TW200814233A - Complementary metal-oxide-semiconductor device and fabricating method thereof - Google Patents

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200814233 uivi^u-zu05-0692 19042twf.doc/n 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種半導體元件及其形成方法，且特 別是有關於一種互補式金氧半導體元件及其製造方去寸 【先前技術】

目前，業界提出一種以矽鍺(SiGe)技術來製作金氧半 笔日日體的源極/>及極（S/D)區之方法，以增加電子和兩、、、 遷移率(mobility)，進而提高元件的效能。 / 般而a，應用石夕錯(SiGe)技術來製作互補式金' 導體元件之方法是，先於基底上形成p型閘極結構Zn 型閘極結構，然後依序形成間隙壁與ldd。接著，於敕個 基底上覆盍一層南溫氧化層（HTO layer)。然後，以圍安 ^阻層當做罩幕，移除_s區域上方的“ 層，而曝露出PMOS區域中預形成源極/汲極區的基底 面三而於P型閘極結構及其側壁之間隙壁上保留有二分^ 溫氧化層，以達到保護閘極結構與間隙壁的功处。 :除=案=阻層。之後，移除所裸露出的ς底，以形 ==區_’於溝渠中填人魏錯層’作為，的 、然而，在移除圖案化光阻層的步驟中、 區域之溝渠的步驟巾，以及在接τ來預/ (pre_clean)製程或預供烤_蝴製簡^ 覆蓋於P型閘極結構上之部分言、、Θ童务思:知中，會使付 NMOS F ^ λ 门/皿、s破移除，甚至會 掉S Q域之部分高溫氧化層’而曝露出P型閘極 200814233 ^χτΑν.^-ζ.ν；05-0692 19042twf.doc/n 結構表面及NMOS區域之部分基底表面。因此，進行矽鍺 . 製程，以於溝渠中填入矽化鍺層時，同時也會在所曝露出 的基底表面與P型閘極結構頂部產生矽化鍺層，亦即是所 謂的多晶石夕凸塊(poly bump)，其會嚴重影響製程的可靠度 以及元件效能。 此外，在一些美國專利上也有揭露關於上述提及之相 關技術，例如US 6573172B1以及US 6858506B2。以上文 獻皆為本案之參考資料。 【發明内容】 有鑑於此，本發明的目的就是在提供一種互補式金氧 半導體元件的製造方法，能夠避免習知之多晶矽凸塊的產 生’及其衍生的種種問題問題，且可提高製程的可靠度以 及元件效能。 本發明的另一目的是提供一種互補式金氧半導體元 件的製造方法，同樣能夠避免習知之多晶矽凸塊的產生， 及其衍生的種種問題問題，且可提高製程的可靠度以及元 ( 件效能。 本發明的又一目的是提供一種互補式金氧半導體元 件’同樣能夠避免習知之多晶矽凸塊的產生，及其衍生的 種種問題問題，且可提高製程的可靠度以及元件效能。 本發明的再一目的是提供一種互補式金氧半導體元 件’同樣能夠避免習知之多晶石夕凸塊的產生，及其衍生的 種種問題問題，且可提高製程的可靠度以及元件效能。 本發明提出一種互補式金氧半導體元件的製造方 200814233 -m^.^〇5.〇692 19042twfd〇c/n 法首先，提供一基底，此基底中具有一隔離結構，將基 • 底區出第主動區與第二主動區，且第一主動區已形成 有第一閘極結構、一第一間隙壁結構與一第一 LDD，第 • 一，動區已形成有一第二閘極結構、一第二間隙壁結構與 一第二LDD。然後，於基底上順應性地形成保護層，其中 保護層為一含碳之氧-氮化物層。隨後，於第二主動區之保 濩層上形成光阻層。之後，以光阻層為罩幕，進行一蝕刻 ^程，以於第一閘極結構以及第一間隙壁結構上保留下部 分的保護層，接著移除光阻層。然後，以保護層為罩幕， 移除第一主動區之裸露出的部分基底，以於基底中形成溝 渠。之後，於溝渠中填入磊晶材料層，作為第一導電型源 極/汲極區，接著移除保護層。繼之，於第二主動區之基底 中形成摻雜區，作為第二導電型源極/汲極區。 依知 、本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 的‘ie方法，上述之含碳之氧-氮化物層例如是一雙第三丁 基胺基矽烷(BTBAS)氧化層。雙第三丁基胺基矽烷氧化層 ϋ 的形成方法例如是一低壓化學氣相沈積法(LPCVD)。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，其中在溝渠形成後，更包括進行一清洗製程。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，其中在進行清洗製程之前以及保護層形成之 後，更包括對保護層進行一熱處理製程。上述之熱處理製 程的溫度例如是介於750〜800。(3之間，時間例如是介於3〇 秒至ίο分鐘之間，壓力例如是介於5〜50torr之間，而熱

7 200814233 um^u-zu05-0692 19042twf.doc/n 處理製程所使用之氣體例如是選自氦氣(He)、氖氣(Ne)、 氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)及氮氣所組合之族群其中—。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，於摻雜區形成之後還包括進一步，在第二主 動區之基底上方形成一應力層，順應性地覆蓋第二閘極、社 ，、第二間隙壁結構以及摻雜區。在一實施例中，第一^ 兒型源極/汲極區為P型源極/汲極區，則磊晶材料層石 化鍺層，上述之應力層為一拉伸應力層。在另一實施例中， =-導電型源極/沒極區為N型源極你極區，則 b為碳化矽層，上述之應力層為一壓縮應力層。 本發明另提出—種互補式金氧半導體元件的製造方 。1先，提供-基底，此基底中具有— Ϊ區_第—絲區與第二絲區，且第-絲區已= 有—弟一閘極結構、-第―_壁結構與-第-LDD,第 第二閘極結構、—第二間隙壁結構與 層，㈣-保應性地形成+保護 層:::第一—f且層’覆蓋第二主動區之第-保護 第_閘㈣構1阻層為轉，進行—綱製程，以於 幾上糾下部分的第一保 第二渠=之:Π:，，基底中形成- 作為-第-導電晶材料層， L接耆，移除第一保護層。 200814233 uivi^u-zu05-0692 19042twf.doc/n 之後，於基底上順應性地形成一第二保護層，其中第二保 護層為含碳之氧-氮化物層。繼之，於基底上方形成一第二 光阻層’覆盘第一主動區之第^一保護層。之後，以第二光 阻層為罩幕，進行一蝕刻製程，以於第二閘極結構以及第 二間隙壁結構上保留下部分的第二保護層，接著移除第二 光阻層。然後，以第二保護層為罩幕，移除第二主動區之 裸露出的部分基底，以於基底中形成一第二溝渠。隨後， 於第一溝渠中填入一第二磊晶材料層，作為一第二導電型 源極/汲極區。 依A?、本發明的貫施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，上述之含碳之氧-氮化物層包括一雙第三丁基 胺基矽烷氧化層。雙第三丁基胺基矽烧氧化層的形成方法 例如是一低壓化學氣相沈積法。 依K?、本發明的貫施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，其中在第一溝渠形成之後及/或第二溝渠形成 之後，更包括進行一清洗製程。 依、本發明的貫施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，其中在進行清洗製程之前以及第一、第二保 護層形成之後，更包括對第一、第二保護層進行一熱處理 製程。上述之熱處理製程的溫度例如是介於乃〇〜8⑻。 間，時間例如是介於30秒至10分鐘之間，壓力例如是介 於5〜50 ton*之間，而熱處理製程所使用之氣體例如是選 自氮氣(He)、筑氣(Ne)、氬氣(Ar)、氣氣(Kr)、氤氣(xe)及 氮氣所組合之族群其中一。

9 200814233 um^l»-zu05-0692 19042tv/f.d〇c/n 依^本發明的實施例所述之互補式金氡半導體元 的製造方法，上述之第一導電型源極/汲極區為p型溽柘 ，極區，第二導電型源極/汲極區為N型源極/汲極區 第一磊晶材料層為矽化鍺層，第二磊晶材料層為碳化矽層 ,依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元9 的製造方法，上述之第一導電型源極/汲極區為N型源柘/ ，極區，第二導電型源極/汲極區為P型源極/汲極區， 第一磊晶材料層為碳化矽層，第二磊晶材料層為矽化鍺層i。 ，依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 的製造方法，上述之第—偏移間_與該第二偏移間隙二 皆，由：氧化層以及—氮化層所構成，其氧化層的材質ς 如是皿氧化材料或一含碳之氧-氮化物材料。在一實施 例中，第-偏移間隙壁與第二偏移間隙壁的形成方法例: 是一臨場沈積製程。 劍依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元件 ^製造方法，上述之第―間隙壁與第二間隙壁皆是由—第 二氧化層、-氮化層以及—第二氧化層所構成，其第—、 :二氧化層的材質例如是一高溫氧化材料或一含碳之氧_ 亂化物材料。在—實施例中，第_間隙壁與該第二間隙壁 的形成方法例如是一臨場沈積製程。 本發明又提出-種互補式金氧半導體元件，其包括： ，底、第-閘極結構、第二閘極結構、第—間隙壁結構、 匕二：隙壁結構、第一 LDD、第二LDD、磊晶材料層以 呆°層。其中，基底具有一第一主動區與一第二主動區， 200814233 ^^1^1^-^^05-0692 19042twf.doc/n 且第一主動區與第二主動區之間以一隔離結構區隔。第一 閘極結構配置於第一主動區之基底上，第二閘極結構配置 於第二主動區之基底上，第一間隙壁結構配置於第一閘極 結構之側壁，第二間隙壁結構配置於第二閘極結構之側 壁。另外，弟一 LDD配置於第一閘極結構側邊之基底中， 第一 LDD配置於第二閘極結構側邊之基底中。磊晶材料 層配置於第一主動區之基底中，且位於第一 LDD側邊， 以作為一第一導電型源極/汲極區。保護層配置於第一閘極 結構、第一間隙壁結構以及第一 LDD上，且覆蓋住第二 主動區’其中保護層為一含碳之氧-氮化物層。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元 件，上述之第一導電型源極/汲極區為p型源極/汲極區， 則磊晶材料層為矽化鍺層。 依知、本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元 件，上述之苐一導電型源極/汲極區為N型源極/没極區， 則遙晶材料層為碳化砍層。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元 件，上述之含碳之氧-氮化物層例如是一雙第三丁基胺基矽 烷氧化層。 本發明再提出一種互補式金氧半導體元件，其包括： 基底、弟一閘極結構、第二閘極結構、第一間隙壁結構、 第二，隙壁結構、第一 LDD、第二LDD、第一磊晶材料 層、第一蟲晶材料層以及保護層。其中，基底具有一第一 主動區與一第二主動區，且第一主動區與第二主動區之間 ⑧ 11 200814233 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 以一隔離結構區隔。第一閘極結構配置於第一主動區之該 基底上，第二閘極結構配置於第二主動區之該基底上，第 一間隙壁結構配置於第一閘極結構之側壁，第二間隙壁結 構配置於第二閘極結構之側壁。另外，第一 配置於 第一閘極結構側邊之基底中，第二LDD配置於第二閘極 結構側邊之基底中。第一磊晶材料層配置於第一主動區之 基底中，且位於第一 LDD側邊，以作為一第一導電型源

( 極/A極區。第一器晶材料層配置於第二主動區之基底中， 且位於第二LDD側邊，以作為一第二導電型源極/汲極 區。保護層配置於第二閘極結構、第二間隙壁結構以及第 一 LDD上，且覆蓋住第一主動區，其中保護層為一含碳 之氧-氮化物層。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元 ，，上述之第一導電型源極/汲極區為P型源極/汲極區， 第二導電魏極級極區為N型源極級極區，則第一^曰曰 材料層為矽化鍺層，第二磊晶材料層為碳化矽層。曰曰 依照本發明的實施例所述之互補式金氧 ϋί之第—導電型源極/汲極區為N型源極/汲極區， 苐-¥電型源極/>及極區為p型源極級極區石曰 材料層為碳切層，H日日㈣料魏妙。猫日日 例如施例所述’上述之含碳之^氣化物層 例如疋雙弟二丁基胺基矽烷氧化層。

本發明之保護層為—含碳之氧_氮化物層，I 刻率’因此纽件的製造過程中可避免保護層被ς適當的

12 200814233 uivi^u-zu05-0692 19042twf.doc/n 移除掉’而導致習知之多晶石夕凸塊(p〇lybump)的產生，及 其衍生的種種問題。另一方面，本發明之方法中所進行的 熱處理製私，能夠使得保護層的密度更為緻密化，以降低 保護層的钱刻率，而更加有利於後續製程的進行。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說 明如下。 【實施方式】 f 圖1A至圖1H為依照本發明一實施例所繪示之互補 式金氧半導體元件的製造方法之剖面示意圖。 首先，請參照圖1A，提供一基底100，基底100具有 第一主動區102以及第二主動區1〇4，且第一主動區1〇2 以及第二主動區104之間以隔離結構1〇6區隔。上述，隔 離結構106例如是淺溝渠隔離結構(STI)或其他合適之隔離 結構。接著，第一主動區102以及第二主動區1〇4之基底 100上已分別形成有第一閘極結構1〇8以及一第二閘極結 ί 構110。其中，第一閘極結構1〇8是由閘介電層i〇8a與閘 導體層108b所構成，第二閘極結構11〇是由閘介電層n〇a 與閘導體層ii〇b所構成。上述，第一閘極結構1〇8與第二 閘極結構110各構件的材質與形成方法，係於此技術領域 中具有通常知識者所周知，於此不再贅述。 、 之後，請繼續參照圖1A，於第一閘極結構108以及 第二閘極結構110之侧壁分別形成一第一偏移(〇ffset)間隙 壁112以及一第二偏移間隙壁114。其中，第一偏移間隙 ⑧ 13 200814233 U 氣 1^05-0692 19042twf.d〇c/n 壁112是由一氧化層112 ^ 114 U2bmm J ^ 所構成。氮化層⑴b、U4^H14a以及—氮化層_ m⑴二 的材質例如是氮化梦，氧化層 112a、114a的材質例如是高、、w气 雜f程，以分鮮〜 材料。隨後，進行一摻 3底i t形成第—L咖6以及第二_18。 接者’明蒼照圖1B，於楚一 ^ 1τ , 、弟一偏移間隙壁112以及第

-偏移_ 土 114之側壁分卿絲 二間隙壁122。其中，坌 ^ 及弟 、T弟一間隙壁120是由氧化層12〇a、 20b以及乳化層12〇,構成，第二間隙壁⑵是 由巩化層122a、氮化層122b以及氧化層122。所構成。氮 化層遍、12213的材質例如是氮切，氧化層12()a、120c、 122a、122c的材質例如是高溫氧化材料。 然後’請參照目1C，於基底1()()上方形成保護層124, 順應性地覆蓋住第-閘極結構刚、第—偏移_壁112、 第-間隙壁m、第—LDD116、第二閘極結構110、第二 偏移間隙壁114、第二間隙壁122、第：LDDU8以及隔 離結構106。接著，於基底1〇〇上方形成一光阻層126，覆 蓋第二主動區104之保護層124。 其中，本發明的特徵是保護層124為含碳之氧-氮化物 (carbon-contammgoxidenitride)層，其具有低蝕刻率。含碳 之氧-氮化物層可例如是雙第三丁基胺基矽烷 (bis(tert-butylamino)silane)，BTBAS)氧化層，其是指以 BTBAS 為基礎之氧化層（BTBAS_based 〇xide)。BTBAS 氧 ⑤ 14 200814233 〇ivi^j^-zu05-0692 19042twf.doc/n 化層的形成方法例如是，進行一低壓化學氣相沈積製程 (LPCVD)，溫度約為50〜350 torr左右，溫度約為5⑽〜75〇 °C左右，而通入之氣體包括BTBAS以及一氧化二氮 (ΚΟΚ或一氧化氮(N0))。BTBAS係做為含碳之氧_氮化物 層的矽與碳之氣體來源，而叫0(或NO)係做為含碳之氧_ 氮化物層的氮之氣體來源。在一實施例中，btbAS與 N20(或NO)的流量關係為BTBAS/N20(或NO)大於1/2 繼之，請參照圖1D，以光阻層126為罩幕，進行一 非等向性蝕刻製程，以於第一閘極結構1〇8、第一偏移間 隙壁112以及第一間隙壁120上保留下部分的保 124。之後，移除光阻層126。 又曰 值得特別說明的是，本發明之保護層124為一含碳之 氧-氮化物層，其具有低蝕刻率(l〇'v etching rate)。因^， 在移除光阻層126的步驟時，並不會移除掉第二主動區^⑽ 之部分保護層124,所以不會因曝露出部分基底表面，而 導致衍生出種種問題。 在另一實施例中，第一、第二偏移間隙壁112、114 之氧化層112a、114a的材質亦可例如是與保護層124的材 質相同，其形成方法可例如是與保護層124的形成條件相 同。第一、第二偏移間隙壁112、114的形成方法可例如是 一臨場(in-situ)沈積製程。 在又一實施例中，第一、第二間隙壁12()、122之氧 化層120a、120c、122a、122c的材質亦可例如是與保護層 124的材質相同，其形成方法可例如是與保護層124的; (S) 15 200814233 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 成條件相同。第-、第二間隙壁12〇、122的形成方法可例 如是一臨場沈積製程。 之後，請芩照圖1E，以保護層124為罩幕，移除第一 主動區102之裸露出的部分基底1〇〇，以於基底1〇〇中形 成-溝渠128。溝渠128的形成方法例如是進行一飯刻製 程。同樣地，由於本發明之保護層124為一含碳之氧_氮化 物層’其具有低姓刻率，因此在移除部分基底觸以形成 f渠128的步驟日寺，亦不會對保護層124造成影響。亦即 疋’在形成溝渠128的步驟中，並不會移除掉閘極結構1〇8 頂部之部分保護層124，而曝露出閘極結構1〇8的部分表 面0 接著，請參照® 1F，於溝渠128中填入遙晶材料層 130，作為第一導電型源極/汲極區。在一實施例中，於填 入蟲晶材料層130之前，通常會進行—清洗㈣_dean)製程 以清潔溝渠m底部之基底削表面。同樣地，由於本發 明之保護層124為-含碳之氧_氮化物層，其具有低姓刻 I: 率，因此在進行清洗製程的步驟時，亦不會對第一主動區 1〇2之保護層m造成影響。也就是說，並不會移除掉第 主動區102之部分保護層124，而曝露出閘極結構1〇8 的部分表面。 另外，在磊晶材料層130的形成步驟中，還包括會進 行一預烘烤(pre-bake)步驟，以清除形成溝渠128後所產生 的雜質。 在上述實施例中，若第一導電型源極/汲極區為 P型源 200814233 uivl^^u05-0692 19042twf.doc/n 極/沒極區，則磊晶材料層130為矽化鍺(SiGe)層，其形成 方法例如是選擇性磊晶成長（selective epitaxial growth， SEG)製程。更詳細而言，磊晶材料層13〇是含硼的矽化鍺 (SiGe)層，其可以是以臨場方式進行摻雜製程而形成，或 是先形成矽鍺材料層後，再進行摻雜製程而形成。另一方 面，若第一導電型源極/沒極區為N型源極/沒極區，則磊 晶材料層130為碳化矽(Sic)層。

以下，說明本發明一實施例之互補式金氧半導體元件 =結構。請再次參照圖1F，本發明之元件包括：基底〗⑽、 第-，極結構1〇8、第二閘極結構11G、第—偏移間隙壁 U2、第二偏移間隙壁114、第一 LDD116、第一間隙壁120、 第二LDD118、第二間隙壁122、蟲晶材料層13〇以 護層124。 其中，基底100具有 第 主動區102與一第 區104，且第一主動區1〇2與第二主動區1〇4之間以一隔 離結構106㊣隔。第一閘極結構108配置於第-主動區1〇2 之基底100上，第二閘極結構11〇配置於第二主動區刚 之基底100上。另外，第一偏移間隙壁112配置於 極結構108之側壁，第二偏移間隙壁114配置於第二: 結^〇之_。第一偏移間隙壁i 12是 二 以及一氮化層⑽所構成，第二偏移間㈣叫是^一^ 化層心以及-氮化層⑽所構成。第―、第 隙壁112、114的氧化層ma、ma的材質例如二 化材料或一含碳之氧-氮化物材料。 。/皿 ③ 17 200814233 uivil.u-z〇05-0692 19042twf.doc/n 第一 LDD116配置於第一閘極結構1〇8側邊之基底 100中。第二LDD118配置於第二閘極結構11〇側邊之基 底100中。另外，第一間隙壁12〇配置於第一偏移間隙壁 U2之側壁，弟一間隙壁122配置於第二偏移間隙壁Η* 之側壁’且位於部分弟一 LDD118上。其中，第—間隙壁 120疋由一氧化層i20a、一鼠化層120b以及一氧化層i2〇c 所構成，弟一間隊壁122是由一氧化層122a、一氮化層122b 以及一氧化層122c所構成。第一、第二間隙壁u〇、122 的氧化層120a、120c、122a、122c的材質例如是高溫氧化 材料或一含碳之氧-氮化物材料。 磊晶材料層130配置於第一主動區1〇2之基底1〇〇 中，且位於第一 LDD116側邊，以作為第一導電型源極/ 汲極區。保護層124配置於第一閘極結構1〇8、第一偏移 間隙壁122、第一間隙壁120以及第一 LDD116上，且^ 蓋住整個第二主動區104。保護層124為含碳之氧-氮化物 層’其例如是一雙第三丁基胺基矽烷氧化層。 因為本發明之保遵層為具有低触刻率之含碳之氧-氮 化物層，因此在元件的製造過程中可避免保護層被不適當 的移除’而導致習知之多晶石夕凸塊(P〇ly ]3Ump)的產生，及 其衍生的種種問題。 繼之，接續圖1F，在磊晶材料層13〇形成之後，還可 繼續進行後續之製程。請參照圖1G，移除保護層124。之 後’進行一摻雜製程，於第二主動區1〇4之基底1〇〇中形 成一摻雜區132，作為第二導電型源極/汲極區。 夕

18 200814233 uivicjj-2U〇5-0692 19042twf.doc/n 之後，請參照圖1H，於楚_ 134，順應性地覆蓋第二間極主動區104形成應力層 H4、第二間隙壁122以及摻;庫== 例如是氮化々或其他合適的心純勤層134的材質 是化學氣相沈積法或其他適：的方^。而其形成方法例如 在上述實施例中，若第—遂+

Π4為拉伸應力層。另—方面為 =極―晶材料;ς==區 貝J應力層134為壓縮應力層。 牛驟^之外’本發明之方法還可在’形成保護層124的 ’ Γ及㈣渠128進行清洗製程的步驟之前，進 仃…處，衣程，以使得保護層124的密度更為緻密化， nni24:敍刻率’而更加有利於後續製程的進 h π 處理衣程的條件例如是，溫度介於750〜_ =間，間介於30秒至1()分鐘之間，壓力介於5〜5〇t⑽ =，^熱f里製程所使用之氣體是選自氦氣㈣、氖氣 ^L㈣(）、氮氣(Kr)、氤氣(Xe)及氮氣所組合之族群 4 s之，對保護層124進行—熱處理製程，可更加有 =於避免保制124在光阻層的移除步驟、溝渠的形成步 乂及進行β洗製私等步驟中被移除，而導致習知之多晶 矽凸塊的產生，進而影響元件效能。 在一較佳實施例中，以第一主動區1〇2是？型元件區 ⑤ 19 200814233 UM(JD-20〇5>〇692 19042twf.doc/n 及第-主動區104是N型元件區為例，在第一主動區1〇2 保留下部分的紐層以及移除綠狀後(如圖1D所 不），進行上述之熱處理製程，除了可使保護層 124的密度 ^為緻密化，及降低保護層124的钱刻率之外，此熱處理 ‘程還有利於應力轉換技術⑽ess t刪fer seheme)，且不 會使元件性能退化。

、，2A至目2D依照本發明另一實施例所繪示之互補 式至曰氧半導體兀件的製造方法之剖面示意圖。圖2A至圖 2D疋接績圖iF後之流程剖面示意圖，在圖至圖中 省略與圖1A至圖1F之相同構件的說明，且以相同標號表 示0 请芩照圖2A，於移除保護層124之後，於基底100 亡方形成保護層136，顧性地覆蓋住第—閘極結構1〇8、 第偏移間隙壁112、第一間隙壁12〇、第一 LDD116、第 :閘極結構110、第二偏移間隙壁114、第三間隙壁m、 第—LDD118、隔離結構1〇6以及遙晶材料層13〇。其中， 保護層m的材質及形成方法與保護層m的材質及形成 方法相同。之後，於基底上方形成光阻層138，覆蓋 第一主動區102之保護層136。 々、然後，請參照圖2B，以光阻層138為罩幕，進行一 非等向似彳衣&，以於第二閘極結構、第二偏移間 隙壁114以及第二間_ 122上保留下部分的保護層 136。之後，移除光阻層138。 接著，請參照圖2C，以保護層136為罩幕，移除第 ⑧ 20 200814233 wivAv^x^-i^j〇5-0692 19042twf.doc/n 二主動區104之裸露出的部分基底1〇〇，以於基底1〇〇中 形成一溝渠140。

之後，請參照目2D，於溝渠14〇中填入蟲晶材料層 142，作為第二導電型源極/汲極區。在一實施例中，於埴 入此蟲晶材料層142前’財會進行-清洗製程以清潔溝 渠140底部之基底100表面。另外，在蟲晶材料層142的 形成步驟中’過包括會進行—預烘烤㈣_減£)步驟，以清 除幵>成溝渠140後所產生的雜質。 ^ 〜十 ▼电尘祢極/汲極區為Ρ型源極 m,、’第二導電贿極/汲極區μ型源極/祕區，則 = 料H3C)為魏錯H晶材料層142為碳化石夕層。 =二弟一導電型源極/汲極區為Ν型源極/汲極區， 層極區為Ρ型源極/汲極區，則磊晶材料 層3〇為石，化石夕層，蟲晶材料層142為石夕化錯層。 124#t"s 在移除光阻層u“二；有低姓刻率。因此， 128的步驟，以及在^ =分基底100以形成溝渠 清洗製程或預烘烤製底=基底100表面進行 •保護層.=====_ 同樣地，本發明之料π ^枝7°件效月b。 之後，以及對溝在’形成保護層136的步驟 熱處理製程，以使得保護;丁::製J的步驟之J ’進行-低保護層14〇的_率，而更加有二進:降 21 200814233 UJVKJD-2005-0692 19042twf. doc/n 上述=熱處理製程的條件例如是，溫度介於75Q〜剔。〇之 間’時間介於3G秒至1G分鐘之間，壓力介於5〜5〇 _ 5間、處理製程所使用之氣體是選自氦氣(He)、氖氣 il氣(Ar)氪氣(Kr)、氣氣(χ〇及氮氣所組合之族群 其中一。 洋口之H隻層140進行_熱處理製程，可更加有 助於避免保護層14G在光阻層的移除步驟、溝渠的形成步 驟以及進行清洗製程等步驟中被移除，而導致習知之多晶 矽凸塊的產生，進而影響元件效能。 —在一較佳貫施例中，以第一主動區1〇2是N型元件區 及第二主動區1〇4是？型元件區為例，在第二主動區1〇4 保留下部分的保護| 136及移除光阻層之後(如圖2B所 不），進行上述之熱處理製程，除了可使保護層124的密度 更為緻密化，及降低保護層136的蝕刻率之外，此熱處理 ‘程還有利於應力轉換技術，且不會使元件性能退化。 接下來’說明本發明另一實施例之互補式金氧半導體 元件的結構。請再次參照圖2D，本發明之元件包括：基底 100、第一閘極結構108、第二閘極結構u〇、第一偏移間 隙壁112、第二偏移間隙壁114、第一 LDD110、第一間隙 壁120、第二LDD118、第二間隙壁122、磊晶材料層130、 磊晶材料層142以及保護層136。其中，磊晶材料層142 配置於第二主動區104之基底1〇〇中，且位於第二LDD118 側邊，以作為一第二導電型源極/汲極區。保護層136配置 於第二閘極結構110、第二偏移間隙壁1丨4、第二間隙壁

22 200814233 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 122以及第二LDD118上，且覆蓋住整個第一主動區1〇2。 其中，保護層136為一含碳之氧-氮化物層，其例如是一雙 弟二丁基胺基梦烧氧化層。 • 綜上所述，本發明之保護層為一含碳之氧-氮化物層， 其具有低姓刻率，因此在元件的製造過程中玎避免保護層 被不適备的移除掉，而導致習知之多晶石夕凸塊(p〇ly bur叩） 的產生，及其衍生的種種問題。此外，本發明對保護層進 仃了熱處理製程，可使保護層的密度更為緻密化，以降低 保護層的蝕刻率，而更加有利於後續製程的進行。 6雖然本發明已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限^本發明’任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 &圍内’當可作些許之更動與潤飾，因此本發明之保護 乾圍當視_之_請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 、圖1A至圖1H為依照本發明一實施例所繪示之互補 式金氧半導體元件的製造方法之剖面示意圖。 、、圖至圖2D為依照本發明另一實施例所繪示之互 補式金氧半導體元件的製造方法之剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100 : 基底 102 ： 第一主動區 104 ： 弟二主動區 106 ： 隔離結構 108 ： 弟一閘極結構 23 200814233 umuj-zu05-0692 19042twf.doc/n 108a、110a :閘介電層 108b、110b :閘導體層 • 110:第二閘極結構 - 112 :第一偏移間隙壁

112a、114a、120a、120c、122a、122c :氧化層 112b、114b、120b、122b :氮化層 114 :第二偏移間隙壁 116 :第一 LDD (% 118 :第二 LDD 120 :第一間隙壁 122 :第二間隙壁 124、136 :保護層 126、138 :光阻層 128、140 :溝渠 130、142 :磊晶材料層 132 :摻雜區 i 134 ··應力層 24

Claims (1)

1. 200814233 ^,^^005-0692 19042twf.doc/n 十、申請專利範圍： 1厂種互補式金氧半導體it件的製造方法，包括· 提^底’該基底中具有—隔離結構，將該基底區 二有一笛與—第二主動區，且該第—主動區已形 ==:極結構、—第—間隙壁結構與—第—咖， 二—#動£已形成有—第二閘極結構、—第二間隙壁结 構與一第二LDD ; 序、土、，口 ㈣基底上職性酬成—賴層，其巾該 一含奴之氧-氮化物層； 曰马 於該第二主動區之該保護層上形成一光阻層； 以石玄光阻層為罩幕，進行一侧製程，以於 極結構以及該第-間隙壁結構上保留下部分的該保^ 移除該光阻層； 上以該保護層為罩幕，移除該第—主祕之裸露出的部 分该基底，以於1¾基底中形成一溝渠； 電型源 於該溝渠中填入一磊晶材料層，作為一第_導 極/汲極區； ' 移除該保護層；以及 於該第二主動區之該基底中形成一摻雜區， 二導電型源極/汲極區。 φ 2.如申請專利制第】項所述之互補式金氧半 件的製造方法’其t該含碳之氧·氮化物層包括—; 基胺基％燒(BTBAS)氧化層。 又 一 3.如申請專利範圍第2項所述之互補式金氧半導體元 ⑧ 25 200814233 uivi^jj-zu05-0692 19042twf.doc/n 件的製造方法，其中該雙第三丁基胺基钱氧化層的 方法包括一低壓化學氣相沈積法(LPCVD)。 4·如申請專利範圍第丨項所述之互補式金 =製造方法，其中在賴渠形成之後，更包括^體= 况衣矛王0 件的專=圍第4項所述之互補式金氧半導體元 Γ: 形成之德d 在射料絲程之前以及該保護層 灸更匕括對該保護層進行一熱處理製程。 件二::專:f圍第5項所述之互補式金氧半導體元 + ^ 其中該熱處理製程的溫度介於750〜80(TC 义間° 件的It 翻第5韻述之互補式錢半導體元 分鐘方法，其中該熱處理製程的時間介於邛秒至10 件的專利範圍第5項所述之互補式金氧半導體元 =衣造方法，其中該熱處理製程的壓力介於5 <間。 件的專:1!圍第5項所述之互補式金氧半導體元 氣_、_ 該減理製頻使狀氣體是選自氦 所組合之族^其=_魏(Ar)、亂氣(Kr)、氤氣(Xe)及氮氣 元件1销狀互赋錢半導體 ς# _法，其中於該摻雜區形成之後，更包括： …弟—主動區之該基底上方形成—應力層，順應性 ⑧ 26 200814233 UM^D-2005-0692 \9042twf.doc/n 地覆蓋該第二閘極結構、該第二間隙壁結構以及誘摻雜區 u·如申請專利範圍第1〇頊所述之互補式金氡半導" 元件的製造方法，其中該第一導電变源極/汲極區為p體 極/汲極區，則該磊晶材料層為矽化鍺層，該應力層 /原 伸應力層。 q〜、一杈 12·如申請專利範圍第10項所述之互補式金氧半導體 元件的製造方法，其中該第一導電蜇源極/汲極區為N型= 極/汲極區，則該磊晶材料層為碳化矽層，該應力層為一斤' 縮應力層。 I 13·—種互補式金氧半導體元件的製造方法，包括： 提供一基底，該基底中具有/隔離結構區，將該基底 區隔出一第一主動區與一第二主動區，且該第一主動區已 形成有一第-、閘極結構、一第/間隙壁結構輿—第— LDD，該第二主動區已形成有一第二閘極結構、一第二間 隙壁結構與一第二LDD ; 於該基底上順應性地形成一第一保護層，其中該第一 保護層為一含碳之氧-氮化物層； 於該基底上方形成一第一光卩旦層，覆蓋該第二主動區 之該第一保護層； 以該第一光阻層為罩幕，進行一蝕刻製程，以於該第 一閘極結構以及該第一間隙壁結構上保留下部分的該第_ 保護層； 移除該第一光阻層； 以該第一保護層為罩幕，移除該第一主動區之裸露出 ⑧ 27 200814233 um^zO〇5-〇692 19042twf.doc/n 的部分縣底，以於該基底t形成-第-溝渠； 於该第-溝渠令填入一第一蟲 導電型源極/汲極區； 作馮弟- 移除該第一保護層； "於該基底上順應性地形成—第二保制，其 保護層為該含碳之氧_氮化物層； /、 X _ 之該形成—第二絲層，覆⑽第—主動區 二為=辟=—㈣製程，以於該第 保護層； 結構上保留下部分的該第二 移除該第二光阻層； 以該第二保護層為罩幕 的部分該基底，以科μ 二-祕之裸露出 於該第二溝渠中：：士 ΓΓ第二溝渠；以及 導電型源極/汲極區/、 〜晶材料層，作為一第二 -此14*如中μ專利範圍帛13項所述之互補式全氧半導# 兀件的製造方法，其中兮人^」κ立補式孟③牛 >體 丁基胺基魏氧化層^以之乳·氮化物層包括—雙第三 元件項所述之互補式金氧半導體 成方法包括-低壓化基胺基概化層的形 元件酬収賴金氧半導體 ^在忒第一溝渠形成之後及/或該第二

   28 200814233 -二 v)05-0692 19042twf.doc/n 溝渠形成之後，更帥騎-清洗製程。 17.如申請專概_㈣所述之互補式金氧半導體 其巾在進行該清洗製程之前以及該第 護層進行=之後，更包括對該第―、該第二保 18广中請專利範_。項所述之互補式金氧半導體 3 = #方法’其中該熱處理製程的溫度介於750〜800 U <間。 19 ·如申清專利範簡赞 元件的製造方法，項;;狀ΐ赋金氧半導體 ίο分鐘之間。 该熱處理製程的時間介於30秒至 元件的丄第17項所述之互補式金氧半導體 之間:衣^ 中讀熱處理製程的壓力介於5〜50t〇rr 21 ·如申5月專利範圍 ^ i 元件的製造方法，i中㈣南員所述補式至乳半導體 氦氣㈣、氖辕處理祕所使狀氣體是選自 氣所組合之族域(Ar)、讀Kr)、聽(Xe)及氮 元件13項所述之互赋錢半導體 極/沒極區，兮第亥弟一導電型源極/汲極區為p型源 ^〜乐—型源極/汲極區為N型源極/汲極 :貝"亥第一磊晶材料層為矽化鍺層，該第二磊晶材料層 為碳化矽層。 23·如申睛專利範圍第13項所述之互補式金氧半導體 ⑧ 29 19042twf.doc/n 200814233— ------305-0692 元件的製造方法，其中該第一導電型源極/汲極區為^^型源 極/汲極區，該第二導電型源極/汲極區為p型源極/汲極 區，則該第一磊晶材料層為碳化矽層，該第二磊晶材料層 為石夕化錯層。 24·—種互補式金氧半導體元件，包括·· 一基底，該基底中具有一隔離結構，將該基底區隔出 一第一主動區與一第二主動區； 一第一閘極結構，配置於該第一主動區之該基底上； 一第二閘極結構，配置於該第二主動區之該基底上； 一第一間隙壁結構，配置於該第一閘極結構之側壁； 一第二間隙壁結構，配置於該第二閘極結構之側壁； 一第一 LDD，配置於該第一閘極結構侧邊之該基底 中； 一第二LDD，配置於該第二閘極結構側邊之該基底 中； 一磊晶材料層，配置於該第一主動區之該基底中，且 位於该第一 LDD侧邊，以作為一第一導電型源極/汲極 區；以及 一保諼層，配置於該第一閘極結構、該第一間隙壁結 構以及該第一 LDD上，且覆蓋住該第二主動區，其中該 保護層為一含碳之氧··氮化物層。 25.如申請專利範圍第24項所述之互補式金氧半導體 元件，其中該第一導電型源極/汲極區為p型源極/汲極區， 則該蟲晶材料層為石夕化錯層。 ⑧ 30 J05-0692 19042twf.doc/n 200814233 26.如申請專抛圍第24項所述之互補 广其中該第一導電型源極/汲 型匕體 區，則該磊晶材料層為碳化矽層。 生源極/汲極 —27.如巾請專利範圍第24項所述之互補式金氧半導 元件，其中該含碳之氧·氮化物層包括一雙第三丁基胺美 烧氧化層。 28·—種互補式金氧半導體元件，包括： 一基底，该基底中具有一隔離結構，將該基底區隔出 一第一主動區與一第二主動區； 一第一閘極結構，配置於該第一主動區之該基底上； 一第二閘極結構，配置於該第二主動區之該基底上； 弟一間卩;?、壁結構，配置於该第一閘極結構之侧壁； 一第二間隙壁結構，配置於該第二閘極結構之側壁； 一第一 LDD，配置於該第一閘極結構侧邊之該基底 中； 一第二LDD，配置於該第二閘極結構側邊之該基底 中； ~ 一第一蠢晶材料層，配置於該第一主動區之該基底 中，且位於該第一 LDD側邊，以作為一第一導電型源極/ 汲極區； 一第二蟲晶材料層，配置於該第二主動區之該基底 中，且位於該第二LDD側邊，以作為一第二導電型源極/ 汲極區；以及 一保濩層’配置於该苐一閘極結構、該第二間隙壁結 31 200814233 -------J05-0692 19042twf.doc/n 構以及該第二LDD上’且覆蓋住該第—主動區，其中該 保護層為一含碳之氧-氮化物層。 一 29·如申請專利範圍第28項所述之互補式金氧半導體 元ΐ，其中該第—導電型源極/汲極區為？型源極/汲極區， 該第二導電型源極你極區為ν型源極/汲極區，㈣第一 蟲晶材料層為魏鍺層，該第二Μ㈣層為碳化石夕層。 -政3〇.·ΓΓ請專利範圍第28項所述之互補式金氧半導體 :該第:^^極，汲極區U型源極/汲極 層。 〜切層，柄二蟲晶材料層為秒化鍺 31·如 (D 32