增强源极/漏极区的表面掺杂浓度的方法技术

本发明专利技术涉及增强源极/漏极区的表面掺杂浓度的方法，其中，一种增强源极/漏极区的表面扩散物种浓度的方法包括提供用于集成电路的衬底。在该衬底的表面上形成用于半导体装置的n型及p型S/D区中的一者。暴露该S/D区的顶面。沉积扩散层于该S/D区的该顶面上面，该扩散层具有一浓度的扩散物种。加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种紧邻该S/D区顶面的浓度。从该S/D区的该顶面移除该扩散层。在移除该扩散层后，立即沉积金属层于该S/D区的该顶面上面。从该金属层形成电接触在该S/D区的该顶面上面。

Method of enhancing the surface doping concentration in the source / drain zone

The invention relates to a method for enhancing the surface dopant concentration of the source / drain region, wherein a method for enhancing the concentration of the surface diffused species in the source / drain region includes providing substrates for integrated circuits. One of the N and P type S/D zones used for semiconductor devices is formed on the surface of the substrate. The top of the S/D area is exposed. The deposition diffusion layer is above the top of the S/D region, which has a concentration of diffusion species. The diffusion layer was heated to spread the diffusion species into the S/D region to enhance the concentration of the diffused species close to the top of the S/D region. The diffusion layer is removed from the top surface of the S/D region. After removing the diffusion layer, the metal layer is immediately deposited on the top of the S/D area. Electrical contact is formed from the metal layer on the top of the S/D area.

【技术实现步骤摘要】
增强源极/漏极区的表面掺杂浓度的方法
本专利技术是有关于半导体装置及其制法。更特别的是，本专利技术有关于增强源极/漏极区的表面物种(例如，掺杂物及/或合金元素(alloyingelement))浓度的各种方法。
技术介绍
随着持续微小化以及对于超高密度集成电路的速度及机能的要求递增，诸如晶体管、二极管、电容器之类的半导体装置需要持续减少此类装置之间的寄生电阻以满足效能要求。寄生电阻的主要贡献者为集成电路中在装置的源极及漏极处的接触电阻。为了减少接触电阻，在装置的源极及漏极(源极/漏极或S/D)区的顶面处需要高浓度的掺杂物(或掺杂物物种)，例如磷(P)、砷(As)、硼(B)或其类似者。另外，随着尖端集成电路技术愈来愈小地缩放，锗(及其他合金元素物种)在装置表面的源极/漏极区的浓度有愈来愈高的趋势，部分原因为应变。这在p型场效应晶体管(p-FET)装置的含锗沟道尤其如此。通常，通过各种现有技术将半导体装置的S/D区外延成长为一系列的半导体层以形成S/D区外延堆迭，例如金属有机化学气相沉积或其类似者。不过，S/D区可由各种其他现有技术形成，例如植入、等离子、单层掺杂或其类似者。一般是在S/D区形成工艺期间原位引进掺杂物物种。例如，在外延成长工艺期间可将各种掺杂物引进S/D区外延堆迭。不过，要原位掺杂有充分浓度的S/D区以满足最先进的装置要求相当困难，特别是纯锗(Ge)、或有高百分比的锗的硅锗(SiGe)。在初始源极/漏极形成工艺后，已先将离子植入掺杂物物种用来进一步增强S/D区中的掺杂物浓度。不过，高掺杂物植入剂量可能导致在S/D区中产生非晶化及差排(dislocation)，然后这需要后续的高温退火以减少结晶体损伤。此类高温退火可能不合意地驱使掺杂物物种浓度远离S/D区的表面以及更改延伸区的结梯度(junctiongradient)。另外，离子植入不是完全共形的工艺，这可能导致装置之间有问题重重的效能变化，这会随着间距减少及形貌增加而恶化。另外，半导体装置的制造有各种步骤，这些步骤经常需要使用高温而且是在S/D区形成后出现。例如，在栅极形成期间，常使用高温退火步骤。这些附加退火步骤也会使掺杂物不合意地扩散远离半导体S/D区的接触表面而使效能降级。因此，亟须一种能增强源极/漏极区的表面掺杂物物种浓度以便减少接触电阻的方法。也需要增强锗及其他合金元素物种在源极/漏极区中的表面浓度。此外，需要一种方法能增加此类表面掺杂物物种浓度而不损伤S/D区以及S/D区不需要后续高温退火。更一般地，需要最小化S/D区在形成后经受的退火步骤数目，以防止物种向外扩散。
技术实现思路
本专利技术通过提供一种优于且可替代先前技术的方法，其利用固态扩散物种源，例如其中有预定浓度的扩散物种的扩散层，以就在形成接触(例如，硅化)之前输送该扩散物种至半导体装置的源极/漏极区。利用固态扩散技术，可增强扩散物种(例如，掺杂物或合金元素)紧邻源极/漏极区表面的浓度而不损伤S/D区。此外，由于就在形成电接触之前完成S/D区的扩散，因此将可能扩散及改变扩散物种在S/D区表面附近的浓度的额外退火程序保持在最低限度。为了清楚起见，在此界定扩散物种为可从原始材料(例如，扩散层)扩散进入半导体材料(例如，半导体衬底)的任何元素或化合物。扩散物种可为n型掺杂物、p型掺杂物、合金元素，例如锗或其类似者。根据本专利技术的一或更多态样，一种增强S/D区的表面扩散物种浓度的方法包括：提供用于集成电路的衬底。在该衬底的表面上形成用于半导体装置的n型及p型S/D区中的一者。暴露该S/D区的顶面。在该S/D区的顶面上面沉积扩散层(例如，掺硅酸盐玻璃，特别是掺硼硅酸盐玻璃(BSG)或掺磷硅酸盐玻璃(PSG))，该扩散层具有预定浓度的扩散物种。加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强紧邻该S/D区的顶面的扩散物种浓度。然后，从该S/D区的顶面移除该扩散层。在移除该扩散层后，立即在该S/D区的顶面上面沉积金属层。从该金属层形成电接触在该S/D区的顶面上面。在本专利技术的另一示范具体实施例中，一种方法包括：提供用于集成电路的衬底。在该衬底的表面上形成用作半导体装置的源极的第一S/D区以及用作漏极的第二S/D区。暴露所述S/D区的顶面。在所述S/D区的顶面上面沉积扩散层，该扩散层具有预定浓度的扩散物种。加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入所述S/D区以增强该扩散物种紧邻所述S/D区的顶面的浓度。从所述S/D区的顶面移除该扩散层。在移除该扩散层后，立即在所述S/D区的顶面上面沉积金属层。然后，从该金属层形成电接触在所述S/D区的顶面上面。在本专利技术的另一示范具体实施例中，一种方法包括：提供用于集成电路的衬底。形成用于多个半导体装置的多个n型及p型S/D区。单独暴露该n型及该p型S/D区中的一种的顶面。沉积扩散层于该一种S/D区的所述顶面上面，该扩散层具有预定浓度的第一扩散物种。加热该扩散层以使该第一扩散物种扩散进入该一种S/D区以增强该第一扩散物种紧邻该一种S/D区的所述顶面的浓度。从该一种S/D区的所述顶面移除该扩散层。就在移除该扩散层后，沉积金属层于该一种S/D区的所述顶面上面。然后，从该金属层形成电接触在该一种S/D区的所述顶面上面。附图说明从以下结合附图的详细说明可更加了解本专利技术。图1的简化侧视图根据本专利技术图示用于集成电路的结构的示范具体实施例，就在形成电接触之前，其具有在结构的p-FET部分上的p型S/D区以及在结构的n-FET部分上的n型S/D区；图2的简化视图根据本专利技术图示在S/D区上面的数个氮化物衬垫层部分被暴露的图1结构；图3的简化视图根据本专利技术图示有阻挡掩模设置于结构的p-FET部分上面的图2结构；图4的简化视图根据本专利技术图示n型S/D区顶面被暴露的图3结构；图5的简化视图根据本专利技术图示阻挡掩模被移除的图4结构；图6的简化视图根据本专利技术图示有第一扩散层设置于结构上面的图5结构；图7的简化视图根据本专利技术图示有n型扩散物种扩散进入结构的n型S/D区顶面的图6结构；图8的简化视图根据本专利技术图示有用以减小萧特基阻障高度的n型金属接触衬垫的固态硅化物金属层设置于于结构上的图7结构；图9的简化视图根据本专利技术图示有填充金属设置于结构的n型S/D区上的图8结构；图10的简化视图根据本专利技术图示有电介质遮蔽层设置于结构上的图9结构；图11的简化视图根据本专利技术图示有阻挡掩模层设置于结构的n-FET部分上的图10结构；图12的简化视图根据本专利技术图示填充金属从结构的p-FET部分移除的图11结构；图13的简化视图根据本专利技术图示p型S/D区的顶面被暴露的图12结构；图14的简化视图根据本专利技术图示阻挡掩模被移除的图13结构；图15的简化视图根据本专利技术图示有第二扩散层设置于结构上的图14结构；图16的简化视图根据本专利技术图示有p型扩散物种扩散进入结构的p型S/D区顶面的图15结构；图17的简化视图根据本专利技术图示有用以减小萧特基阻障高度的p型金属接触衬垫的固态硅化物第二金属层设置于结构上的图16结构；图18的简化视图根据本专利技术图示有第二填充金属设置于结构上的图17结构；以及图19的简化视图根据本专利技术图示结构经平坦化成可暴露在结构的p-FET部分及n-FET部分两者上的填充金属以完成电接触的形成的图18结构本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包含：提供用于集成电路的衬底；在该衬底的表面上形成用于半导体装置的n型及p型S/D区中的一者；暴露该S/D区的顶面；在该S/D区的该顶面上面沉积扩散层，该扩散层具有预定浓度的扩散物种；加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种紧邻该S/D区的该顶面的浓度；从该S/D区的该顶面移除该扩散层；在移除该扩散层后，立即在该S/D区的该顶面上面沉积金属层；以及从该金属层形成电接触在该S/D区的该顶面上面。

【技术特征摘要】
2016.04.26 US 15/138,3111.一种方法，包含：提供用于集成电路的衬底；在该衬底的表面上形成用于半导体装置的n型及p型S/D区中的一者；暴露该S/D区的顶面；在该S/D区的该顶面上面沉积扩散层，该扩散层具有预定浓度的扩散物种；加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种紧邻该S/D区的该顶面的浓度；从该S/D区的该顶面移除该扩散层；在移除该扩散层后，立即在该S/D区的该顶面上面沉积金属层；以及从该金属层形成电接触在该S/D区的该顶面上面。2.如权利要求1所述的方法，其中，该金属层经选定成减少该S/D区的萧特基阻障高度。3.如权利要求1所述的方法，其中，该扩散物种为合金元素、n型掺杂物及p型掺杂物中的一者。4.如权利要求1所述的方法，包含：加热该金属层以在该S/D区的该顶面上面形成硅化物；以及使用该硅化物在该半导体装置与该集成电路的互连系统之间形成电接触。5.如权利要求1所述的方法，其中，加热该扩散层包含：以在摄氏800至1300度的温度范围内的温度加热该扩散层；使该温度保持在该温度范围内持续100毫秒至5分钟的一段时间；以及使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种在该S/D区的该顶面的20纳米内的浓度。6.如权利要求5所述的方法，包含：使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种在该S/D区的该顶面的10纳米内的浓度。7.一种方法，包含：提供用于集成电路的衬底；在该衬底的表面上形成用作半导体装置的源极的第一S/D区以及用作漏极的第二S/D区；暴露所述S/D区的顶面；在所述S/D区的所述顶面上面沉积扩散层，该扩散层具有预定浓度的扩散物种；加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入所述S/D区以增强该扩散物种紧邻所述S/D区的所述顶面的浓度；从所述S/D区的所述顶面移除该扩散层；在移除该扩散层后，立即在所述S/D区的所述顶面上面沉积金属层；以及从该金属层形成电接触在所述S/D区的所述顶面上面。8.如权利要求7所述的方法，其中，该金属层经选定成减少所述S/D区的萧特基阻障高度。9.如权利要求7所述的方法，其中，该扩散物种为合金元素、n型掺杂物及p型掺杂物中的一者。10.如权利要求7所述的方法，包含：加热该金属层以在所述S/D区的所述顶面上面形成硅化物；以及沉积填充金属于所述S/D区的所述硅化物上面以在该半导体装置与该集成电路的互连系统之间形成电接触。11.如权利要求7所述的方法，包含：形成多个第一S/D区以用作多个半导体装置的多个源极；以及形...

【专利技术属性】
技术研发人员：史帝文·本利，夫马尔·卡米尼，
申请(专利权)人：格罗方德半导体公司，
类型：发明
国别省市：开曼群岛,KY