金属氧化物半导体场效晶体管装置及其制造方法制造方法及图纸

本揭露提出一种金属氧化物半导体场效晶体管及其制造方法。晶体管装置在一或多个侧壁间隔物中包括一或多个气隙。一或多个气隙可相邻于装置的栅极，及/或位于该装置的源极区域或漏极区域之上。各种实施例可包括形成于一或多个侧壁间隔物中气隙的不同组合。各种实施例可包括形成在相邻于该装置的栅极及/或位于该装置的源极区域或漏极区域之上的气隙。气隙的形成可减少不必要的寄生电容及/或边缘电容。形成可减少不必要的寄生电容及/或边缘电容。形成可减少不必要的寄生电容及/或边缘电容。

【技术实现步骤摘要】
金属氧化物半导体场效晶体管装置及其制造方法


[0001]本揭示案是关于一种在间隔物中具有气隙的金属氧化物半导体场效晶体管装置及其制造方法。

技术介绍

[0002]通过侧壁间隔物及/或栅极氧化物介电层产生的电容效应所造成的寄生/重叠电容降低了金属氧化物半导体场效晶体管(metal-oxide semiconductor field effect transistor，MOSFET)装置的性能，尤其是在射频(radio frequency，RF)下运作的MOSFET装置。特别是，寄生/重叠电容的大小可能显著影响MOSFET装置的切换速度。电容愈大，切换MOSFET装置必须消耗更多电荷。因此，切换速度显著地减缓了。
[0003]寄生电容可包括各种接面电容及重叠电容。接面电容取决于接面的深度。重叠电容取决于植入区域(如源极区域及漏极区域)及栅极间的重叠量。除了接面电容及重叠电容之外，由源极区域及漏极区域栅极的侧边的电荷相互作用所造成的内侧边缘电容以及由源极区域及漏极区域栅极的底部的电荷相互作用所造成的外侧边缘电容可能也会对MOSFET装置性能产生不良影响。进一步地，高k值栅极及间隔物材料的使用可增加边缘区域的大小，并造成更高的边缘电容，且无法达到短通道的性能。

技术实现思路

[0004]根据本揭示案的态样，一种金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field transistor，MOSFET)装置，位于基板上，包括源极区域、漏极区域、通道区域位于源极区域及漏极区域之间。栅极介电层位于通道区域之上。栅极层位于栅极介电层之上。第一侧壁间隔物，相邻于栅极介电层及栅极层，并位于源极区域或漏极区域之上。第二侧壁间隔物，相邻于栅极介电层及栅极层，并位于源极区域或漏极区域中的另一个之上。第一对气隙，包括第一气隙及第二气隙，位于第一侧壁间隔物中，其中第一气隙相邻于栅极层，且第二气隙位于源极区域或漏极区域之上，其中第一气隙具有与栅极层平行的主轴，且第二气隙具有与基板的主要表面平行的主轴。
[0005]根据本揭示案的另一个态样，一种具有金属氧化物半导体场效晶体管装置的集成电路，位于基板上，包括多个金属氧化物半导体场效晶体管装置。其中金属氧化物半导体场效晶体管装置中的至少一者包括具有数个气隙的数个侧壁间隔物。
[0006]根据本揭示案的一个态样，一种在基板上制造金属氧化物半导体场效晶体管的方法，包括形成金属氧化物半导体场效晶体管装置，包括源极区域、漏极区域、通道区域位于该源极区域及该漏极区域之间、栅极介电层位于通道区域之上、金属或多晶硅栅极层位于栅极介电层之上、第一侧壁间隔物相邻于栅极介电层及金属或多晶硅栅极层并位于源极区域或漏极区域之中其一之上以及第二侧壁间隔物相邻于栅极介电层及金属或多晶硅栅极层并位于源极区域或漏极区域之中另一之上。蚀刻第一侧壁间隔物以在第一侧壁间隔物形成第一对沟槽，第一对沟槽包括第一沟槽相邻于金属或多晶硅栅极层以及第二沟槽位于源
极区域或漏极区域之上。于第一侧壁间隔物上沉积蚀刻终止层以形成第一气隙及第二气隙，第一气隙相邻于金属或多晶硅栅极层，第二气隙位于源极区域或漏极区域之上。其中第一气隙具有平行于金属或多晶硅栅极层的主轴，且第二气隙具有平行于基板的主要表面的主轴。
附图说明
[0007]当结合附图阅读时，根据以下详细描述可以最好地理解本揭露的各方面。应理解，根据行业中的惯例，各种特征未按比例绘制。实际上，为了清楚起见，各种特征的尺寸可以任意地增加或减小。
[0008]图1为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，形成基板上的连续栅极介电层、连续栅极层及光阻的步骤的垂直剖视图；
[0009]图2为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，图案化(patterning)基板上的连续栅极介电层及连续栅极层的步骤的垂直剖视图；
[0010]图3为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，通过离子植入以在基板中形成源极延长区域及漏极延长区域的步骤的垂直剖视图；
[0011]图4为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，形成连续的第一氧化物层及连续氮化物层的步骤的垂直剖视图；
[0012]图5为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，形成连续的第二氧化物层于连续氮化物层之上的步骤的垂直剖视图；
[0013]图6为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，蚀刻连续第一氧化物层、氮化物层及第二氧化物层以形成侧壁间隔物的步骤的垂直剖视图；
[0014]图7为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，通过离子植入以在基板中形成深层源极区域及深层漏极区域的步骤的垂直剖视图；
[0015]图8为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，硅化深层源极区域及深层漏极区域及栅极的垂直剖视图；
[0016]图9为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，形成侧壁的氮化物层的步骤的垂直剖视图；
[0017]图10A为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，通过沉积终止层以在侧壁的氮化物层中形成气隙的步骤的垂直剖视图；
[0018]图10B为部分图10A的近视图；
[0019]图11为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，形成中间介电质层及源极/漏极电极的步骤的垂直剖视图；
[0020]图12为绘示根据部分实施例的在仅一个侧壁中具有气隙的半导体装置的垂直剖视图；
[0021]图13为绘示半导体装置，其中第一晶体管结构在侧壁皆具有气隙，第二晶体管结构在一个侧壁具有气隙，以及第三晶体管结构在侧壁不具气隙的垂直剖视图；
[0022]图14为绘示根据部分实施例的制作具有气隙的半导体装置的流程图；
[0023]图15A为绘示半导体装置，其中气隙仅形成于源极/漏极延伸区域之上的侧壁之中的垂直剖视图；
[0024]图15B为绘示用于制造如图15A中所示的装置，在如图8所示的结构之上形成且图案化光阻层的步骤的垂直剖视图；
[0025]图15C为绘示用于制造如图15A中所示的装置，在侧壁的氮化物层中形成沟槽的步骤的垂直剖视图；
[0026]图16为绘示根据部分实施例的用于另一半导体制造方法中，在如图8所示的结构之上形成光阻层的步骤的垂直剖视图；
[0027]图17为绘示根据部分实施例的用于半导体制造方法中，图案化光阻层以在栅极旁部分侧壁间隔物中形成具有气隙的晶体管结构的第一部分，以及在源极/漏极区域之上的部分侧壁间隔物中形成具有气隙的晶体管结构的第二部分的步骤的垂直剖视图；
[0028]图18为绘示根据部分实施例的另一用于半导体制造方法中，在部分晶体管结构的第一部分形成沟槽以在栅极旁的部分侧壁间隔物中形成气隙，以及在部分晶体管结构的第二部分形成沟槽以在源极/漏极区域之上的部分侧壁间隔物中形成气隙的步骤的垂直剖视图；
[0029]图19为绘示根据部分实施例的另一用于半导体制造方法中，在栅极旁的侧壁间隔物中的晶体管结构的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物半导体场效晶体管(metal oxide semiconductor field transistor，MOSFET)装置，位于一基板上，其特征在于，包括：一源极区域；一漏极区域；一通道区域，位于该源极区域及该漏极区域之间；一栅极介电层，位于该通道区域之上；一栅极层，位于该栅极介电层之上；一第一侧壁间隔物，相邻于该栅极介电层及该栅极层，并位于该源极区域或该漏极区域之上；一第二侧壁间隔物，相邻于该栅极介电层及该栅极层，并位于该源极区域或该漏极区域中的另一个之上；以及一第一对气隙，包括一第一气隙及一第二气隙，位于该第一侧壁间隔物中，其中该第一气隙相邻于该栅极层，且该第二气隙位于该源极区域或漏极区域之上，其中该第一气隙具有与该栅极层平行的一主轴，且该第二气隙具有与该基板的一主要表面平行的一主轴。2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管装置，其特征在于，还包括一第二对气隙，该第二对气隙包括一第三气隙及一第四气隙，位于该第二侧壁间隔物中，其中该第三气隙相邻于该栅极层，且该第四气隙位于该源极区域或该漏极区域之上，其中该第三气隙具有与该栅极层平行的一主轴，且该第四气隙具有与该基板的该主要表面平行的一主轴。3.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效晶体管装置，其特征在于，其中该第一侧壁间隔物及该第二侧壁间隔物包括一夹层(sandwich)结构，该夹层结构包括一第一氧化物层、一第二氧化物层，及位于该第一氧化物层及该第二氧化物层之间的一氮化物层。4.一种具有金属氧化物半导体场效晶体管装置的集成电路，位于一基板上，其特征在于，包括：多个金属氧化物半导体场效晶体管装置；其中所述多个金属氧化物半导体场效晶体管装置中的至少一者包括具有多个气隙的多个侧壁间隔物。5.根据权利要求4所述的集成电路，其特征在于，其中所述多个金属氧化物半导体场效晶体管装置具有一第一金属氧化物半导体场效晶体管装置及一第二金属氧化物半导体场效晶体管装置，该第一金属氧化物半导体场效晶体管装置包括：一第一侧壁间隔物；以及一第二侧壁间隔物，其中该第一侧壁间隔物及该第二侧壁间隔物皆包括位于该第一金属氧化物半导体场效晶体管装置的源极区域及漏极区域之上的一第二气隙及一第四气隙；以及该第二金属氧化物半导体场效晶体管装置包括：一第一侧壁间隔物，包括位于该第二金属氧化物半导体场效晶体管装置的源极区域或漏极区域之上的一第二气隙及一第四气隙。6.根据权利要求5所述的集成电路，其特征在于，其中该第一金属氧化物半导体场效晶体管装置的该第一侧壁间隔物及该第一金属氧化物半导体场效晶体管装置的该第二侧壁
间隔物包括一第一气隙及一第三气...

【专利技术属性】
技术研发人员：辛格，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：