半导体器件的制造方法技术

本发明专利技术提供半导体衬底上不发生滑移和缺陷，而可以形成浅ｐｎ结的半导体器件的制造方法。硅衬底上形成元件区域和元件隔离区域，元件区域上形成栅绝缘膜和栅电极。以栅电极为掩模，形成注入源漏杂质的源漏杂质区域。进行不让源漏杂质扩散，恢复源漏杂质区域晶体性的热处理。在元件隔离区域、硅衬底和栅电极上形成层间绝缘膜。介以层间绝缘膜对硅衬底照射层间绝缘膜不吸收而由硅衬底吸收的光加热硅衬底，不让源漏杂质扩散，但激活源漏杂质。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术是关于一种以高辉度光源热处理半导体器件的半导体器件的制造方法，关于以高辉度光源热处理后的半导体器件。
技术介绍
作为半导体器件的大规模集成电路(LSI)的性能提高就是提高集成度，即随着构成半导体器件的元件微细化而能实现。为此，不断增进LSI大规模化，元件微细化。而且，为了使元件微细化，需要在距半导体衬底表面20nm以下左右的浅处，形成pn结。随着元件被微细化而形成更浅的pn结将困难起来。为了形成浅pn结，就要形成浅的杂质扩散区域。作为形成浅杂质扩散区域的方法，首先，要以低加速能量，对半导体衬底离子注入杂质，并热处理半导体衬底。但是，就杂质的p型掺杂剂硼(B)、n型掺杂剂磷(P)、砷(As)的离子注入来说，半导体衬底硅(Si)中的扩散系数较大，因而用卤素灯快速热退火(RTARapid Thermal Anneal)处理，杂质向半导体衬底的内部和往外面扩散，就不可能在半导体衬底上形成有高浓度杂质的浅的杂质扩散区域。另一方面，应该抑制杂质的扩散，降低RTA处理中的热理温度的话，激活高浓度杂质就没有指望了。这样，在半导体衬底上形成使高浓度杂质激活并有低电阻的浅杂质扩散区域是困难的。最近，为了解决这个困难，以瞬时给激活杂质供给必要的热能为目的，研讨用氙(Xe)闪光灯的闪光灯退火法。氙闪光灯是有管内装入氙气的石英管，通过管内瞬时使电容器等所存贮的电荷放电，可在例如数100μs～数100ms时间范围内，发出高辉度的白光。该白光被半导体衬底吸收，使半导体衬底瞬间发热，能瞬时得到对杂质的激活必要的热能。因此，不会使半导体衬底中注入的杂质浓度分布变化，但能激活高浓度杂质。氙闪光灯因放电而发光，因而照射面积宽广，瞬时照射整个半导体衬底的整个面，能够一并热处理半导体衬底。使整个半导体衬底高速升温降温，因而认为对半导体衬底产生很大的热应力。而且，元件由有凹凸的微细图形的不同材料构成，因而，对半导体衬底照射高辉度白光的话，因元件的不同材料折射率不同，高辉度白光折射，在半导体衬底内进行相干，高辉度白光局部性集中，形成局部性温度高的发热点(热点)。可以认为由于元件的不同材料的加热效率、比热、热传导率、热膨胀率不同，而在不同材料间产生热应力。由于这些情况，半导体衬底上发生滑移和缺陷等的衬底损伤，担心降低半导体器件的生产成品率。为了降低对半导体衬底发生的热应力，抑制热点的发生，如降低高辉度白光照射前的半导体衬底的衬底预热温度或氙闪光灯照射能量的话，就无法期待充分激活杂质。在半导体器件的制造方法方面，已经公开层间绝缘膜表面形成光吸收膜的技术。因为层间绝缘膜表面形成的光吸收膜发热，因而可以认为热点很难发生，然而并不是半导体衬底本身发热，进行半导体衬底有效的瞬间升温是困难的(例如，参照专利文献1。)。特开2000-183177号公报(第1图)
技术实现思路
本专利技术鉴于上述情况而做出专利技术，其目的在于提供一种可在半导体衬底上形成不发生滑移和缺陷的浅pn结的半导体器件的制造方法。而且，本专利技术的目的在于提供半导体衬底上无滑移和缺陷，具有浅pn结的半导体器件。为了解决上述问题点的本专利技术第1的特征在于，具有在硅衬底上形成隔离元件区域的元件隔离区域；在该元件区域的硅衬底上成膜栅绝缘膜；在该栅绝缘膜上形成栅电极；通过以这个栅电极为掩模的离子注入，形成对包括硅衬底表面的元件区域注入源漏杂质的源漏杂质区域；进行不使该源漏杂质扩散，但恢复源漏杂质区域晶体性的热处理；在元件隔离区域、硅衬底和栅电极上形成层间绝缘膜；以及将不被该层间绝缘膜吸收而被硅衬底吸收的光经过层间绝缘膜照射硅衬底，加热硅衬底并不扩散源漏杂质，但激活源漏杂质的半导体器件的制造方法。本专利技术第2的特征在于，具有在硅衬底上形成碳化硅层或氮化硅层；在硅衬底上形成隔离元件区域的元件隔离区域；在该元件区域的硅衬底上成膜栅绝缘膜；在该栅绝缘膜上形成栅电极；通过以该栅电极为掩模的离子注入，形成对包括硅衬底表面的元件区域注入杂质的源漏杂质区域；以及以硅衬底吸收的光照射该衬底，加热硅衬底并不扩散杂质，但杂质激活的半导体器件的制造方法。本专利技术的第3特征在于，具有有多个元件区域的硅衬底；设于该硅衬底表面，隔离元件区域的元件隔离区域；设于该元件区域的硅衬底上的栅绝缘膜；设于该栅绝缘膜上的栅电极；具有设于包括硅衬底表面的元件区域，与元件区域的导电型不同的源漏杂质区域；以及设于栅绝缘膜下方的碳化硅层或有氮化硅层的半导体器件。附图说明图1是有关第1实施例半导体器件的制造中途的剖面图(之1)。图2是有关第1实施例半导体器件的制造中途的剖面图(之2)。图3是表示有关第1实施例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层的离子注入后恢复晶体性和抑制再扩散的，使用卤素灯的RTA处理温度与时间的应用范围的曲线图。图4是表示有关第1实施例半导体器件nMOSFET结漏电流的晶片面内分布的累积几率曲线图。图5是表示有关第1实施例半导体器件pMOSFET结漏电流的晶片面内分布的累积几率曲线图。图6是表示有关第1实施例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层的离子注入后激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法的衬底预热温度和照射能量密度的应用范围曲线图。图7是表示比较例半导体器件的制造方法的，源漏扩散层的离子注入后用于激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法的衬底预热温度和照射能量密度的应用范围曲线图。图8是表示比较例半导体器件的制造方法的，源漏扩散层的离子注入后用于激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法，表示热点发生位置的半导体器件剖面图。图9是有关第2实施例半导体器件的剖面图。图10是有关第2实施例半导体器件的制造中途的剖面图(之1)。图11是有关第2实施例半导体器件的制造中途的剖面图(之1)。图12是有关第2实施例半导体器件的制造中途的剖面图(之3)。图13是表示有关第2实施例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层的离子注入后激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法的衬底预热温度和照射能量密度的应用范围曲线图。图14是表示有关第2实施例半导体器件的氮化硅层或碳化硅层的配置位置的半导体器件剖面图。图15是有关第3实施例半导体器件的剖面图。图16是有关第3实施例半导体器件的制造中途的剖面图。图17是比较例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层的离子注入后激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法的衬底预热温度和半导体衬底脆性破坏的拉伸应力的关系曲线图。图18是比较例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层离子注入后激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法，发生的应力的半导体衬底深度方向的分布图。图19是有关第3实施例半导体器件的制造方法的，用于源漏扩散层的离子注入后激活的，用氙闪光灯的闪光灯退火法的应力发生情况的半导体衬底剖面图。具体实施例方式其次，参照附图，说明有关本专利技术实施例。以下附图的记载中，同一或类似的部分附加同一或类似的标号。而且，附图是典型的图，厚和平面尺寸的关系，应该注意各层厚度的比率等与实际的不同。(第1实施例)以半导体器LSI的元件CMOS晶体管的制造工序为例，说明有关本专利技术第1实施例半导体器件的制造方法。首先，如图1(a)所示，p型硅(Si)衬底1的nMOS区域内形成p阱(well)层3，在pMOS区域内形成n阱层2。p阱层3的周围和n阱层2的周围形成元件隔离区域4本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制造方法，其特征是包括：在硅衬底上形成隔离元件区域的元件隔离区域；在所述元件区域的所述硅衬底上成膜栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上形成栅电极；通过以所述栅电极为掩模的离子注入，在包括所述硅衬底表面的所述元件区域，形成注入源漏杂质的源漏杂质区域；进行不使所述源漏杂质扩散，恢复所述源漏杂质区域晶体性的热处理；　在所述元件隔离区域、所述硅衬底和所述栅电极上形成层间绝缘膜；以及介以所述层间绝缘膜对所述硅衬底照射所述在层间绝缘膜不吸收而在所述硅衬底吸收的光加热所述硅衬底，不扩散所述源漏杂质，但激活所述源漏杂质。

【技术特征摘要】
JP 2003-6-17 172239/20031.一种半导体器件的制造方法，其特征是包括在硅衬底上形成隔离元件区域的元件隔离区域；在所述元件区域的所述硅衬底上成膜栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上形成栅电极；通过以所述栅电极为掩模的离子注入，在包括所述硅衬底表面的所述元件区域，形成注入源漏杂质的源漏杂质区域；进行不使所述源漏杂质扩散，恢复所述源漏杂质区域晶体性的热处理；在所述元件隔离区域、所述硅衬底和所述栅电极上形成层间绝缘膜；以及介以所述层间绝缘膜对所述硅衬底照射所述在层间绝缘膜不吸收而在所述硅衬底吸收的光加热所述硅衬底，不扩散所述源漏杂质，但激活所述源漏杂质。2.按照权利要求1所述的半导体器件的制造方法，其特征是还包括形成所述源漏杂质区域之前，通过以所述栅电极为掩模的离子注入，在包括所述硅衬底表面的所述元件区域，形成注入扩散杂质的扩散杂质区域；进行不使所述扩散杂质扩散，恢复所述扩散杂质区域晶体性的热处理；以及在所述栅电极侧面上形成侧壁隔层。3.按照权利要求1或2所述的半导体器件的制造方法，其特征是形成所述层间绝缘膜是在所述元件隔离区域，在所述硅衬底和所述栅电极上形成多孔性的膜。4.按照权利要求1到3的任一项所述的半导体器件的制造方法，其特征是形成所述层间绝缘膜，包括使所述层间绝缘膜表面平坦化。5.一种半导体器件的制造方法，其特征是包括在硅衬底上形成碳化硅层或氮化硅层；在所述硅衬底上形成隔离元件区域的元件隔离区域；在所述元件区域的所述硅衬底上成膜栅绝缘膜；在所述栅绝缘膜上形成栅电极；通过以所述栅电极为掩模的离子注入，在包括所述硅衬底表面的所述元件区域，形成注入杂质后的源漏杂质区域；对所述硅衬底照射被所述硅衬底吸收的光加热所述硅衬底，不扩散所述杂质，但激活所述杂质。6.按照权利要求5所述的半导体器件的制造方法，其特征是还包括在形成所述源漏杂质区域之前，通过以所述栅电极为掩模的离子注入，在包括所述硅衬底表面的所述元件区域，形成注入扩散杂质的扩散杂质区域；以及在所述栅电极侧面上形成侧壁隔层。7.按照权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其特征是还包括进行不使所述杂质扩散，而恢复所述扩散杂质区域晶体性的热处理。8.按照权利要求6所述的半导体器件的制造方法，其特征是还包括介以所述层间绝缘膜对所述硅衬底照射所述光加热所述硅衬底，...

【专利技术属性】
技术研发人员：伊藤贵之，
申请(专利权)人：株式会社东芝，
类型：发明
国别省市：JP[日本]