[發(fā)明專利]超淺結(jié)的制造

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310150852.4
• 申請(qǐng)日: 2013-04-26
• 公開（公告）號(hào): CN103972060B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王立廷;聶俊峰;姚松偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/265
• 分類號(hào): H01L21/265;H01L21/02
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種超淺結(jié)的制造。

背景技術(shù)

具有多個(gè)半導(dǎo)體器件(包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET))的集成電路(IC)是現(xiàn)代微電子系統(tǒng)的基礎(chǔ)。通常通過使用諸如，離子注入等方法將摻雜物原子引入到半導(dǎo)體襯底中而形成FET的各個(gè)區(qū)域，例如，源極/漏極和源極/漏極延伸。在摻雜物被引入之后，通過使半導(dǎo)體及襯底經(jīng)歷一次或更多次退火工藝(諸如，低溫?zé)嵬嘶?，快速熱退火，瞬間退火、尖峰退火或激光退火)來電激活這些摻雜物。

然而，摻雜物具有在退火的過程中從輪廓中橫向和縱向地?cái)U(kuò)散或膨脹的傾向，由此增大了各個(gè)器件區(qū)域的尺寸。這種摻雜物擴(kuò)散是不受期望的，尤其在半導(dǎo)體器件的尺寸被按比例縮小時(shí)。將器件尺寸按比例縮小到分子狀態(tài)由此對(duì)以可控的原子構(gòu)成制造受到良好限定的結(jié)構(gòu)提出了基本的技術(shù)挑戰(zhàn)。

一種被推薦用于實(shí)現(xiàn)良好的結(jié)構(gòu)構(gòu)成的方式是自限制和自裝配工藝的結(jié)合，其中，表面和化學(xué)現(xiàn)象指導(dǎo)所期望的納米結(jié)構(gòu)的合成和制造。需要一種技術(shù)來展現(xiàn)硅結(jié)構(gòu)的可靠的納米級(jí)摻雜，例如，在源極和漏極延伸區(qū)域中良好地限定和均勻地?fù)诫s的超淺結(jié)。依靠利用高能離子撞擊半導(dǎo)體的傳統(tǒng)的離子注入工藝遭受著以下困難：無法實(shí)現(xiàn)達(dá)到納米范圍的注入范圍和驟然縮小，注入離子的隨機(jī)空間分布，納米結(jié)構(gòu)材料的不相容，以及晶體損傷。固態(tài)源極擴(kuò)散工藝缺乏所期望的均勻性并且缺乏用于使器件制造微型化的摻雜物面積劑量控制。然而，單層摻雜(MLD)可以利用原子精度來實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體材料的可控?fù)诫s。通常，MLD首先利用半導(dǎo)體的晶體性質(zhì)來形成高均勻度的、自組裝的、含有共價(jià)接合的摻雜物的單層，然后進(jìn)行用來結(jié)合和擴(kuò)散摻雜物的退火步驟。

示例性的單層形成反應(yīng)是自限制的并且導(dǎo)致半導(dǎo)體表面上出現(xiàn)確定性的摻雜物原子覆蓋。MLD由于摻雜物劑量控制方法而不同于其他傳統(tǒng)的摻雜技術(shù)。例如，與離子注入相比，MLD不包括使摻雜物種類進(jìn)入到半導(dǎo)體晶格中的、引起了晶體損傷的高能引入。然后，為了防止摻雜物損耗，傳統(tǒng)的MLD需要在隨后的熱工藝過程中保護(hù)相應(yīng)的摻雜物的氧化物蓋層。因此，存在一種在不沉積和/或去除這種氧化物蓋的情況下提供或制造超淺結(jié)的需求。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問題，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)的方法，所述方法包括以下步驟：通過執(zhí)行預(yù)非晶化注入步驟在所述半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域；通過執(zhí)行單層摻雜步驟在所述非晶化區(qū)域中注入摻雜物；以及熱處理所述半導(dǎo)體襯底，以激活在所述非晶化區(qū)域中注入的所述摻雜物，從而在所述半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)。

在所述方法中，從由鍺、硼、氮、銦、砷、碳、氙、銻和氬所構(gòu)成的組中選擇用于所述預(yù)非晶化注入步驟的摻雜物。

在所述方法中，從由硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和鉍所構(gòu)成的組中選擇注入的所述摻雜物。

在所述方法中，所述熱處理步驟包括執(zhí)行低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。

在所述方法中，在經(jīng)過注入的所述非晶化區(qū)域上沒有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行所述熱處理步驟。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)的方法，所述方法包括以下步驟：通過執(zhí)行預(yù)非晶化注入步驟在所述半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域；通過執(zhí)行第一單層摻雜步驟在所述非晶化區(qū)域中注入第一摻雜物；通過執(zhí)行第二單層摻雜步驟在所述非晶化區(qū)域中注入第二摻雜物；以及熱處理所述半導(dǎo)體襯底，以激活在所述非晶化區(qū)域中注入的摻雜物，從而在所述半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)。

在所述方法中，從由鍺、硼、氮、銦、砷、碳、氙、銻和氬所構(gòu)成的組中選擇用于所述預(yù)非晶化注入的摻雜物。

在所述方法中，所述熱處理步驟包括執(zhí)行低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、尖峰退火、快速退火或激光退火步驟。

在所述方法中，從由硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和鉍所構(gòu)成的組中選擇所述第一摻雜物。

在所述方法中，所述第二摻雜物是磷，并且所述第一摻雜物選自于由氮、氟和碳所構(gòu)成的組。

在所述方法中，在經(jīng)過注入的所述非晶化區(qū)域上沒有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行所述熱處理步驟。