超淺結(jié)的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)的方法。該方法包括通過(guò)執(zhí)行預(yù)非晶化注入步驟在半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域以及通過(guò)執(zhí)行單層摻雜步驟在非晶化區(qū)域中注入一種或更多種摻雜物。然后熱處理該半導(dǎo)體襯底以激活非晶化區(qū)域中的注入的摻雜物從而由此在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)?？梢栽谧⑷氲姆蔷Щ瘏^(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行熱處理。本發(fā)明還提供了一種超淺結(jié)的制造。
【專利說(shuō)明】超淺結(jié)的制造
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]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)】
[0002]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(guò)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(guò)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)嵬嘶穑焖贌嵬嘶穑查g退火、尖峰退火或激光退火)來(lái)電激活這些摻雜物。
[0003]然而，摻雜物具有在退火的過(guò)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)。
[0004]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(lái)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(wú)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(lái)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(lái)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(lái)結(jié)合和擴(kuò)散摻雜物的退火步驟。
[0005]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(guò)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】

[0006]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中所存在的問(wèn)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(guò)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(guò)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)。
[0007]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。
[0008]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。
[0009]在所述方法中，所述熱處理步驟包括執(zhí)行低溫?zé)嵬嘶稹⒖焖贌嵬嘶?、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。
[0010]在所述方法中，在經(jīng)過(guò)注入的所述非晶化區(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行所述熱處理步驟。
[0011]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(guò)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(guò)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(guò)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)。
[0012]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。
[0013]在所述方法中，所述熱處理步驟包括執(zhí)行低溫?zé)嵬嘶稹⒖焖贌嵬嘶?、尖峰退火、快速退火或激光退火步驟。
[0014]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。
[0015]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。
[0016]在所述方法中，在經(jīng)過(guò)注入的所述非晶化區(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行所述熱處理步驟。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了 一種在半導(dǎo)體襯底中提供具有激活的摻雜物的超淺結(jié)的方法，所述方法包括以下步驟:在所述半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域；通過(guò)執(zhí)行單層摻雜步驟在所述非晶化區(qū)域中注入第一摻雜物；以及激活所述第一摻雜物，其中，所述激活包括再結(jié)晶所述非晶化區(qū)域，其中，在經(jīng)過(guò)注入的所述結(jié)晶區(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行激活所述第一摻雜物的步驟。
[0018]在所述方法中，形成所述非晶化區(qū)域的步驟包括執(zhí)行預(yù)非晶化注入步驟。
[0019]在所述方法中，用于所述預(yù)非晶化注入步驟的摻雜物選自于由鍺、硼、碳、氮、銦、砷、氙、銻和氬所構(gòu)成的組。
[0020]在所述方法中，所述第一摻雜物選自于由硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和秘所構(gòu)成的組。
[0021]在所述方法中，激活所述第一摻雜物的步驟包括執(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。
[0022]在所述方法中，進(jìn)一步包括:通過(guò)執(zhí)行第二單層摻雜步驟執(zhí)行在所述非晶化區(qū)域中注入第二摻雜物的步驟，所述第二摻雜物比所述第一摻雜物淺，其中，所述激活步驟進(jìn)一步包括激活所述第一摻雜物和所述第二摻雜物。
[0023]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?！緦＠綀D】

【附圖說(shuō)明】
[0024]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各種部件沒(méi)有被按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各種部件的尺寸可以被任意增大或減小。
[0025]圖1是一種使用單層摻雜制造超淺結(jié)的技術(shù)的圖表；
[0026]圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例使用單層摻雜制造超淺結(jié)的其他技術(shù)的圖表；
[0027]圖3是一種根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例制造超淺結(jié)的示例性技術(shù)的圖表；
[0028]圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的共同注入方法的圖解說(shuō)明。
【具體實(shí)施方式】
[0029]下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，本發(fā)明提供了許多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅示出了制造和使用本發(fā)明的具體方式，而不用于限制本發(fā)明的范圍。本發(fā)明可以在多個(gè)實(shí)例中重復(fù)參考符號(hào)和/或字符。這種重復(fù)用于簡(jiǎn)化和清楚，并且其本身不表示所述多個(gè)實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0030]在此所使用的措辭僅僅被用于描述具體的實(shí)施例，但這些實(shí)施例并不用于限制所附的權(quán)利要求。例如，除非進(jìn)行限制否則單數(shù)形式的措辭“一個(gè)”或“所述”也可以代表復(fù)數(shù)形式。措辭，諸如，“第一”和“第二”被用來(lái)描述多個(gè)器件、區(qū)域和層等，但這些措辭僅僅被用來(lái)將一個(gè)器件、一個(gè)區(qū)域或一個(gè)層與另一個(gè)器件、另一個(gè)區(qū)域或另一個(gè)層相互區(qū)分開(kāi)來(lái)。因此，在不背離所提出的主題的精神的條件下，第一區(qū)域也可以被稱為第二區(qū)域且其他的也可以類似地演繹。而且，空間方位措辭，諸如“在...下面”、“在...上面”、“上面”、“下面”等被用來(lái)描述圖中的一個(gè)器件或一個(gè)部件(characteristics)與另一個(gè)器件或另一個(gè)部件之間的關(guān)系。應(yīng)該注意的是:除了圖中所示的器件方位以外空間方位措辭可以涵蓋器件的不同方位。例如，如果將圖中的器件翻轉(zhuǎn)，那么處在其他器件或部件“下面”或“下方”的器件將被調(diào)整成處在其他器件或部件的“上方”因此，空間措辭“在...下面”可以包括兩種方位，即，“在...上方”和“在...下方”。
[0031]圖1是一種使用單層摻雜(MLD)制造超淺結(jié)的技術(shù)的圖表。參考圖1，示出了示例性的超淺結(jié)制造技術(shù)100，其中，當(dāng)在步驟110中襯底暴露于含摻雜物的前體時(shí)，摻雜物112的單層聚集在硅結(jié)構(gòu)的表面上。雖然沒(méi)有示出，但在襯底與含摻雜物的前體相互反應(yīng)之前大體上要首先通過(guò)氫氟酸(HF)蝕刻去除原有的氧化硅層。列舉出了一些示例性的摻雜物，其可以包括但不局限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、磷、砷、銻和鉍。在步驟120中，在單層上沉積有包括了二氧化硅(SiO2)、氮氧化硅(SiON)或其他阻擋材料的氧化物蓋122從而防止摻雜物在后續(xù)的熱處理過(guò)程中受到例如，退火過(guò)程中的摻雜物脫氣的損害而出現(xiàn)損耗?？梢酝ㄟ^(guò)化學(xué)汽相沉積、電子束蒸發(fā)或其他適合的沉積技術(shù)沉積該氧化物蓋或?qū)?22且隨后選擇性地進(jìn)行蝕刻。在步驟130中，結(jié)構(gòu)經(jīng)歷了熱處理從而破壞摻雜物分子導(dǎo)致?lián)诫s物原子112擴(kuò)散到襯底132中從而形成超淺結(jié)。示例性的熱處理包括但不限于低溫?zé)嵬嘶稹⒖焖贌嵬嘶?、瞬間退火、尖峰退火或激光退火。在步驟140中，通過(guò)傳統(tǒng)的方法(諸如，HF蝕刻)去除氧化物蓋。
[0032]圖2A和圖2B是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例使用單層摻雜制造超淺結(jié)的其他技術(shù)的圖表。參考圖2A，示出了使用MLD的示例性超淺結(jié)制造技術(shù)200，其中，在處在硅襯底204之上的外延鍺層202上執(zhí)行預(yù)非晶化注入(PMI)步驟210。在圖2B中，在硅襯底204上執(zhí)行PAI步驟210?？梢允褂眠m合的摻雜物，劑量和/或能量來(lái)執(zhí)行該P(yáng)AI步驟?？梢愿鶕?jù)待形成的結(jié)構(gòu)的需求，尤其是根據(jù)所期望的非晶化層的深度來(lái)選擇劑量和能量。列舉出了一些可以被用于PAI的摻雜物的非局限性實(shí)例如，鍺、氮、銦、砷、硼、碳、氙、銻和氬。另外，摻雜物的選擇可以取決于相應(yīng)的襯底所用的半導(dǎo)體材料。因此，由于襯底表面的非晶化性質(zhì)和其對(duì)于隨后的摻雜的相應(yīng)的親合性，示例性的PAI步驟210可以有助于激活隨后所引入的摻雜物。例如，可以使用PAI來(lái)形成注入?yún)^(qū)域，該注入?yún)^(qū)域是設(shè)置在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)頂面下方的非晶化硅。在圖2A描述的情形中，非晶化區(qū)域203形成在外延的鍺層202中。在圖2B所描述的情形中，非晶化區(qū)域205形成在硅襯底204中。如上面所述的那樣，這種非晶化區(qū)域或?qū)拥纳疃热Q于劑量和能量且可以在結(jié)構(gòu)頂面下方的10-15nm之間。在一些實(shí)施例中，這種非晶化區(qū)域或?qū)拥纳疃葢?yīng)該大于被激活的摻雜物的最大濃度從而確保任何被激活的摻雜物均被覆蓋在PAI區(qū)域內(nèi)。
[0033]在步驟220中，示例性的MLD技術(shù)被用在當(dāng)暴露于含摻雜物的前體時(shí)在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的表面上聚集了摻雜物222的單層的位置上。示例性的MLD技術(shù)可應(yīng)用于通過(guò)“自下而上”或“自上而下”的手段制造的多種納米結(jié)構(gòu)材料的P和η摻雜兩者，從而使得其高度適用于各種應(yīng)用。MLD技術(shù)的重要特性是它使用自限制反應(yīng)在晶體鍺或硅表面上形成高均勻的單層，從而得到化學(xué)吸附的具有分子精度的含摻雜物的分子的良好限定的層。這對(duì)于在后續(xù)熱工藝中良好地控制和均勻地形成納米級(jí)摻雜輪廓而言是重要的。也可以通過(guò)相應(yīng)的前體的分子足跡(footprint)來(lái)改變區(qū)域摻雜物劑量，更小的分子能夠?qū)崿F(xiàn)更高的劑量。也可以使用熱工藝時(shí)間和溫度來(lái)控制結(jié)深度的確切性質(zhì)。因此，隨后的熱工藝條件和前體的分子設(shè)計(jì)的組合可以提供一個(gè)寬泛的摻雜輪廓范圍從而符合所期望的應(yīng)用或所得到的結(jié)構(gòu)的具體需求。列舉出了一些示例性的摻雜物，其可以包括但不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、鋪和秘。在圖2A所描述的情形中，由于前面的PAI步驟的性能，與圖1所描述的方法相比，在設(shè)置在外延鍺層202中的非晶化區(qū)域203中可以捕獲到更大量的摻雜物。在圖2B中所描述的情形中，由于前面的PAI步驟的性能，與圖1中所描述的方法相比，在設(shè)置在硅襯底204中的非晶化區(qū)域205中可以捕獲更大量的摻雜物。雖然圖2A和圖2B中描述的是MLD技術(shù)，但所附權(quán)利要求不應(yīng)被局限于任何可以使用在本發(fā)明的實(shí)施例中的示例性的離子注入步驟。另外，單個(gè)的MLD步驟的說(shuō)明不應(yīng)限制所附權(quán)利要求的范圍，因?yàn)橛糜谠谑纠越Y(jié)構(gòu)中提供額外的摻雜物注入的多個(gè)MLD工藝或步驟是可以預(yù)想到的。在步驟230中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)隨后經(jīng)歷破壞摻雜物分子的熱處理而使得摻雜物原子熱擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)中從而形成超淺結(jié)。示例性的熱處理包括但不限于低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、瞬間退火、尖峰退火或激光退火。在熱處理步驟230中，如所示那樣可以產(chǎn)生非晶化區(qū)域的固相外延再生長(zhǎng)。
[0034]圖3是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例制造超淺結(jié)的示例性技術(shù)的圖表。參考圖3，示出了一個(gè)示例性的超淺結(jié)制造技術(shù)300，其中，在處在硅襯底304之上的外延鍺層300上執(zhí)行PAI步驟310從而在該外延鍺層302中形成非晶化區(qū)域303。雖然示出的是外延的鍺層，但可以在包括硅襯底(未示出)的任意器件或?qū)由蠄?zhí)行PAI步驟310?？梢岳煤线m的摻雜物、劑量和/或能量執(zhí)行該P(yáng)AI步驟。可以根據(jù)待形成的結(jié)構(gòu)的需求，尤其是其深度來(lái)選擇劑量和能量。列舉出了一些可以被用于PAI的摻雜物的非局限性實(shí)例如，鍺、硼、碳、氮、銦、砷、氙、銻和氬。另外，摻雜物的選擇可以取決于相應(yīng)的襯底所用的半導(dǎo)體材料。示例性的PAI步驟310可以有助于激活隨后所引入的摻雜物。例如，可以使用PAI來(lái)形成注入?yún)^(qū)域，該注入?yún)^(qū)域是設(shè)置在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)頂面下方的非晶化硅。如上面所述的那樣，這種非晶化的深度取決于劑量和能量且可以在結(jié)構(gòu)頂面下方的10-15nm之間。在一些實(shí)施例中，這種非晶化區(qū)域或?qū)拥纳疃葢?yīng)該大于被激活的摻雜物的最大濃度從而確保任何被激活的摻雜物均被覆蓋在PAI區(qū)域內(nèi)。
[0035]在步驟320中，使用示例性的離子注入技術(shù)在襯底表面上聚集摻雜物層。在所述的實(shí)例中，可以使用6KeV的注入能量執(zhí)行氮注入步驟，從而得到具有大約125埃的深度的氮注入層321。這些值僅僅是示例性的且不應(yīng)限制所附權(quán)利要求的范圍，因?yàn)榭梢允褂萌魏芜m合的注入能量來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的摻雜物的期望的注入深度。在一些實(shí)施例中，示例性的MLD技術(shù)被用在當(dāng)暴露于含摻雜物的前體中時(shí)在相應(yīng)的結(jié)構(gòu)的表面上聚集有單層的位置上。列舉出了一些示例性的摻雜物，其可以包括但并不局限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、氟、磷、砷、銻和鉍。在其他實(shí)施例中，可以在MLD的位置中使用傳統(tǒng)的離子注入方法。在步驟330中，使用第二離子注入技術(shù)在結(jié)構(gòu)的表面上聚集第二摻雜物層。在所述實(shí)例中，使用2KeV的能量來(lái)執(zhí)行磷注入步驟，從而得到具有比氮注入層321更淺的深度的磷注入層331。當(dāng)然，該能量值僅僅是示例性的且不應(yīng)限制所附權(quán)利要求的范圍，因?yàn)榭梢允褂萌魏芜m合的注入能量來(lái)實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的摻雜物的期望的注入深度。應(yīng)該注意到:由于前面的PAI步驟310的性質(zhì)，在形成在外延鍺層302中的非晶化區(qū)域303中可以捕獲到更大量的摻雜物(無(wú)論是多個(gè)或單個(gè)摻雜物)。通常磷在鍺襯底中擴(kuò)散。因此，在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，為了抑制結(jié)構(gòu)中的磷擴(kuò)散可以引入氮共同注入從而實(shí)現(xiàn)高活化磷源極/漏極延伸(SDE)結(jié)。當(dāng)然，可以使用其他共同注入來(lái)抑制磷擴(kuò)散，諸如，碳共同注入、氟共同注入等，但并不局限于此。在步驟340中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)隨后經(jīng)歷破壞摻雜物分子的熱處理而使得摻雜物原子熱擴(kuò)散到結(jié)構(gòu)中從而形成超淺結(jié)。示例性的熱處理包括但不限于低溫?zé)嵬嘶稹⒖焖贌嵬嘶?、瞬間退火、尖峰退火或激光退火。在熱處理步驟340中，可以產(chǎn)生非晶化區(qū)域的固相外延再生長(zhǎng)。
[0036]圖4是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例的共同注入方法的圖解說(shuō)明。參考圖4，提供了四條軌跡，示出了:在碳共同注入之后緊接著以639ohm/Sq的薄層電阻進(jìn)行磷注入410的鍺襯底的磷濃度與深度的相對(duì)關(guān)系，在氟共同注入之后緊接著以233ohm/Sq的薄層電阻進(jìn)行磷注入420的鍺襯底的磷濃度與深度的相對(duì)關(guān)系，在氮共同注入之后緊接著以341ohm/sq的薄層電阻進(jìn)行磷注入430的鍺襯底的磷濃度與深度的相對(duì)關(guān)系，以及以209ohm/Sq的薄層電阻進(jìn)行磷注入440的鍺襯底的磷濃度與深度的相對(duì)關(guān)系。如圖4所示，碳和氟共同注入的相對(duì)于深度的磷濃度保持得比磷薄層更好，與碳和氟共同注入相比，氮共同注入保持著相對(duì)于深度的出眾的磷濃度。
[0037]因此，參考前述附圖，本發(fā)明的多個(gè)實(shí)施例可以提供一種在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)的方法。該方法可以包括:通過(guò)執(zhí)行PAI步驟在半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域，通過(guò)執(zhí)行MLD步驟在非晶化區(qū)域中注入摻雜物，以及熱處理半導(dǎo)體襯底從而激活非晶化區(qū)域中的注入的摻雜物從而在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)。用于PAI步驟的摻雜物可以是但并不限于鍺、硼、氮、銦、砷、碳、氣、鋪和気。用于MLD步驟的注人的摻雜物可以是但并不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和鉍。示例性的熱處理包括低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。在本發(fā)明的一些實(shí)施例中，在不將任何氧化物蓋放置在注入的非晶化區(qū)域上的情況下執(zhí)行該熱處理步驟。
[0038]本發(fā)明的其他實(shí)施例提供了一種在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)的方法。該方法可以包括通過(guò)執(zhí)行PAI步驟在半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域，通過(guò)執(zhí)行第一 MLD步驟在非晶化區(qū)域中注入第一摻雜物，通過(guò)執(zhí)行第二 MLD步驟在非晶化區(qū)域中注入第二摻雜物，以及熱處理半導(dǎo)體襯底來(lái)激活非晶化區(qū)域中的注入的摻雜物從而在半導(dǎo)體襯底中形成超淺結(jié)。用于PAI步驟的摻雜物可以是但并不限于鍺、硼、碳、氮、銦、砷、氙、銻和氬。用于MLD步驟的注入的摻雜物可以是但并不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和鉍。示例性的熱處理包括低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。在一些實(shí)施例中，第二注入的摻雜物是磷而第一注入的摻雜物是氮、氟或碳。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，在不將任何氧化物蓋放置在注入的非晶化區(qū)域上的情況下執(zhí)行該熱處理步驟。
[0039]另外，本發(fā)明的一些實(shí)施例提供了一種在半導(dǎo)體襯底中提供具有激活的摻雜物的超淺結(jié)的方法。該方法包括:在半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域，通過(guò)執(zhí)行MLD步驟在非晶化區(qū)域中注入第一摻雜物，以及激活第一摻雜物，其中，該激活包括在沒(méi)有任何氧化物蓋放置在注入的結(jié)晶區(qū)域上方的情況下執(zhí)行的非晶化區(qū)域再結(jié)晶。在一些實(shí)施例中，形成非晶化區(qū)域的步驟包括執(zhí)行PAI步驟。用于PAI步驟的摻雜物可以是但并不限于鍺、氮、銦、砷、硼、碳、氙、銻和氬。注入的第一摻雜物可以是但并不限于硼、鋁、鎵、銦、鉈、氮、碳、氟、磷、砷、銻和鉍。示例性的熱處理包括低溫?zé)嵬嘶?、快速熱退火、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。在其他實(shí)施例中，該方法包括通過(guò)執(zhí)行MLD步驟在非晶化區(qū)域中注入第二摻雜物的步驟，第二摻雜物比第一摻雜物淺，其中，激活的步驟進(jìn)一步包括激活第一和第二摻雜物。在各個(gè)實(shí)施例中，第二摻雜物是磷而第一摻雜物可以是氮、氟或碳。
[0040]應(yīng)該理解，上述事實(shí)里，尤其是任何“優(yōu)選的”實(shí)施例均僅僅是可能的實(shí)施實(shí)例，僅僅被描述用于清楚地理解本發(fā)明的原則?？梢栽诖篌w上不背離本發(fā)明的精神和原則的條件下對(duì)本發(fā)明的上述實(shí)施例進(jìn)行多種變化和更改。所有這些更改和變化均旨在包括在該公開(kāi)和本發(fā)明的范圍內(nèi)且受到下面的權(quán)利要求的保護(hù)。
[0041]為了可以更好地理解以下實(shí)施例的詳細(xì)描述，以上概括地描述了多個(gè)實(shí)施例的特征。應(yīng)該理解，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以容易地利用所披露的理念和具體實(shí)施例作為修改或設(shè)計(jì)用于執(zhí)行本發(fā)明的相同目的的其他結(jié)構(gòu)或處理的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)該認(rèn)識(shí)到，這種等效結(jié)構(gòu)不脫離在所附權(quán)利要求中所述的本發(fā)明的精神和范圍，并且在不背離本發(fā)明的精神和范圍的條件下他們可以做出多種改變、替換和變化。
[0042]類似地，雖然在圖中以特定的順序描述了多個(gè)操作，但應(yīng)該理解為了實(shí)現(xiàn)所期望的結(jié)果并不要求以示出的這個(gè)特定順序或以相繼的順序來(lái)執(zhí)行這些操作，或執(zhí)行所有所示出的操作。在特定的情況下，多重任務(wù)執(zhí)行和并行處理可能是有益的。
[0043]如圖1-圖4中所示的各個(gè)配置和實(shí)施例中所示的那樣，描述了多個(gè)制造超淺結(jié)的方法。
[0044]盡管已經(jīng)描述過(guò)了本主題的優(yōu)選的實(shí)施例，但應(yīng)該理解所述實(shí)施例僅僅是說(shuō)明性的且僅僅通過(guò)所附權(quán)利要求來(lái)限定發(fā)明范圍，在與整個(gè)等效范圍相一致的情況下本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟讀本發(fā)明之后自然會(huì)想到多種變化和更改。
【權(quán)利要求】
1.一種在半導(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(guò)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(guò)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)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，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。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述熱處理步驟包括執(zhí)行低溫?zé)嵬嘶稹⒖焖贌嵬嘶?、瞬間退火、尖峰退火或激光退火步驟。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在經(jīng)過(guò)注入的所述非晶化區(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行所述熱處理步驟。
6.一種在半導(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(guò)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(guò)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(guò)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)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，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。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，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。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，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。
10.一種在半導(dǎo)體襯底中提供具有激活的摻雜物的超淺結(jié)的方法，所述方法包括以下步驟: 在所述半導(dǎo)體襯底中形成非晶化區(qū)域； 通過(guò)執(zhí)行單層摻雜步驟在所述非晶化區(qū)域中注入第一摻雜物；以及 激活所述第一摻雜物，其中，所述激活包括再結(jié)晶所述非晶化區(qū)域， 其中，在經(jīng)過(guò)注入的所述結(jié)晶區(qū)域上沒(méi)有設(shè)置任何氧化物蓋的情況下執(zhí)行激活所述第一摻雜物的步驟。
【文檔編號(hào)】H01L21/02GK103972060SQ201310150852
【公開(kāi)日】2014年8月6日 申請(qǐng)日期:2013年4月26日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月28日
【發(fā)明者】王立廷, 聶俊峰, 姚松偉 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司