TWI336111B - Method for in-situ repairing plasma damage on substrate and method for fabricating transistor device - Google Patents

Description

1336111 P950239 22550twf.doc/006 九、發明說明： ‘ 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於一種電晶體元件的製造方法，且特別 是有關於一種臨場修補電漿損害基底的方法。 【先前技術】 由於積體電路產業的蓬勃發展’元件的積集度也隨之 a益提高。在這樣的趨勢之下’如何避免元件微縮所導致 % 的短通道效應’以及元件間彼此緊鄰所造成的漏電與短路 等問題，一直是業界研究的重點。 一般來說，為了讓相鄰電晶體的閘極可以隔離開來， 閘極的兩側會設置有間隙壁(Spacer)。而且，間隙壁也可以 用來作為形成t €體之_/祕㈣雜(heavy doping) 罩幕。以目則的製程進程看來，間隙壁已經可以稱得上是 母個電晶體的必備構件之一了。 迄今常見的間隙壁形成作法為，先在已經形成閘極的 f底上沈積-層_壁材料層。然後，在電㈣刻反應腔 室中’進行非等向性餘刻製程。非等向性姓刻製程的原理 為’對於基底所在的基板施以偏壓，此偏壓會吸引帶正電 的離子並且使其加速，而後義擊基底，以去除部分間隙壁 t料層並於閘極的侧壁形成-關隙壁。然而，電漿侧 衣权部也同時伴隨著_些問題，其中之一就是電漿損害 (plasma damage)的發生。 電聚飯刻的特性就是以高能量粒子轟擊基底，這些粒 子除了大部分帶正電的離子之外，還包括了微量的紫外光 5 P950239 22550twf.doc/〇〇5 二合二射。當這些具有高能量的粒子撞擊基底時’ ϊ基表面並且會對元件特性造成魅。因此，如 塑害的基底’使得電晶體效能所受到的影 響降到敢低，是值得研究的問題。 【發明内容】 =發=的目的就是在提供—種臨場修補錢損害基底 41=:法可以用來移除在間隙壁形成的過程當中， 又到电漿轟擊而受損的基底表面。 體元件的製造 的基底表面， 本發明的另—目的就是在提供一種電晶 方法，此方法可以修整受到電漿轟擊而損害 以確保電晶體元件的效能。 本發明提出-種臨場修補電漿财基底的方法，此方 法適用已形成構件，且形成此構件的步驟包括-含電漿之 ^钱刻衣程。此方法包括，在進行主似彳製程之機台進行 軟式電漿侧製程，轉除部份基底。軟式電_刻製程 所使用之電力為低於戰之該含德之絲刻製程 力。 依照本發明的實施例所述之臨場修補電聚損害基底的 方法’上，之軟式電漿蝕刻製程是用以形成間“。依照 本發明的實施例所狀臨場修㈣聚損害基底的方法，: 述之間隙壁之材質包括—氧化/^或氮化⑦且上述之軟式 漿蝕刻製程所使用之電力例如是50至150w。 依照本發明的實施例所述之臨場修補電漿損宏美底 方法，其中該主侧製程是用以形成·結構且^式電 1336111 P950239 22550twf.doc/006 裝钱刻製程較狀電力為G至蕭。 依照本發明的實施例所 方法，上述之軟式電讓钱刻製 讓損害基底的 物、氧氣與惰性氣體。 的氣體例如是氟化 依的實施例所述之臨場修 方去’上述之氟化物例如是氟烴化物。成基底的 依照本發明的實施例所述之臨場 方法，上述之氟煙化物例如是咖= 貝告基底的 方法^述之氣烴化物的流量範圍例如基底的 方法之臨場修補電漿損害基底的 範圍例如是30〜50s_。 方法所述之臨場修補電浆損害基底的 在上述之惰性氣體例如是氬氣。 - 依，本發明的實施例所述之臨場修補電聚損害基底的 太级述之乳氣的流量範圍例如是100〜200sccm。 括下提Γ種電晶體""件的製造方法，此方法包 結提!基底。然後，於基底上形成閘極 之側壁形成：漿之主韻刻製程於問極結構 杆仙=3氣或氧化石夕的間隙壁。之後，在進 底Λ機台進行軟式電衆钱刻製程，以移除部份基 列，式電水钱刻製程所使用之電力為低於鳩之該主 刻製程之電力。繼之，於基底上形成源極Λ及極區。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 7 1336111 P950239 22550twf.doc/006 上述之軟式電漿蝕刻製程所使用之電力例如是5〇 150W。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之軟式電漿蝕刻製程所使用的氣體例如是氟化物、 氣與惰性氣體。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件製造方 上述之氟化物例如是氟烴化物。 衣 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之氟烴化物例如是CJ?4、CHF>3 ' CH2F2或。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之氟烴化物的流量範圍例如是piOsccm。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之氧氣的流量範圍例如是3〇〜5〇sccm。 、依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之惰性氣體例如是氬氣。 依照本發明的實施例所述之電晶體元件的製造方法， 上述之氬氣的流量範圍例如是1〇〇〜2〇〇sccm。 本，明利用軟式電驗刻製程來移除於贿壁蚀刻製程 番曰又觸害的基底表面’以確保經過接續製程後所形成的 電曰曰體元件可以具有高可#性與的效能。 為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯 下文特舉只施例，並配合所附圖式，作詳細說明如 下0 【實施方式】 8 P950239 22550twf.d〇c/〇〇6 圖1A至圖ic是依照本發明實施例所繪示之電晶體元 件的製造流程剖面示意圖。 請參照圖1Α，提供基底100，基底100例如是矽基底 或其他合適之半導體材料。然後，於基底100上形成閘極 結構102。閘極結構1〇2是由閘介電層1〇4與閘極導體層 所組成。在一實施例中’閘介電層1〇4之材質例如^ 氧化矽；閘極導體層106例如是由多晶矽層與金屬矽化物 層所組成。上述，閘極結構102的形成方法例如是，先在 基底100上形成氧化矽材料層（未繪示），其形成方法例如 是熱氧化法。然後，在氧化材料層上先後形成多晶矽材料 層（未繪示)與金屬矽化物材料層（未繪示）。接著，進行微影 製权與餘刻製程，以圖案化氧化材料層、多晶石夕材料層與 金屬矽化物材料層，而分別形成閘介電層1〇4與閘極導體 層 106。 再來’請參照圖1Β，於閘極結構1〇2之側壁形成一對 間隙壁108。間隙壁1〇8的材質例如是二氧化矽或是氮化 石夕。間隙壁108的形成方法例如是先在基底1〇〇上形成一 層間隙壁材料層（未繪示）。間隙壁材料層的形成方法例如 是化學氣相沉積法。繼之’移除部份間隙壁材料層，以於 閘極結構102之側壁形成一對間隙壁108。移除部份間隙 壁材料層的方法例如是進行非等向性主蝕刻製程。其中， 非等向性蝕刻製程例如是電漿蝕刻製程。舉例來說，電衆 钱刻製程的步驟例如是，首先，將基底100置於電衆麵刻 反應腔室（未繪示）中，然後，對基底1〇〇施加偏壓，以於 P950239 22550twf.d〇c/006 反應，室内形成一外加電場。電漿當中帶正電的離子，會 f為這個與基底1GG相垂直的電場的驅動以及加速，而義 辇基底100。部份間隙壁材料層因此被移除而形成間隙壁 Γ/ί—實施例中’間隙壁材料層之材質為氧化石夕；反應 =例如是氟烴化物如CF4、CHF3、舰，或卿、氧 =2)以及雜氣體如氬氣之混合氣體；電 _ 瓦(W);壓力為10毫托。 門隙，除了可以是單層結構外，在-實施例中， =::=是雙層的結構’例如是由氧切補償間 卻也同時破壞;=戶=面=，上述的編刻製程 吸晨Γ基底100表面的原子鍵結，使得邱柃 = 的電漿損害，尤其是：= 中，在形成間隙壁心^ :::110的移除方法例如是進行軟式電 :伤二 工“水餘刻製程是指對基底10 :玉人 漿蝕刻製程中所使用的雷六、〜衣：二微的蝕刻。軟式電 ⑽之姓刻力的電在力餘刻形成間隙壁 程所使用的電力二 =例中，軟式電漿蝕刻製程所使用 7力。在一實 用的電力範圍：艺，=中瓦=電3刻製程所使 製財所使用的反應氣體例如是含有稀薄 P950239 22550twf.doc/006 氣體如氟化物、氧氣以及惰氣所混合的氣體，或是氧氣以 及惰氣所混合的氣體。氟化物例如是氟烴化物氣體，例如 疋CF4、CHF3、CHJ2或CH#。惰氣可以是氬氣。軟式電 漿姓刻製程的壓力係大於先前钱刻形成間隙壁之姓刻 製程者，以減少轟擊基底1〇〇之粒子的方向性。在一實施 例當中，氟烴化物氣體的流量範圍例如是beseem ;氧氣 的，量範圍例如是在30〜50Sccm之間；氬氣的流量範圍例 如疋在100〜200sccm之間；其壓力為100毫托至2〇〇毫托。 由於在形成間隙壁108的钱刻步驟中，未被閘極結構 所覆盍的部伤基底表面HQ會受到電漿的.轟擊而受到 才貝害，此軟式電漿蝕刻製程即可以輕微蝕刻基底表面 110，以移除受損的基絲面HO，確保後續製程完成的電 f2件效能以及可靠度。此外，值得一提的是，此乾式 程與賴_壁⑽的倾，是在同—麵刻反應 t虽中完成。如此的設計’―方面可以降低製程的成本， =面也避免了“在各解導體設備之_運送過程 受微塵粒子等不潔物污染的可能性β 接著，於基底1〇〇上形成源極/没極區112 如是進行離子植入製程。後續完成ϊ 曰曰體;°件之製程為習知技術者所周知，在此不再贅述。 軌m时糊巾’ 随製歡魏行軟式雷 並不二=漿=之軟式電_製程 刻形成_構之主 1336111 P950239 22550twf.doc/006 $只把例巾’軟式電驗刻製 %之主蝕刻製程之畲士 ^ ^ 』电刀疋低於川 程所+ θ力。在一貝施例尹，軟式電漿蝕刻製 疋吻收之主姓刻製程之電力。在一實 瓦之5式/^刻製程所使用的電力範圍例如是在 如^財所使_反應氣體例 a疋3有稀㈣統物的混合氣體如氟化物、氧氣以及惰

St的^體，或是氧氣以及惰氣所混合的氣體。氟化 ，例如疋氣煙化物氣體，例如是CF4、CHF3、CH2f2或 H3F。惰乳可以是氬氣。軟式電漿敍刻製程的壓力係大於 先前形成祕結構之絲㈣程者，喊少縣基底腦 it子的方向性。在—實施例當中，氟烴化物氣體的流量 =圍例如{ 1〜10sccm ; Λ氣的流量範圍例如是在 50sccm之間，氯氣的流量範圍例如是在刚〜細sccm 之間；其壓力為100毫托至2〇〇毫托。 本發明之電晶體元件的製造方法，係以軟式電祕刻 製程修補於閘極結構或間隙壁製程中所造成之破損基底表 面，以確保經過後續製程所完成的電晶體元件效能不受影 響0 、此外，由於修補基底的電漿蝕刻製程與閘極結構蝕刻 或間隙壁形成製程係於同一個電漿蝕刻反應腔室當中即可 先後完成’因此，可以節省製程成本。 雖然本發明已以實施例揭露如上，然其並非用以限定 本發明，任何熟習此技藝者，在不脫離本發明之精神和範 圍内，當可作些許之更動與潤傅，因此本發明之保護範圍 12 1336111 P950239 22550twf.doc/006 當視後附之申請專利範圍所界定者為準。 【圖式簡單說明】 圖1A至圖1C是依照本發明實施例所繪示之電晶體元 件的製造流程剖面示意圖。 【主要元件符號說明】 100 .基底 102 :閘極結構

104 :閘介電層 106:閘極導體層 108 :間隙壁 110 :受損之基底表面 112 :源極/汲極

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Claims (1)

1336111 2255〇twf.doc/0〇6 P950239 十'申請專利範圍： 1·一種臨場修補電漿損害基底的方法，其中，該基底 上已形成一構件，且形成該構件的步驟包括一含電漿之主 姓刻製程，該方法包括： 。在進行該主蝕刻製程之機台進行一軟式電漿蝕刻製 私’以移除部份該基底’其巾該軟式電㈣刻製程所使兩 之電力為低於30%之該含電漿之主蝕刻製程之電力。 2, 如申請專利範圍第1項所述之臨場修補電漿損害基 底的方法，其中該主蝕刻製程是用以形成間隙壁。 3. 如申請專利範圍第1項所述之臨場修補電漿損害基 ，的方法’其中.該間隙壁之材質包括二氧化梦或氮化石夕； 該軟式電漿钱刻製程所使用之電力為5〇至l5〇w。 广、4.如申请專利範圍第1項所述之臨場修補電漿損害基 ’其中該錄刻製程是用以形成閘極結構且該軟 J水餘刻製程所使用之電力為0至50W。 底的5·如巾請專利範圍第1項所述之臨場修補钱損害基 t方ί，其中錄式錢制肋所使㈣氣體包括氟 化物、氣氣與惰性氣體。 齓 底的巾請專利_第5顿述之臨補絲損害基 ~ 、’其中該氟化物包括氟烴化物。 底的請專利範圍第6項所述之臨場修補電賴害基 ch3f。，其中該氟烴化物包括cf4、chf3、ch2F2或 8.如申請專利範圍第6項所述之臨場修補電漿損害基 14 1336111 P950239 22550twf.doc/006 16. 如申請專利範圍第15項所述之電晶體元件的製造 方法，其中該氟烴化物包括CF4、CHF3、CH2F2或CH3F。 17. 如申請專利範圍第16項所述之電晶體元件的製造 方法，其中該氟烴化物的流量範圍為1〜lOsccm。 18. 如申請專利範圍第14項所述之電晶體元件的製造 方法，其中該氧氣的流量範圍為30〜50sccm。

19. 如申請專利範圍第14項所述之電晶體元件的製造 方法，其中該惰性氣體包括氬氣。 20. 如申請專利範圍第19項所述之電晶體元件的製造 方法，其中該氬氣的流量範圍為100〜200sccm。

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