于嵌入式硅锗消除滑雪斜坡的光学邻近校正扩大虚拟电极

摘要

一种于嵌入式硅锗消除滑雪斜坡的光学邻近校正扩大虚拟电极。揭示借由光学邻近校正(OPC)截切掩膜校正使虚拟电极扩大到STI顶部宽度大小以及所得的装置。具体实施例包括：形成浅沟槽隔离(STI)区于硅衬底中，该STI区有一顶部宽度；以及形成虚拟电极于该STI区上以及形成栅极电极于该硅衬底上，该虚拟电极的宽度大于或等于该STI区顶部宽度。

说明书

技术领域

本揭示内容涉及利用嵌入式硅锗(eSiGe)制造半导体装置的技术。本揭示内容特别可应用于有eSiGe毗邻浅沟槽隔离(STI)区的装置。

背景技术

eSiGe已广泛使用于P型金属氧化物半导体(PMOS)装置的源极/漏极区以改善移动率。eSiGe的源极/漏极区通常形成为Σ形状(sigmashape)，然而其他形状也有可能。为了方便起见，本揭示内容都参照Σ形状，然而应了解也包含其他形状。例如，如图1所示，对于有栅极电介质103、氮化物帽盖105和间隔体107的PMOS栅极电极101而言，被硅衬底111包围的eSiGe源极/漏极区109具有Σ形状，这允许接触件115与源极/漏极区109之间有实体接触面积113。如图2所示，例如，在单元(cell)之间常常形成虚拟电极以使栅极电极之间保持不变的间距。虚拟电极201通常形成于由氧化硅形成的STI区203上。SiGe无法生长于氧化硅材料上。结果，如图2所示，电极101毗邻虚拟电极而因此贴近STI的eSiGe源极/漏极区205具有“滑雪斜坡(skislope)”形状207，而不是只接触硅的其他PMOS源极/漏极区的Σ形状。该滑雪斜坡引进大量的差异，包括应变损失、STI损失、以及小面积，导致不同装置的效能减低，例如扩散长度(LOD)装置(其中只有单一多晶硅线路形成于硅区上方)。

因此，亟须一种能够形成有Σ形状(包括在STI边界附近)的均匀源极/漏极区的方法，以及该方法所得的装置。

发明内容

本揭示内容的一方面为一种借由扩大虚拟电极在所述STI区上方的大小而制造有均匀Σ形状的eSiGe源极/漏极区的半导体装置的方法，甚至在STI边界处也是。

本揭示内容的另一方面为一种有均匀Σ形状的eSiGe源极/漏极区的半导体装置，甚至在STI边界，其包含在至少与STI区顶部宽度一样大的所述STI区上方的虚拟电极。

本揭示内容的其他方面及特征会在以下说明中提出以及部份在本技术领域一般技术人员审视以下内容或学习本揭示内容的实施后会明白。按照随附权利要求书所特别提出者，可实现及得到本揭示内容的优点。

根据本揭示内容，一些技术效果部份可用一种方法达成，该方法包括下列步骤：在硅衬底中形成浅沟槽隔离(STI)区，该STI区有一顶部宽度；以及形成虚拟电极于该STI区上以及形成栅极电极于该硅衬底上，该虚拟电极的宽度大于或等于该STI区顶部宽度。

本揭示内容的数个方面包括用以下步骤形成该虚拟电极及该栅极电极：沉积多晶硅于该STI区及该硅衬底上方；对一栅极截切掩膜(gateelectrodecutmask)执行光学邻近校正(OPC)，使该虚拟电极的宽度从该栅极电极的宽度扩大到大于或等于该STI顶部宽度的宽度；迭盖该经OPC校正的栅极截切掩膜于该多晶硅上；以及通过该经OPC校正的栅极截切掩膜来蚀刻该多晶硅。其他方面包括：在该硅衬底中形成eSiGe源极/漏极区于该栅极电极的两对边上。其他方面更包括：形成所述eSiGe源极/漏极区中贴近该STI区的一个。另一方面包括：以一Σ形状形成所述eSiGe源极/漏极区中的每一个。另一方面包括：各自形成第一及第二间隔体于该栅极电极及该虚拟电极的两对边上，其中所述第二间隔体形成于该硅衬底上。其他方面更包括：形成没有滑雪斜坡形状的所述eSiGe源极/漏极区。另一方面包括：该STI区由二氧化硅形成。另一方面包括：该栅极电极为PMOS栅极电极。

本揭示内容的另一方面为一种装置，其包含：硅衬底；在该硅衬底中的浅沟槽隔离(STI)区，该STI区有一顶部宽度；以及在该STI区上的虚拟电极与在该硅衬底上的栅极电极，该虚拟电极的宽度大于或等于该STI区顶部宽度。

本揭示内容的数个方面包含利用经光学邻近校正(OPC)校正的栅极截切掩膜来形成该虚拟电极及该栅极电极。其他方面包括：在该硅衬底中于该栅极电极的两对边上的eSiGe源极/漏极区。另一方面包括：所述eSiGe源极/漏极区中的一个贴近该STI区。另一方面包括：所述eSiGe源极/漏极区中的每一个有一Σ形状。另一方面包括：各自在该栅极电极及该虚拟电极的两对边上的第一及第二间隔体，其中所述第二间隔体形成于该硅衬底上。其他方面更包括：所述eSiGe源极/漏极区没有滑雪斜坡形状。其他方面包括：该STI区由二氧化硅形成。另一方面包括：该栅极电极为PMOS栅极电极。

本揭示内容的另一方面为一种方法，其包括：在硅衬底中形成至少一个二氧化硅浅沟槽隔离(STI)区，各个STI区有一顶部宽度；形成虚拟电极于各个STI区上以及形成至少一个PMOS栅极电极于该硅衬底上，各个虚拟电极的宽度大于或等于该STI区顶部宽度；各自形成第一及第二间隔体于各个PMOS栅极电极及各个虚拟电极的两对边上，其中所述第二间隔体形成于该硅衬底上方；以及在该硅衬底中于各个栅极电极的两对边上形成有均匀Σ形状的eSiGe源极/漏极区，其中所述eSiGe源极/漏极区中的至少一个贴近该STI区，其中所述虚拟电极及栅极电极的形成是借由：沉积多晶硅于所述STI区及该硅衬底上方，对一栅极截切掩膜执行光学邻近校正(OPC)，使各个虚拟电极的宽度从各个栅极电极的宽度扩大到大于或等于该STI顶部宽度的宽度，迭盖该经OPC校正的栅极截切掩膜于该多晶硅上，以及蚀刻该多晶硅。数个方面包括：在所述eSiGe源极/漏极区上形成接触件。

熟谙此技术领域者由以下实施方式可明白本揭示内容的其他方面及技术效果，其中仅以预期可实现本揭示内容的最佳模式举例描述本揭示内容的具体实施例。应了解，本揭示内容能够做出其他及不同的具体实施例，以及在各种明显的方面，能够修改数个细节而不脱离本揭示内容。因此，附图及说明内容本质上应被视为例示性而非限制性。

附图说明

在此用附图举例说明而不是限定本揭示内容，图中类似的元件用相同的元件符号表示。

图1示意图示一现有PMOS电晶体；

图2示意图示毗邻形成于STI区上的虚拟电极的一现有PMOS电晶体；

图3A至图7A示意图示用于形成毗邻形成于STI区上的虚拟电极的现有PMOS电晶体(如图2所示)的加工流程；以及

图3B至图7B根据一示范具体实施例示意图示用于形成毗邻形成于STI区上的虚拟电极的PMOS电晶体的加工流程。

附图标记说明：

0、1、501、505间隔体101PMOS栅极电极

103栅极电介质105氮化物帽盖

107间隔体109、205eSiGe源极/漏极区

111硅衬底113实体接触面积

115接触件201虚拟电极

203、301STI区207滑雪斜坡形状

303衬底305栅极氧化物层

307多晶硅层309帽盖层

401、407PMOS栅极电极堆迭

403、405虚拟电极堆迭503a、503b空腔

507a、507bΣ形空腔

601a、601b、603a、603beSiGe

701、703、705、707源极/漏极接触件。

具体实施方式

为了解释，在以下的说明中，提出各种特定的细节供彻底了解示范具体实施例。不过，显然不需所述特定细节或等效配置仍可实施示范具体实施例。在其他情况下，众所周知的结构及装置用方块图图示，以免不必要地混淆示范具体实施例。此外，除非明示，在本专利说明书及权利要求书中表示成分、反应状态等等的数量、比例及数值性质的所有数字应被理解为在所有情况下可用措辞“约”来修饰。

本揭示内容针对及解决目前在STI区上形成小于该STI区的顶部宽度的虚拟电极时会有STI损失及在STI附近的eSiGePMOS源极/漏极区会有滑雪斜坡形状的问题。根据本揭示内容的具体实施例，进行OPC以使虚拟电极的关键尺寸扩大到至少与STI区的顶部宽度一样大。

根据本揭示内容的具体实施例的方法包括：在硅衬底中形成浅沟槽隔离(STI)区，该STI区有一顶部宽度；以及于该STI区上形成一虚拟电极以及于该硅衬底上形成一栅极电极，该虚拟电极的宽度大于或等于该STI区顶部宽度。

此外，熟谙此技术领域者由以下实施方式可明白本揭示内容的其他方面、特征及技术效果，其中仅以预期可实现本揭示内容的最佳模式举例描述本揭示内容的具体实施例。应了解，本揭示内容能够做出其他及不同的具体实施例，以及在各种明显的方面，能够修改数个细节而不脱离本揭示内容。因此，附图及说明内容本质上应被视为例示性而非限制性。

图3A至图7A图示现有加工流程，图3B至图7B图示根据一示范具体实施例的加工流程。谈到图3A与图3B，该示范具体实施例用与现有加工流程相同的方式先形成STI区301于衬底303中作为开始，该衬底可由块硅形成或可为绝缘体上覆硅(SOI)衬底。该STI区例如可具有60纳米(nm)至150纳米的顶部宽度。进行阱区植入(为了便于图解说明而未图示)，然后依序沉积栅极氧化物层305、多晶硅层307和帽盖层309于衬底303上方。或者，氮氧化硅(SiON)层可与多晶硅层307一起用作为栅极电介质，而不是栅极氧化物层305。作为栅极氧化物层305及多晶硅层307的另一替代例，可使用高k电介质及金属栅极(HKMG)。

如图4A所示，形成掩膜迭盖(为了便于图解说明而未图示)于帽盖层309上方并且用来蚀刻栅极氧化物层305、多晶硅层307和帽盖层309以形成PMOS栅极电极堆迭401与虚拟电极堆迭403。虚拟电极堆迭403经形成为其大小与PMOS栅极电极堆迭401的大小相同，例如可具有14纳米至50纳米的宽度。

谈到图5A，间隔体501形成于PMOS栅极电极堆迭401的两对边上以及虚拟电极堆迭403的两对边上。间隔体501包含毗邻栅极电极堆迭的各侧及虚拟电极堆迭的各侧的间隔体0，以及毗邻各个间隔体0的间隔体1。在形成间隔体0、间隔体1之间，可进行源极/漏极环状/延伸植入(为了便于图解说明而未图示)。接下来，PMOS栅极电极堆迭的源极/漏极区的空腔503a及503b被湿蚀刻于衬底303中，例如利用氢氧化四甲基铵(TMAH)。空腔503a及503b如图所示为Σ形状。有Σ形状的空腔允许很紧密的邻近度，因此电晶体通道区内有最大应力。不过，如前所述，其他的形状也有可能。如图示，由于间隔体501不覆盖因而并不保护STI区301，所以空腔503b的形成会蚀刻掉STI区301的一部份。

如图6A所示，eSiGe601a及601b各自在空腔503a及503b中生长。不过，由于没有硅留在空腔503b的一侧，所以例如601a的eSiGe不会均匀地生长，而是形成滑雪斜坡形状。该eSiGe可在磊晶(epi)生长期间或者是在epi生长之后原位掺杂。

回到图4B，根据一示范具体实施例，用来蚀刻图4A的栅极电极和虚拟电极的掩膜迭盖被光学邻近校正(OPC)调整成可形成大小与STI301的顶部宽度相同或较大的虚拟电极堆迭405，同时让PMOS栅极电极堆迭407的大小保持一样(如在图4A中)。换言之，虚拟电极堆迭405的宽度用OPC可增加10纳米至50纳米。

如图5B所示，间隔体505形成于PMOS栅极电极堆迭407的两对边上以及虚拟电极堆迭405的两对边上。如同图5A，间隔体505包含毗邻栅极电极堆迭的各侧以及虚拟电极堆迭的各侧的间隔体0，以及毗邻各个间隔体0的间隔体1。在形成间隔体0、间隔体1之间，可进行源极/漏极环状/延伸植入(为了便于图解说明而未图示)。接下来，如同图5A，利用TMAH，PMOS栅极电极堆迭的源极/漏极区的Σ形空腔507a及507b被湿蚀刻于衬底303中。再者，尽管其他形状也有可能，但本揭示内容是以Σ形空腔作说明，因为Σ形状允许很紧密的邻近度，因此电晶体通道区内有最大应力。如图示，根据该示范具体实施例，间隔体505会覆盖因而保护STI区301，因此所有的STI区301保持不变，而硅衬底303有一部份留在空腔507b的两侧上。

谈到图6B，各自生长eSiGe603a及603b于空腔507a及507b中。由于硅留在STI边界的间隔体505下面，所以eSiGe603b能够形成与603a一样的Σ形状，在STI边界附近没有滑雪斜坡。因此，可完全恢复由滑雪斜坡引起的差异及装置效能下降。该eSiGe可在磊晶(epi)生长期间或者是在epi成长之后原位掺杂。

此外，如图7A与图7B所示，在源极/漏极植入之后，形成图7A的源极/漏极接触件701及703以及图7B的705及707。鉴于形成于eSiGe601b上方的接触件701有小接触面积，在eSiGe603b上方的接触件705会有改善的接触面积。

本揭示内容的具体实施例可达成数种技术效果，例如消除eSiGe在STI边界附近的滑雪斜坡形状，这可从而减低应变损失及STI损失，增加源极/漏极接触面积，以及整体减低差异及效能下降。根据本揭示内容具体实施例所形成的装置可用于各种工业应用，例如，微处理器、智慧型手机、行动电话、手机、机上盒、DVD烧录机及播放机、汽车导航、印表机及周边设备，网路及电信设备，游戏系统及数位照相机。因此，本揭示内容在产业上可用于各种高度整合的半导体装置。

在以上说明中，本揭示内容用数个示范具体实施例来描述。不过，显然仍可做出各种僥及改变而不脱离本揭示内容更宽广的精神及范畴，如权利要求书所述。因此，本专利说明书及附图应被视为图解说明用而非限定。应了解，本揭示内容能够使用各种其他组合及具体实施例以及在如本文所述的本发明概念范畴内能够做出任何改变或修改。