[發(fā)明專(zhuān)利]形成超淺結(jié)的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200610147797.3
• 申請(qǐng)日: 2006-12-22
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101207020A
• 公開(kāi)（公告）日: 2008-06-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭佳衢;何永根;戴樹(shù)剛;劉云珍
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/04
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/04;H01L21/265;H01L21/324
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長(zhǎng)明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種形成超淺結(jié)的方法。

背景技術(shù)

離子注入是將改變導(dǎo)電率的摻雜材料引入半導(dǎo)體襯底的標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)。在傳統(tǒng)的離子注入系統(tǒng)中，所需要的摻雜材料在離子源中被離子化，離子被加速成具有規(guī)定的能量的離子束后被引向半導(dǎo)體襯底的表面。離子束中的高能離子滲入半導(dǎo)體材料并且被鑲嵌到半導(dǎo)體材料的晶格之中。繼離子注入之后，半導(dǎo)體襯底被退火以激活摻雜材料和修復(fù)離子注入所引起的結(jié)晶損傷。退火包括依照規(guī)定的時(shí)間和溫度對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行熱處理。

摻雜材料的注入深度是由被注入半導(dǎo)體襯底的離子的能量決定的。當(dāng)前，半導(dǎo)體器件的技術(shù)狀態(tài)要求結(jié)的深度小于1000埃，甚至是200埃或更小的數(shù)量級(jí)。然而，用來(lái)激活被注入的摻雜材料的退火程序會(huì)引起摻雜材料從半導(dǎo)體襯底的注入?yún)^(qū)域向外擴(kuò)散。這種擴(kuò)散作用將導(dǎo)致結(jié)的深度因退火而增加。并且，單純地減少注入能量，不總是能夠提供令人滿意的結(jié)果，如結(jié)深為200埃或更小的數(shù)量級(jí)的超淺結(jié)時(shí)所遇到的情況。

由此，對(duì)離子注入后退火工藝的研究成為解決此結(jié)深擴(kuò)散問(wèn)題的指導(dǎo)方向。為了開(kāi)發(fā)在激活摻雜材料的同時(shí)限制摻雜材料的擴(kuò)散的退火程序，已經(jīng)做了大量的工作。專(zhuān)利號(hào)為“01806216.4”的中國(guó)專(zhuān)利中提供了一種通過(guò)激光退火和快速加溫退火形成超淺結(jié)的方法，該方法通過(guò)在不使半導(dǎo)體襯底熔化的情況下用足以激活摻雜材料激光能量照射半導(dǎo)體襯底，并在比較低的溫度下對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行快速加溫退火以修復(fù)晶格損傷，以形成無(wú)結(jié)深擴(kuò)散的超淺結(jié)。應(yīng)用該方法形成超淺結(jié)時(shí)，摻雜材料的激活及晶格損傷的修復(fù)分別在激光退火艙和快速熱處理室中進(jìn)行，即需要進(jìn)行兩次熱處理過(guò)程，步驟繁雜且導(dǎo)致生產(chǎn)周期延長(zhǎng)，如何能在一次熱處理過(guò)程中同時(shí)完成摻雜材料的激活及晶格損傷的修復(fù)，且可減少超淺結(jié)的結(jié)深擴(kuò)散成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種形成超淺結(jié)的方法，可在一次熱處理過(guò)程中同時(shí)完成摻雜材料的激活及晶格損傷的修復(fù)，且可減少超淺結(jié)的結(jié)深擴(kuò)散。

本發(fā)明提供的一種形成超淺結(jié)的方法，包括：

對(duì)半導(dǎo)體襯底進(jìn)行離子注入；

對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行預(yù)退火操作，將所述半導(dǎo)體襯底由室溫升溫至中間溫度值；

通入氧氣，對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火操作，將所述半導(dǎo)體襯底由所述中間溫度值升溫至退火溫度峰值；

對(duì)所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行降溫操作，將所述半導(dǎo)體襯底由退火溫度峰值降至室溫。

所述離子材料包括但不限于硼、氟化亞硼、砷或磷中的一種；所述氧氣濃度范圍為1～1000ppm；所述氧氣濃度范圍為150～500ppm；所述氧氣濃度范圍為300～500ppm；所述氧氣流量范圍為1～50sccm；所述氧氣流量范圍為3～30sccm；所述中間溫度值取值范圍為500～700攝氏度；所述退火溫度峰值取值范圍為1000～1100攝氏度；控制距所述退火溫度峰值溫度差為50攝氏度的兩個(gè)溫度點(diǎn)間的時(shí)間間隔小于或等于1.5秒。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1.在形成超淺結(jié)的過(guò)程中采用峰值退火方法，可在一次熱處理過(guò)程中同時(shí)完成摻雜材料的激活及晶格損傷的修復(fù)；在峰值退火過(guò)程中通入氧氣，減少了摻雜離子的擴(kuò)散；

2.在峰值退火過(guò)程中通入氧氣以減少摻雜離子向襯底內(nèi)擴(kuò)散可減小結(jié)深，進(jìn)而防止短溝效應(yīng)的發(fā)生；在峰值退火過(guò)程中通入氧氣以減少摻雜離子向襯底表面的擴(kuò)散可保證對(duì)應(yīng)一定結(jié)深的超淺結(jié)，其內(nèi)摻雜離子的數(shù)目相對(duì)多；

3.通過(guò)控制氧氣的流量為3～30sccm，以將氧氣的濃度控制在300～500ppm，可防止半導(dǎo)體襯底表面被氧化過(guò)多而形成較厚的氧化層；

4.通過(guò)在退火過(guò)程中通入氧氣，在抑制超淺結(jié)結(jié)深擴(kuò)散的同時(shí)，還可降低半導(dǎo)體襯底表面電阻率。

附圖說(shuō)明

圖1為說(shuō)明本發(fā)明方法實(shí)施例的流程示意圖；

圖2為說(shuō)明本發(fā)明方法實(shí)施例的不同氧氣濃度下硼摻雜濃度與結(jié)深的函數(shù)關(guān)系圖；

圖3為說(shuō)明本發(fā)明方法實(shí)施例的不同氧氣濃度下硼摻雜濃度與結(jié)深的函數(shù)關(guān)系局部放大圖。

具體實(shí)施方式

盡管下面將參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)當(dāng)理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列的描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛教導(dǎo)，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。