專利名稱：改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)一種半導(dǎo)體制造方法技術(shù)，特別是關(guān)于一種包含提升的源/漏極(raised source/drain)和自行對準(zhǔn)金屬硅化物(self-aligned silicide，Salicide)制造方法，并可改善硅磊晶層中的晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法。
已知在制作提升的源/漏極和自行對準(zhǔn)金屬硅化物等組件的半導(dǎo)體制造方法步驟是參閱

圖1(a)至圖1(c)所示。首先如圖1(a)所示，在一半導(dǎo)體基底10中先形成有淺溝渠隔離區(qū)域(shallow trench isolation，STI)12及一晶體管柵極結(jié)構(gòu)14，其是由一柵極氧化層142及一多晶硅層144組成；再以柵極結(jié)構(gòu)14為屏蔽，進(jìn)行較低能量的第一次離子布植，在半導(dǎo)體基底10中形成一源/漏極輕摻雜區(qū)域16；然后于柵極結(jié)構(gòu)14側(cè)壁形成柵極間隙壁18后，利用磊晶法(epitaxy)選擇性的成長硅磊晶層20于源/漏極區(qū)表面，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)；之后再進(jìn)行較高能量的第二次離子布植形成源/漏極重?fù)诫s區(qū)域22。
當(dāng)晶體管柵極結(jié)構(gòu)14及提升的源/漏極結(jié)構(gòu)22均完成后，隨即進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法，此時，如圖1(b)所示，接續(xù)在半導(dǎo)體基底10上沉積一鈦金屬層24，利用氮離子對鈦金屬層24進(jìn)行離子布植，以使部份的鈦金屬轉(zhuǎn)變成氮化鈦而形成氮化鈦層26。接著，對該鈦金屬層24進(jìn)行低溫回火，以使其與下方的柵極結(jié)構(gòu)14與源/漏極結(jié)構(gòu)22上硅磊晶層20的硅反應(yīng)成鈦金屬硅化物28。在形成鈦金屬硅化物28之后，利用濕蝕刻法去除氮化鈦層26與部份未反應(yīng)成鈦金屬硅化物28的鈦金屬層24，請參閱圖1(c)所示，最后對此鈦金屬硅化物28進(jìn)行高溫回火，以降低鈦金屬硅化物28的電阻值。
然而，在上述已知的半導(dǎo)體制造方法步驟中，成長一硅磊晶層20于源/漏極22上而形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)時，在此硅磊晶層20中極易有晶格缺陷(crystal defects)的產(chǎn)生；而在硅磊晶層20的晶格中所產(chǎn)生的缺陷是會造成淺接面組件中的漏電流(leakage current)現(xiàn)象，進(jìn)而影響組件特性及其可靠度。
因此，本發(fā)明是在針對上述的困擾，提出一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，以有效解決習(xí)知技術(shù)所存在的缺失。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，其是在降低組件的漏電流現(xiàn)象，以符合組件基本電性的需求。
本發(fā)明的另一目的是在提供一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，其是可避免產(chǎn)生在淺接面中的漏電流現(xiàn)象，以確保組件特性及其可靠度，進(jìn)而提高產(chǎn)品合格率。
為達(dá)到上述的目的，本發(fā)明是在一半導(dǎo)體基底中形成有淺溝渠隔離區(qū)域及一柵極結(jié)構(gòu)，并以柵極結(jié)構(gòu)為屏蔽，進(jìn)行一低濃度的離子布植，形成源/漏極的輕摻雜區(qū)域；再于柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁；接著進(jìn)行熱回火處理，以重整半導(dǎo)體基底表面的硅晶格并去除金屬不純物，而后進(jìn)行一去除金屬不純物的清洗；在該柵極結(jié)構(gòu)及源/漏極上選擇性成長一硅磊晶層，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)；并以柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，對半導(dǎo)體基底進(jìn)行一高濃度離子布植，以形成源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域；最后即可繼續(xù)進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法本發(fā)明的另一實(shí)施態(tài)樣是在上述柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁之后，先進(jìn)行一高濃度離子布植，以形成源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域；接續(xù)再如上所述依序進(jìn)行金屬不純物的去除處理、成長硅磊晶層以及制作自行對準(zhǔn)金屬硅化物等步驟。
以下通過具體實(shí)施例配合附圖詳加說明，當(dāng)更容易了解本發(fā)明的目的、技術(shù)內(nèi)容、特點(diǎn)及其所達(dá)成的功效。
圖2(a)至圖2(f)為本發(fā)明于制作半導(dǎo)體組件的各步驟構(gòu)造剖視圖。
圖3(a)至圖3(d)為本發(fā)明另一實(shí)施例的各步驟構(gòu)造剖視圖。
圖2(a)至圖2(f)為本發(fā)明的一較佳實(shí)施例在制作半導(dǎo)體組件的各步驟構(gòu)造剖視圖；如圖所示，本發(fā)明主要制作方法是包括有下列步驟首先如圖2(a)所示，提供一半導(dǎo)體基底30，在該半導(dǎo)體基底30中形成淺溝渠隔離區(qū)域(shallow trench isolation，STI)32，以用來隔絕半導(dǎo)體基底30中的主動組件及被動組件；于半導(dǎo)體基底30表面形成一晶體管柵極結(jié)構(gòu)34，其是包含一柵極氧化層342及其上方的多晶硅層344；然后以柵極結(jié)構(gòu)34為屏蔽，對半導(dǎo)體基底30進(jìn)行一低濃度的離子布植，以便在半導(dǎo)體基底30內(nèi)形成源/漏極輕摻雜(lightly doped)區(qū)域36；再于柵極結(jié)構(gòu)34的二側(cè)壁旁形成有柵極間隙壁38，其通常由下層的氧化硅層和上層的氮化物所組成(圖中未示)。
接著，在該源/漏極輕摻雜區(qū)域36形成后，且于形成硅磊晶層之前，對圖2(a)所示的組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱回火高溫活化處理，以重整該半導(dǎo)體基底30表面的硅晶格并去除金屬不純物，其中，該熱回火高溫活化處理是以大于攝氏750度的爐管進(jìn)行回火，且在該爐管通有包含氫、氯的化合物或是氯化氫、反式1，2二氯乙烯(trans 1，2-dichloroethene，Trans-LC)、三氯乙烷(Trichloroethane，TCA)或三氯乙烯(Trichloroethyene，TCE)等氣體，以徹底清除包含金屬離子在內(nèi)的不純物。經(jīng)過熱回火處理后，再進(jìn)行一去除金屬不純物(metallic impurities)的清洗，將半導(dǎo)體基底30表面的不純物清洗干凈，且金屬不純物的清洗是利用氯化氫/過氧化氫/水的酸堿性溶液進(jìn)行清洗。
完成金屬不純物的處理之后，如圖2(b)所示，利用磊晶法(epitaxy)，于一磊晶反應(yīng)爐中且在大約攝氏800-900度(℃)的二氯硅烷(dichlorosilane，SiH2Cl2)及氯化氫(HCl)的環(huán)境中進(jìn)行，以選擇性的在柵極結(jié)構(gòu)34及源/漏極結(jié)構(gòu)40區(qū)域上分別成長一硅磊晶層42，其厚度是介于350埃至2000埃之間，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)(raised source/drain structure)。然后再以該柵極結(jié)構(gòu)34與柵極間隙壁38為屏蔽，對半導(dǎo)體基底30進(jìn)行一高濃度的離子布植，以便在半導(dǎo)體基底30內(nèi)形成源/漏極重?fù)诫s區(qū)域40；而后進(jìn)行一大約800℃的爐管回火或更高溫(900℃)的快速熱回火(rapid thermal anneal，RTA)，以便將半導(dǎo)體基底30表面因離子植入產(chǎn)生的非晶硅現(xiàn)象回火成原來的結(jié)晶狀態(tài)。
在形成該硅磊晶層42及源/漏極重?fù)诫s區(qū)域40之后，即可繼續(xù)進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法，請參閱圖2(c)所示，于該半導(dǎo)體基底30上先沉積一鈦金屬層44，然后對鈦金屬層44進(jìn)行氮離子的布植，使表面的部份鈦金屬層44轉(zhuǎn)變成氮化鈦層46，如圖2(d)所示。再對該半導(dǎo)體基底30進(jìn)行熱回火，使該鈦金屬層44與該柵極結(jié)構(gòu)34與源/漏極結(jié)構(gòu)40表面硅磊晶層42相接觸的部份轉(zhuǎn)變成鈦金屬硅化物48，如圖2(e)所示。完成鈦金屬硅化物48的制作后，即可去除該氮化鈦層46及未反應(yīng)成金屬硅化物48的該鈦金屬層44，如圖2(f)所示，最后對金屬硅化物48進(jìn)行熱回火處理，以降低鈦金屬硅化物48的電阻值。
另外，本發(fā)明除了上面所述的制造流程的外，更具有另一種不同的較佳實(shí)施例，如圖3(a)所示，在一半導(dǎo)體基底30中形成淺溝渠隔離區(qū)域，且于半導(dǎo)體基底30表面形成一晶體管柵極結(jié)構(gòu)34，其是包含一柵極氧化層342及其上方的多晶硅層344；并以柵極結(jié)構(gòu)34為屏蔽，對半導(dǎo)體基底30進(jìn)行一低濃度的離子布植，以形成源/漏極輕摻雜區(qū)域36；再于柵極結(jié)構(gòu)34的二側(cè)壁旁形成有柵極間隙壁38。接著，以該柵極結(jié)構(gòu)34與柵極間隙壁38為屏蔽，對半導(dǎo)體基底30進(jìn)行一高濃度的離子布植，如圖3(b)所示，使其先在半導(dǎo)體基底30內(nèi)形成源/漏極重?fù)诫s區(qū)域40。
在于形成源/漏極重?fù)诫s區(qū)域40后，且于形成硅磊晶層之前，對圖3(b)所示的組件結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱回火高溫活化處理，以重整該半導(dǎo)體基底30表面的硅晶格并去除金屬不純物，而后再將半導(dǎo)體基底30表面的不純物清洗干凈。完成金屬不純物的處理之后，如圖3(c)所示，利用磊晶法，選擇性的在柵極結(jié)構(gòu)34及源/漏極結(jié)構(gòu)40區(qū)域上分別成長一硅磊晶層42，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)。接著繼續(xù)進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法，此部份的詳細(xì)制作流程與內(nèi)容是與前述圖2(c)至圖2(f)所示的制造方法與說明相同，故于此不再贅述，最后即可完成如圖3(d)所示的半導(dǎo)體構(gòu)造。
因此，本發(fā)明為改善硅磊晶層中晶格缺陷的問題，是在硅磊晶層成長之前，先利用至少二道金屬不純物的去除處理，以避免硅磊晶層于成長過程中產(chǎn)生晶格缺陷，故可降低組件的漏電流現(xiàn)象，以符合組件基本電性的需求。再者，本發(fā)明是可有效避免產(chǎn)生在淺接面中的漏電流現(xiàn)象，以確保組件特性及其可靠度，進(jìn)而提高產(chǎn)品的合格率。
以上所述的實(shí)施例僅是為說明本發(fā)明的技術(shù)思想及特點(diǎn)，其目的在使熟習(xí)此項(xiàng)技藝的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，當(dāng)不能以之限定本發(fā)明的專利范圍，即大凡依本發(fā)明所揭示的精神所作的均等變化或修飾，仍應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的專利范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其內(nèi)是形成有隔離區(qū)域；在該半導(dǎo)體基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)，包含一柵極氧化層及其上方的多晶硅層；以該柵極結(jié)構(gòu)為屏蔽，進(jìn)行一低濃度的離子布植，在該半導(dǎo)體基底內(nèi)形成源/漏極的輕摻雜區(qū)域；于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁；進(jìn)行熱回火處理，以重整該半導(dǎo)體基底表面的硅晶格并去除金屬不純物；進(jìn)行一去除金屬不純物的清洗；在該柵極結(jié)構(gòu)及該源/漏極上成長一硅磊晶層，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)；以及以該柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，對該半導(dǎo)體基底進(jìn)行一高濃度離子布植，以形成源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是在形成該源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域后，更可進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法，其是包含下列步驟于該半導(dǎo)體基底上沉積一金屬層；對該金屬層進(jìn)行氮離子的布植，使部份該金屬層轉(zhuǎn)變成氮化金屬層；對該半導(dǎo)體基底進(jìn)行熱回火，使與該柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極的硅磊晶層相接觸的部份該金屬層轉(zhuǎn)變成金屬硅化物；去除該氮化金屬層及未反應(yīng)成金屬硅化物的該金屬層；以及對該金屬硅化物進(jìn)行熱回火。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該金屬層是為鈦金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該隔離區(qū)域是為淺溝渠隔離區(qū)域。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是在該輕摻雜區(qū)域形成后，且于形成硅磊晶層之前，該熱回火高溫活化處理是以大于攝氏750度的爐管回火，其中該爐管通有包含氫、氯的化合物或是氯化氫、反式1，2二氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯等氣體，以徹底清除包含金屬離子在內(nèi)的不純物。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該金屬不純物的清洗是利用氯化氫/過氧化氫/水的酸堿性溶液進(jìn)行清洗。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的成長方法是利用磊晶法完成者。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的厚度是介于350埃至2000埃之間。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的成長是于一磊晶反應(yīng)爐中進(jìn)行，并在攝氏800-900度的二氯硅烷及氯化氫的環(huán)境中進(jìn)行。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該柵極間隙壁是包含一氧化硅層及一氮化硅層。
11.一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是包括下列步驟提供一半導(dǎo)體基底，其內(nèi)是形成有隔離區(qū)域；在該半導(dǎo)體基底上形成一柵極結(jié)構(gòu)，包含一柵極氧化層及其上方的多晶硅層；以該柵極結(jié)構(gòu)為屏蔽，進(jìn)行一低濃度的離子布植，在該半導(dǎo)體基底內(nèi)形成源/漏極的輕摻雜區(qū)域；于該柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成有柵極間隙壁；以該柵極結(jié)構(gòu)與柵極間隙壁為屏蔽，對該半導(dǎo)體基底進(jìn)行一高濃度離子布植，以形成源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域進(jìn)行熱回火處理，以重整該半導(dǎo)體基底表面的硅晶格并去除金屬不純物；進(jìn)行一去除金屬不純物的清洗；以及在該柵極結(jié)構(gòu)及該源/漏極上成長一硅磊晶層，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是在形成該提升的源/漏極結(jié)構(gòu)之后，更可進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法，其是包含下列步驟于該半導(dǎo)體基底上沉積一金屬層；對該金屬層進(jìn)行氮離子的布植，使部份該金屬層轉(zhuǎn)變成氮化金屬層；對該半導(dǎo)體基底進(jìn)行熱回火，使與該柵極結(jié)構(gòu)與源/漏極的硅磊晶層相接觸的部份該金屬層轉(zhuǎn)變成金屬硅化物；去除該氮化金屬層及未反應(yīng)成金屬硅化物的該金屬層；以及對該金屬硅化物進(jìn)行熱回火。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該金屬層是為鈦金屬層。
14.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該隔離區(qū)域是為淺溝渠隔離區(qū)域。
15.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是在該輕摻雜區(qū)域形成后，且于形成硅磊晶層之前，該熱回火高溫活化處理是以大于攝氏750度的爐管回火，其中該爐管通有包含氫、氯的化合物或是氯化氫、反式1，2二氯乙烯、三氯乙烷、三氯乙烯等氣體，以徹底清除包含金屬離子在內(nèi)的不純物。
16.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該金屬不純物的清洗是利用氯化氫/過氧化氫/水的酸堿性溶液進(jìn)行清洗。
17.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的成長方法是利用磊晶法完成者。
18.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的厚度是介于350埃至2000埃之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該硅磊晶層的成長是于一磊晶反應(yīng)爐中進(jìn)行，并在攝氏800-900度的二氯硅烷及氯化氫的環(huán)境中進(jìn)行。
20.根據(jù)權(quán)利要求11所述的半導(dǎo)體組件制造方法，其特征是該柵極間隙壁是包含一氧化硅層及一氮化硅層。
全文摘要
本發(fā)明公開一種改善硅磊晶層中晶格缺陷的半導(dǎo)體組件制造方法，其是在一半導(dǎo)體基中形成隔離區(qū)域、柵極結(jié)構(gòu)、源/漏極的輕摻雜區(qū)域、柵極間隙壁及源/漏極的重?fù)诫s區(qū)域，并在硅磊晶層形成之前，先進(jìn)行一去除金屬不純物的熱回火高溫活化處理并清洗，完成后再于該柵極結(jié)構(gòu)及源/漏極上成長硅磊晶層，以形成提升的源/漏極結(jié)構(gòu)；最后進(jìn)行自行對準(zhǔn)金屬硅化物的制造方法。本發(fā)明是可避免硅磊晶層于成長過程中產(chǎn)生晶格缺陷，并可降低組件的漏電流現(xiàn)象。
文檔編號H01L21/02GK1479356SQ02142169
公開日2004年3月3日 申請日期2002年8月29日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月29日
發(fā)明者高榮正 申請人:上海宏力半導(dǎo)體制造有限公司