[發(fā)明專利]半導(dǎo)體元件及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410341635.8
• 申請日: 2014-07-17
• 公開（公告）號: CN105322013B
• 公開（公告）日: 2020-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 呂曼綾;洪裕祥;張仲甫;吳彥良;沈文駿;劉家榮;傅思逸;陳意維
• 申請（專利權(quán)）人: 聯(lián)華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L29/49;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務(wù)所 11105
• 代理人: 陳小雯

本發(fā)明公開一種半導(dǎo)體元件及其形成方法。所述形成方法包括：在襯底上提供至少一堆疊結(jié)構(gòu)。在襯底上依序形成第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層，且第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)。蝕刻第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層，以于堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成三層間隙壁結(jié)構(gòu)。從堆疊結(jié)構(gòu)的一側(cè)算起，三層間隙壁結(jié)構(gòu)包括第一間隙壁、第二間隙壁以及第三間隙壁，且第二間隙壁的介電常數(shù)小于第一間隙壁以及第三間隙壁的每一者的介電常數(shù)。基于上述，第一間隙壁和第三間隙壁可以保護(hù)第二間隙壁，以減少柵極對接觸窗的寄生電容，同時(shí)可避免柵極受損以提升元件效能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種集成電路及其形成方法，且特別是涉及一種半導(dǎo)體元件及其形成方法。

背景技術(shù)

在集成電路元件中，常通過縮小元件尺寸來達(dá)到高速操作和低耗電量的目的。然而，在元件集成度不斷提升的情況下，使得目前元件尺寸極小化程度已接近極限。眾多有前景的方案中的一種為利用應(yīng)變工程(strain engineering)來克服元件縮小化的極限。

應(yīng)變控制的方法是使用相同晶體結(jié)構(gòu)但不同晶格常數(shù)(lattice constant)的材料，以達(dá)到應(yīng)變的作用。通常會先于柵極兩側(cè)的襯底中形成凹陷，然后于凹陷中形成應(yīng)變層。若晶體管為N型晶體管，則應(yīng)變層可為碳化硅(SiC)的外延結(jié)構(gòu)。若晶體管為P型晶體管，則應(yīng)變層可為硅化鍺(SiGe)的外延結(jié)構(gòu)。然而，SiGe/SiC應(yīng)變層與CMOS制作工藝的整合仍存在問題，例如于柵極兩側(cè)的襯底中形成凹陷的過程中，現(xiàn)有的間隙壁無法有效地阻擋蝕刻液，因而造成柵極受損。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體元件及其形成方法，其中于柵極的側(cè)壁上形成三層間隙壁結(jié)構(gòu)，兩側(cè)的間隙壁比中間的間隙壁還具有耐蝕刻性，因此可保護(hù)中間的間隙壁，同時(shí)可避免柵極受損。

為達(dá)上述目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體元件的形成方法。在襯底上提供至少一堆疊結(jié)構(gòu)。在襯底上依序形成第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層，且第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層覆蓋堆疊結(jié)構(gòu)。蝕刻第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層，以于堆疊結(jié)構(gòu)的側(cè)壁上形成三層間隙壁結(jié)構(gòu)，其中從堆疊結(jié)構(gòu)的一側(cè)算起，三層間隙壁結(jié)構(gòu)包括第一間隙壁、第二間隙壁以及第三間隙壁，且第二間隙壁的介電常數(shù)小于第一間隙壁以及第三間隙壁的每一者的介電常數(shù)。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一間隙壁、第二間隙壁以及第三間隙壁的介電常數(shù)均小于7。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第二間隙壁的材料包括SiCON、SiBCN或SiCOH。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一間隙壁以及第三間隙壁包括相同的材料。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一間隙壁以及第三間隙壁的每一者的材料包括SiCN。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，以上述第一間隙壁的總重計(jì)，第一間隙壁的碳含量大于約10重量％，且以上述第三間隙壁的總重計(jì)，第三間隙壁的碳含量大于約10重量％。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，上述第一間隙壁以及第三間隙壁的每一者比第二間隙壁對稀釋氫氟酸(DHF)或磷酸(H₃PO₄)還具有耐蝕刻性。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，形成上述第一間隙壁材料層、第二間隙壁材料層以及第三間隙壁材料層的方法包括：將襯底傳送至第一腔室中；引入第一前驅(qū)物至第一腔室中，以形成第一間隙壁材料層；將襯底從第一腔室傳送至第二腔室；引入第二前驅(qū)物至第二腔室中，以形成第二間隙壁材料層；將襯底從第二腔室傳送回第一腔室；以及引入第一前驅(qū)物至第一腔室中，以形成第三間隙壁材料層。

在本發(fā)明的一實(shí)施例中，在形成上述第一間隙壁材料層之后，以含氧物種、含硼物種或其組合對第一間隙壁材料層的表面部分進(jìn)行處理，使所述表面部分形成第二間隙壁材料層。