TWI228282B - A method for fabricating disposable spacer - Google Patents

Description

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五、發明說明（1) 【發明所屬之技術領域 本發明是有關於一種可物|本j

Spacer), , Λ (Iη-si tu)方式進行高合；取人 匆 ^ ^ ^ ^ ea ^ 子♦合物間隙壁之沉積盥蝕釗认 可拋棄式間隙壁製造方法。 谓”蚀刻的 【先前技術】 叫參…、第1圖至第4圖，第i圖至第4 、 間隙壁之製程剖面圖。首先，提供由石夕(Si : =

100，再利用熱氧化的方式於基材100上形成氧化石夕基相 (Silicon Oxide)薄膜做為閘極介電層1〇2。完成閘極介 層102之成長後，利用沉積方式形成複晶矽（p〇iysiiic〇n〕 薄膜（未^會示）覆蓋在閘極介電層1〇2上。再利用微影與蝕/ 刻方式定義此複晶矽薄膜，而移除部分之複晶矽薄膜並暴 露出部分之閘極介電層102，藉以在閘極介電層1〇2上形成 閘極1 0 4，如第1圖所示。

接著’利用化學氣相沉積（Chemical Vap〇r Depositi〇n ; CVD)方式或熱爐管（Furnace)方式，於化學氣相沉積反應 室或爐管内’形成間隙壁材料層1〇6覆蓋在閘極1〇4以及暴 露之閘極介電層1〇2上。其中，間隙壁材料層1〇6之材質一 般係採用氮化石夕（Silicon Nitride)以及氧化石夕，如第2圖 所示。 待完成間隙壁材料層1 〇6之沉積後，將基材1 〇〇連同其上之 結構移至蝕刻機台之蝕刻室，並對間隙壁材料層丨〇 6進行

第5頁 1228282 五、發明說明（2) ___ 蝕刻步驟，直至暴露出閘極104為止， 上形成間隙壁108。完成間隙壁1〇8之在閘極丨〇4之侧壁 彳離子植人技術分別•基材i Q "形J :二厂 114、以及没極112，而形成如第3 :1 二與掺雜區 由於，完成源極110與推雜區114、以之^ ° 入步驟後’㈣壁已完成其階段性之^112之離子植 蝕刻的方式將剩餘之間隙壁丨〇8予以 犯，而可利用 如第4圖所示。因此，間隙壁1〇8又稱為除’所形成之結構 然而，氮化石夕或氧化石夕所構成之壁厂，隙壁。 易。由於，氮化石夕或氧化石夕所構成J = = 2容 步驟後，間隙壁之表面會形成一層硬化声j在離子植入 Layer)。受到間隙壁表面之硬化層的影纟 , :KWet Etching)的方式順利移除間隙壁曰 以用：式蝕 式蝕刻（Dry Etching)的方式來移 卜，運用乾 成之間隙壁時，此乾式飯刻步驟所使^^或,化石夕所構 物，會傷害到底下之閘極介電 =鼠（F)化學 層以及基材之品質。另一；：層=材’而影響間極介電 須分學氣相沉積反應室或爐管壁 長了裏転時間，更增加製程的複雜度。 【發明内容】 因此’本發明之目的銶县 造方法’其係以含碳氫ι化一種棄式間隙壁之製 基化學物為原料，於閘極二物以及一虱氣（Cl2)與溴（Br) "閘極之側壁上形成高分子聚合物層來 第6頁 I228282

五、發明說明（3) ，為可搬棄式間隙壁之材料。由於高分子 =2削所移除，因此可在降低對基材與間極\了電%易的為 >害下，順利移除此可拋棄式間隙壁。 ^曰的 法：^臨二：：在提供一種可拋棄式間隙壁之製造方 、係以^ %方式，而在同一蝕刻機中進行高分子 :隙壁之沉積與蝕刻。由於不須轉換反應室； „而可降低製程成本支出，並可提升製：間 ^發明之又一目的是在提供一種可拋棄式間隙壁之= 法，其係在蝕刻機中進行高分子聚合物間隙壁材料之沉 積，藉由調整蝕刻機之偏壓電力（Bias p〇wer)，可改盖言 刀子聚合物之階梯覆蓋（Step c〇verage)能力。 根據本發明之上述目的，提出一種可拋棄式間隙壁之製造 方法，至少包括下列步驟··首先，提供一基材，其中此基 材上至少已形成一閘極。接著，利用一反應物形成一間隙 壁材料層覆蓋在上述之閘極以及基材上，其中此反應物至 $包括一含碳氫氟化學物。其中，此反應物更至少包括氯 氣（C丨2)或溴（B r)基化學物。然後，以一臨場方式對上述之 間隙壁材料層進行一蝕刻步驟，而在閘極之側壁形成可拋 棄式間隙壁。 依照本發明一較佳實施例，形成間隙壁材料層之步驟與蝕 刻步驟均在同一蝕刻室中進行。此外，上述之含碳氫氣化 學物可為四氟化碳（CL)、三氟曱烷（CHf3)、二氟甲烷（Ch2 h)、或氟甲烷（C^F)，且含碳氫氟化學物之流量較佳是& 於lOsccm至200sccm之間。此外，上述之氯氣或溴基化學

1228282 五、發明說明（4) 物之流量較佳是控制在介於lOsccm至20 0sccm之間，更佳 則係控制在介於3 0 s c c m至5 0 s c c m之間。而形成間隙壁材料 層之步驟至少包括控制反應室之偏壓電力（Bias Power)小 於2 0瓦（W)。另外，進行蝕刻步驟時，至少包括：使用一 氧基（02 Base)化學物；使用添加物，其中此添加物較佳可 為氬（Ar)或氦（He)，或者氯或溴化氫；以及較佳是將反應 室之偏壓電力控制在介於10瓦至20 0瓦之間。其中，氧基 化學物亦可以聯銨（Nd2)或臭氧（03)取代。此外，氬或氦之 流量較佳是控制在介於5 0 s c c m至5 0 0 s c c m，更佳是控制在 介於80seem至120sccm之間。在本發明之一較佳實施例 中’間隙壁材料層之厚度較佳是介於1〇〇A至1〇〇叹之間。 由於’氧電漿可輕易移除由高分子聚合物所構成之間隙 壁’再加上形成間隙壁材料層之步驟以及間隙壁材料層之 钮刻步驟均在同一蝕刻室中進行。因此，不僅可在降低對 基材之損傷的情況下，有效移除此一可拋棄式間隙壁；更 I簡化製程，而可降低製程成本，進而可達到提升製程 W. rtf" AAfc Q 上 JL ^ 【實施方式】 本發明揭露一種可拋棄式間隙壁之製造方法，其 =式，進行高分子聚合物的沉積與蝕刻以製作可拋 每 以及提升製程可錢，更可輕易；=可==程成本、 而降低對基材與間隙壁之損傷 了、：土棄式間隙壁， 馮了使本發明之敘述更加

1228282 五、發明說明（5) J盡與完備’可參照下列描述並配合第5圖至第8圖之圖 圖/第8圖，第5圖至第8圖係•示依照本發明-較佳貫訑例的一種可拋棄式間隙壁之製程剖面圖。首 -提供半導體之基材200，其中此基材2〇〇之 為 石:。再：用例如熱氧化或化學氣相沉積的方式，么J薄 的閘^電層覆蓋在基材_上，其中閘極介電層2〇2 之材質可例如為氧化石夕。閘極介電層202形成後， ，如化學氣相沉積的方式形成導電材料薄膜（未繪示）覆蓋 ΐ閑上，㊣中此導電材料薄膜較佳可為複晶 材料薄媒進行定義，以去二；：===;: 部分之閘極介電層202，而在閘極 〇上；成出 _，如所示。 策摩202上形成閘極 閘極204形成後，將基材2〇〇連同其上之結構置入 中’再利用沉積的方式形成間隙壁材料層2 204以及閘極介電層202上，如第6圖所示。其中，孝 姓刻室可例如為電漿鞋刻室，且所形成之間隙壁材料層 206的材質較佳為南分子聚合物’例如有機高分子聚合 物’而間隙壁材料層2〇6之厚度較佳是控制在介於魏至 1 000Α之間。在形成間隙壁材料層2〇6時，至少包括使 應物’ J中此反應物至少包括含碳氫I化學物 虱氣化學，較佳可為四氟化碳、三氟甲烧、二氟甲烧、： 及氣甲烧等。此外’形成間隙壁材乂 1228282 五、發明說明（6) 物更至少包括氯氣或溴基化學物。於形成間隙壁材料層 2 0 6期間，較佳是將含碳氫氟化學物之流量控制介於 lOsccm至20 0sccm之間，而氯氣或溴基化學物之流量較佳 是控制在介於lOsccm至200sccm之間，氯氣或漠基化學物 之流量更佳是控制在介於30sccm至50sccm之間，且較佳是 將蝕刻室之偏壓電力控制在小於2 〇瓦，以提高間隙壁材料 層206之階梯覆蓋能力’進而避免突懸（〇verhang)現象的 產生。 接著，以臨場方式，在同一蝕刻室中對間隙壁材料層2 〇 6 進行蝕刻步驟，直至暴露出閘極2〇4為止，而在閘極2〇4之 側壁上形成間隙壁208，如第7圖所示。其中，此蝕刻步驟 可為非等向性蝕刻（Anisotropic Etching)步驟。進行間 隙壁材料層206之蝕刻步驟時，可使用例如氧基化學物當 作反應物以形成氧電漿，且較佳是將蝕刻室之偏壓電力控 制在"於1 0瓦至2 〇 〇亢之間，藉以有效控制間隙壁2 〇 8之形 狀。其中，上述之氧基化學物可以聯銨或臭氧取代。另 夕卜：在：刻步驟進行期Fa，’可加入例如氬或氦，或者氯或 添加物’以㈣刻之進行。纟中，於㈣步驟進 二/間，氬或氦之流量較佳是控制在介於5〇sccm至 太恭C^m之間，更佳疋控制在介於80sccm至120sccm之間。 間4 @ ΐ欲為利用臨場方式，而在同一蝕刻室中進行 ^此可11二206之沉積與蝕刻。由於無須轉換反應室， 度縮短製程時間、與降低製程成本，進而

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五、發明說明（7) ΠΓ=ΐ二Γ用例如微影《及離子植入技術 212 極210與摻雜區2“、以及沒極 。形成源極210與摻雜區214、 隙壁208已完成其階段性之任務，，及極212後，此時間 移除剩餘之間隙壁208，而形成如第^ '用？的方式 剩餘之間隙壁208時，較佳是刺爾彳,圖所不之、'構。移除 學物。由於間隙壁208係由J:! ;氧電聚當作钮刻化 氧電裝當作餘刻化學物由可γ避子免H物所構成’因此以 及基材2。。的情況下，順Λ在:剩^ =直主要:'用以辅助源極21。、^^ 隙壁208卽入進仃’當此一離子植入步驟完成後，間 J壁即可去除。因此’間隙壁m又稱為可拋棄式間： 化風:祖：斂為利用含碳氫氟化學物以及氯氣與溴式 料因此ϊ ί : ?高分子聚合物做為間隙壁2°8之材土 降低ff i用虱電漿順利移除剩餘之間隙壁208，而 閘極介電層202以及基材2◦◦之傷害，進而提升元而件 實施例可知，本發明之-優點就是因為 3料。因此，可利用氧電漿輕易移除高分子 =之 可降低對基材與閘極介電層的損害。 σ :是 由上述本發明較佳實施例可知’本發明之另一優點就是因

第11頁 1228282 五、發明說明（8) 為係以臨場方式，在同 壁之沉積與蝕刻，而無 程、降低製程成本、以 製程可靠度的目的。 由上述本發明較佳實施 為在蝕刻機中進行高分 此’藉由調整蝕刻機之 物之階梯覆蓋能力的目 雖然本發明已以一較佳 定本發明，任何熟習此 範圍内，當可作各種之 圍當視後附之申請專利 一蝕刻機中進行高分子聚合物間隙 須轉換反應室。因此，可簡化製 及縮短製程時間，進而可達到提升 例可知’本發明之v Θ <又一優點就是因 子聚合物間隙壁分立 他^ A 璧材枓之沉積。因 偏壓電力，可洁 的。 Γ達到改善高分子聚合 實施例揭露如卜 姑_ 上，然其並非用以限 不脫離本發明之精神和 ^ 因此本發明之保護範 犯圍所界定者為準。

第12頁 1228282 圖式簡單說明 【圖式簡單說明】 第1圖至第4圖係繪示習知可拋棄式間隙壁之製程剖面圖。 第5圖至第8圖係繪示依照本發明一較佳實施例的一種可拋 棄式間隙壁之製程剖面圖。 【元件代表符號簡單說明】 100 =基材 102 104 :閘極 106 108 :間隙壁 110 112 :汲極 114 200 :基材 202 204 :閘極 206

閘極介電層 間隙壁材料層 源極 摻雜區 閘極介電層 間隙壁材料層 208 :間隙壁 2 1 2 ·•汲極 2 1 0 :源極 2 1 4 :摻雜區

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Claims (1)

1228282 年 月 案號 92131592 六、申請專利範圍 1 . 一種可拋棄式間隙壁之製造方法，至少包括： 提供一基材，其中該基材上至少已形成一閘極； 利用一反應物形成一間隙壁材料層覆蓋在該閘極以及該基 材上，其中該反應物至少包括一含碳氫氟化學物以及一氯 氣或漠基化學物；以及 以一臨場（In-si tu)方式對該間隙壁材料層進行一蝕刻步 驟，而在該閘極之側壁上形成該可拋棄式間隙壁。 2. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中該間隙壁材料層之材質為高分子聚合物。 3. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中形成該間隙壁材料層之步驟以及該蝕刻步驟係於 一 I虫刻室中進行。 4. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中該含碳氫氟化學物係選自於由四氟化碳、三氟甲 烷、二氟甲烷、以及氟甲烷所組成之一族群。 5. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該含碳 氳氟化學物之流量介於lOsccm至200scc m之間。

第14頁 1228282 _案號 92131592_年月日_^_ 六、申請專利範圍 6 ·如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制偏壓電 力小於20瓦。 7. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該氯氣 或溴基化學物之流量介於1 0 s c c m至2 0 0 s c c m。 8. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該氯氣 或溴基化學物之流量介於3 0 s c c m至5 0 s c c m。 9. 如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造方 法，其中該蝕刻步驟為一非等向性蝕刻步驟。 1 0.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該餘刻步驟至少包括使用一氧基化學物。

1 1.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括使用聯銨。 1 2.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括使用臭氧。

第15頁 1228282 _：_案號92131592_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 3 ·如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括使用一添加物，且該添加 物係選自於由氬或氦、以及氯或溴化氫所組成之一族群。 1 4.如申請專利範圍第1 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於5 0 s c c m至5 0 0 s c c m。 1 5.如申請專利範圍第1 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於8 0 s c c m至1 2 0 s c c m。 1 6.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括控制該反應室之偏壓電力 介於10瓦至2 0 0瓦之間。 1 7.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該間隙壁材料層之厚度介於1 0 0 m 1 〇 〇 〇東 間。 1 8.如申請專利範圍第1項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該間隙壁材料層之材質為有機高分子聚合物。 1 9. 一種可拋棄式間隙壁之製造方法，至少包括： 提供一基材，其中該基材上至少已形成一閘極； 利用一反應物形成一間隙壁材料層覆蓋在該閘極以及該基

第16頁 1228282 _案號92131592_年月日 修正 六、申請專利範圍 材上，其中該反應物至少包括一含碳氫氟化學物以及一氯 氣或溴基化學物；以及 以一臨場方式並利用一氧基化學物對該間隙壁材料層進行 一蝕刻步驟，而在該閘極之側壁上形成該可拋棄式間隙 爲奢〇 2 0 .如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該間隙壁材料層之材質為高分子聚合物。 2 1.如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該間隙壁材料層之步驟以及該蝕刻步驟係 於一餘刻室中進行。 2 2 .如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該含碳氫氟化學物係選自於由四氟化碳、三氟 甲烷、二氟甲烷、以及氟甲烷所組成之一族群。 2 3 .如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該含 碳氳氟化學物之流量介於1 〇 s c c m至2 0 0 s c c m之間。 造壓 製偏 之制 壁控 隙括 間包 式少 棄至 拋驟 可牛V 之之 述層 所料 項材 9 1 壁 第隙 圍間 範該 利成 專形 請中 申其 如， •法 4 2方 電力小於20瓦。

第17頁 1228282 案號 92131592 年 月 曰 修正 六、申請專利範圍 2 5.如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該氯 氣或溴基化學物之流量介於1 0 s c c m至2 0 0 s c c m之間。 2 6 .如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該間隙壁材料層之步驟至少包括控制該氯 氣或漠基化學物之流量介於3 0 s c c m至5 0 s c c m之間。 2 7 ·如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括使用一添加物，且該添加 物係選自於由氬或氦、以及氯或溴化氫所組成之一族群。 2 8 .如申請專利範圍第2 7項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於5 0 s c c m至5 0 0 s c c m之間。 2 9 ·如申請專利範圍第2 7項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於8 0 s c c m至1 2 0 s c c m之間。 3 0 ·如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括控制該反應室之偏壓電力 介於10瓦至2 0 0瓦之間。 3 I如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造

第18頁 1228282 _案號 92131592_年月日__ 六、申請專利範圍 方法，其中該間隙壁材料層之厚度介於1 0 0 m 1 〇 〇 〇東 間。 3 2 ·如申請專利範圍第1 9項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該間隙壁材料層之材質為有機高分子聚合物。 3 3. —種可拋棄式間隙壁之製造方法，至少包括： 提供一基材，其中該基材上至少已形成一閘極； 利用一反應物形成一高分子聚合物層覆蓋在該閘極以及該 基材上，其中該反應物至少包括一含碳氫氟化學物以及一 氯氣或溴基化學物；以及 以一臨場方式並利用一氧基化學物對該高分子聚合物層進 行一蝕刻步驟，而在該閘極之側壁上形成該可拋棄式間隙 壁。 3 4 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該高分子聚合物層之步驟以及該蝕刻步驟 係於一 14刻室中進行。 3 5 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該含碳氫氟化學物係選自於由四氟化碳、三氟 甲烷、二氟甲烷、以及氟甲烷所組成之一族群。 3 6 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造

第19頁 1228282 案號 92131592 曰 修正 六、申請專利範圍 方法，其中形成該高分子聚合物層之步驟至少包括控制該 含碳氫氟化學物之流量介於1 0 s c c m至2 0 0 s c c m之間。 3 7 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該高分子聚合物層之步驟至少包括控制偏 壓電力小於2 0瓦。 * 3 8 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該高分子聚合物層之步驟至少包括控制該 氣氣或溴基化學物之流量介於1 0 s c c m至2 0 0 s c c m之間。 3 9 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中形成該高分子聚合物層之步驟至少包括控制該 氯氣或溴基化學物之流量介於3 0 s c c m至5 0 s c c m之間。 4 0 .如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該I虫刻步驟至少包括使用一添加物，且該添加 物係選自於由氬或氦、以及氯或溴化氫所組成之一族群。 4 1 .如申請專利範圍第4 0項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於5 0 s c c m至5 0 0 s c c m之間。 4 2 .如申請專利範圍第4 0項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該氬或氦之流量介於8 0 s c c m至1 2 0 s c c m之間。

第20頁 1228282 _案號 92131592_年月日__ 六、申請專利範圍 4 3 ·如申請專利範圍第3 3項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該蝕刻步驟至少包括控制該反應室之偏壓電力 介於1 0瓦至2 0 0瓦之間。 44.如申請專利範圍第33項所述之可拋棄式間隙壁之製造 方法，其中該高分子聚合物層之厚度介於1 0 0胜1 〇 〇 〇 I 間。

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