和垂直延伸的侧壁的栅极电极上沉积间隔物层，并在该间隔物层上形成保护层。蚀刻保护层以从该栅极电极之上表面上之间隔物层去除保护层，并维持该保护层于与该栅极电极的侧壁平行之间隔物层上。蚀刻间隔物层以从衬底和栅极电极之上表面上去除间隔物层，而于该栅极电极上以各间隔物具有平行延伸于该栅极电极侧壁的二个基本垂直的侧壁的方式形成各间隔物。藉由在该间隔物层上设有保护层，而于蚀刻工艺期间保护间隔物的侧壁，以便形成基本的矩形(I型)间隔物。因此，依照本专利技术之间隔物，并不具有会使注入轮廓难以控制的较薄的外侧轮廓。而且，间隔物的相对垂直外侧侧壁增加对于譬如双间隔物工艺或互联机层介电质的进一步的薄膜沉积之一致性。先前所叙述的需求亦由本专利技术的其它实施例所满足，该等实施例提供形成半导体装置的方法，该方法包括步骤在衬底上形成具有垂直延伸侧壁的栅极电极，以及于该栅极电极上形成第一侧壁间隔物。各第一侧壁间隔物具有一对基本与栅极电极侧壁平行的垂直延伸平面侧壁。用栅极电极和第一侧壁间隔物遮蔽该衬底而执行源极/漏极注入工艺。先前所叙述的需求亦由本专利技术的其它实施例所满足，该等实施例提供一种半导体装置，包括衬底、于衬底上的具有垂直侧壁的栅极、以及侧壁间隔物。该侧壁间隔物系在该栅极侧壁上，并具有矩形的剖面和垂直延伸至超过该栅极高度之一半。设有由该侧壁间隔物所定义的离子注入源极/漏极区域。由下列本专利技术的详细说明，配合所附图式，则本专利技术之上述和其它特征、态样和优点将变得更为清楚。附图说明图1为依照先前技术方法于一个制造阶段期间的半导体装置的剖面示意图；图2描绘图1依照先前技术方法于等向性蚀刻以形成间隔物后的结构；图3显示图2于完成源极/漏极注入工艺后的结构；图4为依照本专利技术的实施例，于一个制造阶段期间，接着于沉积间隔物层后，半导体装置的剖面示意图；图5显示依照本专利技术的实施例，图4于沉积保护层于间隔物层上后的结构；图6描绘依照本专利技术的实施例，图5于蚀刻保护层后的结构；图7显示依照本专利技术的实施例，图6于蚀刻该间隔物层后的结构；以及图8描绘依照本专利技术的实施例，图7于施行源极/漏极注入工艺期间的结构。具体实施例方式本专利技术提出并解决有关用先进的互补金氧半导体场效应晶体管(CMOSFET)装置技术来形成间隔物、以及源极/漏极注入剂量轮廓(doseprofile，浓度分布，本文中依原文字译称为剂量轮廓)的诸问题。详言之，本专利技术克服有关先前技术所制造的具D型间隔物的相对较薄较外侧边缘的问题，该D型间隔物允许于源极/漏极注入工艺期间冲穿，劣化注入剂量轮廓的控制。本专利技术藉由在栅极上制造基本的矩形(I形)间隔物，并于源极/漏极注入工艺期间使用该间隔物作为屏蔽，而于源极/漏极注入工艺期间达成注入剂量轮廓的改进。因为本专利技术之间隔物不具有可能发生冲穿的较薄区域，因此本专利技术提供精确的源极/漏极注入剂量轮廓。另一优点是由于陡峭的侧壁增加了提供之一致性，因此可以改进薄膜沉积。此对于深次微米(deep sub-micron)CMOSFET制造是一个重要的优点，因为由于改进之一致性，可以使用较薄的薄膜沉积来形成第二间隔物。因此对于装置可能有较大之间隔物，而具有较小之间距。图4为依照本专利技术的实施例，于一个制造阶段期间，半导体装置的剖面示意图。于图4中，衬底30具有藉由习知的技术，而在其上形成譬如多晶硅栅极的栅极电极32。使用该栅极32作为屏蔽来制造源极/漏极延伸区36，而制成源极/漏极延伸区形成工艺。栅极32具有侧壁38和上表面40。栅极32的侧壁38典型为由譬如反应性离子蚀刻(reactive ion etching；RIE)的干蚀刻技术所形成，并基本为垂直且成平面。间隔物层34显示沉积于衬底30上和栅极32之上。间隔物层34可由任何适当的介电质材料，譬如氮化物、氧化物、低k介电质材料等等制成。可藉由任何适当的技术，譬如例如化学气相沉积来沉积。提供适当之间隔物层34的深度或厚度，以及该深度或厚度系依据蚀刻间隔物层34后最终将形成之间隔物的所希望的宽度。于某些本专利技术的实施范例中，间隔物层沉积至大约300埃()至大约800埃间的厚度。于习知技术中，在形成间隔物层34后接着进行等向性蚀刻，以形成譬如图2中所描绘的D型间隔物。然而，本专利技术代的以形成保护层42，如图5中所示，该保护层42以保形方式(conformally)沉积于间隔物层34上。保护层42的材料不同于形成间隔物层34的材料。详言之，形成保护层42的材料将使得当间隔物层34由特定的蚀刻剂进行蚀刻时，该间隔物层34基本上将不会受到蚀刻。换言之，在蚀刻间隔物层34以形成间隔物期间，使用的蚀刻剂将针对间隔物层34中的材料作高度的选择。当间隔物层34例如是由氮化物制成时，则对于保护层42而言适当的材料例如为氧。此外，保护层42的材料将呈现良好之一致性。于本专利技术的实施例中保护层42的厚度远小于间隔物层34的厚度。举例而言，可使用大约10埃至大约100埃间的厚度，以提供对于如所示的将由间隔物层34所形成之间隔物的侧壁适当的保护。当去除保护层42的剩余物而该剩余物无特定用途时，则只须提供充足量以保护对于由间隔物层34所形成之间隔物的侧壁的厚度，而使得相对本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成间隔物的方法，包括下列步骤：在衬底（３０）上和在具有上表面（４０）和垂直延伸的侧壁（３８）的栅极电极（３２）之上沉积间隔物层（３４）；在该间隔物层（３４）上形成保护层（４２）；蚀刻该保护层（４２），以从该栅极电极（３２）的上表面（４０）之上的间隔物层（３４）去除该保护层（４２），并维持与该栅极电极（４０）的侧壁（３８）平行的间隔物层（３４）上的保护层（４２）；以及蚀刻该间隔物层（３４）以从该衬底（３０）和该栅极电极（３２）的该上表面（４０）上去除该间隔物层（３４），而于该栅极电极（４２）上形成间隔物（４６），各间隔物（４６）具有与栅极电极侧壁（３８）平行延伸的二个基本垂直的侧壁（５２）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-12-30 10/747,6801.一种形成间隔物的方法，包括下列步骤在衬底(30)上和在具有上表面(40)和垂直延伸的侧壁(38)的栅极电极(32)之上沉积间隔物层(34)；在该间隔物层(34)上形成保护层(42)；蚀刻该保护层(42)，以从该栅极电极(32)的上表面(40)之上的间隔物层(34)去除该保护层(42)，并维持与该栅极电极(40)的侧壁(38)平行的间隔物层(34)上的保护层(42)；以及蚀刻该间隔物层(34)以从该衬底(30)和该栅极电极(32)的该上表面(40)上去除该间隔物层(34)，而于该栅极电极(42)上形成间隔物(46)，各间隔物(46)具有与栅极电极侧壁(38)平行延伸的二个基本垂直的侧壁(52)。2.如权利要求1所述的方法，其中，沉积该间隔物层(34)的厚度至大于200埃。3.如权利要求2所述的方法，其中该保护层(42)形成至大约10埃至大约100埃间的厚度。4.如权利要求3所述的方法，其中该间隔物层(34)为氮化物而该保护层(42)为氧化物。5.一种形成半导体装置的方法，包括下列步骤在衬底(30)上形成具有垂直延伸侧壁(38)的栅极电极(32)；于该栅极电极(32)上形成第一侧壁间隔物(...

【专利技术属性】
技术研发人员：H钟，S达克希纳穆尔蒂，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]