[发明专利]压缩性氮化物层的制造方法和形成晶体管的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物半导体晶体管的制造方法，且特别是涉及一种压缩性氮化物层(compressive nitride film)的制造方法和形成金属氧化物半导体晶体管(MOS)的方法。

背景技术

随着半导体工艺进入深次微米时代，因为提升NMOS和PMOS驱动电流将会大为改善晶体管元件的时间延迟功效(time-delay performance)，因此65nm以下的工艺对于NMOS和PMOS的驱动电流(drive current)提升的需求已经日趋重要。举例来说，传统上有针对发展ILD低介电常数(low k)材料来提升驱动电流的研究。而近年来，国内外已经开始研究浅沟槽隔离结构(STI)氧化层、多晶硅顶盖(Poly-Cap)的氮化硅(SiN)压缩结构(stressor)及接触窗氮化硅中止层(SiN contact etching stopr layer，缩写为SiN CESL)的膜层应力(film stress)对晶体管元件的驱动电流的影响。

结果是，将STI氧化物、多晶硅顶盖的氮化硅压缩结构与接触窗氮化硅中止层膜层应力沉积成压缩应力(compressive stress)。而且膜层越压缩，PMOS驱动电流增加地越多。

但是，以PECVD的方式在低温400℃以下，目前全世界最佳的镀膜(As-deposit)技术也只能达到-1.6GPa。因此，如何进一步地获得更高压缩应力的膜层已成为各界研究的课题之一。

发明内容

本发明的目的就是在提供一种压缩性氮化物层的制造方法，可得到高压缩应力的膜层。

本发明的再一目的是提供一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，以提升PMOS的驱动电流增益。

本发明的又一目的是提供一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，可同时改善PMOS与NMOS的结构应力。

本发明的另一目的是提供一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，以增加电流增益，同时维持既有的元件结构。

本发明提出一种压缩性氮化物层的制造方法，包括进行一道化学气相沉积工艺，以于基底上形成一层氮化物层。这种方法的特征在于：在上述化学气相沉积工艺期间需通入特定气体，而此种特定气体是选自包括氩气(Ar)、氮气(N₂)、氪气(Kr)和氙气(Xe)的其中一种气体或其组合。

依照本发明的一个实施例所述的压缩性氮化物层的制造方法，当特定气体是氩气和氮气的组合气体时，氩气流量约在100sccm～5000sccm之间，而氮气流量约在1000sccm～30000sccm之间。

依照本发明的一个实施例所述的压缩性氮化物层的制造方法，其中上述化学气相沉积工艺所采用的低频功率(LF Power)约在50W～3000W之间。

依照本发明的一个实施例所述的压缩性氮化物层的制造方法，其中通入前述特定气体的时机可以是在化学气相沉积工艺前段、中段或后段。

依照本发明的一个实施例所述的压缩性氮化物层的制造方法，前述氮化物层包括氮化硅层、含碳的氮化硅层或含氧的氮化硅层。

本发明再提出一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，包括先提供一基底，其上已形成至少一个栅极结构。然后，于栅极结构两侧的基底中形成源极与漏极，再于栅极结构顶面及源极与漏极的表面形成一层金属硅化物层。之后，于基底上沉积一层压缩介电层，以覆盖栅极结构、源极与漏极，其中沉积压缩介电层的方法包括在化学气相沉积工艺期间通入特定气体。其中，前述特定气体是选自包括氩气、氮气、氪气和氙气的其中一种气体或其组合。

本发明又提出一种形成金属氧化物半导体晶体管的方法，包括先提供一基底，这个基底具有PMOS区与NMOS区，再于PMOS区与NMOS区的基底上各形成一个栅极结构。接着，于各栅极结构两侧的基底中形成源极与漏极，再分别于PMOS区与NMOS区的基底上沉积一层压缩介电层(compressive dielectric film)和一层张力介电层(tensile dielectric film)，以覆盖各栅极结构、源极与漏极。其中，沉积前述压缩介电层的方法包括在一道化学气相沉积工艺期间通入特定气体，而这种特定气体是选自包括氩气、氮气、氪气和氙气的其中一种气体或其组合。

依照本发明的另一个实施例所述的形成金属氧化物半导体晶体管的方法，其中形成各栅极结构后还包括于基底上形成一层第一缓冲层(bufferlayer)，以覆盖各栅极结构。