專利名稱：半導(dǎo)體元件與其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件與其的制造方法，特別是涉及一種有關(guān)于制造半導(dǎo)體元件的方法，以在使用選擇性磊晶生長(zhǎng)(Selective EpitaxialGrowth；SEG)于應(yīng)變硅制作時(shí)減少不受歡迎的負(fù)載(Local Loading)。
背景技術(shù)：
使用半導(dǎo)體的電子裝置已運(yùn)用于廣泛的各種應(yīng)用中，其提供計(jì)算能力和資料儲(chǔ)取，不僅使大和小電腦的操作，并使如電子游戲機(jī)、家庭娛樂系統(tǒng)、電話及其他通訊設(shè)備的事物都變成可能。科技的進(jìn)步不僅使上述裝置的構(gòu)造得以完成，同時(shí)也使上述裝置更具效能、更易攜帶且更容易負(fù)擔(dān)得起。
半導(dǎo)體實(shí)際上是一種材料，其可在特定情形下形成導(dǎo)電體，例如可使用如離子化的硼或磷的摻質(zhì)來處理硅，以使其導(dǎo)電能力可因電場(chǎng)的存在(或消失)而啟動(dòng)或關(guān)閉，而可建構(gòu)利用此特性的小型電子元件(Device)，如電晶體。電晶體是一種可用來控制電流量(一般是小電流量)的微小開關(guān)。例如電腦是利用數(shù)千個(gè)這種微小開關(guān)來傳送可讓它們快速地執(zhí)行復(fù)雜運(yùn)算的電子訊號(hào)。
例示性電晶體是如圖1所示，圖1是繪示金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體(MOSFET)10的基本元件的剖面示意圖。摻雜后的硅形成基材15，其上形成有各種元件。電晶體10包括具有閘極電極25的閘極20，，閘極電極25是由例如金屬的導(dǎo)電材料所制成，，電晶體10并藉由薄閘極氧化層30而與基材15分離。在圖1的電晶體10中，間隙壁35是位于閘極電極25的任一側(cè)，稱為源極40和汲極45的導(dǎo)電區(qū)是分別形成于基材15上的間隙壁35的任一側(cè)。源極40、汲極45和閘極電極25是分別耦合于電性接觸50、51和52，每一個(gè)電性接觸50、51和52可依次連接至外部元件(未繪示)，以在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候使電流流入或流出此些電晶體元件。當(dāng)透過電性接觸52施加一微小電荷至閘極電極25時(shí)，電流會(huì)經(jīng)由通道區(qū)5而流通在源極40和汲極45之間。此些MOSFET電晶體是非常微小，例如金屬氧化半導(dǎo)體場(chǎng)效電晶體(MOSFET)10的閘極電極25的寬度可不大于100nm。
如上所述，數(shù)千甚至數(shù)百萬個(gè)此些電晶體可應(yīng)用于甚至是小型個(gè)人電腦的制造中。由于尺寸小，龐大數(shù)量的電晶體可形成于單一基材上，如圖2所示。圖2是繪示半導(dǎo)體元件55的剖面示意圖，其是在基材15上形成有一些個(gè)別的MOSFET電晶體10。為了便于說明起見，此些元件皆全被繪示為相同元件，但其他型式元件的組成亦是可行且典型的(雖然通常是有許多實(shí)質(zhì)上相同的半導(dǎo)體元件出現(xiàn))。圖2的電晶體10皆是實(shí)質(zhì)相同的，故選定的參考符號(hào)只應(yīng)用于其中之一者。如圖1所示，此些元件對(duì)外部的連接并未被繪示出；有些電晶體是互相連接，而有些電晶體則是連接至外部元件(亦未繪示)。值得注意的是，“半導(dǎo)體元件”的用語是被廣義地應(yīng)用，以包括完整且已制造完成的單元、或是只是完整單元的一部分。明顯地，圖2是繪示完整單元的一小部分。
此完整單元(未繪示)一旦完成后，即被封入常見(通常是黑色的)的塑膠封裝材料中，以形成晶片。一些引線(或接腳)一般會(huì)由晶片延伸出，以促進(jìn)內(nèi)部和外部電路間的連接。然而，有一些制程步驟是半導(dǎo)體在封裝前經(jīng)過的。半導(dǎo)體元件的制程步驟是為數(shù)眾多且種類繁多的，但可概括地描述大體上的方法。
制程一般是以提供一基材來開始，如圖1和圖2所示的基材15，基材15通常為稱為晶圓的硅薄片。然后，此硅晶圓經(jīng)過摻雜后，接著經(jīng)過一連串的步驟，其中沉積或選擇性地蝕刻掉各種材料。這樣，如圖2所示的MOSFET電晶體10可形成于晶圓基材15的表面上，雖未繪示在圖2中，此些電晶體(和其他組成元件)是相互連接，以形成可進(jìn)行晶片所需的各種功能的電路。
盡管已有多個(gè)發(fā)展完成，半導(dǎo)體業(yè)仍有一種持續(xù)的驅(qū)動(dòng)力，以在單一晶片上產(chǎn)生更密集的電子元件的集合。此考慮到使晶片具有更強(qiáng)大的功能或做得更微小，或二者兼具。晶片運(yùn)算的速率亦可藉由縮小晶圓上的元件尺寸和元件設(shè)置得更密集來提升。然而，電子組成元件現(xiàn)已相當(dāng)小，運(yùn)算速度的提升并不一定需單純地來自于元件尺寸的縮小。
其中一個(gè)速度提升的方法是使用應(yīng)變硅在半導(dǎo)體元件的構(gòu)造中，應(yīng)變硅是利用基材材料的特性，即當(dāng)硅的晶格被少量拉伸(或壓縮)時(shí)，在某些應(yīng)用中，此種硅可使電荷載子更快速地通過。一種完成此拉伸的方式是沉積硅和鍺的合金在現(xiàn)有的硅層上，接著，在硅鍺層上沉積一層薄硅晶層。在硅鍺合金中的鍺使在硅晶層上的原子由其正常位置被稍微拉開來，因而形成應(yīng)變硅的拉伸。利用選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)技術(shù)來形成應(yīng)變硅的方法的問題為局部負(fù)載(Local Loading)。局部負(fù)載是發(fā)生在例如其某一區(qū)域的組成元件分布較另一區(qū)域密集的晶圓。例如在圖2中，區(qū)域X是圖案化密度較低的區(qū)域，此可能與例如輸入/輸出(I/O)功能有關(guān)，其需比區(qū)域Y較少的組成元件數(shù)。區(qū)域Y是圖案化密度較高的區(qū)域，其可能為例如元件的記憶體電路部分。此會(huì)在在選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)進(jìn)行時(shí)會(huì)易發(fā)生特別不受歡迎的缺乏平坦的現(xiàn)象，因而導(dǎo)致局部負(fù)載效應(yīng)，例如形成于較隔離的電晶體的源極和汲極區(qū)中的空洞(Voids)。圖3是繪示如圖2(此是較理想地繪示)所示的半導(dǎo)體元件55的示意圖，其繪示形成于硅鍺源極和汲極區(qū)中的空洞60?？斩?0可為較薄的硅鍺的一區(qū)域、或由未完成的硅鍺沉積所造成的結(jié)果。此些型式的空洞可使元件性能降級(jí)，并可成為后續(xù)制程步驟的缺陷源頭。因此，需要一種可利用以選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)來生產(chǎn)應(yīng)變硅的好處的方法，并同時(shí)避免其不受歡迎的后果，如上述的源極和汲極空隙，本發(fā)明即是提供此解決方法。
由此可見，上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法與使用上，顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決上述存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品及方法又沒有適切的結(jié)構(gòu)及方法能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。因此如何能創(chuàng)設(shè)一種新的半導(dǎo)體元件與其制造方法，實(shí)屬當(dāng)前重要研發(fā)課題之一，亦成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。
有鑒于上述現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件及其制造方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新的半導(dǎo)體元件及其制造方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件及其制造方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件制造方法存在的缺陷，而提供一種新型結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體元件制造方法，所要解決的技術(shù)問題是使其使用選擇性磊晶生長(zhǎng)技術(shù)來在半導(dǎo)體晶圓上形成電子組成元件部分，如MOSFET電晶體的源極和汲極，從而更加適于實(shí)用。
因此，本發(fā)明的一方面是在于提供一種半導(dǎo)體元件的制程方法，其包括提供半導(dǎo)體基材，以支持至少一電子組成元件的制造；評(píng)估所提出的元件密度，以決定是否需要減少局部負(fù)載效應(yīng)，若是，則形成虛擬圖案來進(jìn)行選擇性磊晶生長(zhǎng)，并設(shè)置虛擬圖案在半導(dǎo)體基材上。虛擬圖案可包括有一或多個(gè)凹陷，凹陷中的材料會(huì)磊晶生長(zhǎng)，再被電性隔絕，因而可減少或消滅局部負(fù)載效應(yīng)，卻不會(huì)干擾半導(dǎo)體元件的操作。
本發(fā)明的另一目的在于，克服現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件存在的缺陷，而提供一種新的半導(dǎo)體元件，其至少包含形成有第一凹陷和至少一個(gè)第二凹陷的半導(dǎo)體基材，第一凹陷和至少一個(gè)第二凹陷每一者含有磊晶成長(zhǎng)的材料，第一凹陷中的磊晶成長(zhǎng)的材料是形成電子元件的組成元件部分，并形成原先設(shè)計(jì)的組成元件配置的部分；第二凹陷中的磊晶成長(zhǎng)的材料是被電性隔絕，并根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例形成虛擬圖案。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種用以制造一半導(dǎo)體元件的方法，其特征在于至少包含提供一半導(dǎo)體基材，該半導(dǎo)體元件具有一上表面；形成一第一凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；形成至少一第二凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；成長(zhǎng)一第一磊晶區(qū)在該第一凹陷中；以及成長(zhǎng)一第二磊晶區(qū)在該第二凹陷中；其中該第二磊晶區(qū)是電性隔絕，藉以在制造過程中做為一虛擬(Dummy)結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成一絕緣層覆蓋在該第二磊晶區(qū)上。
前述的方法，其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含鍺和碳其中的至少一者。
前述的方法，其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含硅。
前述的方法，其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含Sil-xGex，其中x為介于0和1之間的變數(shù)。
前述的方法，其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含SiC。
前述的方法，其中所述的每一該形成該第一凹陷的步驟和該形成該第二凹陷的步驟至少包含沉積一光阻層在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；圖案化該光阻層，以提供穿過該光阻層的復(fù)數(shù)個(gè)透光區(qū)；以及利用一濕蝕刻劑藉由該光阻層中的該些透光區(qū)來選擇性地蝕刻該半導(dǎo)體基材。
前述的方法，其特征在于更至少包含去除圖案化的該光阻層；其中每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成一閘極在該半導(dǎo)體基材的該上表面上，其中該第一凹陷是設(shè)置于與該閘極相鄰的位置。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成一第三凹陷，并成長(zhǎng)填充于該第三凹陷中的一第三磊晶區(qū)；其中該閘極是相鄰于該第三凹陷，以使該第一磊晶區(qū)提供一源極，該第三磊晶區(qū)提供一汲極。
前述的方法，其中所述的第二凹陷至少包含復(fù)數(shù)個(gè)凹陷，以形成該虛擬結(jié)構(gòu)，該方法更至少包含成長(zhǎng)一磊晶區(qū)在每一該些凹陷中，以形成該些虛擬結(jié)構(gòu)。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成電性連接至該第一磊晶層的一第一金屬層；以及形成一絕緣層在該第二磊晶層上。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成一第三凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；成長(zhǎng)一第三磊晶區(qū)在該第三凹陷中，其中該第三磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者；以及再形成一閘極在該半導(dǎo)體基材的該上表面上，以使該第一磊晶區(qū)提供一源極，該第三磊晶區(qū)提供一汲極。
前述的方法，其特征在于更至少包含形成至少包含一第一金屬的一第一導(dǎo)電層，以電性連接至該第一磊晶區(qū)；以及形成至少包含一第二金屬的一第二導(dǎo)電層，以電性連接至該第三磊晶區(qū)。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體元件，至少包含一半導(dǎo)體基材；一第一磊晶區(qū)，形成于該半導(dǎo)體基材上；一第一導(dǎo)電層，至少包含電性連接至該第一磊晶區(qū)的一金屬；復(fù)數(shù)個(gè)虛擬磊晶區(qū)，形成于該半導(dǎo)體基材上；一絕緣層，覆蓋住該些虛擬磊晶區(qū)；其中，該第一磊晶區(qū)和每一該些虛擬磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體元件與其制造方法。本發(fā)明的磊晶區(qū)域可由摻雜硅或硅鍺(SiGe)合金所形成。亦可使用其他磊晶材料，例如使用SiC。在本發(fā)明的一實(shí)施例，可使用依據(jù)公式Sil-xGex的磊晶區(qū)域材料。雖然非典型的情形，在某些例子中，可使用不同材料在不同的磊晶區(qū)域。形成于凹陷內(nèi)的磊晶區(qū)域可為例如是以超高真空化學(xué)氣相沉積(UHV-CVD)制程來形成于基材上，而其他習(xí)用或被發(fā)展出的制程亦可被使用。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明半導(dǎo)體元件與其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)減少或消滅局部負(fù)載效應(yīng)，卻不會(huì)干擾半導(dǎo)體元件的操作。
綜上所述，本發(fā)明是有關(guān)于一種制造應(yīng)變硅半導(dǎo)體元件的方法，藉以改善磊晶薄膜厚度的不受歡迎的變異。評(píng)估本發(fā)明所提出的半導(dǎo)體元件的布局與元件配置，以決定相對(duì)較低或較高元件密度的區(qū)域，來決定局部負(fù)載效應(yīng)的缺陷是否可能發(fā)生。若是如此，則產(chǎn)生適合所提出的半導(dǎo)體元件的虛擬圖案，并并入至光罩設(shè)計(jì)中，再與原先提出的元件配置一起設(shè)置在基材上。本發(fā)明可以減少或消滅局部負(fù)載效應(yīng)，卻不會(huì)干擾半導(dǎo)體元件的操作。本發(fā)明具有上述諸多優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，其不論在產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、制造方法、或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有顯著的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的半導(dǎo)體元件及其制造方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，并具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實(shí)施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。


圖1是繪示現(xiàn)有習(xí)知的MOSFET的基本元件的剖面示意圖。
圖2是繪示半導(dǎo)體元件的剖面示意圖，其是設(shè)置有如或相似于第1圖的一些個(gè)別MOSFET的基材。
圖3是繪示如第2圖所示的半導(dǎo)體元件的示意圖，其繪示有源極和汲極區(qū)中的缺陷。
圖4A至圖4F是繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種制造階段的半導(dǎo)體元件的剖面示意圖。
10電晶體 15基材20閘極25閘極電極30薄閘極氧化層35間隙壁40源極45汲極50、51、52電性接觸55半導(dǎo)體元件60空洞400半導(dǎo)體元件405半導(dǎo)體基材 407上表面420電晶體 425閘極435間隙壁 450電性接觸453OX/SiN層 455光阻層460、465凹陷 466磊晶區(qū)470絕緣層 475導(dǎo)柱480光罩 485布局透光區(qū)490虛擬透光區(qū)具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的半導(dǎo)體元件與其制造方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、制造方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
本發(fā)明的較佳實(shí)施例的制作和使用將詳述如下，然而，可理解的是，本發(fā)明提供許多可應(yīng)用的發(fā)明概念，這些發(fā)明概念可實(shí)于廣泛種類的特定內(nèi)容。在此討論的實(shí)施例僅為實(shí)行和使用本發(fā)明的特定方法的揭示，并不限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明將針對(duì)特定內(nèi)容的較佳實(shí)施例敘述，即半導(dǎo)體元件包含有設(shè)置復(fù)數(shù)個(gè)實(shí)質(zhì)相同的電晶體的基材。然后，本發(fā)明亦可應(yīng)用于其他半導(dǎo)體元件。
本發(fā)明是關(guān)于半導(dǎo)體元件的制造方法，特定而言，本發(fā)明是針對(duì)具有減少的局部負(fù)載效應(yīng)的選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)技術(shù)的實(shí)施方法，以形成更平坦的磊晶層。本發(fā)明的方法敘述將就包括有硅晶圓基材上的復(fù)數(shù)個(gè)電晶體的半導(dǎo)體元件的制造而論，雖然此實(shí)施例為例示性的，而亦可能有其他應(yīng)用。
圖4A至圖4F是繪示根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的各種制造階段的半導(dǎo)體元件400的剖面示意圖。此制程是以提供一合適的硅晶圓半導(dǎo)體基材405來開始，硅晶圓半導(dǎo)體基材405上設(shè)置有復(fù)數(shù)個(gè)電晶體(閘極結(jié)構(gòu))420(當(dāng)然亦可使用其他合適的基材材料)。在此實(shí)施例中，在進(jìn)行微影之前，沉積OX/SiN層453于半導(dǎo)體基材405的上表面407上，此制造階段是繪示在圖4A中，OX/SiN層453可例如由氧化硅(SiO2)或氮化硅(SiN)所形成。
圖4A至圖4F所示的每一個(gè)電晶體(閘極結(jié)構(gòu))420的構(gòu)造相似，雖不一定需相同于圖1至圖3所示的類似組成元件。如圖2和圖3所示，電晶體(閘極結(jié)構(gòu))420的各組成元件的符號(hào)只標(biāo)示于其中一者，為方便起見，其他電晶體(閘極結(jié)構(gòu))420則視為實(shí)質(zhì)上相同。類似于圖1所示的電晶體10，電晶體420包括有閘極425，而在閘極425上為電性接觸450，間隙壁435是形成于閘極425的任一側(cè)。亦使用與圖2和圖3相同的電晶體分布，雖然其他許多布局配置亦可使用。然而，明顯的是，此些組成元件的布局是相同于圖2和圖3，意即如果進(jìn)行選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)時(shí)，可能會(huì)有發(fā)生局部負(fù)載效應(yīng)的缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，而在圖4A至圖4F的實(shí)施例中，此制程是被使用的。
如圖4B所示，光阻層455是施加至晶圓基材405的上表面407。光阻層或純粹是阻障層是一種光敏感性材料，其可被圖案化為在稱為光學(xué)微影的制程的一部分，光阻亦可應(yīng)用為具有已圖案化在其中的一系列透光區(qū)的圖樣(未繪示)。然而，在圖4A至圖4F的實(shí)施例中，有提供一光學(xué)罩幕(雖未繪示)此罩幕設(shè)有一系列透光區(qū)(或透明或半透明區(qū)域)，以容許來自光源的光路徑至光阻的某些區(qū)域，此些區(qū)域是根據(jù)本發(fā)明的方法來決定。
為了實(shí)施本發(fā)明的較佳實(shí)施例，本較佳實(shí)施例是由晶圓基材上的組成元件的配置(或在某些考量)來決定，其中可能有局部負(fù)載效應(yīng)缺陷的風(fēng)險(xiǎn)，而此局部負(fù)載效應(yīng)的缺陷可藉由虛擬圖案的設(shè)置來減輕。此“虛擬圖案”是指除設(shè)計(jì)配置的實(shí)際所需外的為磊晶生長(zhǎng)所選定的區(qū)域的集合。例如，在圖4B中，明顯地，某些區(qū)域比其他區(qū)域設(shè)置有較少的組成元件。特別是，區(qū)域Y將需藉由選擇性磊晶來形成較多的源極和汲極結(jié)構(gòu)，以完成較多電晶體在此區(qū)域中。另一方面，在區(qū)域X則具有較少結(jié)構(gòu)且不需要那么多結(jié)構(gòu)。
是否需要虛擬圖案與如何配置虛擬圖案(如需要的話)，是根據(jù)預(yù)設(shè)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則以每一設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)來決定。然而，通常虛擬圖案會(huì)被規(guī)劃來使磊晶成長(zhǎng)區(qū)更均勻地相互設(shè)置在一起，其他因素亦可列入設(shè)置考量。在圖4A至圖4F的實(shí)施例中，虛擬圖案是藉由改變光罩480的設(shè)計(jì)來設(shè)置，以使來自光源的光照射至與虛擬圖案相關(guān)聯(lián)的光阻部分和源極與汲極區(qū)。如圖4B所示，光罩480(以剖面圖表示)形成有一系列透光區(qū)透光區(qū)，在進(jìn)行微影步驟時(shí)光線將通過這些透光區(qū)透光區(qū)。在另一實(shí)施例中(未繪示)，可使用透明或半透明區(qū)域來取代一些或全部透光區(qū)透光區(qū)。光罩480的透光區(qū)包括有布局透光區(qū)485和虛擬透光區(qū)490，布局透光區(qū)485是用以形成實(shí)際設(shè)計(jì)-布局特征的凹陷，虛擬透光區(qū)490是用以形成本發(fā)明的虛擬圖案凹陷。
通過光學(xué)罩幕以選擇性地照射光阻層455；和使被照射的光阻顯影會(huì)使某些區(qū)域變得比其他區(qū)域更難以用選定的溶劑來去。在照射和顯影和蝕刻后，使用所選定溶劑(或其他化學(xué)劑)來產(chǎn)生光阻圖案。接著，進(jìn)行干蝕刻步驟，以蝕刻掉部分基材來形成凹陷460和465。這些凹陷是如圖4C所示。明顯地，此些凹陷460和465的形成是以蝕刻于先前已去除光阻的區(qū)域，并選定蝕刻劑來達(dá)成此效果。凹陷460的形成是用以形成根據(jù)原先設(shè)計(jì)的源極和汲極區(qū)，而凹陷465是形成為根據(jù)本實(shí)施例的虛擬圖案制程的一部分。
在圖4A至圖4F的實(shí)施例中，接著去除其余的光阻層結(jié)構(gòu)，并使用選擇性磊晶生長(zhǎng)(SEG)法來形成磊晶區(qū)466在先前形成的凹陷460和465內(nèi)(如圖4D所示)。磊晶區(qū)466可由摻雜硅或硅鍺(SiGe)合金所形成，亦可形成碳或包含碳在磊晶區(qū)材料，例如使用SiC。在一實(shí)施例中，可使用依據(jù)公式Sil-xGex的磊晶材料來。在某些例子中，可使用不同的材料在不同的磊晶區(qū)域466中，雖然此并非典型的情形。形成于凹陷460和465內(nèi)的磊晶區(qū)域466可例如使用極高真空化學(xué)氣相沉積(UHV-CVD)制程來形成于基材上。亦可使用其他本技藝已知或已發(fā)展的制程技術(shù)。
由圖4D與圖3的比較明顯可知，如上所述，使用虛擬圖案來進(jìn)行磊晶成長(zhǎng)可減少半導(dǎo)體元件400的構(gòu)成元件的未設(shè)置區(qū)對(duì)設(shè)置的比例，因而造成的源極和汲極區(qū)域的較佳形成。如圖4E所示，接著，沉積絕緣層470(例如SiO2)以隔離新已填滿的凹陷460和465。在本發(fā)明的另一實(shí)施例中，可使用SiN做為絕緣層。然后，當(dāng)使用現(xiàn)有習(xí)知方法來形成導(dǎo)柱475或其他導(dǎo)體做為形在凹陷460中的源極和汲極區(qū)的接觸結(jié)構(gòu)時(shí)，屬于虛擬圖案的一部分的凹陷465仍保持隔絕。圖4F是繪示此制造階段的半導(dǎo)體元件400。
雖然本發(fā)明與其優(yōu)點(diǎn)已具體詳述，但在不脫離本發(fā)明后附的申請(qǐng)專利范圍的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作各種的更動(dòng)與潤(rùn)飾。例如，制程步驟可以是相似的或形成系列的，或者是以任何不同邏輯上允許的次序來進(jìn)行。制程設(shè)備或材料在此未述及者，在不脫離本發(fā)明的精神下亦可加以運(yùn)用。
再者，詳細(xì)說明的特定實(shí)施例的制程、機(jī)械、制造技術(shù)、標(biāo)的組成、手段、方法及步驟皆非用以限定本發(fā)明應(yīng)用的范疇。任何熟習(xí)此技藝者可由本發(fā)明的揭露輕易了解，實(shí)質(zhì)上與此實(shí)施例所敘述的具有相同功能或結(jié)果的制程、機(jī)械、制造技術(shù)、標(biāo)的組成、手段、方法及步驟皆可對(duì)應(yīng)運(yùn)用于本發(fā)明中。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的申請(qǐng)專利范圍所界定者為準(zhǔn)。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種用以制造一半導(dǎo)體元件的方法，其特征在于至少包含提供一半導(dǎo)體基材，該半導(dǎo)體元件具有一上表面；形成一第一凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；形成至少一第二凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；成長(zhǎng)一第一磊晶區(qū)在該第一凹陷中；以及成長(zhǎng)一第二磊晶區(qū)在該第二凹陷中；其中該第二磊晶區(qū)是電性隔絕，藉以在制造過程中做為一虛擬(Dummy)結(jié)構(gòu)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于更至少包含形成一絕緣層覆蓋在該第二磊晶區(qū)上。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含鍺和碳其中的至少一者。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含硅。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含Sil-xGex，其中x為介于0和1之間的變數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含SiC。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的每一該形成該第一凹陷的步驟和該形成該第二凹陷的步驟至少包含沉積一光阻層在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；圖案化該光阻層，以提供穿過該光阻層的復(fù)數(shù)個(gè)透光區(qū)；以及利用一濕蝕刻劑藉由該光阻層中的該些透光區(qū)來選擇性地蝕刻該半導(dǎo)體基材。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于更至少包含去除圖案化的該光阻層；其中每一該第一磊晶區(qū)和該第二磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于更至少包含形成一閘極在該半導(dǎo)體基材的該上表面上，其中該第一凹陷是設(shè)置于與該閘極相鄰的位置。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于更至少包含形成一第三凹陷，并成長(zhǎng)填充于該第三凹陷中的一第三磊晶區(qū)；其中該閘極是相鄰于該第三凹陷，以使該第一磊晶區(qū)提供一源極，該第三磊晶區(qū)提供一汲極。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中所述的第二凹陷至少包含復(fù)數(shù)個(gè)凹陷，以形成該虛擬結(jié)構(gòu)，該方法更至少包含成長(zhǎng)一磊晶區(qū)在每一該些凹陷中，以形成該些虛擬結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于更至少包含形成電性連接至該第一磊晶層的一第一金屬層；以及形成一絕緣層在該第二磊晶層上。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于更至少包含形成一第三凹陷在該半導(dǎo)體基材的該上表面上；成長(zhǎng)一第三磊晶區(qū)在該第三凹陷中，其中該第三磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者；以及再形成一閘極在該半導(dǎo)體基材的該上表面上，以使該第一磊晶區(qū)提供一源極，該第三磊晶區(qū)提供一汲極。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于更至少包含形成至少包含一第一金屬的一第一導(dǎo)電層，，以電性連接至該第一磊晶區(qū)；以及形成至少包含一第二金屬的一第二導(dǎo)電層，以電性連接至該第三磊晶區(qū)。
15.一種半導(dǎo)體元件，至少包含一半導(dǎo)體基材；一第一磊晶區(qū)，形成于該半導(dǎo)體基材上；一第一導(dǎo)電層，至少包含電性連接至該第一磊晶區(qū)的一金屬；復(fù)數(shù)個(gè)虛擬磊晶區(qū)，形成于該半導(dǎo)體基材上；一絕緣層，覆蓋住該些虛擬磊晶區(qū)；其中，該第一磊晶區(qū)和每一該些虛擬磊晶區(qū)至少包含鍺和碳的其中至少一者。
全文摘要
本發(fā)明是有關(guān)于一種制造應(yīng)變硅半導(dǎo)體元件的方法，藉以改善磊晶薄膜厚度的不受歡迎的變異。評(píng)估本發(fā)明所提出的半導(dǎo)體元件的布局與元件配置，以決定相對(duì)較低或較高元件密度的區(qū)域，來決定局部負(fù)載效應(yīng)的缺陷是否可能發(fā)生。若是如此，則產(chǎn)生適合所提出的半導(dǎo)體元件的虛擬圖案，并入至光罩設(shè)計(jì)中，再與原先提出的元件配置一起設(shè)置在基材上。本發(fā)明可以減少或消滅局部負(fù)載效應(yīng)，卻不會(huì)干擾半導(dǎo)體元件的操作。
文檔編號(hào)H01L21/8232GK1971878SQ200610138269
公開日2007年5月30日 申請(qǐng)日期2006年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年11月14日
發(fā)明者陳永修, 章勛明 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司