超浅结的制造制造技术

本发明专利技术涉及一种在半导体衬底中形成超浅结的方法。该方法包括通过执行预非晶化注入步骤在半导体衬底中形成非晶化区域以及通过执行单层掺杂步骤在非晶化区域中注入一种或更多种掺杂物。然后热处理该半导体衬底以激活非晶化区域中的注入的掺杂物从而由此在半导体衬底中形成超浅结。可以在注入的非晶化区域上没有设置任何氧化物盖的情况下执行热处理。本发明专利技术还提供了一种超浅结的制造。

【技术实现步骤摘要】
超浅结的制造
本专利技术涉及半导体领域，更具体地，本专利技术涉及一种超浅结的制造。
技术介绍
具有多个半导体器件(包括场效应晶体管(FET))的集成电路(IC)是现代微电子系统的基础。通常通过使用诸如，离子注入等方法将掺杂物原子引入到半导体衬底中而形成FET的各个区域，例如，源极/漏极和源极/漏极延伸。在掺杂物被引入之后，通过使半导体及衬底经历一次或更多次退火工艺(诸如，低温热退火，快速热退火，瞬间退火、尖峰退火或激光退火)来电激活这些掺杂物。然而，掺杂物具有在退火的过程中从轮廓中横向和纵向地扩散或膨胀的倾向，由此增大了各个器件区域的尺寸。这种掺杂物扩散是不受期望的，尤其在半导体器件的尺寸被按比例缩小时。将器件尺寸按比例缩小到分子状态由此对以可控的原子构成制造受到良好限定的结构提出了基本的技术挑战。一种被推荐用于实现良好的结构构成的方式是自限制和自装配工艺的结合，其中，表面和化学现象指导所期望的纳米结构的合成和制造。需要一种技术来展现硅结构的可靠的纳米级掺杂，例如，在源极和漏极延伸区域中良好地限定和均匀地掺杂的超浅结。依靠利用高能离子撞击半导体的传统的离子注入工艺遭受着以下困难：无法实现达到纳米范围的注入范围和骤然缩小，注入离子的随机空间分布，纳米结构材料的不相容，以及晶体损伤。固态源极扩散工艺缺乏所期望的均匀性并且缺乏用于使器件制造微型化的掺杂物面积剂量控制。然而，单层掺杂(MLD)可以利用原子精度来实现半导体材料的可控掺杂。通常，MLD首先利用半导体的晶体性质来形成高均匀度的、自组装的、含有共价接合的掺杂物的单层，然后进行用来结合和扩散掺杂物的退火步骤。示例性的单层形成反应是自限制的并且导致半导体表面上出现确定性的掺杂物原子覆盖。MLD由于掺杂物剂量控制方法而不同于其他传统的掺杂技术。例如，与离子注入相比，MLD不包括使掺杂物种类进入到半导体晶格中的、引起了晶体损伤的高能引入。然后，为了防止掺杂物损耗，传统的MLD需要在随后的热工艺过程中保护相应的掺杂物的氧化物盖层。因此，存在一种在不沉积和/或去除这种氧化物盖的情况下提供或制造超浅结的需求。
技术实现思路
为了解决现有技术中所存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种在半导体衬底中形成超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：通过执行预非晶化注入步骤在所述半导体衬底中形成非晶化区域；通过执行单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入掺杂物；以及热处理所述半导体衬底，以激活在所述非晶化区域中注入的所述掺杂物，从而在所述半导体衬底中形成超浅结。在所述方法中，从由锗、硼、氮、铟、砷、碳、氙、锑和氩所构成的组中选择用于所述预非晶化注入步骤的掺杂物。在所述方法中，从由硼、铝、镓、铟、铊、氮、碳、氟、磷、砷、锑和铋所构成的组中选择注入的所述掺杂物。在所述方法中，所述热处理步骤包括执行低温热退火、快速热退火、瞬间退火、尖峰退火或激光退火步骤。在所述方法中，在经过注入的所述非晶化区域上没有设置任何氧化物盖的情况下执行所述热处理步骤。根据本专利技术的另一方面，提供了一种在半导体衬底中形成超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：通过执行预非晶化注入步骤在所述半导体衬底中形成非晶化区域；通过执行第一单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入第一掺杂物；通过执行第二单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入第二掺杂物；以及热处理所述半导体衬底，以激活在所述非晶化区域中注入的掺杂物，从而在所述半导体衬底中形成超浅结。在所述方法中，从由锗、硼、氮、铟、砷、碳、氙、锑和氩所构成的组中选择用于所述预非晶化注入的掺杂物。在所述方法中，所述热处理步骤包括执行低温热退火、快速热退火、尖峰退火、快速退火或激光退火步骤。在所述方法中，从由硼、铝、镓、铟、铊、氮、碳、氟、磷、砷、锑和铋所构成的组中选择所述第一掺杂物。在所述方法中，所述第二掺杂物是磷，并且所述第一掺杂物选自于由氮、氟和碳所构成的组。在所述方法中，在经过注入的所述非晶化区域上没有设置任何氧化物盖的情况下执行所述热处理步骤。根据本专利技术的又一方面，提供了一种在半导体衬底中提供具有激活的掺杂物的超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：在所述半导体衬底中形成非晶化区域；通过执行单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入第一掺杂物；以及激活所述第一掺杂物，其中，所述激活包括再结晶所述非晶化区域，其中，在经过注入的所述结晶区域上没有设置任何氧化物盖的情况下执行激活所述第一掺杂物的步骤。在所述方法中，形成所述非晶化区域的步骤包括执行预非晶化注入步骤。在所述方法中，用于所述预非晶化注入步骤的掺杂物选自于由锗、硼、碳、氮、铟、砷、氙、锑和氩所构成的组。在所述方法中，所述第一掺杂物选自于由硼、铝、镓、铟、铊、氮、碳、氟、磷、砷、锑和铋所构成的组。在所述方法中，激活所述第一掺杂物的步骤包括执行低温热退火、快速热退火、尖峰退火、快速退火或激光退火步骤。在所述方法中，进一步包括：通过执行第二单层掺杂步骤执行在所述非晶化区域中注入第二掺杂物的步骤，所述第二掺杂物比所述第一掺杂物浅，其中，所述激活步骤进一步包括激活所述第一掺杂物和所述第二掺杂物。在所述方法中，所述第二掺杂物是磷，并且所述第一掺杂物选自于由氮、氟和碳所构成的组。附图说明当结合附图进行阅读时，根据下面详细的描述可以更好地理解本专利技术。应该强调的是，根据工业中的标准实践，各种部件没有被按比例绘制。实际上，为了清楚的讨论，各种部件的尺寸可以被任意增大或减小。图1是一种使用单层掺杂制造超浅结的技术的图表；图2A和图2B是根据本专利技术的一些实施例使用单层掺杂制造超浅结的其他技术的图表；图3是一种根据本专利技术的一些实施例制造超浅结的示例性技术的图表；图4是根据本专利技术的实施例的共同注入方法的图解说明。具体实施方式下面，详细讨论本专利技术各实施例的制造和使用。然而，应该理解，本专利技术提供了许多可以在各种具体环境中实现的可应用的概念。所讨论的具体实施例仅仅示出了制造和使用本专利技术的具体方式，而不用于限制本专利技术的范围。本专利技术可以在多个实例中重复参考符号和/或字符。这种重复用于简化和清楚，并且其本身不表示所述多个实施例和/或配置之间的关系。在此所使用的措辞仅仅被用于描述具体的实施例，但这些实施例并不用于限制所附的权利要求。例如，除非进行限制否则单数形式的措辞“一个”或“所述”也可以代表复数形式。措辞，诸如，“第一”和“第二”被用来描述多个器件、区域和层等，但这些措辞仅仅被用来将一个器件、一个区域或一个层与另一个器件、另一个区域或另一个层相互区分开来。因此，在不背离所提出的主题的精神的条件下，第一区域也可以被称为第二区域且其他的也可以类似地演绎。而且，空间方位措辞，诸如“在...下面”、“在...上面”、“上面”、“下面”等被用来描述图中的一个器件或一个部件(characteristics)与另一个器件或另一个部件之间的关系。应该注意的是：除了图中所示的器件方位以外空间方位措辞可以涵盖器件的不同方位。例如，如果将图中的器件翻转，那么处在其他器件或部件“下面”或“下方”的器件将被调整成处在其他器件或部件的“上方”因此，空间措辞“在...下面”可以包括两种方位，即，“在...上方”和“在...下方”。图1是一种使用单层掺杂(MLD)制造超浅结的技术的图表。参考图1，示出了示例性本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在半导体衬底中形成超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：通过执行预非晶化注入步骤在所述半导体衬底中形成非晶化区域；通过执行单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入掺杂物；以及热处理所述半导体衬底，以激活在所述非晶化区域中注入的所述掺杂物，从而在所述半导体衬底中形成超浅结。

【技术特征摘要】
2013.01.28 US 13/751,1881.一种在半导体衬底中形成超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：通过执行预非晶化注入步骤在所述半导体衬底之上的外延锗层中形成非晶化区域；通过执行第一单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入氮；在所述第一单层掺杂步骤之后，通过执行第二单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入磷；以及热处理所述半导体衬底，以激活在所述非晶化区域中注入的所述氮和所述磷，从而在所述半导体衬底中形成超浅结。2.根据权利要求1所述的在半导体衬底中形成超浅结的方法，其中，从由锗、硼、氮、铟、砷、碳、氙、锑和氩所构成的组中选择用于所述预非晶化注入步骤的掺杂物。3.根据权利要求1所述的在半导体衬底中形成超浅结的方法，其中，所述热处理步骤包括执行低温热退火、快速热退火、瞬间退火、尖峰退火或激光退火步骤。4.根据权利要求1所述的在半导体衬底中形成超浅结的方法，其中，在经过注入的所述非晶化区域上没有设置任何氧化物盖的情况下执行所述热处理步骤。5.一种在半导体衬底中形成超浅结的方法，所述方法包括以下步骤：通过执行预非晶化注入步骤在所述半导体衬底中形成非晶化区域，所述半导体衬底为锗衬底；通过执行第一单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入氮；在所述第一单层掺杂步骤之后，通过执行第二单层掺杂步骤在所述非晶化区域中注入磷；以及热处理所述半导体衬底，以激活在所述非晶化区域中注入的所述氮和所述磷，从而在所述半导体衬底中形成超浅结。6.根据权利要求5所述的在半导体衬底中形成超浅结的方法，其中，从由锗、硼、氮、铟...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立廷，聂俊峰，姚松伟，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71