专利名称：具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法
技术领域：
本发明系关于一种金氧半场效元件的制造方法，特别是有关具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法。
图1A至图1C系显示传统的闸极补偿侧壁层的制程剖面图。首先提供一半导体基底10及其上具有一闸极电极12。其中闸极电极12具有一闸极氧化物层14及一导体闸极16，如图1A所示。闸极氧化物层14一般为氧化矽层。导体闸极16一般为复晶矽层。
然后，请参照图1B，于闸极电极12侧壁形成导体闸极侧壁层18。导体闸极侧壁层18一般为具有固定厚度，如150埃。
请参照图1C，使用离子布植于半导体基底10中形成扩展源极和汲极20。然后，再于闸极电极12的侧壁上形成侧壁层22。最后，使用离子布植于半导体基底10中形成源极和汲极24。
上述传统制程中元件的通道长度在复晶矽闸极蚀刻后就被固定了，而在0.13微米以下制程很难籍由微影制程来控制复晶矽闸极的临界尺寸。由于复晶矽闸极的临界尺寸不精确，会造成电性的不稳定性且难以补救，因而使得元件制程发展的尺寸缩小化难以实现。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，能够改善复晶矽闸极的临界尺寸变化对元件电性造成的不稳定性，进而改善元件电性。
根据上述目的，本发明提供一种具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法首先，提供一半导体基底。其次，依据一临界尺寸形成一闸极电极于该半导体基底上，其中该闸极电极具有一闸极氧化物层及一导体闸极。接着量测该导体闸极的实际尺寸。之后，依据该导体闸极的实际尺寸决定后续形成的导体闸极侧壁层的一特定厚度，以降低该金氧半场效元件受该导体闸极的临界尺寸所影响的电性变化。最后，于该闸极电极侧壁形成具有该特定厚度的导体闸极侧壁层。
本发明籍由决定导体闸极侧壁层的厚度以控制金氧半场效元件的稳定性及改善元件的电性，且导体闸极侧壁层的厚度可以即时调整，且有助于蚀刻后所造成的临界尺寸偏差，因而可使得元件制程发展的尺寸缩小化得以实现。
符号说明10、100一半导体基底；12、102一闸极电极；14、104一闸极氧化物层；16、106一导体闸极；108一导体闸极的实际尺寸；18、110一导体闸极侧壁层；20、112一扩展源极和汲极；22、114一侧壁层；24、116一源极和汲极。
具体实施例方式
首先，请参照图2，金氧半场效元件的源/汲极电流(Ids)可籍由调整补偿侧壁层的厚度来控制。在复晶矽闸极蚀刻后的临界尺寸偏差造成复晶矽闸极具有不同的源/汲极电流。如图2所示，当蚀刻后的临界尺寸等于0.092至0.097微米时，则使用170埃的补偿侧壁层来补偿复晶矽闸极，而将源/汲极电流调整到520至580μA/μm，如区域R20所示。当蚀刻后的临界尺寸等于0.097至0.102微米时则使用160埃的补偿侧壁层来补偿复晶矽闸极，而将源/汲极电流调整到520至上580μA/μm，如区域R22所示。
当蚀刻后的临界尺寸等于0.102至0.107微米时，则使用150埃的补偿侧壁层来补偿复晶矽闸极，而将源/汲极电流调整到520至580μA/μm，如区域R24所示。当蚀刻后的临界尺寸等于0.107至0.112微米时，则使用140埃的补偿侧壁层来补偿复晶矽闸极，而将源/汲极电流调整到520至580pμA/μm，如区域R26所示。当蚀刻后的临界尺寸等于0.112至0.117微米时，则使用130埃的补偿侧壁层来补偿复晶矽闸极，而将源/汲极电流调整到520至580μA/μm，如区域R28所示。因此，本发明揭示一种决定导体闸极侧壁层的厚度以控制金氧半场效元件的稳定性的方法。
请参照图3A，本发明实施例首先提供一半导体基底100。其次，依据一临界尺寸形成一闸极电极102于半导体基底100上，其中闸极电极102具有一闸极氧化物层104及一导体闸极106。闸极氧化物层104较佳为氧化矽层。导体闸极106较佳为复晶矽层。
然后，请参照图3B，量测导体闸极106的实际尺寸108。
如在图2中所说明的，元件的电性可籍由调整补偿侧壁层的厚度来控制，因此，依据导体闸极106的实际尺寸108决定后续形成的导体闸极侧壁层的一特定厚度，以降低金氧半场效元件受导体闸极106的临界尺寸所影响的电性变化。
然后，请参照图3C，于闸极电极102侧壁形成具有该特定厚度的导体闸极侧壁层110。再者，请参照图3D，当为较薄的闸极电极120其具有一闸极氧化物层122及一导体闸极124时，请参照图3E，则于闸极电极120侧壁形成具有较厚的导体闸极侧壁层126。请参照图3F，当为较厚的闸极电极130其具有一闸极氧化物层132及一导体闸极134时，请参照图3G，则于闸极电极130侧壁形成具有较薄的导体闸极侧壁层136。导体闸极侧壁层110、126及136较佳为氧化矽、氮氧化矽或氨化矽层。
导体闸极侧壁层110的形成方法首先是于半导体基底100及闸极电极102上形成一介电层(未显示)。介电层较佳为氧化矽、氮氧化矽或氮化矽层。之后，去除半导体基底100上的部分介电层则完成导体闸极侧壁层110。去除部分介电层可使用非等向性蚀刻法。
请参照图3H，使用离子布植于半导体基底100中形成扩展源极和汲极112。然后，再于闸极电极102的侧壁上形成侧壁层114。最后，使用离子布植于半导体基底100中形成源极和汲极116。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求范围所界定为准。
权利要求
1.一种具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，包括下列步骤提供一半导体基底；依据一临界尺寸形成一闸极电极于该半导体基底上，其中该闸极电极具有一闸极氧化物层及一导体闸极；量测该导体闸极的实际尺寸；依据该导体闸极的实际尺寸决定后续形成的导体闸极侧壁层的一特定厚度，以降低该金氧半场效元件受该导体闸极的临界尺寸所影响的电性变化；以及于该闸极电极侧壁形成具有该特定厚度的导体闸极侧壁层。
2.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于更包括使用离子布植于该半导体基底中形成扩展源极和汲极。
3.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于更包括于该闸极电极的侧壁上形成侧壁层。
4.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于更包括使用离子布植于该半导体基底中形成源极和汲极。
5.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于该导体闸极系由复晶矽构成。
6.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于该导体闸极侧壁层系由氧化矽、氮氧化矽或氮化矽构成。
7.如权利要求1所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于形成该导体闸极侧壁层更包括下列步骤于该半导体基底及该闸极电极上形成一介电层；以及去除该半导体基底上的部分介电层。
8.如权利要求7所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于该介电层系由氧化矽、氮氧化矽或氮化矽构成。
9.如权利要求7所述的具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法，其特征在于去除该半导体基底上的部分介电层系使用非等向性蚀刻法。
全文摘要
本发明提供一种具有改良稳定性的金氧半场效元件的制造方法。首先，提供一半导体基底。其次，依据一临界尺寸形成一闸极电极于该半导体基底上，其中该闸极电极具有一闸极氧化物层及一导体闸极。接着，量测该导体闸极的实际尺寸。之后，依据该导体闸极的实际尺寸决定后续形成的导体闸极侧壁层的一特定厚度，以降低该金氧半场效元件受该导体闸极的临界尺寸所影响的电性变化。最后，于该闸极电极侧壁形成具有该特定厚度的导体闸极侧壁层。
文档编号H01L21/02GK1453838SQ0211860
公开日2003年11月5日 申请日期2002年4月25日 优先权日2002年4月25日
发明者王腾锋, 陈隆, 徐震球 申请人:矽统科技股份有限公司