以凹陷漏极及源极区降低晶体管结电容值制造技术

通过根据间隔件结构而凹陷漏极及源极区的一些部分，用来形成深漏极及源极区之后续注入工艺可造成向下延伸到ＳＯＩ晶体管的埋入绝缘层之适度高掺杂剂浓度。此外，该间隔件结构使显著量的应变半导体合金维持其原始的厚度，因而提供了有效率的应变诱发机构。通过精密退火技术的使用而可避免不当的横向扩散，因而降低各别间隔件的横向宽度，且因而降低晶体管装置的长度。因此，可根据降低的横向尺寸而实现增强的电荷载子迁移率以及降低的结电容值。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术的揭示大致有关集成电路的制造，且详言之，是有关具有降低结电容值的 高浓度掺杂结之诸如绝缘层上覆硅(SOI)组构中之金属氧化物半导体(MOS)晶体管结构的 极精密场效应晶体管的制造。
技术介绍
在个别电路组件的特征尺寸(feature size)持续微縮努力的驱策下，以数种方式 使集成电路的制造工艺持续有所改良。目前及在可预期的未来，由于硅衬底的容易取得，且 由于过去数十年所开发出的已为大家接受的工艺技术，而使大部分的集成电路系基于且将 基于硅装置。开发具有增加包装密度(packing density)及增强性能的集成电路时之关 键性议题即是诸如MOS晶体管组件的晶体管组件之微縮，以便提供用于制造现代中央处理 单元(CPU)及内存装置时所需之大量的晶体管组件。制造具有降低尺寸的场效应晶体管 时的一重要态样是用来控制使晶体管的源极及漏极区隔离的导电沟道的形成之栅极电极 的长度之縮短。晶体管组件之源极及漏极区是包含与周围的结晶主动区(诸如衬底或井区 (well region))中之掺杂剂的导电性类型相反的导电性类型的掺杂剂之导电半导体区。 虽然栅极长度的縮短是得到较小且较快速的晶体管组件所必要的，然而，为了在 降低栅极极长度的情况下维持适当的晶体管性能，又额外地牵涉到了多个议题。在这一 方面的一项挑战性工作是至少在沟道区的邻近区域中提供浅结区(亦即，源极及漏极延伸 区)，源极及漏极延伸区仍然呈现高导电系数(conductivity),以便在将电荷载子自沟道 传导到漏极及源极区的各别接触区时将电阻系数(resistivity)最小化。通常系通过执行 离子注入序列，以便得到具有在横向及深度上变化的掺杂剂分布之高掺杂剂浓度，而满足 对具有高导电系数的浅结之要求。然而，将高剂量的掺杂剂加入结晶衬底区时，将对晶体结 构造成严重破坏，且因而通常需要一个或多个退火周期，用于活化掺杂剂，亦即，将掺杂剂 置于晶位(crystal site)，并改正严重的结晶破坏。然而，在电气上有效的掺杂剂浓度受限 于用来在电气上活化掺杂剂的退火周期的能力。该能力又受限于硅晶体中的掺杂剂的固态 溶解度(solidsolubility)以及与工艺要求兼容的退火工艺之温度及持续时间。此外，除 了掺杂剂活化及结晶破坏的改正之外，在退火期间也可能发生掺杂剂扩散，因而可能导致 掺杂剂分布的"模糊(blurring)"。有限度的模糊对界定诸如延伸区与栅极电极间之重叠 的关键性晶体管特性可能是有利的。在漏极及源极区的其它区域(亦即，在较深的部分) 中，该扩散可能造成对应的PN结区的掺杂剂浓度降低，因而减少了这些区域邻近处的导电 系数。 因此，在一方面，考虑到高度的掺杂剂活化、离子注入造成的晶格损伤之再结晶、 以及延伸区的浅区域中的所需扩散时，高退火温度可能是较佳的，但是在另一方面，退火 工艺的持续时间应是短的，以便限制掺杂剂在较深的漏极及源极区之扩散程度，因而可减 少各别PN结上的掺杂剂梯度(gradient)，且亦因平均掺杂剂浓度的降低而降低了整体的 导电系数。此外，在退火工艺期间的极高温可能对栅极绝缘层有不利的影响，因而降低了4栅极绝缘层的可靠性。亦即，高退火温度可能降低栅极绝缘层的品质，且因而可能影响到 栅极绝缘层的介电特性，因而可产生增加的漏电流(leakage current)、降低的崩溃电压 (breakdown voltage)等的效应。因此，对于极先进的晶体管而言，所需掺杂剂分布的定位、 形状、及维持对界定装置的最终性能是重要的特性，这是因为漏极与源极区间之导电路径 之整体串联电阻值可代表用来决定晶体管性能的主要部分。 最近，已开发出可在衬底的表面部分上达到极高温度的先进退火技术，因而将足 够的能量转移到用来活化掺杂剂并将晶格损伤再结晶的原子，然而，其中处理的持续时间 短到足以实质上防止掺杂剂物质及载体材料中所含的其它杂质之显著扩散。通常系根据 被组构成具有适当的波长之光的辐射源而执行各别之先进退火技术，其中该波长可被衬底 及在该衬底上形成的任何组成部分的上方部分有效率地吸收，且其中可将该辐射的有效持 续时间控制在诸如几毫秒或更短的持续时间的所需之短时间间隔。例如，可使用可提供将 造成材料的近表面加热的具有界定波长范围的光之各别的闪光灯曝光源，因而提供了使在 载体材料的近表面处所提供的材料中之各别原子进行短范围移动之条件。在其它的情形 中，可使用诸如形式为雷射短脉波或雷射持续光束的雷射辐射，其中可根据适当之扫描机 制而将该雷射辐射扫描在衬底表面上，以便在该衬底上的每一点得到所需的短时间加热。 因此，相较于经常可将整个载体材料加热到所需温度之传统的快速热退火(rapid thermal a皿eal ;简称RTA)工艺，所述基于辐射的先进退火技术造成在极短的时间间隔内供应高能 量之不平衡状况，因而在极薄的表面层上提供了所需之极高温，且同时该衬底的其余材料 可实质上保持不受退火工艺期间的能量沉积之影响。因此，在先进的制造体系中，传统的 RTA工艺经常可能被先进的基于辐射的退火工艺取代，以便在漏极及源极区中得到高度的 掺杂剂活化及再结晶，同时不会不当地影响到掺杂剂扩散，因而对各别PN结上的陡峭之掺 杂剂梯度可能是有利的。然而，除非投入相当多的努力，否则将根据控制良好的掺杂剂扩散 的有效沟道长度之调整步骤整合到传统的流程中可能是困难的，因而造成额外的工艺复杂 性。另一方面，当要维持有效率的工艺流时，根据已为大家接受的传统退火技术的有效沟道 长度之界定可能需要增加的间隔件宽度，且因而造成了晶体管的增加之横向尺寸。 与漏极及源极区以及PN结的横向及垂直掺杂剂分布有关之另外的问题可以PN 结的整体电容值之方式呈现，该问题系大体上与半导体装置的其余主动区的PN结所形成 之有效界面有关。为了进一步增强SOI晶体管之性能，可以可得到向下延伸到埋入绝缘层 的高掺杂剂浓度之方式设计垂直掺杂剂分布，而显著地减少PN结的寄生电容(parasitic capacitance)。在此种方式下，只有横向的界面(亦即，漏极及源极区的PN结)会影响到 整体结电容值，此外，向下延伸到埋入绝缘层之高掺杂剂浓度提供了所需之PN结特性，且 亦降低了漏极及源极区中之整体串联电阻值。然而，以向下延伸到埋入绝缘层的高掺杂剂 浓度提供深漏极及源极区时，可能需要精密的离子注入技术，因而造成整体工艺的复杂性。 在其它的情况中，可调整各别退火工艺的工艺参数，使退火工艺期间的掺杂剂扩散可产生 所需的垂直掺杂剂分布，而实现埋入绝缘层上的适度高之掺杂剂浓度。然而，所述各别的退 火参数可能与对降低晶体管长度的要求不兼容，这是因为也可能发生诸如延伸区中的横向 扩散，且造成被修改的沟道长度，因而可能需要增加的间隔件宽度，以便适应各别退火工艺 期间的增加的扩散活动。因此，在增加精密半导体装置的包装密度时，具有诱发高扩散活动 且因而产生高热预算(thermal budget)的延长工艺时间的高温退火工艺可能是较不受欢迎的方法。 此外，最近已开发出可显著地增强诸如P沟道晶体管性能的晶体管性能之技术， 此种技术提供了可在基于硅的主动晶体管区的漏极及极区中形成之诸如硅/锗化合物的 应变半导体材本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种方法，包括下列步骤：通过将晶体管的栅极电极结构用来作为注入掩模，以执行第一离子注入工艺，而在该晶体管的半导体区中形成漏极及源极延伸区；在该栅极电极结构的侧壁形成间隔件结构；在形成该间隔件结构之后，执行蚀刻工艺，因而在该半导体区中界定多个凹处；将该间隔件结构用来作为注入掩模，而在所述凹处中执行第二离子注入工艺，用以形成漏极及源极区，所述漏极及源极区延伸到位于该半导体区之下的埋入绝缘层；以及执行退火工艺，用以活化所述漏极及源极区的掺杂剂。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：T福伊德尔，M连斯基，A格林，
申请(专利权)人：先进微装置公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]