專利名稱：有源區(qū)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及有源區(qū)的制造方法。
背景技術(shù)：
金屬氧化層半導(dǎo)體場效晶體管，簡稱金氧半場效晶體管 (Metal-Oxide-Semiconductor Field-Effect Transistor, MOSFET)，是一種可以廣泛使用 在類比電路與數(shù)位電路的場效晶體管(field-effect transistor)。MOSFET依照其“通道” 的極性不同，可分為n-type與p_type的M0SFET，通常又稱為NM0SFET與PM0SFET，其他簡 稱還包括匪OS FET、PM0SFET、nMOSFET、pMOSFET 等。在MOSFET的制造過程中，包括有源區(qū)的制造，圖Ia是典型有源區(qū)的剖面圖，目前 有源區(qū)的制造方法為圖2所示的流程，該方法包括以下步驟步驟201 在硅基底101上形成多晶硅柵極(G) 104。所述的多晶硅柵極包括依次 位于硅基底上的柵氧化層和多晶硅層。步驟202 在多晶硅柵極(G) 104兩側(cè)區(qū)域進(jìn)行刻蝕，構(gòu)造硅基底101凹陷。本步驟具體包括先進(jìn)行光刻，在多晶硅柵極(G) 104兩側(cè)區(qū)域形成光刻區(qū)；然后， 對光刻區(qū)刻蝕到一定深度形成凹陷，如圖Ib所示。步驟203 在構(gòu)造的硅基底101凹陷中填入硅鍺聚合體(Si1-XGex)。在步驟202構(gòu)造的凹陷中進(jìn)行外延生長，填入硅鍺聚合體。步驟204 以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極( 103和漏極(D) 102。本步驟具體包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，進(jìn)行離子注入。步驟205 對晶圓進(jìn)行激光快速熱退火(MSA，Milliseconed Anneal)處理，進(jìn)行 MSA處理的溫度控制在1250攝氏度左右，激光掃描時(shí)間為800微秒(um)。MSA處理時(shí)，通過對晶圓進(jìn)行激光快速掃描實(shí)現(xiàn)退火，目前，激光掃面的溫度選擇 為1250攝氏度左右，對晶圓進(jìn)行激光掃描的時(shí)間選擇為800um。MOSFET的核心是位于中央的MOS電容，而左右兩側(cè)則是它的源極與漏極。源極與 漏極的特性必須同為η-type (即NM0S)或是同為p-type (即PM0S)。如果為NM0S，圖1所示 的源極與漏極上常標(biāo)示有“N+”，“N+”代表著兩個(gè)意義(I)N代表摻雜(doped)在源極與漏 極區(qū)域的雜質(zhì)極性為N ； 0)“ + ”代表這個(gè)區(qū)域?yàn)楦邠诫s濃度區(qū)域(heavily doped region)， 也就是此區(qū)的電子濃度遠(yuǎn)高于其他區(qū)域。在源極與漏極之間被一個(gè)極性相反的區(qū)域隔開， 也就是所謂的基極(或稱基體)區(qū)域。如果是NM0S，那么其基體區(qū)的摻雜就是p-type。反 之對PMOS而言，基體應(yīng)該是n-type，而源極與漏極則為p-type (而且是重?fù)诫s的P+)。基 體的摻雜濃度不需要如源極或漏極那么高。過去數(shù)十年來，MOSFET的尺寸不斷地變小。早期的半導(dǎo)體電路MOSFET制程里，通 道長度約在幾個(gè)微米的等級。但是到了今日的半導(dǎo)體電路制程，這個(gè)參數(shù)已經(jīng)縮小了幾十 倍甚至超過一百倍。至90年代末，MOSFET尺寸不斷縮小，讓半導(dǎo)體電路的效能大大提升，而 從歷史的角度來看，這些技術(shù)上的突破和半導(dǎo)體制程的進(jìn)步有著密不可分的關(guān)系。2006年初，Intel開始制造新一代的微處理器，實(shí)際的元件通道長度也越來越小。隨著MOSFET的 面積越小，制造芯片的成本就可以降低，在同樣的封裝里可以裝下更高密度的芯片。一片積 體電路制程使用的晶圓尺寸是固定的，所以如果芯片面積越小，同樣大小的晶圓就可以產(chǎn) 出更多的芯片，于是成本就變得更低了。但MOSFET尺寸的減小也會帶來一些負(fù)面的問題。例如，通道寬度變小會使通道等 效電阻變大。因此，對于關(guān)鍵尺寸較小的MOSFET常采用增大應(yīng)力的方式來提高遷移率，進(jìn) 而增大電流強(qiáng)度。通道區(qū)域的應(yīng)力會改變硅的能級結(jié)構(gòu)，拉伸應(yīng)力可以提高電子遷移率，壓 縮應(yīng)力可以提高空穴遷移率。圖2的流程中，步驟203中采用的是硅鍺聚合體進(jìn)行凹陷填入，這樣可以提高M(jìn)OS 的性能。由于硅鍺聚合物的晶格常數(shù)(lattice constant)在壓縮應(yīng)力的作用下減小，從而 提高空穴遷移率進(jìn)而升高驅(qū)動(dòng)電流的強(qiáng)度。在某些情況下也采用硅替換硅鍺聚合體的作 用；采用硅時(shí)，則不需要執(zhí)行202和203。將硅鍺聚合體與硅相比較，采用硅鍺聚合體時(shí)步驟 204注入的離子具有更高的活性，因而硅鍺聚合體構(gòu)成的源漏極的電阻更低，最后制成的 MOSFET具有更好的性能。并且，通過改變硅鍺聚合體中Ge的濃度，該技術(shù)可以應(yīng)用于較小 尺寸的制程。采用精細(xì)控制摻雜濃度制成的具有低電阻特性的硅鍺聚合體源漏極，以及通 過淺層摻雜方式形成的最小化短通道效應(yīng)是控制互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)尺寸的關(guān)鍵因素。圖2的流程中，步驟205采用的MSA處理具有很高的退火溫度，并且持續(xù)時(shí)間很 短，提供了更高的摻雜活性的同時(shí)，降低了摻雜擴(kuò)散率，已經(jīng)逐漸作為高性能CMOS器件制 造工藝中的必須步驟。現(xiàn)有技術(shù)中進(jìn)行MSA時(shí)選擇參數(shù)為掃描時(shí)間(dwell time)為800us，掃描溫度 (Temp)為1250攝氏度左右。采用這種參數(shù)組合，會導(dǎo)致源漏極中的硅鍺聚合體在高溫環(huán)境 下出現(xiàn)應(yīng)力松弛；在硅鍺聚合體出現(xiàn)應(yīng)力松弛的作用下，硅鍺聚合體可能出現(xiàn)相對位移而 導(dǎo)致層疊錯(cuò)位(0verlay，0VL)問題等，OVL問題常體現(xiàn)在晶圓變形上，進(jìn)而導(dǎo)致器件性能下 降；并且，糟糕的情形還出現(xiàn)在從硅鍺聚合體層到深入硅基底的缺陷擴(kuò)散，導(dǎo)致連接泄漏率 大幅上升。因此，減小硅鍺聚合體出現(xiàn)應(yīng)力松弛成為半導(dǎo)體集成電路制造工藝中一個(gè)急需 克服的問題。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明提出一種有源區(qū)的制造方法，可以有效減小硅鍺聚合體層出現(xiàn) 的應(yīng)力松弛。一種有源區(qū)的制造方法，該方法包括在硅基底上形成多晶硅柵極；在多晶硅柵極兩側(cè)構(gòu)造硅基底凹陷；將硅鍺聚合體填入硅基底的凹陷處；以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極；對晶圓進(jìn)行激光快速熱退火MSA處理，將進(jìn)行MSA處理的溫度控制在1150攝氏度 至1250攝氏度之間，將激光掃描時(shí)間控制在650微秒至750微秒之間。較佳地，MSA處理的溫度選擇為1214攝氏度，激光掃描時(shí)間為700微秒。
較佳地，對于N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所述以所述硅鍺聚合體為基 礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，注入砷或磷。較佳地，對于P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管，所述以所述硅鍺聚合體為基 礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，注入硼或硼氟化物。從上述方案可以看出，本發(fā)明在制造有源區(qū)的過程中，在硅基底上形成多晶硅柵 極；在多晶硅柵極兩側(cè)構(gòu)造硅基底凹陷，將硅鍺聚合體填入硅基底的凹陷處，再以所述硅 鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極，然后，對晶圓進(jìn)行MSA處理，進(jìn)行MSA處理的溫度控制在 1150攝氏度至1250攝氏度之間，將激光掃描時(shí)間控制在為650um至750um之間。根據(jù)實(shí) 驗(yàn)數(shù)據(jù)獲知，將MSA處理的溫度控制在1150攝氏度至1250攝氏度之間，且激光掃描時(shí)間控 制在650um至750um之間，相比于現(xiàn)有技術(shù)中將溫度控制在1250攝氏度左右，且激光掃描 時(shí)間選擇800um，能夠更加地有效減小硅鍺聚合體層出現(xiàn)的應(yīng)力松弛，以更好地減小晶圓變 形；并且，能夠有效地激活注入硅鍺聚合體的離子，使置于硅鍺聚合體晶格間隙的離子能夠 置于硅鍺聚合體的晶格中，提高晶格的導(dǎo)電性，從而，提高有源區(qū)的性能，進(jìn)而提高最后形 成的MOSFET的性能。根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，綜合考慮MSA參數(shù)組合對晶圓變形和對激活摻入硅鍺聚合體的離 子兩方面的效果，本發(fā)明還確定了一組較優(yōu)的MSA處理參數(shù)溫度選擇為1214攝氏度，激光 掃描時(shí)間選擇為700us。


圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的有源區(qū)的基本結(jié)構(gòu)示意圖，包括圖Ia和圖Ib ；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中制造有源區(qū)的方法流程圖；圖3為本發(fā)明制造有源區(qū)的方法流程圖；圖4為通過光刻儀器顯示的0VL。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合實(shí)施例和附圖，對本 發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。參見圖3為本發(fā)明制造有源區(qū)的方法流程圖，制造的有源區(qū)可參見圖1所示的結(jié) 構(gòu)，該方法包括以下步驟步驟301 在硅基底101上形成多晶硅柵極(G) 104。所述的多晶硅柵極包括依次 位于硅基底上的柵氧化層和多晶硅層。步驟302 在多晶硅柵極(G) 104兩側(cè)區(qū)域進(jìn)行刻蝕，構(gòu)造硅基底101凹陷。本步驟具體包括先進(jìn)行光刻，在多晶硅柵極(G) 104兩側(cè)區(qū)域形成光刻區(qū)；然后， 對光刻區(qū)刻蝕到一定深度形成凹陷，如圖2b所示。步驟303 在構(gòu)造的硅基底101凹陷中填入硅鍺聚合體。在步驟202構(gòu)造的凹陷中進(jìn)行外延生長，填入硅鍺聚合體。步驟304 以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極( 103和漏極(D) 102。
本步驟具體包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，進(jìn)行離子注入。對于N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET，Metal-Oxidelemiconductor Field-Effect Transistor)，本步驟注入的摻雜物為砷或磷。通常，會采用砷離子進(jìn)行摻雜 物注入，選擇砷而不選擇磷的原因是砷的分子量更大，有利于襯底表面非晶化，在注入中能 夠得到更均勻的摻雜深度。對于P型M0SFET，本步驟注入的摻雜物為硼或硼氟化物。步驟305 對晶圓進(jìn)行MSA處理，進(jìn)行MSA處理的溫度控制在1150攝氏度至1250 攝氏度之間，激光掃描時(shí)間控制在650um至750um之間。形成有源區(qū)之后，需要在有源區(qū)(AA)的源極、漏極和柵極上形成接觸孔(CT， Contact)，這里，將形成的有源區(qū)看作前一層，將在有源區(qū)上形成的接觸孔作為后一層。通 過接觸孔可以實(shí)現(xiàn)有源區(qū)與外界線路的連接。下面對形成接觸孔進(jìn)行具體說明。形成接觸孔的過程包括在晶圓表面涂光刻膠，通過曝光顯影對光阻膠層進(jìn)行接 觸孔光刻。光刻后，通過光刻儀器，可以獲知光刻后接觸孔的位置；接觸孔在有源區(qū)的柵極、 源極和漏極上形成，通過獲知的光刻后接觸孔的位置便可獲知后一層有源區(qū)的位置，有源 區(qū)的位置一般指的是有源區(qū)的中心位置。有源區(qū)的位置可以通過柵極位置表示，也可以通 過源極和漏極的中心位置表示。具體地，對于有源區(qū)的位置通過柵極位置表示的情形，此時(shí) 將柵極位置視為有源區(qū)的中心位置，確定了光刻后柵極接觸孔的位置，便確定了有源區(qū)的 中心位置。對于有源區(qū)的位置通過源極和漏極的中心位置表示情形，將源極和漏極之間的 中心位置視為有源區(qū)的中心位置，確定了在源極光刻的接觸孔和在漏極光刻的接觸孔之間 的中心位置，便確定了有源區(qū)的中心位置。通過光刻儀器便可獲取后一層有源區(qū)的中心位 置，圖4中實(shí)線十字確定的位置便為光刻后有源區(qū)的中心位置。通過光刻儀器，也能夠獲知前一層形成的有源區(qū)的位置，有源區(qū)的位置同樣可以 通過柵極位置表示，也可以通過源極和漏極的中心位置表示，有源區(qū)的位置一般指的是有 源區(qū)的中心位置。圖4中虛線十字確定的位置便為前一層有源區(qū)的中心位置。也就是，通過光刻儀器，不僅可以獲取前一層有源區(qū)的中心位置，還可以獲取后一 層有源區(qū)的中心位置，如圖4所示。這樣，進(jìn)行光刻后，通過光刻儀器便可獲取后一層與前 一層之間的0VL，獲取OVL的方法一般包括下面兩種通過比較后一層?xùn)艠O位置與前一層?xùn)?極位置之間的偏移獲得0VL;或者，通過比較后一層源極和漏極的中心位置與前一層源極 和漏極的中心位置之間的偏移獲得0VL。下面對獲取OVL的具體過程進(jìn)行說明。通過光刻儀器，可以獲取圖4中實(shí)線十字確定的位置與虛線十字確定的位置之間 的范圍差，也就是，可以獲取前一層有源區(qū)的中心位置與后一層有源區(qū)的中心位置之間的 OVL0對于將源極和漏極之間的中心位置視為有源區(qū)的中心位置的情況，OVL表示為CT OVL AA, CT OVL AA通過χ軸上的數(shù)值差異和y軸上的數(shù)值差異表示；對于將柵極的位置視為有 源區(qū)位置的情況，OVL表示為CT OVL poly, CT OVL poly通過χ軸上的數(shù)值差異和y軸上 的數(shù)值差異表示。通常采用CT OVL poly的方式表示0VL。步驟305中，進(jìn)行MSA時(shí)選擇的dwell time和Temp不同，相應(yīng)地，得到的CT OVL AA和CT OVL poly也不相同，本發(fā)明通過選擇不同的1Temp和dwell time組合進(jìn)行了多次實(shí)驗(yàn)，得到了減小硅鍺聚合體層出現(xiàn)應(yīng)力松弛的取值范圍將進(jìn)行MSA處理的溫度控制在 1150攝氏度至1250攝氏度之間，將激光掃描時(shí)間控制在650um至750um之間。參見表1，為選擇不同的dwell time和iTemp組合時(shí)得到的CT OVL AA和CT OVL poly的部分?jǐn)?shù)據(jù)。
權(quán)利要求
1.一種有源區(qū)的制造方法，包括 在硅基底上形成多晶硅柵極； 在多晶硅柵極兩側(cè)構(gòu)造硅基底凹陷； 將硅鍺聚合體填入硅基底的凹陷處； 以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極；對晶圓進(jìn)行激光快速熱退火MSA處理，將進(jìn)行MSA處理的溫度控制在1150攝氏度至 1250攝氏度之間，將激光掃描時(shí)間控制在650微秒至750微秒之間。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，MSA處理的溫度選擇為1214攝氏度，激光掃 描時(shí)間為700微秒。
3.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于N型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體 管，所述以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，注入砷或磷。
4.如權(quán)利要求1或2所述的方法，其特征在于，對于P型金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體 管，所述以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極包括以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)，注入硼或硼氟化物。
全文摘要
本發(fā)明公開了有源區(qū)的制造方法，該方法包括在硅基底上形成多晶硅柵極；在多晶硅柵極兩側(cè)構(gòu)造硅基底凹陷；將硅鍺聚合體填入硅基底的凹陷處；以所述硅鍺聚合體為基礎(chǔ)構(gòu)造源極和漏極；對晶圓進(jìn)行激光快速熱退火MSA處理，進(jìn)行MSA處理的溫度控制在1150攝氏度至1250攝氏度之間，將激光掃描時(shí)間控制在650微秒至750微秒之間。本發(fā)明可以有效減小硅鍺聚合體層出現(xiàn)的應(yīng)力松弛。
文檔編號H01L21/268GK102044439SQ20091019767
公開日2011年5月4日 申請日期2009年10月23日 優(yōu)先權(quán)日2009年10月23日
發(fā)明者何永根, 劉佑銘, 陳勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司