專利名稱：金屬氧化物半導體晶體管的制造方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種集成電路元件的制造方法，尤其涉及一種互補式金屬 氧化物半導體晶體管與金屬氧化物半導體晶體管的制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化物半導體晶體管是現(xiàn)代邏輯電路中的基本單元，每一個晶體管皆是由柵極(gate)、柵極兩側(cè)的基底中的源極/漏極區(qū)(S/D region),以及源 極區(qū)與漏極區(qū)之間的溝道(channel)所構(gòu)成。當金屬氧化物半導體晶體管的工 藝進展至微米級之后，由于源極/漏極區(qū)之間的溝道會隨之變短，所以會產(chǎn) 生#豆溝道戔文應(short channel effect)與熱載流子戔丈應(hot carrier effect)等問題， 并進而導致元件無法運作。因此，微米級與以下工藝的晶體管的源極/漏極 設計上會采用輕摻雜區(qū)(LDD)結(jié)構(gòu)，亦即在柵極結(jié)構(gòu)下方鄰接源極/漏極區(qū) 的部分形成深度較淺，且摻雜型態(tài)與源極/漏極區(qū)相同的輕摻雜區(qū)，以降低 溝道區(qū)的電場，并進而避免短溝道效應與熱載流子效應的發(fā)生。一般而言，在同一芯片上通常會放置多種不同功能的元件，例如用作 電源開/關(guān)的輸出/輸入(I/0)晶體管、核心(core)晶體管等元件。就元件尺寸大 小來做區(qū)別，1/0晶體管是屬于大尺寸元件，而core晶體管相對來說是屬于 小尺寸元件。然而，隨著金屬氧化物半導體晶體管的尺寸進展到深亞微米以下，core 晶體管的尺寸隨工藝發(fā)展不斷縮小，I/O晶體管的尺寸則幾乎不變。因此， 不同尺寸元件中的LDD結(jié)構(gòu)，在后續(xù)進行退火步驟時的擴散范圍必須嚴加 控制，否則容易造成不同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域過大或過小。上 述，不適當?shù)腖DD結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域會影響整個元件的電性行為，甚至會造 成元件失效。特別是，對小尺寸元件而言，過高的橫向擴散，將會導致短 溝道效應的產(chǎn)生，或電性擊穿(punchthrough)的問題。對大尺寸元件而言， 過低的橫向擴散，將會在LDD與柵極重疊處形成一高阻抗而降低飽和漏極 電流，進而影響元件效能。
此外，在一些美國專利上也有揭露關(guān)于上述的相關(guān)4支術(shù)，例如US5，726，071、 US 6,458,643、 US 6,797,593以及US 6,559,015。以上文獻皆為 本案的參考資料。目前，隨著半導體工藝的發(fā)展，如何在晶片上制造出適合不同尺寸元 件的LDD結(jié)構(gòu)，已成為相當重要的課題之一。發(fā)明內(nèi)容有鑒于此，本發(fā)明的目的是提供一種金屬氧化物半導體晶體管的制造 方法，能夠制造出適合不同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)，以避免造成不同尺寸元 件的LDD結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域過大或過小，而導致短溝道效應或電性擊穿的產(chǎn) 生，以及元件電性不佳等問題，進而影響元件效能。本發(fā)明的另一目的是提供一種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造 方法，能夠制造出適合不同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)，以避免現(xiàn)有容易造成不 同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域過大或過小，而衍生的種種問題。本發(fā)明的再一目的是提供一種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造 方法，同樣能夠制造出適合不同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)，以避免現(xiàn)有容易造 成不同尺寸元件的LDD結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域過大或過小，而衍生的種種問題。本發(fā)明提出一種金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，此方法為，先 在基底上形成第 一柵極結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第 一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸 大于第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸。然后，于第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第一 輕摻雜區(qū)，接著進行一輕摻雜退火步驟。之后，于第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第二輕摻雜區(qū)。然后，于第一柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第一間隙壁， 且同時于第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁。隨后，于第一間隙壁兩側(cè)的基底中形成第一源極/漏極區(qū)，以及于第二間隙壁兩側(cè)的基底中形成第二 源極/漏極區(qū)。然后，進行源極/漏才及退火步驟。依照本發(fā)明的實施例所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，上 述的輕摻雜退火步驟的退火方式例如是使用等離子體(plasma)、激光(laser)、 快速熱處理(rapid thermal processing, RTP)或爐管(furnace)的方式進行。輕摻 雜退火步驟的操作溫度例如是介于500°C 900。C之間。依照本發(fā)明的實施例所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，上 述的源極/漏極退火步驟為一毫秒退火(mini-second annealing)步驟。毫秒退
火步驟的退火方式例如是使用等離子體、激光或快速熱處理的方式進行。依照本發(fā)明的實施例所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，上 述在第二輕摻雜區(qū)形成之后，以及第一、第二間隙壁形成之前，還包括進行一退火工藝。依照本發(fā)明的實施例所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，上 述的第 一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，第二柵極結(jié)構(gòu)為核心晶 體管的柵極結(jié)構(gòu)。本發(fā)明另提出一種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，此方 法為，先提供基底，基底中已形成有隔離結(jié)構(gòu)，此隔離結(jié)構(gòu)定義出第一有 源區(qū)以及第二有源區(qū)。然后，在第一、第二有源區(qū)的基底上各自形成一第 一柵極結(jié)構(gòu)以及一第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第 一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于第二柵極 結(jié)構(gòu)的尺寸。接著，于第一有源區(qū)的第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第一 輕摻雜區(qū)，之后進行第一輕摻雜退火步驟。隨后，于第一有源區(qū)的第二柵 極結(jié)構(gòu)、于第二有源區(qū)的第 一柵極結(jié)構(gòu)以及于第二有源區(qū)的第二柵極結(jié)構(gòu) 的兩側(cè)的基底中分別形成第二輕摻雜區(qū)、第三輕摻雜區(qū)以及第四輕摻雜區(qū)。 然后，在第一有源區(qū)的第一、第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第一間隙壁，且同 時于第二有源區(qū)的第一、第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁。接著，于 第 一 間隙壁兩側(cè)的基底中形成第 一 源極/漏極區(qū)，以及于第二間隙壁兩側(cè)的 基底中形成第二源極/漏極區(qū)。然后，進行一源極/漏極退火步驟。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第一輕摻雜退火步驟的退火方式例如是使用等離子體、激光、 快速熱處理或爐管的方式進行。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，上述的第一輕摻雜退火步驟的操作溫度例如是介于500°C -90(TC之間。 依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的源極/漏極退火步驟為一毫秒退火步驟。毫秒退火步驟的退火方 式例如是使用等離子體、激光或快速熱處理的方式進行。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第二、第三、第四輕摻雜區(qū)的形成方法例如是，先于第二有源 區(qū)的第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第三輕摻雜區(qū)。然后，于第一有源區(qū) 的第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第二輕摻雜區(qū)，以及于第二有源區(qū)的第
二才冊才及結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第四輕4參雜區(qū)。在一實施例中，在第三輕摻 雜區(qū)形成之后，以及第二、第四輕摻雜區(qū)形成之前，還可包括進行一第二 輕摻雜區(qū)退火工藝。依照本發(fā)明的實施例所迷的互補式全屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第二輕摻雜退火步驟的退火方式例如是使用等離子體、激光、 快速熱處理或爐管的方式進行。第二輕摻雜退火步驟的操作溫度例如是介于500°C 900。C之間。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述在第二、第三、第四輕摻雜區(qū)形成之后，以及第一、第二間隙壁 形成之前，還可包括進行一退火工藝。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，第二柵極結(jié)構(gòu)為 核心晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第一有源區(qū)為N型有源區(qū)，第二有源區(qū)為P型有源區(qū)。本發(fā)明又提出一種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，此方 法為，先提供基底，基底中已形成有隔離結(jié)構(gòu)，此隔離結(jié)構(gòu)定義出第一有 源區(qū)以及第二有源區(qū)。然后，在第一、第二有源區(qū)的基底上各自形成第一 柵極結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第 一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于第二柵極結(jié)構(gòu) 的尺寸。隨后，于第一有源區(qū)的第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第一輕摻 雜區(qū)，以及于第二有源區(qū)的第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第二輕摻雜區(qū)， 之后進行一輕摻雜退火步驟。然后，于第一有源區(qū)的第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 基底中形成第三輕摻雜區(qū)，以及于第二有源區(qū)的第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底 中形成第四輕摻雜區(qū)。接著，在第一有源區(qū)的第一、第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上 形成第一間隙壁，且同時于第二有源區(qū)的第一、第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成 一第二間隙壁。然后，于第一間隙壁兩側(cè)的基底中形成第一源極/漏極區(qū)， 以及于第二間隙壁兩側(cè)的基底中形成第二源極/漏極區(qū)。之后，進行一源極/ 漏極退火步驟。依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的輕摻雜退火步驟的退火方式例如是使用等離子體、激光、快速 熱處理或爐管的方式進行。輕摻雜退火步驟的操作溫度例如是介于500°C ~900。C之間。
依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的源極/漏極退火步驟為一毫秒退火步驟。毫秒退火步驟的退火方 式例如是使用等離子體、激光或快速熱處理的方式進行。
依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述在第三、第四輕摻雜區(qū)形成之后，以及第一、第二間隙壁形成之 前，還可包括進行一退火工藝。
依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，第二柵極結(jié)構(gòu)為 核心晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
依照本發(fā)明的實施例所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方 法，上述的第一有源區(qū)為N型有源區(qū)，第二有源區(qū)為P型有源區(qū)。
輕摻雜退火步驟，然后再進行小尺寸元件的輕摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的工藝。因此， 可避免在小尺寸元件中形成過高的橫向擴散，而導致短溝道效應的產(chǎn)生， 或電性擊穿的問題，以及可避免在大尺寸元件中形成過低的橫向擴散，而 在輕摻雜區(qū)與柵極重疊處形成高阻抗而降低飽和漏極電流，進而影響元件 效能。此外，由于本發(fā)明的源極/漏極退火步驟是利用一毫秒退火步驟，其 升-降溫所需時間相當短，因此并不會造成摻雜區(qū)(包括，源極/漏極區(qū)與輕 摻雜區(qū))的過度擴散。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉 數(shù)個實施例，并配合附圖，作詳細說明如下。


圖1A至圖1F為依照本發(fā)明實施例所繪示的金屬氧化物半導體晶體管 的制造方法的流程剖面示意圖2A至圖2F為依照本發(fā)明的一實施例所繪示的互補式金屬氧化物半 導體晶體管的制造方法的流程剖面示意圖3A至圖3F為依照本發(fā)明的另一實施例所繪示的互補式金屬氧化物 半導體晶體管的制造方法的流程剖面示意圖。
主要元件符號說明100、 200、 300:基底 102a、 102b:柵介電層 104a、 104b:柵極106a、 106b、 208a、 208b、 210a、 210b、 308a、 308b、 310a、 310b:柵極結(jié)構(gòu)108、 118、 212:光致抗蝕劑層 110、 120、 214:離子注入工藝112a、 112b、 122、 216a、 216b、 220、 222、 224a、 224b、 316a、 324a、 316b、 324b、 320、 322:輕摻雜區(qū)116、 218、 318:輕摻雜退火步驟124a、 124b、 226a、 226b、 226c、 226d、 326a、 326b、 326c、 326d:間隙壁126a、 126b、 228a、 228b、 228c、 228d、 328a、 328b、 328c、 328d:源極/漏極區(qū)130、 230、 250、 330、 350:核心晶體管 140、 240、 260、 340、 360:輸出/輸入晶體管 202、 3002:隔離結(jié)構(gòu) 204、 304: N型有源區(qū) 206、 306: P型有源區(qū)具體實施方式
圖1A至圖1F為依照本發(fā)明實施例所繪示的金屬氧化物半導體晶體管 的制造方法的流程剖面示意圖。在本實施例中，是以N型的晶體管作為說 明。然而，在實際的應用上，本發(fā)明亦可以依照工藝的調(diào)配與改變，應用 于P型的晶體管中，并非限定于此。請參照圖1A，首先提供基底100，此基底100可以是一般的硅基底或 是"絕緣層上有硅"型態(tài)的基底。接著，于基底100上形成柵介電層102a 與102b。柵介電層102a與102b的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成方法例如是 熱氧化法。然后，再于基底100上形成柵極104a與104b，此柵極104a與 104b的材質(zhì)例如為摻雜多晶硅。上述，柵介電層102a與柵極104a構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)106a，柵介電層102b
與柵極104b構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)106b。而且，柵極結(jié)構(gòu)106b的尺寸大于柵極結(jié) 構(gòu)106a的尺寸，亦即是柵極結(jié)構(gòu)106b的線寬及柵介電層厚度皆大于柵極結(jié) 構(gòu)106a的線寬及柵介電層厚度。其中，柵極結(jié)構(gòu)106b可例如是輸出/輸入 (1/0)品休營的柵極結(jié)枸，柵極結(jié)構(gòu)106a可例如是核心(core)晶體管的柵極結(jié) 構(gòu)。在65nm工藝中，輸出/輸入晶體管的柵介電層厚度約為52 nm左右， 而核心晶體管的柵介電層厚度約為12nm左右。接著，請參照圖1B，形成一層光致抗蝕劑層108，覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)106a。 之后，再以光致抗蝕劑層108與柵極結(jié)構(gòu)106b為掩模，進行離子注入工藝 110，以注入N型離子，以于柵極結(jié)構(gòu)106b兩側(cè)的基底100中形成N型的 輕摻雜區(qū)(LDD)112a。然后，請參照圖1C,移除光致抗蝕劑層108。接著，進行一輕摻雜退 火步驟116,此輕摻雜退火步驟116的退火方式例如是使用等離子體 (plasma)、激光(laser)、快速熱處理(rapid thermal processing, RTP)或爐管 (fumace)的方式進行。輕摻雜退火步驟116的操作溫度例如是介于500°C ~ 900。C之間。上述，輕摻雜退火步驟116，除了可修補離子注入工藝110后因離子撞 擊而造成損壞的基底100表面之外，還會使輕摻雜區(qū)112a中注入的離子產(chǎn) 生熱擴散，包括縱向擴散以及橫向擴散，以形成輕摻雜區(qū)112b。之后，請參照圖1D，形成一層光致抗蝕劑層118,覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)106b。 隨后，再以柵極結(jié)構(gòu)106a與光致抗蝕劑層118為掩模，進行離子注入工藝 120,以注入N型離子，以于柵極結(jié)構(gòu)106a兩側(cè)的基底100中形成N型的 輕摻雜區(qū)122。當然，在一實施例中，于輕摻雜區(qū)122形成后，可移除光致抗蝕劑層 118，接著進行一退火步驟(未示意于圖中)，以修補因離子撞擊而造成損壞 的基底100表面。此退火步驟同樣會使注入的離子產(chǎn)生熱擴散，而擴大輕 摻雜區(qū)122的摻雜區(qū)域(未繪示)。另一方面，相對于輕摻雜退火步驟116是 對大尺寸的柵極結(jié)構(gòu)106a所進行的退火步驟，上述的退火步驟是針對小尺 寸的柵極結(jié)構(gòu)106a所進行的，因此并不會對輕摻雜區(qū)112b造成過度擴散。然后，請參照圖1E，移除光致抗蝕劑層118。然后，同時于柵極結(jié)構(gòu) 106a與106b的側(cè)壁形成間隙壁124a與124b。間隙壁124a與124b的形成 方法例如是，先于基底IOO上一層形成間隙壁材料層(未繪示)，此間隙壁材
料層的材質(zhì)例如是氮化硅、氧化硅或合適的介電材料層。然后，進行一各 向異性蝕刻工藝，移除多余的間隙壁材料層，以形成的。接著，請參照圖1F，于間隙壁124a兩側(cè)的基底100中形成N型的源 極/漏極區(qū)126a，以及子間隙壁124b兩側(cè)的基底100中形成N型的源極/漏 極區(qū)126b，以分別形成核心(core)晶體管130與輸出/輸入(I/0)晶體管140。 源極/漏極區(qū)126a與126b的形成方法例如是進行一 離子注入工藝。隨后，進行一源極/漏極退火步驟(未示意于圖中)，以修復源極/漏極區(qū) 126a與126b中被離子注入所破壞的晶格結(jié)構(gòu)。此源極/漏極退火步驟例如 是毫秒退火(mini-second annealing)步驟。毫秒退火步驟是指在千分之一秒中 快速升-降溫的退火步驟，其可例如是等離子體、激光或快速熱處理的方式 來進行。上述的源極/漏極退火步驟的升-降溫所需時間相當短，因此可達到 修補因離子撞擊而造成損壞的基底表面的目的，而不會造成摻雜區(qū)(源極/ 漏極區(qū)126a與126b,以及輕摻雜區(qū)112b與122)的過度擴散。如上所述，在本發(fā)明的上述實施例的制造方法中，是采用先進行大尺 寸元件(輸出/輸入晶體管)的輕摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的工藝，并接著進行輕摻雜退火 步驟，然后再進行小尺寸元件(核心晶體管)的輕摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的工藝。因此， 可避免在小尺寸元件中形成過高的橫向擴散，而導致短溝道效應的產(chǎn)生， 或電性擊穿的問題，以及可避免在大尺寸元件中形成過低的橫向擴散，而 在輕摻雜區(qū)與柵極重疊處形成高阻抗而降低飽和漏極電流，進而影響元件 效能。以下，再列舉數(shù)個實施例來說明本發(fā)明的互補式金屬氧化物半導體晶 體管的制造方法。圖2A至圖2F為依照本發(fā)明的一實施例所繪示的互補式金屬氧化物半 導體晶體管的制造方法的流程剖面示意圖。請參照圖2A,首先提供基底200,此基底200可以是一般的硅基底或 是"絕緣層上有硅"型態(tài)的基底?；?00中已形成有隔離結(jié)構(gòu)202，隔離 結(jié)構(gòu)202例如是淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，且此隔離結(jié)構(gòu)202可定義出二有源區(qū)， 第一有源區(qū)以及第二有源區(qū)。在此實施例中，第一有源區(qū)例如是N型有源 區(qū)204，第二有源區(qū)例如是P型有源區(qū)206。接著，請繼續(xù)參照圖2A,于N型有源區(qū)204的基底200上形成柵極結(jié) 構(gòu)208a與柵極結(jié)構(gòu)210a,以及于P型有源區(qū)206的基底200上形成柵極結(jié)
構(gòu)208b與柵極結(jié)構(gòu)210b。柵極結(jié)構(gòu)208a、 208b、 210a與210b各自是由一 層柵介電層與一層柵極所構(gòu)成，而柵介電層的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成 方法例如是熱氧化法，柵極的材質(zhì)例如為摻雜多晶硅。上述，4冊^l結(jié)構(gòu)210a與210b的尺寸大千^^及結(jié)枸208a與208b的尺 寸，亦即是柵極結(jié)構(gòu)210a與210b的線寬及柵介電層厚度皆大于柵極結(jié)構(gòu) 208a與208b的線寬及柵介電層厚度。其中，柵極結(jié)構(gòu)210a與210b可例如 是輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)208a與208b可例如是核心晶體 管的柵極結(jié)構(gòu)。在65nm工藝中，輸出/輸入晶體管的柵介電層厚度約為52 nm左右，而核心晶體管的柵介電層厚度約為12nm左右。接著，請參照圖2B，形成一層光致抗蝕劑層212,覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)208a、 208b與210b。之后，再以光致抗蝕劑層212與柵極結(jié)構(gòu)210a為掩模，進行 離子注入工藝214，以注入N型離子，以于N型有源區(qū)204的柵極結(jié)構(gòu)210a 兩側(cè)的基底200中形成輕摻雜區(qū)216a。然后，請參照圖2C,移除光致抗蝕劑層212。接著，進行一輕摻雜退 火步驟218,此輕摻雜退火步驟218的退火方式例如是使用等離子體、激光、 快速熱處理或爐管的方式進行。輕摻雜退火步驟218的操作溫度例如是介 于500°C 90(TC之間。上述，輕摻雜退火步驟218,除了可修補離子注入工藝214后因離子撞 擊而造成損壞的基底200表面之外，還會使輕摻雜區(qū)216a中注入的離子產(chǎn) 生熱擴散，包括縱向擴散以及橫向擴散，以形成N型的輕摻雜區(qū)216b。然后，請參照圖2D，在N型有源區(qū)204的柵極結(jié)構(gòu)208a兩側(cè)的基底 200中形成N型的輕摻雜區(qū)220，以及在P型有源區(qū)206的柵極結(jié)構(gòu)208b 與210b兩側(cè)的基底200中形成P型的輕摻雜區(qū)222與224a。在一實施例中，輕摻雜區(qū)220、 222與224a的形成方法例如是，先形 成一層光致抗蝕劑層(未繪示)，覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)208a、 208b與210a。然后， 再以光致抗蝕劑層以及柵極結(jié)構(gòu)210b為掩模，進行離子注入工藝(未示意于 圖中)，以注入P型離子，以形成輕摻雜區(qū)224a。然后，再以相同的方式， 依序形成輕摻雜區(qū)220與222。在另一實施例中，于上述的輕摻雜區(qū)224a 形成后，以及輕摻雜區(qū)220與222形成前，還可以進行一輕摻雜退火步驟(未 示意于圖中)，此輕摻雜退火步驟的退火方式例如是使用等離子體、激光、 快速熱處理或爐管的方式進行，其操作溫度例如是介于500°C 900。C之間。
同樣地，此輕摻雜退火步驟，除了可修補離子注入工藝后因離子撞擊而造成損壞的基底200表面之外，還會使輕摻雜區(qū)224a中注入的離子產(chǎn)生熱擴 散，以形成輕摻雜區(qū)224b。在又一實施例中，于輕摻雜區(qū)220、 222與224a形成后，還可接著進 行一退火步驟(未示意于圖中)，以修補因離子撞擊而造成損壞的基底200表 面。此退火步驟同樣會使注入的離子產(chǎn)生熱擴散，而擴大輕摻雜區(qū)220與 222的摻雜區(qū)域(未繪示)。由于，相對于輕摻雜退火步驟218是對大尺寸的 柵極結(jié)構(gòu)210a所進行的退火步驟，上述的退火步驟是針對小尺寸的柵極結(jié) 構(gòu)208a與208b所進行的，因此并不會對輕摻雜區(qū)216b與224b造成過度擴 散。接著，請參照圖2E，同時于柵極結(jié)構(gòu)208a、 210a、 208b與210b的側(cè) 壁形成間隙壁226a、 226b、 226c與226d。間隙壁226a、 226b、 226c與226d 的材質(zhì)例如是氮化硅、氧化硅或合適的介電材料層。隨后，請參照2F,在N型有源區(qū)204中，于間隙壁226a兩側(cè)的基底 200中形成N型的源極/漏極區(qū)228a，以及于間隙壁226b兩側(cè)的基底200 中形成N型的源極/漏極區(qū)228b，以分別形成核心晶體管230與輸出/輸入 晶體管240。而且，在P型有源區(qū)206中，于間隙壁226c兩側(cè)的基底200 中形成P型的源極/漏極區(qū)228c,以及于間隙壁226d兩側(cè)的基底200中形 成P型的源極/漏極區(qū)228d以分別形成核心晶體管250與輸出/輸入晶體管 260。源極/漏極區(qū)228a、 228b、 228c與228d的形成方法例如是進行一離子 注入工藝。接著，進行一源極/漏極退火步驟(未示意于圖中)，以修復源極/漏極區(qū) 228a、 228b、 228c與228d中被離子注入所破壞的晶格結(jié)構(gòu)。此源極/漏極退 火步驟例如是毫秒退火步驟，其可例如是等離子體、激光或快速熱處理的 方式來進行。上述的源極/漏極退火步驟的升-降溫所需時間相當短，因此可 達到修補因離子撞擊而造成損壞的基底表面的目的，而不會造成摻雜區(qū)(包 括，源極/漏極區(qū)與輕摻雜區(qū))的過度擴散。圖3A至圖3F為依照本發(fā)明的另一實施例所繪示的互補式金屬氧化物 半導體晶體管的制造方法的流程剖面示意圖。請參照圖3A,首先提供基底300，此基底300可以是一般的硅基底或 是"絕緣層上有硅"型態(tài)的基底?；?00中已形成有隔離結(jié)構(gòu)302，隔離
結(jié)構(gòu)302例如是淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，且此隔離結(jié)構(gòu)302可定義出二有源區(qū)， 第一有源區(qū)以及第二有源區(qū)。在此實施例中，第一有源區(qū)例如是N型有源 區(qū)304,第二有源區(qū)例如是P型有源區(qū)306。接著，請繼續(xù)參照圖3A,于N型有源區(qū)304的基底300上形成柵極結(jié) 構(gòu)308a與柵極結(jié)構(gòu)310a，以及于P型有源區(qū)306的基底300上形成柵極結(jié) 構(gòu)308b與柵極結(jié)構(gòu)310b。柵極結(jié)構(gòu)308a、 308b、 310a與310b各自是由一 層柵介電層與一層柵極所構(gòu)成，而柵介電層的材質(zhì)例如是氧化硅，其形成 方法例如是熱氧化法，柵極的材質(zhì)例如為摻雜多晶硅。上述，柵極結(jié)構(gòu)310a與310b的尺寸大于柵極結(jié)構(gòu)308a與308b的尺 寸，亦即是柵極結(jié)構(gòu)310a與310b的線寬及柵介電層厚度皆大于柵極結(jié)構(gòu) 308a與308b的線寬及柵介電層厚度。其中，柵極結(jié)構(gòu)310a與310b可例如 是輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，柵極結(jié)構(gòu)308a與308b可例如是核心晶體 管的柵極結(jié)構(gòu)。在65nm工藝中，輸出/輸入晶體管的柵介電層厚度約為52 nm左右，而核心晶體管的柵介電層厚度約為12nm左右。然后，請參照圖3B，于N型有源區(qū)304的柵極結(jié)構(gòu)310a兩側(cè)的基底 300中形成輕摻雜區(qū)316a，以及于P型有源區(qū)306的柵極結(jié)構(gòu)310b兩側(cè)的 基底300中形成輕摻雜區(qū)324a。輕摻雜區(qū)316a與324a的形成方法例如是， 先形成光致抗蝕劑層(未繪示)，覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)308a、 308b與310b，之后 再以光致抗蝕劑層與柵極結(jié)構(gòu)308a、 308b與310b為掩模，進行離子注入工 藝，以形成輕摻雜區(qū)316a。然后，再以相同的方式，形成輕摻雜區(qū)324a。 另外，輕摻雜區(qū)316a與324a的形成方法還可以例如是，先形成光致抗蝕劑 層(未繪示)，覆蓋住柵極結(jié)構(gòu)308a、 308b與310a，之后再以光致抗蝕劑層 與柵極結(jié)構(gòu)308a、 308b與310a為掩模，進行離子注入工藝，以形成輕摻雜 區(qū)324a。然后，再以相同的方式，形成輕摻雜區(qū)316a。接著，請參照圖3C，進行一輕摻雜退火步驟318，此輕摻雜退火步驟 318的退火方式例如是使用等離子體、激光、快速熱處理或爐管的方式進行。 輕摻雜退火步驟318的操作溫度例如是介于500°C 900。C之間。輕摻雜退 火步驟318，除了可修補離子注入工藝后因離子撞擊而造成損壞的基底300 表面之外，還會使輕摻雜區(qū)316a與324a中注入的離子產(chǎn)生熱擴散，以形成 N型的輕摻雜區(qū)316b與324b。然后，請參照圖3D，在N型有源區(qū)304的柵極結(jié)構(gòu)308a兩側(cè)的基底 300中形成N型的輕摻雜區(qū)320,以及在P型有源區(qū)306的柵極結(jié)構(gòu)308b 兩側(cè)的基底300中形成P型的輕摻雜區(qū)322。在一實施例中，于輕摻雜區(qū)320與322形成之后，還可進行一退火步 驟(未示意子圖中)，以修補因離子撞擊而造成損壞的基底300表面。此退火 步驟同樣會使注入的離子產(chǎn)生熱擴散，而擴大輕摻雜區(qū)320與322的摻雜 區(qū)域(未繪示)。相對而言，于輕摻雜退火步驟318是對大尺寸的柵極結(jié)構(gòu) 310a與310b所進行的退火步驟，上述的退火步驟是針對小尺寸的柵極結(jié)構(gòu) 308a與308b所進行的，因此并不會對輕摻雜區(qū)316b與324b造成過度擴散。接著，請參照圖3E，同時于柵極結(jié)構(gòu)308a、 310a、 308b與310b的側(cè) 壁形成間隙壁326a、 326b、 326c與326d。間隙壁326a、 326b、 326c與326d 的材質(zhì)例如是氮化硅、氧化硅或合適的介電材料層。隨后，請參照3F,在N型有源區(qū)304中，于間隙壁326a兩側(cè)的基底 300中形成N型的源極/漏極區(qū)328a，以及于間隙壁326b兩側(cè)的基底300 中形成N型的源極/漏極區(qū)328b,以分別形成核心晶體管330與輸出/輸入 晶體管340。而且，在P型有源區(qū)306中，于間隙壁326c兩側(cè)的基底300 中形成P型的源極/漏極區(qū)328c,以及于間隙壁326d兩側(cè)的基底300中形 成N型的源極/漏極區(qū)328d以分別形成核心晶體管350與輸出/輸入晶體管 360。源極/漏極區(qū)328a、 328b、 328c與328d的形成方法例如是進行一離子 注入工藝。接著，進行一源極/漏極退火步驟(未示意于圖中)，以修復源極/漏極區(qū) 328a、 328b、 328c與328d中被離子注入所破壞的晶格結(jié)構(gòu)。此源極/漏極退 火步驟例如是毫秒退火步驟，其可例如使是等離子體、激光或快速熱處理 的方式來進行。上述的源極/漏極退火步驟的升-降溫所需時間相當短，因此 可達到修補因離子撞擊而造成損壞的基底表面的目的，而不會造成摻雜區(qū) (包括，源極/漏極區(qū)與輕摻雜區(qū))的過度擴散。如上所述，在本發(fā)明的上述二實施例的制造方法中，皆是采用先進行 大尺寸元件(輸出/輸入晶體管)的輕摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的工藝，并接著進行輕摻雜 退火步驟，然后再進行小尺寸元件(核心晶體管)的輕摻雜區(qū)結(jié)構(gòu)的工藝。因 此，可避免在小尺寸元件中形成過高的橫向擴散，而導致短溝道效應的產(chǎn) 生，或電性擊穿的問題，以及可避免在大尺寸元件中形成過低的橫向擴散， 而在輕摻雜區(qū)與柵極重疊處形成高阻抗而降低飽和漏極電流，進而影響元
件效能。綜上所述，本發(fā)明的方法可避免現(xiàn)有容易造成不同尺寸元件的輕摻雜 區(qū)結(jié)構(gòu)的擴散區(qū)域過大或過小的問題。此外，本發(fā)明的源極/漏極退火步驟 是利用一亳秒退火步驟，其升-降溫所需時間相當短，因此可修補因離子撞 擊而造成損壞的基底表面，而不會造成摻雜區(qū)(包括，源極/漏極區(qū)與輕摻雜 區(qū))的過度擴散。雖然本發(fā)明已以數(shù)個實施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任 何本領域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的前提下，可作些許的 更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視所附權(quán)利要求所界定者為準。
權(quán)利要求
1.一種金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，包括在基底上形成第一柵極結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)，其中該第一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于該第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸；于該第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第一輕摻雜區(qū)；進行輕摻雜退火步驟；于該第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第二輕摻雜區(qū)；于該第一柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第一間隙壁，且同時于該第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁；于該第一間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第一源極/漏極區(qū)，以及于該第二間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第二源極/漏極區(qū)；以及進行源極/漏極退火步驟。
2. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中該輕 摻雜退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光、快速熱處理或爐管的 方式進4亍。
3. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中該輕 摻雜退火步驟的操作溫度介于500°C 90(TC之間。
4. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中該源 極/漏極退火步驟為毫秒退火步驟。
5. 如權(quán)利要求4所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中該毫 秒退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光或快速熱處理的方式進行。
6. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中在該 第二輕摻雜區(qū)形成之后，以及該第一、該第二間隙壁形成之前，還包括進 行退火工藝。
7. 如權(quán)利要求1所述的金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其中該第 一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，該第二柵極結(jié)構(gòu)為核心晶體管 的柵極結(jié)構(gòu)。
8. 一種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，包括提供基底，該基底中已形成有隔離結(jié)構(gòu)，該隔離結(jié)構(gòu)定義出第一有源 區(qū)以及第二有源區(qū)；在該第 一 、該第二有源區(qū)的該基底上各自形成第一4冊4及結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)，其中該第一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于該第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸；于該第 一有源區(qū)的該第 一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第 一輕摻雜區(qū)；進行第一輕摻雜退火步驟；于該第 一有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)、于該第二有源區(qū)的該第 一柵極結(jié) 構(gòu)以及于該第二有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)的該基底中分別形成第二 輕摻雜區(qū)、第三輕摻雜區(qū)以及第四輕摻雜區(qū)；在該第 一 有源區(qū)的該第 一 、該第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第 一 間隙壁， 且同時于該第二有源區(qū)的該第一、該第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁；于該第一間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第一源極/漏極區(qū)，以及于該第二 間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第二源極/漏極區(qū)；以及進行源極/漏極退火步驟。
9. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，其 中該第一輕摻雜退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光、快速熱處 理或爐管的方式進行。
10. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第一輕摻雜退火步驟的操作溫度介于500°C 90(TC之間。
11. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該源極/漏極退火步驟為毫秒退火步驟。
12. 如權(quán)利要求11所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該毫秒退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光或快速熱處理的 方式進行。
13. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第二、該第三、該第四輕摻雜區(qū)的形成方法，包括于該第二有源區(qū)的該第 一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成該第三輕摻雜 區(qū)；以及于該第 一有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成該第二輕摻雜 區(qū)，以及于該第二有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成該第四輕 摻雜區(qū)。
14. 如權(quán)利要求13所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中在該第三輕4參雜區(qū)形成之后，以及該第二、該第四輕摻雜區(qū)形成之前， 還包括進行第二輕摻雜區(qū)退火工藝。
15. 如權(quán)利要求14所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第二輕摻雜退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光、快速熱 處理或爐管的方式進行。
16. 如權(quán)利要求14所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第二輕摻雜退火步驟的操作溫度介于500°C -90(TC之間。
17. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中在該第二、該第三、該第四輕摻雜區(qū)形成之后，以及該第一、該第二 間隙壁形成之前，還包括進行退火工藝。
18. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第 一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，該第二柵極結(jié)構(gòu)為核 心晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
19. 如權(quán)利要求8所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第一有源區(qū)為N型有源區(qū)，該第二有源區(qū)為P型有源區(qū)。
20. —種互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，包括 提供基底，該基底中已形成有隔離結(jié)構(gòu)，該隔離結(jié)構(gòu)定義出第一有源區(qū)以及第二有源區(qū)；在該第 一、該第二有源區(qū)的該基底上各自形成第 一柵極結(jié)構(gòu)以及第二 柵極結(jié)構(gòu)，其中該第 一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于該第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸；于該第 一有源區(qū)的該第 一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第 一輕摻雜 區(qū)，以及于該第二有源區(qū)的該第 一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第二輕摻 雜區(qū)；進行輕摻雜退火步驟；于該第 一 有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第三輕摻雜 區(qū)，以及于該第二有源區(qū)的該第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的該基底中形成第四輕摻 雜區(qū)；在該第一有源區(qū)的該第一、該第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第 一間隙壁， 且同時于該第二有源區(qū)的該第一、該第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁；于該第一間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第一源極/漏極區(qū)，以及于該第二 間隙壁兩側(cè)的該基底中形成第二源極/漏極區(qū)；以及進行源極/漏極退火步驟。
21. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該輕摻雜退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光、快速熱處理 或爐管的方式進行。
22. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該輕摻雜退火步驟的操作溫度介于500°C 90(TC之間。
23. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該源極/漏極退火步驟為毫秒退火步驟。
24. 如權(quán)利要求23所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該毫秒退火步驟的退火方式包括使用等離子體、激光或快速熱處理的 方式進行。
25. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中在該第三、該第四輕摻雜區(qū)形成之后，以及該第一、該第二間隙壁形 成之前，還包括進行退火工藝。
26. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第 一柵極結(jié)構(gòu)為輸出/輸入晶體管的柵極結(jié)構(gòu)，該第二柵極結(jié)構(gòu)為核 心晶體管的柵極結(jié)構(gòu)。
27. 如權(quán)利要求20所述的互補式金屬氧化物半導體晶體管的制造方法， 其中該第一有源區(qū)為N型有源區(qū)，該第二有源區(qū)為P型有源區(qū)。
全文摘要
一種金屬氧化物半導體晶體管的制造方法，此方法為，先在基底上形成第一柵極結(jié)構(gòu)以及第二柵極結(jié)構(gòu)，其中第一柵極結(jié)構(gòu)的尺寸大于第二柵極結(jié)構(gòu)的尺寸。然后，于第一柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第一輕摻雜區(qū)，接著進行一輕摻雜退火步驟。之后，于第二柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底中形成第二輕摻雜區(qū)。然后，于第一柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第一間隙壁，且同時于第二柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁上形成第二間隙壁。隨后，于第一間隙壁兩側(cè)的基底中形成第一源極/漏極區(qū)，以及于第二間隙壁兩側(cè)的基底中形成第二源極/漏極區(qū)。然后，進行源極/漏極退火步驟。
文檔編號H01L21/8238GK101118876SQ200610100969
公開日2008年2月6日 申請日期2006年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年8月4日
發(fā)明者丁世汎, 李坤憲, 梁佳文, 洪文翰, 鄭子銘, 鄭禮賢, 黃正同, 黃菁怡 申請人:聯(lián)華電子股份有限公司