TWI305031B - Complementary metal-oxide-semiconductor device and fabricating method thereof - Google Patents

Description

^ w ^ ^»100-2005-0692 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 別疋有關於一種互補式金氧半導體元件及其製造方法。 【先前技術】 目剷，業界提出一種以石夕錯(SiGe)技術來製作金氧半 電晶體的源極/汲極(S/D)區之方法，以增加電子和電洞的 鲁 遷移率(mobility) ’進而提高元件的效能。 一般而δ，應用矽鍺(SiGe)技術來製作互補式金氧半

導體元件之方法是，先於基底上形成p型閘極結構以及N 型閘極結構，然後依序形成間隙壁與LDD。接著，於整個 基底上覆蓋一層咼溫氧化層（HTO layer)。然後，以圖案化 光阻層當做罩幕，移除PM〇s區域上方的部分高溫氧化 層，而曝硌出PMOS區域中預形成源極/汲極區的基底表 而於P型閘極結構及其側壁之間隙壁上保留有部分高 溫氧化層，以達到保護閘極結構與間隙壁的功能。接著， • 移除此圖案化光阻層。之後，移除所裸露出的基底，以形 成一溝渠。隨後，於溝渠中填入矽化鍺層，作為pM〇s的 源極/汲極區。 然而，在移除圖案化光阻層的步驟中、在形成1>]^〇8 區域之溝渠的步驟中，以及在接下來預進行的預清洗 (pre-clean)製程或預烘烤(pre_bake)製程的步驟中，會使得 覆盍於P型閘極結構上之部分向溫氧化層被移除，甚至會 移除掉NMOS區域之部分高溫氧化層，而曝露出p型間極 19042twf.doc/n I305(UL〇O5-O692 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 謂的多晶矽凸塊(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碎凸塊的產生，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。 本發明提出一種互補式金氧半導體元件的製造方 nMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 法。首先，提供一基底，此基底中具有一隔離結構，將基 底區隔出第一主動區與第二主動區，且第一主動區已形成 有一第一閘極結構、一第一間隙壁結構與一第一 LDD，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。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 護層上形成光阻層。之後，以光阻層為罩幕，進行一蝕刻 製程，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—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 中开>成摻雜區，作為第二導電型源極/汲極區。 ，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，上述之含碳之氧_氮化物層例如是一雙第三丁 基胺基魏(BTBAS)氧化層。雙第三丁基胺基魏氧化層 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°C之間，時間例如是介於3〇 心至10分鐘之間’壓力例如是介於5〜50 torr之間，而熱 Ι3〇5·· 2005-0692 19042twf.doc/n 處理製程所使用之氣體例如是選自氦氣(He)、氖氣(Ne)、 氣氣(Ar)、氣氣(Kr)、氛氣(Xe)及I氣所組合之族群其中一。 依照本發明的實施例所述之互補式金氡半導體元件 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結 構、第二間隙壁結構以及摻雜區。在一實施例中，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，上述之應力層為一拉伸應力層。在另一實施例中， 第一導電型源極/汲極區為N型源極/汲極區，則磊晶材料 層為碳化⑪層，上狀應力層為—壓縮應力層。 、、本發明另提出一種互補式金氧半導體元件的製造方 f首先’提供-基底’此基底中具有一隔離結構，將基 $ 第-主動區與第二主動區，且第—主動區已形成 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—第二閘極結構、—第二間隙壁結構與 声二D。隨後：於基底上順應性地形成-第-保護 方層為—含碳之氧氮化物層。然後，於基 : 光阻層，覆蓋第二主動區之第-保護 tin阻層為罩幕，進彳卜__，_ 護層，接===上:留下部分的第-保 γϊ:主動區之裸露出的部分基底'以二= 成幕」 第一溝渠。繼之，於第一溝 一土纸⑽成 作為-第-導電型源極/汲極區，^晶材料層， 匕接耆，移除第一保護層。 8 1-2005-0692 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’覆蓋第一主動區之第二保護層。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。雙第三丁基胺基矽烷氧化層的形成方法 例如是一低壓化學氣相沈積法。 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。 鲁 依如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第―、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溢度例如是介於〜之 間，時間例如是介於30秒至10分鐘之間，壓力例如是介 於f〜50 t〇rr之間，而熱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一。 1-2005-0692 19042twf.doc/n 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—導電型源極/汲極區為p型源極/ ，極區’第二導電型源極/波極區為N型源極/汲極區，則 第-蟲晶材料層切化鍺層’第二|晶材料層為碳化石夕厚。 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—導電型源極/汲極區為N型源極/ ;及極區4一^笔型源極/汲極區為P型源極/汲極區，則

第一蟲晶材料層為碳化料H晶材料層為魏鍺層。 依照本發明的實施例所述之互補式金氧半導體元曰 的ΐ造方?，上述之第—偏移間隙壁與該第二偏移間隙壁 皆是由-氧化層以及―氮化層所構成，其氧化層的材質ς 如是-高溫氧化材料或—含碳之氧遗化物材料。在一實 :]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。 依照本發明的實施例所述之互補式金

的製造方法，上述之第—間隙壁與第二間隙壁皆是由1 二氣化層、-氮化層以及―第二氧化層所構成，其第一、 ί二氧化層的材質例如是-高溫氧化材料或-含碳之氧_ 沾化，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—臨場沈積製程。 本^又提出—種互補式金氧半導體元件，其包括： ί—閘極結構、第二閘極結構、第―_壁結構、 LDD、第二n日日材料層以 曰，、中，基底具有一第一主動區與一第二主動區， ：D-2005-0692 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，第一 LDD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。磊晶材料 層配置於第一主動區之基底中，且位於第一 LDD侧邊， 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’上述之弟一導電型源極/波極區為P型源極Λ及極區’ 則遙晶材料層為吩化錯層。 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Ν型源極/汲極區， 則蟲晶材料層為碳化碎層。 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、第一閘極結構、第二閘極結構、第一間隙壁結構、 第二間隙壁結構、第一 LDD、第二LDD、第一磊晶材料 層、第二磊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 11 1305021 CD-2005-0692 19042twf.doc/n 1305021 CD-2005-0692 19042twf.doc/n 以 从-隔離結構區隔。第一閘極結構配置於第一主動區之令 基底上’第一閘極結構配置於第二主動區之該基底:，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侧壁。另外，第一 LDD配置於 第-閘極結構側邊之基底中，第二咖配置於第二間極 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；源 極/汲極區。第二蟲晶材料層配置於第二 '、

且位於第二LDD側邊，以作為一第一 土泜T

區=護層配置於第二閘極結構、第二‘結US 倾層為一含碳 件，朗狀互㈣錢半導體元 第一^第—型源極/汲極區為P型源極/汲極區， 材;1==為N型賴及極區,則第；晶 Π ’第二磊晶材料層為碳化矽層。 件，上^所叙互補式金氧半導體元 第二導電型源榀二原汲極區為N型源極/汲極區， 晶 材料層為碳化矽層，；為?型源極/汲極區’則第-屋 依照本發明：實;=曰曰材料層為矽化鍺層。 例如是—雙第爲:：述’上述之含碳之氧-氮化物層 叉罘—丁基胺基矽烷氧化層。 刻率’ ，保護層為一含碳之氧-氮化物層，复且右低飩 因此在元件的製造過程中可避免保護4= 12 I30501L 005-0692 19042twf.doc/n 移除掉，而導致習知之多晶矽凸塊(poly bump)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 熱處理製程，能夠使得保護層的密度更為敏密化，以降低 保護層的蝕刻率，而更加有利於後續製程的進行。 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】 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。 百先，請參照圖1A ,提供一基底100，基底1〇〇具有 第一，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1〇4之間以隔離結構區隔。上述，隔 離結構舰例如是淺溝渠隔離結構(STI)或其他合適之隔離 結構。接著，第—絲區102以及第二主動區104之基底 削上已分別形成有第—閘極結構1G8以及-第二閘極結 t二L中所I閘極結構⑽是由閘介電層1〇8a與閘 與問導體層膽叫上述，第一問極結構二；： 閘極結構110各構件的好哲命r^ 一禾一 中具有通常知識者所周知述'領域 參照圖1A’於第一閘極結構108以及 —偏移間隙壁114。其中，第一偏移間隙 13 19042twf. doc/n

I305〇3^D-20〇5_〇692 壁丄12是由一氧化層⑽以及一氮化層112b所構成，第 =^間隙壁m是由-氧化層_以及—氮化層⑽ 冓成。鼠化層mb、mb的材質例如是氮化石夕，氧化層 a、114a的材質例如是高溫氧化材料。隨後，進行一摻 =程，以分別於第-閘極結構⑽以及第二閘極結構ιι〇 側邊之^底1〇〇中形成第—LDD116以及第二lddu8。 接著，請參照圖1B，於第一偏移間隙壁ιΐ2以及第 二偏移間隙壁114之側壁分別形成第一間隙壁i 2〇以及第 =間隙壁122。其中，第—間隙壁⑽是由氧化層12加、 氮化層120b以及氧化層丨施所構成，第二間隙壁i22是 由氧化層122a、氮化層122b以及氧化層U2e所構成。氮 化層騰’“勺材質例如是氮化矽’氧化層咖、·、 122a、122c的材質例如是高溫氧化材料。 然後，請參照圖1C，於基底1〇〇上方形成保護層124, 順應性地覆蓋住第一閘極結構108、第一偏移間隙壁丨12、 第一間隙壁120、第一 LDD116、第二閘極結構11〇、第二 偏移間隙壁114、第二間隙壁122、第二LDD118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-containing oxidenitride)層，其具有低蝕刻率。含破 之氧-氮化物層可例如是雙第三丁基胺基破炫 (bis(tert-butylamino)silane)，BTBAS)氧化層，其是指以 BTBAS 為基礎之氧化層（BTBAS-based oxide)。BTBAS 氧 14 1305m '2005-0692 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5〇〜350 torr左右，溫度約為5〇〇〜75〇 °C左右’而通入之氣體包括BTBAS以及一氧化二氮 (N20)(或一氧化1(Ν0))。BTBAS係做為含碳之氧-氣化物 層的矽與碳之氣體來源，而沁0(或N0)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 化0(或NO)的流量關係為BTBAS/N2〇(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12〇上保留下部分的保護層 124。之後’移除光阻層丨26。 θ 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w etching rate)。因此， 在移除光阻層126的步驟時，並不會移除掉第二主動區 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12〇、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的形 15 1305m -2005-0692 19042twf.doc/n 成條件相同。第-、第二間隙壁12G、122的形成方法 如是一臨場沈積製程。 之後，請參照圖1E，以保護層124為罩幕，移除第— 主動區102之裸露出的部分基底1〇〇，以於基底_令带 f-溝渠128。溝渠128的形成方法例如是進行—飯刻製 程。同樣地，由於本發明之保護層124為一含碳之氧-氮^ 物層’其具有健刻率，此在雜部分基底⑽以 f渠128的步驟時’亦不會對保護層124造成影響。亦即 疋’在軸溝渠128的步驟巾，並不會歸掉酿結構⑽ 頂部之部分保護層124，而曝露出閘極結構應的部 面。 ^ 接耆’請參照圖1F，於溝渠128中填入遙晶材料居 130 ’作為第-導電型源桎/沒極區。在一實施例巾，於ς 入蟲晶材料層13G之前，通常會進行-清洗(ρ—)製程 以，月潔溝渠128底部之基底1〇〇表面。同樣地，由於本發 】之保€層124為-含碳之氧_氮化物層，其具有低钱刻 率，因此在進行清洗製程的步驟時，亦不會對第一主動區 收之保護層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—預烘烤(pre-bake)步驟，以清除形成溝渠128後^ 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 16 1305¾¾ CD-2005-0692 19042twf.doc/n 極/汲極區’則磊晶材料層130為矽化鍺(SiGe)層，其形成 方法例如是選擇性遙晶成長(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 是先形成石夕錯材料層後，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/；；及極區’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 的結構。請再次參照圖1F ’本發明之元件包括：基底100、 第一閘極結構108、第二閘極結構11()、第一偏移間隙壁 112、第二偏移間隙壁丨14、第一 LDDU6、第一間隙壁12〇、 第二LDD118、第二間隙壁122、磊晶材料層13〇以及保 護層124。 其中，基底100具有一第一主動區1〇2

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區隔。第一閘極結構1〇8配置於第一主動區⑴2 之基底1〇〇上，第二閘極結構11〇配置於第二主動區1〇4 之基底1〇〇上。另外，第一偏移間隙壁112配置於第一閘 極結構108之側壁，第二偏移間隙壁114配置於第二間極 結構m之側壁。第-偏移間隙壁112是由—氧化層ii2a 以及-氮化層112b所構成，第二偏移間隙壁114是由 化層ma以及一氮化層114b所構成。第一、第二偏移間 隙壁112、114的氧化層112a、114a的材質例 化材料或一含碳之氧-氮化物材料。 Γ"服乳 17 I30501L -2005-0692 19042twf.doc/n 第一 LDDl 16配置於第一閘極結構i〇8側邊之基底 100中。第一 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120配置於第一偏移間隙壁 112之側壁，弟一間隙壁122配置於第二偏移間隙壁H4 之側壁’且位於部分第二LDD118上。其中，第—間隙壁 120是由一氧化層120a、一氮化層120b以及一氧化層12〇c 所構成’第一間隙壁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12〇、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，且位於弟一 LDD116側邊，以作為第一導電型源極/ 汲極區。保護層12/!配置於第一閘極結構1〇8、第一偏移 間隙壁122、第一間隙壁丨2〇以及第一 LDDU6上，且覆 蓋住整個第一主動區1〇4。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。 因為本發明之保護層為具有低敍刻率之含壤之氧氮 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，而導致習知之多晶矽凸塊(p〇lybump)的產生，^ 其衍生的種種問題。 繼之，接續圖1F，在磊晶材料層130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#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。 18 I3〇5〇3cl D-2005-0692 19042twf,doc/n 之後，請參照圖1H，於第二主動區1〇4形成應力層 134，順應性地覆盍第二閘極結構no、第二偏移間隙壁 114、第二間隙壁122以及摻雜區132。應力層134的材質 例如是氮化矽或其他合適的應力材料，而其形成方法例如 是化學氣相沈積法或其他適合的方法。 在上述貫施例中’若第—導電型源極/汲極區為p型源 極/汲極區，磊晶材料層13〇為矽化鍺(SiGe)層，則應力層 134為拉伸應力層。另—方面，若第—導電型源極/没極區 為N型源極/沒極區’ i晶材料層13〇為碳化石夕⑸c)層， 則應力層134為壓縮應力層。 除此之外，本發明之方法還可在，形成保護層124的 步驟之後’以及㈣渠⑶妨清洗製㈣㈣之前，進 行-熱處理製程，以使得保護層124的密度更為敏密化， 崎低保護層124的_率，而更加有利於後續製程的進 。行上述之熱處理製程的條件例如&，溫度介於乃〇〜⑽〇 C之間，時間介於3〇秒至1〇分鐘之間，壓力介於5〜5〇 t⑽ S ^熱處理製程戶斤使用之氣體是選自氦氣_、氖氣 其^魏(Αι·)、减(Κι·)、氣氣(Xe)及氮氣所組合之族群 祕對保護層124進行-熱處理製程，可更加有 驟Η呆摘124在光阻層的移除步驟、溝渠的形成步 驟以及進行清洗製料步财被移除，而導致習知之多晶 矽凸塊的產生，進而影響元件致能。 在一較佳實施例中，以第―主"動區Η)2是Ρ型元件區 19 1305031 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 及第-主動區104 S N型元件區為例，在第一主動區1〇2 保留下部分的保護層124及移除光阻層之後(如圖⑴所 不）’進行上述之熱處理製程，除了可使保護層 124的密度 ^為缴魏’及降低保護層124的餘刻率之外，此熱處理 製程還有利於應力轉換技術(伽ss t咖以a·)，且不 會使元件性能退化。 f1 2A至圖2D依照本發明另一實施例所繪示之互補 φ ’金，半導體元件的製造方法之剖面示意圖。圖2A至圖 2,D疋接續圖1F後之流程剖面示意圖，在圖2A至圖2D中 省略與圖1A至圖1F之相同構件的說明，且以相同標號表 不。 請參照圖2A，於移除保護層124之後，於基底1()〇 上方形成保護層136,順應性地覆蓋住第一閘極結構應、 第一偏移間隙壁112、第一間隙壁12〇、第一 LDDU6、第 閘極、、’σ構11 〇、弟一偏移間隙壁114、第二間隙壁122、 第了 LDD118、隔離結構1〇6以及蟲晶材料層13〇。其中， • 保護層136的材質及形成方法與保護層124的材質及形成 方法相同。之後，於基底勘上方形成光阻層138，覆蓋 第一主動區102之保護層136。 ’ ^然後，請參照圖2Β，以光阻層138為罩幕，進行一 非等向性蝕刻製程，以於第二閘極結構11〇、第二偏移間 隙壁114以及第二間隙壁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 20 •2005-0692 19042twf.doc/n 一主動區104之裸i备出的部分基底100 ,以於基底100中 形成一溝渠140。 之後，請參照圖2D，於溝渠14〇中填入磊晶材料層 142，作為第一導電型源極/汲極區。在一實施例中，於填 入此磊晶材料層142前，通常會進行一清洗製程以清潔溝 渠140底部之基底1〇〇表面。另外，在磊晶材料層142的 形成步驟中，還包括會進行—預烘烤(pre_bake)步驟，以清 除形成溝渠140後所產生的雜質。 上述實施例中，若第—導電型源極/汲極區為p型源極 /波極區’第二導電型源極/汲極區㈣型源極級極區，則 蟲晶材料層130為魏錯層，蠢晶材料層142為碳化石夕層。 相反地’右第-導電型源極/汲極區為N型源極級極區， 型源極/汲極區為P型源極/汲極區，則磊晶材料 層為石厌化石夕層，蟲晶材料層M2為石夕化鍺層。 η，是’入本發明之保護層136與保護層124材質相 3碳之氧_氮化物層，其具有低_率。因此， 128的于、ίΓ層Μ的步驟，移除部分基底100以形成溝渠 清洗製底部之基底⑽表面進行 102之^ 步驟時’不會移除掉第一主動區 L影響製程可靠度以及树效能。 之後。:、:發明之方法可在，形成保護層136的步驟 熱處理^對= = = Τ製程的步驟之前，進行一 低保護層Μ0的的密度更為緻密化，以降 勺蝕划率，而更加有利於後續製程的進行。 I3〇5〇l 2005-0692 19042twf.doc/n 上述之熱處理製程的條件例如是，溫度介於75〇〜8〇〇〇c之 間，時間介於30秒至10分鐘之間，壓力介於5〜5〇 t〇rr 之間，而熱處理製程所使狀氣體是選自氦氣㈣、氧氣 (Ne)、氬氣(Ar)、氪氣(Kr)、氙氣(Xe)及氮氣所組合之族群 其中一。 洋吕之，對保護層140進行一熱處理製程，可更加有 助於避免保護層M0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。 在一較佳實施例中，以第—主動區1〇2是]^型元件區 及第二主動區104是P型元件區為例，在第二主動區1〇4 保遠下σ卩分的保護層136及移除光阻層之後(如圖2B所 示）’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 製程還有利於應力轉換技術，且不會使元件性能退化。 一接下來，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第閘極結構108、第二閘極結構11〇、第一偏移間 隙壁112、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、磊晶材料層13〇、 磊晶材料層142以及保護層136。其中，磊晶材料層M2 配置於第二主動區1〇4之基底1〇〇中，且位於第：lddu8 側邊，以作為—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114、第二間隙壁 22 1305·— 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 第三丁基胺基矽烷氧化層。 综上所述，本發明之保護層為一含碳之氧_氮化物層， 其具有低蝕刻率，因此在元件的製造過程中可避免保護層 被不適當的移除掉，而導致習知之多晶矽凸塊(p〇ly bump) 的產生，及其衍生的種種問題。此外，本發明對保護層進 φ 仃二熱處理製程，可使保護層的密度更為緻密化，以降低 保濩層的蝕刻率，而更加有利於後續製程的進行。 雖然本發明已以較佳實施例揭露如上’然並並非用以 任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神 一口粑圍内，當可作⑽之更動與卿，因此本發明之 軏圍當視後附之ΐ請專利範圍所界定者為準。 ’、°又 【圖式簡單說明】 、圖1Α至圖1Η為依照本發明一實施例所繪 式金氧半導體元件的製造方法之剖面示意圖。 圖2Α至圖2D為依照本發明另一實施例所 子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】 :基底 102 :第一主動區 104 :第二主動區 106 :隔離結構 108:第一閘極結構 23 13050认 D-2005-0692 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 134 :應力層 24

Claims (1)

13050¾¾ »-2005-0692 19042twf.doc/n 十、申請專利範圍： 種互補式金氧半導體元件的 提供一基底’該基底中具有一法，匕括. 隔出一第一主動區與一第—主 、’、°構，將該基底區 成有一第一閘極結構、一第辟且該第—主動區已形 =二絲區已爾4::料：第-⑽， 構與一第二LDD ; 弟一間隙壁結 於該基底上順應性地形成_保護層 β 一含碳之氧-氮化物層； q "中该保護層為 於該第二主動區之該倾層上 以該光阻層為轉，崎—_ 先阻層； 極結構以及該第-間隙壁結構 _^ ’以於該第-閘 移除該光阻層； /、下。卩分的該保護層； 以該保護層為罩幕，移除該第— 分該基底，以於讀基底中形成—溝渠.品之裸露出的部 於該溝渠中填入-蟲晶材料層了作 極/汲極區； 1卜马—弟—導電型源 移除該保護層；以及 於該第二主動區之該基底中形成一 二導電型源極/汲極區。 鸠&作為一第 2如申請專利範圍第μ所述之互補式金氧半 件的製造方法，其中該含碳之梟务 " 基胺基石夕烧(BTBAS)氧化層。物層包括一雙第三丁 3.如申請專利範圍第2項所述之互補式金氧半導體元 25 'D-2005-0692 19042twf.doc/n 件的製造方法，其中該雙第三丁基胺基矽烷氧化層的形成 方法包栝一低壓化學氣相沈積法(LPCVD)。 4. 如申請專利範圍第1項所述之互補式金氧半導體元 件的製造方法，其中在該溝渠形成之後，更包括進行 洗製程。 5. 如申請專利範圍第4項所述之互補式金氧半導體元

件的製造方法’其巾在進行該清洗製程之前以及該保護層 形成之後，更包括對該保護層進行一熱處理製程。 曰 6. 如申請翻_第5項所述之互補式錢半導體元 件的製造方法’ #中該熱處理製程的溫度介於75〇〜 之間。 固弟！）項所述之互補式金氧半導體 件的製造方法，其中賴處理製程的時間介於 分鐘之間。 v王υ

件的二；專::圍第5項所述之互補式金氧半導體元 牛衣^ 〜中該熱處理製程的麗力介於5〜50 torr <間。 件二二:專It圍第5項所述之互補式金氧半導體元 該熱處理製频使狀氣體是選自氦 所組合之族群其中=綠°、氮氣(Kr)、氤氣(Xe)及I氣 元件的“方法々中圍於第二:所述之互補式金氧半導體 於該第二形成之後，更包括： 土氐上方形成一應力層，順應性 26 '-2005-0692 19042twf.doc/n 地覆蓋該第二閘極結構、該第二間隙壁結構以及該摻雜區。 11. 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，其中該第一導電塑源極/汲極區為P型源 極/没極區，則該磊晶材料層為石夕化錯層，該應力層為一拉 伸應力層。 12. 如申請專利範圍第1〇項所述之互補式金氧半導體 元件的製造方法’其中該第一導電型源極/汲極區為N型源 極/汲極區’則該磊晶材料層為碳化矽層，該應力層為一壓 縮應力層。 13_—種互補式金氧半導體元件的製造方法，包括： 提供一基底，該基底中具有一隔離結構區，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 形成有一第一閘極結構、一第一間隙壁結構與一第一 LDD，該第二主動區已形成有一第二閘極結構、一 隙壁結構與-第二LDD; 弟—間 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阻層，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芎^ 一 保護層； 〇A 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 27 ：D-2005-0692 19042twf.doc/n 的部分該基底，以於該基底中形成一第一溝渠； 於該第一溝渠中填入一第一蠢晶材料層’作為一第— 導電型源極/汲極區； 移除該第一保護層； 於該基底上順應性地形成一第二保護層，其中該第二 保護層為該含碳之氧-氮化物層； 於該基底上方形成一第二光阻層，覆蓋該第—主動區 之該第二保護層；

以該第二光阻層為罩幕，進行一蝕刻製程，以於該第 二閘極結構以及該第二間隙壁結構上保留下部分的該 保護層； ~ • ' w I — / 曰 y 以該第二保護層為罩幕，移除該第二主動區 的部分該^底以於該基底中形成-第二溝渠；以及出 於S亥第一溝渠中埴入—_石曰 導電型源極/沒極區。' 4〜日日材· ’作為—第二

項所述之互補式金氧半導體 之氧-鼠化物層包括一雙第： 14.如申請專利範圍第13 元件的製造方法，其中該含# 丁基胺基矽烷氧化層。 反 15. 如申請專利範圍第μ 元件的製造方法，JL巾物#貞所奴互補式金乳半導體 成方法包括-=基胺齡烧氧化層的形 16. 如申請專利範圍第' 元件的製造方法，苴令在 項所述之互補式金氧半導體 〃中在_~溝渠形成之後及/或該第二 28 1305031 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 溝渠形成之後，更包括進行—清洗製程。 ,如申請專利範圍第16項所述之互補式金氧半導體 =件的製造方法’其中在進行該清洗製程之前以及該第 $1该第三保護層形成之後，更包括對該第―、該第二保 護層進行一熱處理製程。 18.如中請專利範_ 17項所述之互補式金氧半導體 =的製造方法，其中該熱處理製程的溫度介於750〜800 C之間。 -丛19·如u利範圍第17項所述之互補式金氧半導體 =的製造方法’其中該熱處理製程的時間介於 10分鐘之間。 V 元件5月專利视圍第17項所述之互補式金氧半導體 之門 ' 版1"方法’其中該熱處理製程的壓力介於5〜5〇t〇rr 之間。 元Μ17項所述之賴核氧半導體 兀件的製造方法，苴由兮也占, ^ ^ _ 〃、令該熱處理製程所使用之氣體是選自 氣氯氣㈣、氮购、氣氣师^ 元件^之互補式金氧半導體 極/汲極區，該第：導 導電型源極/汲極區為p_ 泠电^·/原極/汲極區為N型源極/汲極 00 ’ Ί。弟一蟲晶材料層為石夕化錯層，該第二蟲晶材料層 為碳化矽層。 23.如申請專利範圍第13項所述之互補式金氧半導體 29 1305031 UMCD-2005-0692 19042twf.doc/n 元件的製造方法’其中該第一導電型源極/汲極區為]^型源 極/>及極區，該第二導電型源極/沒極區為p型源極/没極 區，則該第一遙晶材料層為碳化石夕層，該第二蠢晶材料層 為石夕化鍺層。 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 —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； -第-間隙壁結構’配置於該第—閘極結構之側壁； -第二間隙壁結構’配置於該第二閘極結構之側壁； -第- LDD ’配置於該第—閘極結構側邊之該基底 中； -第二LDD，配置於該第二閘極結構側邊之該基底 中； - -遙晶材料層’ S己置於該第—主動區之該基底中，且 位於該第一 LDD側邊，以你丸够措不、 ^以作為一第一導電型源極/汲極 區；以及 -保痩層’配置於該第—閘極結構、該第_間隙壁姓 構以及該第-LDD上’且覆蓋住該第二主動區，盆中^ 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 二其曰亟/㈣為p型源極/波極區， 貝J 5亥;5¾晶材料層為石夕化錯層。 30 1305m -2005-0692 19042twf.doc/n 26. 如申請專利範圍第24項所述之互補式金氧半導體 元件’其中該弟一導電型源極及極區為N型源極/波極 區’則該兹晶材料層為碳化石夕層。 27. 如申請專利範圍第24項所述之互補式金氧半導體 元件，其中該含碳之氧-氮化物層包括一雙第三丁基胺基矽 览氧化層。 28. —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側邊之該基底 中； 一第二LDD，配置於該第二閘極結構側邊之該基底 中； 一第一磊晶材料層，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/ >及極區， 一第二磊晶材料層，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/ >及極區，以及 一保護層，配置於該第二閘極結構、該第二間隙壁結 31 13050^1 D-2005-0692 19042twf.doc/n 構以及該第二LDD上’且覆蓋住該第—主動區，A 保護層為一含碳之氧-氮化物層。 '、ΌΛ —29·如申請專利範圍第28項所述之互補式金氧 兀件，其中該第一導電型源極/汲極區為ρ型源極/汲極區， 該第二導電型源極/汲極區為Ν型源極/汲極區，則該第— 磊晶材料層為矽化鍺層，該第二磊晶材料層為碳化矽層。 30. 如申請專利範圍第28項所述之互補式金氧半導體 兀件’其中該第一導電型源極/汲極區為Ν型源極/汲極 區’該第二導電型源極/汲極區為Ρ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矽化鍺 層。 31. 如申請專利範圍第28項所述之互補式金氧半導體 元件，其中該含碳之氧_氮化物層包栝一雙第三丁基胺基矽 炫*氧化層。

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