專(zhuān)利名稱(chēng)：半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體裝置，且特別涉及一種金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的 制造方法與結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
超大型集成電路的微縮化(scaling)， 一直以來(lái)都在持續(xù)不斷的進(jìn)行，因 此較小的集成電路可容許在同一半導(dǎo)體晶片中形成更多的裝置。此外，也可 改善電力的消耗及裝置的性能。而隨著電路變得更小及更快速，改善裝置的 驅(qū)動(dòng)電流變得更加重要，其中可通過(guò)改善載流子遷移率來(lái)提升驅(qū)動(dòng)電流。在 這些使得載流子遷移率提高的努力的成果中，形成應(yīng)力溝道區(qū)為公知的實(shí) 例，其通過(guò)表面具有應(yīng)力的溝道，可提升金屬氧化物半導(dǎo)體的性能。此技術(shù) 可在固定的柵極長(zhǎng)度下，不需增加復(fù)雜的電路制造步驟或電路設(shè)計(jì)，便可改 善裝置的性能。
己有研究公開(kāi)在同一平面上雙軸的拉伸應(yīng)力區(qū)域可改善"N"型金屬氧化 物半導(dǎo)體的性能，且與上述溝道方向平行的壓縮應(yīng)力可改善"P"型金屬氧化 物半導(dǎo)體的性能。普遍用于施加應(yīng)力于上述溝道區(qū)的方法為，在金屬氧化物 半導(dǎo)體裝置上形成具有應(yīng)力的接觸蝕刻停止層(CESL)。此具有應(yīng)力的接觸蝕 刻停止層導(dǎo)入應(yīng)力至上述溝道區(qū)內(nèi)。因此，可改善其載流子遷移率。特別的 是，厚的接觸蝕刻停止層優(yōu)選，因?yàn)檩^厚的接觸蝕刻停止層在此金屬氧化物 半導(dǎo)體裝置的溝道區(qū)內(nèi)可施加較大的應(yīng)力。另一個(gè)常用的方法為，形成應(yīng)力 層(stressors)于源極/漏極區(qū)上。在上述形成的金屬氧化物半導(dǎo)體裝置中，此 應(yīng)力層特別地具有不同于上述半導(dǎo)體基底的固定晶格。
然而，在進(jìn)行集成電路的微縮(scaling)時(shí)，使用此種方法會(huì)遭遇到一個(gè) 問(wèn)題。圖l顯示上述電阻在金屬氧化物半導(dǎo)體裝置中的模型。此電阻包含四 個(gè)部分，接觸電阻Rc。、延伸電阻Rt、重疊電阻R(^以及溝道電阻Rch。圖2 顯示外部電阻(external resistance)R^與此溝道電阻Rch之間的比值關(guān)系所反
映出來(lái)的趨勢(shì)為此技術(shù)節(jié)點(diǎn)(technology nodes)的函數(shù)，其中此外部電阻 等同于(Rc。+Rt+Ro0。由圖2可發(fā)現(xiàn)到，在130納米或大于130納米的技術(shù) 中，外部電阻R^相對(duì)較小于此溝道電阻Rch。隨著此集成電路的微縮，外部 電阻R^相較于此溝道電阻Rch，變得越來(lái)越大。因?yàn)榇搜b置的驅(qū)動(dòng)電流與上 述總電阻(2R^+Rch)成反比，所以至少需要部分抵銷(xiāo)掉上述提高的外部電阻 R^t，以增加驅(qū)動(dòng)電流。當(dāng)技術(shù)發(fā)展至65納米及其之后的世代，在溝道上施 加應(yīng)力，以增加裝置的驅(qū)動(dòng)電流的效益是很小的，而如此小的效益，將不再 值得為了產(chǎn)生應(yīng)力而導(dǎo)入上述復(fù)雜的工藝。另外，也可預(yù)期，到達(dá)45納米 及45納米以下的技術(shù)，延伸電阻Rt將遠(yuǎn)超過(guò)溝道電阻Rch。在45納米以后
的技術(shù)，外部電阻Rext便成為進(jìn)一步改善裝置性能的瓶頸。因?yàn)榻佑|電阻Rc。
在外部電阻R^t中扮演重要的角色，所以為了持續(xù)改善此裝置的性能，需降 低接觸電阻Rc。，特別是當(dāng)上述的好處是來(lái)自應(yīng)變硅(strainedsilicon)。因此， 需要有一種可以克服上述先前技術(shù)的缺點(diǎn)的半導(dǎo)體裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提出一種金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的制造方法與結(jié)構(gòu)。
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底；形成"N"型金屬 氧化物半導(dǎo)體裝置于該半導(dǎo)體基底的表面上，該步驟包括形成第一源極/漏極 電極于該"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第一源極/漏極區(qū)上，其中該第一源 極/漏極電極具有第一勢(shì)壘高度；形成"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置于該半導(dǎo) 體基底的該表面上，其步驟包括形成第二源極/漏極電極于該"P"型金屬氧化 物半導(dǎo)體裝置的第二源極/漏極區(qū)上，其中該第二源極/漏極電極具有第二勢(shì) 壘高度，且其中該第一勢(shì)壘高度與該第二勢(shì)壘高度不同；形成具有第一固 有應(yīng)力的第一應(yīng)力薄膜，于該"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上；以及形成具 有第二固有應(yīng)力的第二應(yīng)力薄膜，于該"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上，其 中該第一固有應(yīng)力具有較大于該第二固有應(yīng)力的拉伸力。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置與該"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的柵極長(zhǎng)度約小于65納米。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一源極/漏極電極選自實(shí)質(zhì) 上包含鉑(Pt)、錳(Mn)、鈀(Pd)、鈷(Co)、鎳(M)或其組合所組成的族群。 如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二源極/漏極電極選自實(shí)質(zhì)
上包含鉺(Er)、鈥(Ho)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鐿(Yb)、鈷(Co)、鎳(Ni)或 其組合所組成的族群。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中至少在形成該第一與該第二源 極/漏極電極的步驟之一，包含選擇性的無(wú)電電鍍沉積。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中形成該第一及該第二源極/漏極
電極的步驟包括于該第一與該第二源極/漏極區(qū)其中之一，進(jìn)行無(wú)電電鍍沉 積，以形成源極/漏極電極；形成掩模層于該源極/漏極電極上；以及形成金 屬層于余留未被該掩模層覆蓋的源極/漏極區(qū)上。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該形成第一及第二源極/漏極電 極的步驟各自包括形成第一掩模層，以遮蔽該第一及該第二源極/漏極區(qū)其 中之一；以毯覆式形成金屬層；進(jìn)行回火工藝，以在未遮蔽的源極/漏極區(qū)上 形成硅化物區(qū)；移除該金屬層未反應(yīng)的部分；移除該第一掩模層；形成第二 掩模層于該硅化物區(qū)上；以及于該第一與該第二源極/漏極區(qū)其中之一，進(jìn)行 無(wú)電電鍍沉積，以形成該第一或該第二源極/漏極電極。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一掩模為具有固有拉伸應(yīng) 力的介電質(zhì)硬式掩模。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一勢(shì)壘高度約小于0.4eV。 如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二勢(shì)壘高度約大于0.7eV。 如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二勢(shì)壘高度約大于該第一 勢(shì)壘高度0.15eV。 '
本發(fā)明又提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底；形 成第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第一源極/漏極區(qū)，其中至少一部分的該第一 源極/漏極區(qū)位于該半導(dǎo)體基底中；形成第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第二源 極/漏極區(qū)，其中至少一部分的該第二源極/漏極區(qū)位于該半導(dǎo)體基底中，且 其中該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電 形式相反；遮蔽該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置；形成具有第一勢(shì)壘高度的第 一源極/漏極電極于該第一源極/漏極區(qū)上；遮蔽該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置；形成具有第二勢(shì)壘高度的第二源極/漏極電極于該第二源極/漏極區(qū)上， 其中該第一勢(shì)壘高度不同于該第二勢(shì)壘高度；形成具有第一固有應(yīng)力的第一
應(yīng)力薄膜于該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上；以及形成具有第二固有應(yīng)力的 第二應(yīng)力薄膜于該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上，其中該第一固有應(yīng)力的拉 伸力大于該第二固有應(yīng)力的拉伸力。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一與該第二金屬氧化物半
導(dǎo)體裝置的柵極長(zhǎng)度約小于65納米。
如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一與該第二金屬氧化物半
導(dǎo)體裝置分別為"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置，且其中該第一勢(shì)壘高度約小于0.4eV，且該第二勢(shì)壘高度約大于0.7eV。 如上所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置 為"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置，且該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置為"P"型金 屬氧化物半導(dǎo)體裝置，且其中該第二勢(shì)壘高度約大于該第一勢(shì)壘高度 0.15eV。
通過(guò)使得"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置 的源極/漏極電極的勢(shì)壘高度產(chǎn)生差異，以降低源極/漏極電極與位于其下方 的源極/漏極區(qū)之間的接觸電阻，進(jìn)而導(dǎo)致裝置驅(qū)動(dòng)電流的改善。因此，形成 應(yīng)力溝道區(qū)的作用，在小尺寸集成電路中變得更加顯著。所以可使得柵極長(zhǎng) 度小于65納米的金屬氧化物半導(dǎo)體裝置仍具有良好的性能。


圖1顯示上述電阻在金屬氧化物半導(dǎo)體裝置中的模型。 圖2顯示外部電阻與溝道電阻的比率為技術(shù)節(jié)點(diǎn)的函數(shù)。 圖3至圖10為一系列的優(yōu)選的金屬氧化物半導(dǎo)體的實(shí)施例的制造過(guò)程 的剖面圖。
并且，上述附圖中的各附圖標(biāo)記說(shuō)明如下
2 源極/漏極電極；
Rc。 接觸電阻
RoL 重疊電阻； Rch 溝道電阻； Rt 延伸電阻； R^t 外部電阻；
30 基底；
100 "N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū); 102 "N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置；
104、 204 柵極介電層； 106、 206 柵極電極； 108、 208 淡摻雜區(qū)； 110、 122 光致抗蝕劑層 114、 214 間隔層； 120、 220~源極/漏極區(qū)； 124~掩模層；
130、 226 源極/漏極電極
132、 228 接觸蝕刻停止層；
200 "P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)；
202 "P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置；
218 硅鍺(SiGe)應(yīng)力層。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的制造與使用的說(shuō)明詳述如下，然而，值得注意的是， 本發(fā)明提供許多可應(yīng)用的發(fā)明概念并于特定的內(nèi)文中廣泛地具體說(shuō)明。這些 實(shí)施例僅以特定的附圖闡述本發(fā)明的制造與使用，但不用以限制本發(fā)明的范 圍。
為了延續(xù)以應(yīng)力溝道(stressedchannel)改善裝置驅(qū)動(dòng)電流的趨勢(shì)，需降低 外部電阻ReXt。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)到，此外部電阻ReXt，最大的部分為介于源極/漏 極電極與位于此源極/漏極區(qū)下方之間的接觸電阻(contact resistance)，其中此 處所使用的"源極/漏極"代表源極或漏極兩者其中之一或是兩者都有。隨著此 集成電路尺寸的微縮，此接觸電阻將會(huì)是上述外部電阻中變得越來(lái)越大的部 分。此接觸電阻和介于上述源極/漏極電極與位于此源極/漏極電極下方的半 導(dǎo)體基底之間的勢(shì)壘高度(barrierheight)O，呈指數(shù)型比例關(guān)系。所以降低勢(shì) 壘高度O，此接觸電阻也將會(huì)呈現(xiàn)指數(shù)型比例的降低。因此，本發(fā)明的優(yōu)選 實(shí)施例基于上述理由而提出。
圖3顯示包含兩區(qū)域的基底30，其中形成"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置
于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100，且形成"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置 于"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200。此外，形成淺溝槽隔離區(qū)(STI)于基底 30,以隔離"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置區(qū)200。基底30優(yōu)選為本體硅基底(bulk silicon),但也可使用其他例如硅 鍺(SiGe)、絕緣層上覆硅(SOI)、絕緣層上覆硅鍺、以及絕緣層上覆應(yīng)變硅 (strained silicon on insulator)等一般常用的材料及結(jié)構(gòu)。堆疊柵極，包括柵極 介電層104及柵極電極106，形成于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100中。 同樣地，堆疊柵極，包括柵極介電層204及柵極電極206，形成于"P"型金屬 氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200中。
接下來(lái)形成淡摻雜(LDD)的源極/漏極區(qū)108及208。優(yōu)選形成光致抗蝕 劑層110且圖案化，以遮蔽"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100。隨后注入例 如硼(B)的P型不純物于"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200，且形成淡摻雜 區(qū)208。然后移除光致抗蝕劑層110。同樣地，可注入N型不純物于"N"型金 屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100，以形成淡摻雜區(qū)108。在注入此"N"型不純物期 間，利用光致抗蝕劑遮蔽"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200(圖未顯示)。
圖4顯示分別形成間隔層114及214于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū) 100及"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200。如同公知的技術(shù)，上述間隔層的 形成方式優(yōu)選包括形成一種或多種介電層以及蝕刻此介電層。此介電層余留 下來(lái)的部分即成為間隔層。此介電層包括使用一般常用的技術(shù)，例如電槳輔 助化學(xué)氣相沉積(PECVD);低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD);次大氣壓化學(xué)氣相 沉積(SACVD)或類(lèi)似的技術(shù)來(lái)形成。間隔層114及214可包含單層或多層的 結(jié)構(gòu)，例如在氧化硅層上形成氮化硅層的結(jié)構(gòu)。
圖5A顯示上述的源極/漏極區(qū)120及220的形成。如同公知技術(shù)，此源 極/漏極區(qū)120及220可以是嵌入基底30或架高于基底30 (例如使用磊晶成 長(zhǎng))。在此優(yōu)選實(shí)施例中，利用注入不純物至基底30中，以形成源極/漏極區(qū) 120及220。柵極電極106及206優(yōu)選與上述各自的源極/漏極區(qū)同時(shí)注入， 以降低片電阻。當(dāng)"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)IOO注入"N"形不純物時(shí)， 使用光致抗蝕劑以遮蔽"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200(圖未顯示)。同樣 地，當(dāng)"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200注入"P"形不純物時(shí)，使用光致抗蝕劑來(lái)遮蔽"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)IOO(圖未顯示)。此最終的"N"型
金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置，分別以"N"型金屬氧 化物半導(dǎo)體裝置102及"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置202來(lái)表示。
此外，也可進(jìn)行離子布植(implantation)，以導(dǎo)入應(yīng)力至溝道區(qū)。優(yōu)選注 入例如鍺(Ge)的具有天然晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)的材料的原子至源極/ 漏極區(qū)220，以導(dǎo)入壓縮應(yīng)力至上述"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置202的溝道 區(qū)。優(yōu)選注入例如碳(C)的具有天然晶格常數(shù)小于硅的晶格常數(shù)的材料的原子 至源極/漏極區(qū)120，以導(dǎo)入拉伸應(yīng)力至上述"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置102 的溝道區(qū)。
在另一替代實(shí)施例中，如圖5B所示，形成硅鍺(SiGe)應(yīng)力(stressor)層 218于"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200。優(yōu)選的方式為形成光致抗蝕劑層 122以覆蓋于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100上。而沿著間隔層214的外 偵U，則可利用蝕刻工藝形成凹陷區(qū)于基底30內(nèi)。隨后形成硅鍺(SiGe)應(yīng)力層 218于此凹陷區(qū)中。在此優(yōu)選實(shí)施例中，可以磊晶成長(zhǎng)形成硅鍺(SiGe)應(yīng)力 層218。其次，可在此磊晶成長(zhǎng)期間或磊晶成長(zhǎng)后，摻入例如硼(B)的"P"型 不純物。接下來(lái)移除光致抗蝕劑層122。應(yīng)力層218導(dǎo)入壓縮應(yīng)力至上述所 形成的"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置202中個(gè)別的溝道區(qū)，且提高此個(gè)別的 "P'，型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置202的驅(qū)動(dòng)電流。碳化硅(SiC)應(yīng)力層(圖未顯示) 也可使用類(lèi)似的方法形成于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置102的源極/漏極區(qū) 120中。
圖6顯示形成掩模層124，覆蓋于"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100 上。在此優(yōu)選實(shí)施例中，掩模層124為毯覆式(blanket)光致抗蝕劑保護(hù)氧化 物(PRO)層，且移除此掩模層124覆蓋在"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200 上的部分。具體的光致抗蝕劑保護(hù)氧化物材料包括氧化硅、氮化硅或其組合。 移除上述掩模層124的工藝包括濕式蝕刻及干式蝕刻。掩模層124優(yōu)選具有 固有的拉伸應(yīng)力。
請(qǐng)參照?qǐng)D7，形成源極/漏極電極226于源極/漏極區(qū)220上。在形成源極 /漏極電極226的第一實(shí)施例中，包括毯覆式沉積金屬層的步驟。此金屬層優(yōu) 選包含例如鉑(Pt)、錳(Mn)、鈀(Pd)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鎢(W) 或其組合的金屬，此金屬層與位于其下方的半導(dǎo)體材料間，將具有低的勢(shì)壘
高度。因此，會(huì)降低接觸電阻。隨后將此裝置進(jìn)行回火，以形成硅化物，此 硅化物介于上述沉積的金屬材料層與上述位于下方的源極/漏極區(qū)220之間。
接下來(lái)，移除未反應(yīng)的材料。柵極電極206優(yōu)選與源極/漏極區(qū)220同時(shí)進(jìn)行 硅化(silicided)。可以理解的是，假如在源極/漏極區(qū)中有鍺，將會(huì)形成金屬硅 鍺化合物(germano-silicide)。而本說(shuō)明書(shū)中所有敘述"硅化物"一詞也包括"金 屬硅鍺化合物"在內(nèi)。
在第二實(shí)施例中，進(jìn)行選擇性的無(wú)電電鍍沉積(electrolessplating)。優(yōu)選 由至少包含金屬鹽類(lèi)與還原試劑的無(wú)電電鍍?nèi)芤?electroless solution),來(lái)沉 積形成源極/漏極電極226。此無(wú)電電鍍?nèi)芤焊砂砑觿?，以改善金屬?沉積。添加劑可包含界面活性劑(Surfactant)、錯(cuò)合齊lj(complexing agent)以 及pH值調(diào)節(jié)劑(pH-adjusting agents )或其組合。適當(dāng)?shù)慕饘冫}類(lèi)包含氯化物 (chloride)、硫化物(sulfates)、氨基磺酸(sulfamates)或其組合。例如氯化鈷， 即為一種金屬鹽類(lèi)。優(yōu)選也可添加例如化學(xué)式中含有硅醇基(Si(OH))的硅 化合物于無(wú)電鍍?nèi)芤褐?。此金屬鹽類(lèi)于上述無(wú)電鍍?nèi)芤褐械臐舛却蠹s可介于 0.5g/L與30g/L之間，例如約介于2.5g/L與25g/L之間。適當(dāng)?shù)倪€原試劑包 含次磷酸鈉(sodium hypophosphite)、聯(lián)氨(hydrazine)以及甲醛(formaldehyde) 或其組合。添加劑包含例如RE610的界面活性劑，錯(cuò)合劑包含例如檸檬酸鈉 (sodium citrate)及琥珀酸鈉(sodium succinate)的羧酸(carboxylic acids)的鹽類(lèi)、 pH值調(diào)節(jié)劑包含例如氫氧化鈉(sodium hydroxide)及氫氧化鉀(potassium hydroxide)或其組合。此添加劑可用以控制上述的無(wú)電電鍍?nèi)芤旱某练e性質(zhì)。 例如安定劑可避免不欲發(fā)生的副反應(yīng)，而錯(cuò)合劑可限制上述的無(wú)電電鍍?nèi)芤?中可利用的離子。添加劑的濃度約介于0.01g/L與50g/L之間的此無(wú)電鍍?nèi)?液，例如約介于0.05g/L與4g/L之間的此無(wú)電電鍍?nèi)芤骸?br> 形成上述金屬層的方式包括在約介于6(TC至9(TC之間的溫度，使用上 述的金屬無(wú)電電鍍?nèi)芤河谙惹八纬傻慕Y(jié)構(gòu)約30秒至180秒?？赏高^(guò)慣用 的實(shí)驗(yàn)程序找到上述工藝的最佳化的反應(yīng)時(shí)間及溫度。
在此優(yōu)選實(shí)施例中，源極/漏極電極226包含金屬硅化物，且此金屬硅化 物與位于其下方的半導(dǎo)體材料間，具有高勢(shì)壘高度。上述各別的金屬優(yōu)選包 含鉬(Pt)、錳(Mn)、鈀(Pd)、鈷(Co)、鎳(Ni)、鉭(Ta)、釕(Ru)、鎢(W)或其組 合。因此，可降低源極/漏極電極226與位于其下方的半導(dǎo)體材料間的接觸電
阻。此外，也可選擇使用實(shí)質(zhì)上為純金屬電極的源極/漏極電極226，因而使
得源極/漏極電極226與位于其下方的源極/漏極區(qū)220的接觸成為肖特基接 角蟲(chóng)(Schottky contscts)。
請(qǐng)參照?qǐng)D8，移除掩模層124。形成接觸蝕刻停止層(CESL)228于"P"型 金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)200上。接觸蝕刻停止層228優(yōu)選具有壓縮應(yīng)力， 此壓縮應(yīng)力的形成方式為可通過(guò)直接形成應(yīng)力層，或在接觸蝕刻停止層228 形成后導(dǎo)入應(yīng)力于其中。然而，除了壓縮應(yīng)力外，接觸蝕刻停止層228也可 具有拉伸應(yīng)力，此拉伸應(yīng)力具有較小于上述施加在"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體 裝置102上的拉伸應(yīng)力。優(yōu)選以毯覆式沉積接觸蝕刻停止層228，且蝕刻覆 蓋在"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置區(qū)100上方的部分。優(yōu)選的接觸蝕刻停止
層228的材料包括氮化硅；氧化硅；氮氧化硅以及碳化硅或其組合，但不
限定于這些材料。
圖9顯示源極/漏極電極130的形成方式，其可使用實(shí)質(zhì)上與源極/漏極 電極226相同的形成方法，優(yōu)選者為實(shí)施選擇性無(wú)電電鍍沉積法。源極/漏極 電極130優(yōu)選包含例如鉺(Er)、鈥(Ho)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鋯(Zr)、鐿(Yb)、鈷 (Co)、鎳(Ni)或類(lèi)似的金屬的一種或多種高導(dǎo)帶-能階(high band-level)或中間 能隙(mid-gap)的金屬。源極/漏極電極130優(yōu)選為金屬硅化物。此外，它們包 含實(shí)質(zhì)上的純金屬材料，因而所形成的接觸為肖特基接觸。在一優(yōu)選實(shí)施例 中，如果源極/漏極電極130及226至少之一，以無(wú)電鍍工藝來(lái)形成，則接著 可進(jìn)行回火工藝，以使得硅與金屬原子間形成鍵結(jié)。
如同一般的特性，源極/漏極電極130與226中的金屬的選擇，以如下方 式來(lái)決定。假設(shè)將"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體勢(shì)壘高度d>bn，定義為介于純的金 屬源極/漏極電極與摻雜有"N"型不純物的硅之間的肖特基勢(shì)壘高度，則源極/ 漏極電極130中的金屬，優(yōu)選選用可使"N，，型金屬氧化物半導(dǎo)體勢(shì)壘高度Obn 約小于0.4eV的金屬。假設(shè)將"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體勢(shì)壘高度Obp，定義為 介于純的金屬源極/漏極電極與慘雜有"P"型不純物的硅之間的肖特基勢(shì)壘高 度，則源極/漏極電極226中的金屬優(yōu)選選用可使得"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體 勢(shì)壘高度Obp約大于0.7eV的金屬。且勢(shì)壘高度(Dbn與Obp之間優(yōu)選相差約大 于0.15eV。
圖10顯示接觸蝕刻停止層132的形成方式。接觸蝕刻停止層132的材
料優(yōu)選包含一般所使用的材料，例如氮化硅、氧化硅、氮氧化硅以及碳化硅 或其組合。接觸蝕刻停止層132優(yōu)選具有拉伸應(yīng)力，以導(dǎo)入拉伸應(yīng)力至上述
"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置102的溝道區(qū)。然而，除拉伸應(yīng)力外，接觸蝕 刻停止層132可具有壓縮應(yīng)力，此壓縮應(yīng)力的強(qiáng)度值較小于施加在"P"型金 屬氧化物半導(dǎo)體裝置202上的壓縮應(yīng)力。接觸蝕刻停止層132可包含單一層 或是復(fù)合層的材料。
本領(lǐng)域技術(shù)人員將可理解在此優(yōu)選實(shí)施例中，形成"N"型金屬氧化物半 導(dǎo)體裝置102與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置202的源極/漏極電極的順序可 以相反過(guò)來(lái)，且形成接觸蝕刻停止層132與228的順序也可以反過(guò)來(lái)。
通過(guò)使得"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置 的源極/漏極電極的勢(shì)壘高度產(chǎn)生差異，以降低源極/漏極電極與位于其下方 的源極/漏極區(qū)之間的接觸電阻，進(jìn)而導(dǎo)致裝置驅(qū)動(dòng)電流的改善。因此，形成 應(yīng)力溝道區(qū)的作用，在小尺寸集成電路中變得更加顯著。所以可使得柵極長(zhǎng) 度小于65納米的金屬氧化物半導(dǎo)體裝置仍具有良好的性能。
雖然本發(fā)明已以?xún)?yōu)選實(shí)施例公開(kāi)如上，但是其并非用以限定本發(fā)明，任 何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可做改動(dòng)與潤(rùn)飾，因 此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視隨附的權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底；形成“N”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置于該半導(dǎo)體基底的表面上，該步驟包括形成第一源極/漏極電極于該“N” 型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第一源極/漏極區(qū)上，其中該第一源極/漏極電極具有第一勢(shì)壘高度；形成“p”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置于該半導(dǎo)體基底的該表面上，其步驟包括形成第二源極/漏極電極于該“P”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第二源極/漏極區(qū)上，其中該第二源極/漏極電極具有第二勢(shì)壘高度，且其中該第一勢(shì)壘高度與該第二勢(shì)壘高度不同；形成具有第一固有應(yīng)力的第一應(yīng)力薄膜，于該“N”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上；以及形成具有第二固有應(yīng)力的第二應(yīng)力薄膜，于該“P”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上，其中該第一固有應(yīng)力具有較大于該第二固有應(yīng)力的拉伸力。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該"P"型金屬氧化 物半導(dǎo)體裝置與該"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的柵極長(zhǎng)度約小于65納米。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一源極/漏極 電極選自實(shí)質(zhì)上包含鉑、錳、鈀、鈷、鎳或其組合所組成的族群。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二源極/漏極 電極選自實(shí)質(zhì)上包含鉺、鈥、鈦、鉿、鋯、鐿、鈷、鎳或其組合所組成的族 群。
5. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中至少在形成該第一 與該第二源極/漏極電極的步驟之一，包含選擇性的無(wú)電電鍍沉積。
6. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中形成該第一及該第二源極/漏極電極的步驟包括于該第一與該第二源極/漏極區(qū)其中之一，進(jìn)行無(wú)電電鍍沉積，以形成源極/漏極電極；形成掩模層于該源極/漏極電極上；以及 形成金屬層于余留未被該掩模層覆蓋的源極/漏極區(qū)上。
7. 如權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該形成第一及第二源極/漏極電極的步驟各自包括形成第一掩模層，以遮蔽該第一及該第二源極/漏極區(qū)其中之一； 以毯覆式形成金屬層；進(jìn)行回火工藝，以在未遮蔽的源極/漏極區(qū)上形成硅化物區(qū)；移除該金屬層未反應(yīng)的部分；移除該第一掩模層；形成第二掩模層于該硅化物區(qū)上；以及于該第一與該第二源極/漏極區(qū)其中之一，進(jìn)行無(wú)電電鍍沉積，以形成該第一或該第二源極/漏極電極。
8. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一掩模為具有 固有拉伸應(yīng)力的介電質(zhì)硬式掩模。
9. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一勢(shì)壘高度約 小于0.4eV。
10. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二勢(shì)壘高度 約大于0.7eV。
11. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第二勢(shì)壘高度 約大于該第一勢(shì)壘高度0.15eV。
12. —種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括 提供半導(dǎo)體基底；形成第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第一源極/漏極區(qū)，其中至少一部分的 該第一源極/漏極區(qū)位于該半導(dǎo)體基底中；形成第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第二源極/漏極區(qū)，其中至少一部分的 該第二源極/漏極區(qū)位于該半導(dǎo)體基底中，且其中該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置與該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的導(dǎo)電形式相反；遮蔽該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置；形成具有第一勢(shì)壘高度的第一源極/漏極電極于該第一源極/漏極區(qū)上； 遮蔽該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置；形成具有第二勢(shì)壘高度的第二源極/漏極電極于該第二源極/漏極區(qū)上， 其中該第一勢(shì)壘高度不同于該第二勢(shì)壘高度；形成具有第一固有應(yīng)力的第一應(yīng)力薄膜于該第一金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上；以及形成具有第二固有應(yīng)力的第二應(yīng)力薄膜于該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝 置上，其中該第一固有應(yīng)力的拉伸力大于該第二固有應(yīng)力的拉伸力。
13. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一與該第二金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的柵極長(zhǎng)度約小于65納米。
14. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一與該第二 金屬氧化物半導(dǎo)體裝置分別為"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置與"P"型金屬氧 化物半導(dǎo)體裝置，且其中該第一勢(shì)壘高度約小于0.4eV，且該第二勢(shì)壘高度 約大于0.7eV。
15. 如權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，其中該第一金屬氧化 物半導(dǎo)體裝置為"N"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置，且該第二金屬氧化物半導(dǎo)體 裝置為"P"型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置，且其中該第二勢(shì)壘高度約大于該第一 勢(shì)壘高度0.15eV。
全文摘要
一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括提供半導(dǎo)體基底；形成“N”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置于半導(dǎo)體基底的表面上，此步驟包括形成第一源極/漏極電極于“N”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第一源極/漏極區(qū)上；形成“P”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置于半導(dǎo)體基底的表面上，其步驟包括形成第二源極/漏極電極該“P”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置的第二源極/漏極區(qū)上；形成具有第一固有應(yīng)力的第一應(yīng)力薄膜，于“N”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上；以及形成具有第二固有應(yīng)力的第二應(yīng)力薄膜，于“P”型金屬氧化物半導(dǎo)體裝置上。因此，形成應(yīng)力溝道區(qū)的作用，在小尺寸集成電路中變得更加顯著。所以可使得柵極長(zhǎng)度小于65納米的金屬氧化物半導(dǎo)體裝置仍具有良好的性能。
文檔編號(hào)H01L21/8238GK101207086SQ20071019436
公開(kāi)日2008年6月25日 申請(qǐng)日期2007年12月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月18日
發(fā)明者李文欽, 柯志欣, 葛崇祜, 陳宏瑋 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司