專利名稱：一種制造一半導(dǎo)體器件的方法
相關(guān)申請(qǐng)案交叉參照本申請(qǐng)案主張美國臨時(shí)申請(qǐng)案第60/392,023號(hào)及美國臨時(shí)申請(qǐng)案第60/391,802號(hào)的權(quán)利并主張優(yōu)先于該兩個(gè)申請(qǐng)案，該兩個(gè)申請(qǐng)案均于2002年6月26日提出申請(qǐng)。
發(fā)明
背景技術(shù)：
領(lǐng)域本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件，具體而言，涉及用于制造半導(dǎo)體器件的方法。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)半導(dǎo)體器件的制造方法已為人們所熟知，其包括如下步驟形成一門極介電層，沉積多晶硅柵極材料，將多晶硅/介電材料門極疊層圖案化形成柵極，植入一漏極延展植入劑，形成側(cè)壁絕緣體結(jié)構(gòu)(間隔層)，植入一源極/漏極植入劑，然后進(jìn)行熱處理以擴(kuò)散并電激活所植入層。這些植入劑可為n-型或p-型摻雜劑，以便分別形成N-溝道或P-溝道器件。
隨著按比例縮小技術(shù)在柵極摻雜方面的進(jìn)步，出現(xiàn)了各種與傳統(tǒng)CMOS處理相關(guān)的技術(shù)問題。首先，隨著門極介電層厚度的按比例減小，柵極/門極介電層界面處的場(chǎng)強(qiáng)隨之增大，致使柵極在介電層界面處即開始經(jīng)受電荷耗盡。而人們卻不希望出現(xiàn)此種狀態(tài)，因?yàn)槠渚哂惺褂行чT極介電層厚度增大、閾電壓出現(xiàn)變化等影響。此外，還存在著一頗具挑戰(zhàn)性的問題人們?cè)噲D增加對(duì)電極/介電層界面處柵極的摻雜，而此會(huì)增大摻雜劑通過門極介電層擴(kuò)散入溝道內(nèi)的危險(xiǎn)，在使用硼來摻雜門極時(shí)尤其如此。人們不希望摻雜劑滲透過門極介電層，因?yàn)榇藭?huì)使閾電壓出現(xiàn)變化。器件對(duì)摻雜劑滲透過門極介電層頗為敏感，這是因?yàn)殚T極下面溝道區(qū)域中的摻雜濃度較低；因而即使有少量的摻雜劑擴(kuò)散穿過門極介電層亦會(huì)產(chǎn)生明顯的影響。
在門極摻雜處理中涉及兩個(gè)單元處理，這兩個(gè)單元處理相互作用決定門極耗盡及門極介電層滲透的程度。第一個(gè)單元處理是用于提供摻雜劑原子的離子植入，第二個(gè)單元處理是為激活所植入摻雜劑所需的熱處理或退火，其還會(huì)使摻雜劑擴(kuò)散穿過門極材料。由于底層的溝道區(qū)域摻雜濃度較低，因而為確保摻雜劑不會(huì)植入穿過門極氧化層，將離子植入能量選得較低，盡管此會(huì)犧牲生產(chǎn)率。此要求摻雜劑擴(kuò)散穿過門極層，以在需要防止門極耗盡的柵極/門極介電層界面處提供摻雜劑。然而，門極材料通常為多晶硅，而多晶硅具有極不一致的擴(kuò)散特性。因此，存在著向下到達(dá)多晶硅晶粒間界的極快速擴(kuò)散，因而某些摻雜劑會(huì)迅速地到達(dá)柵極/門極介電層界面，而大部分摻雜劑仍需要擴(kuò)散以完全摻雜多晶硅晶粒從而獲得高的導(dǎo)電率。因此，隨著熱處理的繼續(xù)，柵極/門極介電層界面處的晶界摻雜劑會(huì)造成門極介電層滲透的風(fēng)險(xiǎn)。當(dāng)熱處理溫度升高、時(shí)間變長時(shí)，此種風(fēng)險(xiǎn)亦會(huì)增大。由于需要使摻雜劑擴(kuò)散至柵極/門極介電層界面并需要電激活所植入粒子，因而對(duì)降低柵極退火時(shí)間/溫度而言，存在若干實(shí)際限制因素，舉例而言，如在M.Kase等人所著的“用于制造100納米節(jié)點(diǎn)高性能邏輯及系統(tǒng)LSI的FEOL技術(shù)(FEOL Technologies for Fabricating HighPerformance Logic and System LSI of 100nm node)”(第12屆國際離子植入技術(shù)會(huì)議會(huì)刊，1998年第91頁)中所揭示。
目前已提出的旨在解決這些問題的技術(shù)包括氮氧化合物門極介電層、SiGe柵極材料及金屬柵極材料。氮氧化合物門極介電層適用于減輕硼滲透過門極氧化層，但對(duì)門極耗盡效應(yīng)卻毫無助益。SiGe門極材料亦會(huì)降低硼擴(kuò)散，因而當(dāng)增大有效摻雜濃度時(shí)對(duì)門極滲透問題有所助益，同時(shí)亦對(duì)門極耗盡問題有所助益。問題在于，SiGe門極材料會(huì)降低NMOS特性，因而需要使用復(fù)雜的選擇性技術(shù)來實(shí)現(xiàn)一完整的CMOS解決方案。金屬門極方法則解決了硼滲透問題(不會(huì)有硼擴(kuò)散)及門極耗盡問題(電荷濃度接近無限)，但會(huì)使同時(shí)設(shè)定NMOS及PMOS的閾電壓變得極其困難。金屬門極方法亦在處理整合方面面臨很大的挑戰(zhàn)，原因在于在進(jìn)行植入激活(例如源極區(qū)及漏極區(qū)所需的植入激活)所需的熱處理高溫下，金屬層在實(shí)體上不穩(wěn)定。
隨著技術(shù)的按比例縮小，傳統(tǒng)器件還面臨著其他限制因素。隨著按比例縮小的持續(xù)進(jìn)行(例如＜0.1μm技術(shù))，為保證具有高的工作性能，傳統(tǒng)器件面臨著需要提供足夠的漏極延展區(qū)門極覆蓋層之苦。具體而言，當(dāng)覆蓋區(qū)按比例縮小時(shí)，非本征串聯(lián)電阻會(huì)變成一限制因素。由Ghani等人在VLSI技術(shù)論叢(Symposium VLSI Technology，第17-18頁，2001年)中所報(bào)告的最近分析表明，一種不對(duì)稱結(jié)構(gòu)有可能實(shí)現(xiàn)進(jìn)一步按比例縮小同時(shí)仍保持高性能器件特性。然而，Ghani等人在所演示器件中所用處理相對(duì)于大規(guī)模生產(chǎn)要求而言極具制約性該結(jié)構(gòu)要求在源極側(cè)而非漏極側(cè)進(jìn)行選擇性的傾斜植入。為制成具有此一結(jié)構(gòu)的器件，要求將其布局限定為使所有源極均處于一側(cè)并使所有漏極均處于另一側(cè)，從而使電路極其龐大。
目前存在的另一種趨勢(shì)是形成淺半導(dǎo)體結(jié)。形成淺半導(dǎo)體結(jié)這一要求是不斷向更小器件邁進(jìn)的持續(xù)按比例縮小半導(dǎo)體技術(shù)的直接結(jié)果。隨著器件變得愈來愈小，為保持晶體管及其他所需電路元件的正確功能，必須修改制造處理中的許多特性。對(duì)半導(dǎo)體結(jié)形成技術(shù)的影響在于隨著技術(shù)的按比例縮小，預(yù)計(jì)半導(dǎo)體結(jié)的深度亦將隨之按比例縮小，換言之，隨著門極長度愈來愈短，半導(dǎo)體結(jié)也會(huì)變得愈來愈淺。通過此種方式，來保持晶體管的功能。
繼續(xù)沿用原有的按比例縮小半導(dǎo)體結(jié)深度的方法存在若干困難。具體而言，形成此等半導(dǎo)體結(jié)的傳統(tǒng)方法是借助離子植入將摻雜劑引入半導(dǎo)體襯底中，隨后再執(zhí)行一熱處理步驟將摻雜劑原子電激活。為獲得更淺的半導(dǎo)體結(jié)，必須使用更低的能量來執(zhí)行離子植入，從而盡可能使原子不滲透入半導(dǎo)體襯底中。一般而言，淺半導(dǎo)體結(jié)要求離子植入能量小于5keV，而超淺半導(dǎo)體結(jié)則要求離子植入能量小于1keV(對(duì)應(yīng)硼植入劑而言)。這些植入劑在傳統(tǒng)植入機(jī)上的生產(chǎn)率較低，這是因?yàn)檫@些植入劑處于卻爾特定律(Child’s Law)的適用范圍內(nèi)植入劑能量小于10keV。在該范圍內(nèi)，植入劑的射束電流受到空間電荷效應(yīng)的限制，使最大電流與吸取電壓引出電壓的3/2次方成正比。提高該范圍內(nèi)的生產(chǎn)率的傳統(tǒng)方法是對(duì)植入機(jī)采用一加速/減速構(gòu)造以高能量吸取射束以免出現(xiàn)卻爾特定律所施加的空間電荷限制，然后在圓片之前減速以使用正確的能量進(jìn)行植入。盡管此種方法能夠?qū)⑸a(chǎn)率提高2x倍左右，但減速射束具有能量污染問題且會(huì)導(dǎo)致植入不均勻。
用于形成超淺半導(dǎo)體結(jié)的傳統(tǒng)植入處理還存在其他問題植入劑會(huì)在植入有硅的層中形成缺陷結(jié)構(gòu)，當(dāng)降低能量且該層變得更淺時(shí)，此會(huì)更成問題。首先，由于當(dāng)使植入較淺時(shí)受到植入的半導(dǎo)體襯底的體積減小，因而所形成缺陷的密度會(huì)迅速增大。由于劑量不是相同就是增大，因而減小植入深度相當(dāng)于既增大所植入摻雜劑的密度亦增大植入缺陷的密度。隨著缺陷密度的增大，交互影響的可能性隨之顯著增大，并會(huì)造成如下問題缺陷的組合會(huì)造成非常難以退火的更為復(fù)雜的缺陷結(jié)構(gòu)?？勺⒁獾?，高密度的所植入摻雜劑(例如硼)亦會(huì)增大形成摻雜劑復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可能性。當(dāng)摻雜劑濃度超過固溶度時(shí)，此尤其很成問題，其原因在于超飽和的摻雜劑往往會(huì)沉淀成人們不希望有的結(jié)構(gòu)。例如，超飽和的硼往往會(huì)沉淀成硼化硅(SiB4)，該種結(jié)構(gòu)將硼結(jié)合入非電激活位置，從而使硼植入劑組分完全無效。隨著能量的降低，會(huì)有更多的植入劑量駐存于一區(qū)域中，使該區(qū)域中的濃度高于溶解度，從而使植入劑的有效性隨能量而降低。
傳統(tǒng)處理亦對(duì)用于將所植入摻雜劑電激活的熱處理或退火設(shè)置了苛刻的約束條件。將襯底加熱至高溫以有效地激活所植入摻雜劑這一需要與限制退火溫度及時(shí)間以防止擴(kuò)散這一需要彼此非常矛盾。這種矛盾促使人們開發(fā)出一種稱作峰值退火的處理，在此種處理中，是將溫度迅速升高至一峰值溫度，然后立即降低溫度，以使在最高溫度上的駐留時(shí)間接近于零。為形成超淺硼結(jié)，有必要進(jìn)行此一退火，以最大限度降低硼的擴(kuò)散。
有人提出通過植入于一表面氧化層中然后再通過該氧化層擴(kuò)散入襯底中形成半導(dǎo)體結(jié)來解決形成超淺半導(dǎo)體結(jié)時(shí)存在的這些問題中的某些問題，例如，此論述于Schmitz等人所著的“通過自所植入氧化層向外擴(kuò)散來形成超淺結(jié)(Ultra-Shallow Junction Formation by Outdiffusion from ImplantedOxide)”(IEEE-IEDM’98，第1009頁；及Schmitz等人所著的“通過自所植入氧化層快速熱擴(kuò)散來制成淺結(jié)(Shallow Junction Fabrication by RapidThermal Outdiffusion from Implanted Oxides)”(快速熱處理技術(shù)的進(jìn)步(Advances in Rapid Thermal Processing)會(huì)刊，電化學(xué)協(xié)會(huì)(ElectrochemicalSociety)，Seattle Washington，1999，第187頁)。此種方法的優(yōu)點(diǎn)是通過使大部分植入破壞處于氧化層中而降低或消除半導(dǎo)體襯底中的缺陷形成。該方法亦會(huì)放寬對(duì)退火的約束條件，因?yàn)榇藭r(shí)大部分?jǐn)U散將通過氧化層進(jìn)行。然而，該方法的缺點(diǎn)是通過氧化層進(jìn)行的擴(kuò)散通常慢于通過硅進(jìn)行的擴(kuò)散，例如，此在Fair所著的“超薄門極氧化層中硼擴(kuò)散的實(shí)體模型(Physical Models ofBoron Diffusion in Ultrathin Gate Oxides)”(J.Electrochem.Soc.144，1997，第708-717頁)中有所論述。
傳統(tǒng)處理存在的另一問題是當(dāng)試圖形成一超淺結(jié)時(shí)很難避免植入于氧化層內(nèi)，例如此論述于Krull等人所著的“原生氧化層對(duì)亞keV離子植入劑的重要性(The importance of the native oxide for sub-keV ion implants)”(第12屆離子植入技術(shù)國際會(huì)議-1998會(huì)刊(Proc 12thInternational Conferenceon Implant Technology-1998)第1113頁，1999)。隨著技術(shù)的按比例縮小及植入能量的降低，日益難以足夠充分地移除表面氧化層以使其不會(huì)干擾離子植入過程。如Krull等人所論述，甚至原生氧化層(僅通過在室溫下暴露于空氣中而在硅圓片上形成的氧化層)的厚度亦足以使能量為250eV的硼植入劑的大部分原子進(jìn)入氧化層(1.5nm)內(nèi)而非如人們所愿進(jìn)入硅中。由于原生氧化層系在室溫下在空氣中形成，因而為植入于真正的裸襯底中，需要采取極端的措施，例如在離子植入機(jī)的真空系統(tǒng)內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)剝除氧化層。目前尚不存在具備此種功能的生產(chǎn)用植入機(jī)。若不具備植入于真正裸襯底中的能力，生產(chǎn)解決方案必定會(huì)涉及到控制所存在氧化層的厚度并植入于該氧化層中。為實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)水平的可重復(fù)性，將需要提供此一處理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明使用一兩次沉積式門極形成處理來實(shí)現(xiàn)替代處理?xiàng)l件，這些替代處理?xiàng)l件解決了在傳統(tǒng)技術(shù)中遇到的門極耗盡及摻雜劑滲透過門極介電層的問題。具體而言，本發(fā)明涉及到通過一兩次沉積加植入順序的組合來形成一柵極。其中第一次沉積較薄且其對(duì)應(yīng)的植入極淺，以便盡可能靠近柵極/門極介電層界面直接設(shè)置一最大有效劑量。簇離子植入劑能夠?qū)崿F(xiàn)高劑量、超低有效能量的植入處理，簇離子植入劑的出現(xiàn)消除了先前摻雜極薄層時(shí)存在的限制。第二次沉積則將柵極制作完成至一傳統(tǒng)厚度，并允許獨(dú)立地選擇第二次沉積所用的離子植入劑及熱處理。
應(yīng)注意，峰值退火的出現(xiàn)進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)了極淺的高度激活摻雜劑層。峰值退火是一種快速的熱力過程或熱處理，在峰值退火中，處于最高溫度下的時(shí)間接近于零溫度在極快速地驟然升高后立即盡可能快地驟然下降。在本發(fā)明中，在柵極/門極介電層界面處形成淺摻雜層可消除其中一個(gè)對(duì)單一門極處理通常所用的植入及熱處理的約束由于不再需要使摻雜劑穿過柵極層擴(kuò)散至門極介電層界面來阻止門極耗盡，因而可使用峰值退火，從而進(jìn)一步降低摻雜劑滲透過門極介電層的風(fēng)險(xiǎn)。
當(dāng)包含兩個(gè)門極圖案化步驟時(shí)，可實(shí)現(xiàn)此種兩次沉積式門極形成處理的其他益處。具體而言，利用兩個(gè)圖案化步驟的一個(gè)益處在于漏極延展植入既可用于第一級(jí)門極摻雜步驟也可用于漏極延展植入，從而從該處理中消除了一次淺植入。再者，使用兩個(gè)圖案化步驟能夠使人們自由選擇使第二圖案向門極的源極側(cè)偏移。此將形成一其中源極側(cè)上的漏極延展區(qū)重疊遠(yuǎn)大于漏極側(cè)的不對(duì)稱源極/漏極晶體管。這是一種形成Ghani等人所述的晶體管性能類型同時(shí)避免其他設(shè)計(jì)及處理約束的有效方法。
本發(fā)明的另一方面涉及到一種通過如下方式制成一超淺半導(dǎo)體結(jié)的方法將一摻雜物質(zhì)離子植入于一半導(dǎo)體襯底表面上的一介電層內(nèi)，并使該摻雜劑穿過介電層擴(kuò)散入半導(dǎo)體襯底中，從而形成一淺半導(dǎo)體結(jié)。該方法進(jìn)一步包括如下步驟植入一附加物質(zhì)或多于一種附加物質(zhì)，其中所述附加物質(zhì)的作用是增強(qiáng)摻雜劑穿過介電層的擴(kuò)散，從而使該處理更為有效。此一處理的一個(gè)實(shí)例是將一硼/氫簇離子植入一硅圓片上的二氧化硅層中。在此種情況下，如上文中所提及的Fair參考文獻(xiàn)所述，認(rèn)為氫能夠增強(qiáng)硼在二氧化硅中的擴(kuò)散，從而能夠管控用于實(shí)現(xiàn)擴(kuò)散的退火處理。這樣增強(qiáng)氧化層中的擴(kuò)散速率能夠放寬其他處理限制，尤其是對(duì)退火處理時(shí)間及溫度的限制。


參照下文說明及附圖，將易知本發(fā)明的這些及其他優(yōu)點(diǎn)，附圖中圖1a-1d為顯示一本發(fā)明的兩次沉積門極形成處理的處理流程圖；圖2a-2c為顯示根據(jù)本發(fā)明通過該兩次沉積門極形成處理獲得自對(duì)準(zhǔn)漏極延展區(qū)及源極區(qū)、漏極區(qū)的處理流程圖；圖3a-3e為顯示該兩次沉積門極形成處理的處理流程圖，其中根據(jù)本發(fā)明使用兩個(gè)門極圖案化步驟形成一不對(duì)稱覆蓋晶體管；圖4a-4e為顯示根據(jù)本發(fā)明形成帶切口晶體管結(jié)構(gòu)的處理順序的處理流程圖；圖5為一顯示在本發(fā)明的兩步驟式門極形成處理中硼濃度與柵極深度的函數(shù)關(guān)系的曲線圖；圖6為一具有表面介電層的半導(dǎo)體襯底的簡圖；圖7為一顯示根據(jù)本發(fā)明的另一方面由離子束在介電層內(nèi)形成一離子植入層的簡圖；圖8為一顯示根據(jù)圖7所示本發(fā)明實(shí)施例經(jīng)過熱處理后的襯底的簡圖，其中摻雜劑已擴(kuò)散出介電層并形成一淺結(jié)。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明涉及一種使用一兩次沉積式處理形成MOS晶體管的柵極的方法，以作為解決門極耗盡及門極介電層硼濃度問題的方法，該方法無需使用新材料。本發(fā)明亦涉及一種在一半導(dǎo)體襯底中形成一超淺結(jié)的方法。
形成柵極如上文所述，本發(fā)明的一個(gè)方面涉及通過一兩步驟式沉積處理形成MOS晶體管的柵極。在該兩次沉積式處理中，第一步驟是沉積一薄層電極材料，隨后進(jìn)行一淺離子植入以在柵極/門極介電層界面附近提供較高的硼濃度。第二步驟亦是沉積一門極層，隨后進(jìn)行離子植入，以使這兩個(gè)層的總厚度相當(dāng)于一傳統(tǒng)的單層式柵極結(jié)構(gòu)。
在下文對(duì)本發(fā)明實(shí)施例的說明中，論述了某些具體細(xì)節(jié)。應(yīng)了解，這些細(xì)節(jié)僅為實(shí)例。具體而言，這些實(shí)例旨在闡釋一0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)的PMOS(P-溝道金屬氧化物半導(dǎo)體)晶體管。然而，本發(fā)明的原理顯然亦適用于其他應(yīng)用，包括應(yīng)用于NMOS晶體管。
圖1a-1d顯示涉及柵極的形成的本發(fā)明之一實(shí)施例。具體而言，圖1a顯示一已在傳統(tǒng)CMOS處理步驟中經(jīng)過如下步驟處理的半導(dǎo)體襯底(10)形成阱(11)，溝槽絕緣(12)及形成門極介電層(13)。對(duì)于PMOS晶體管而言，該阱結(jié)構(gòu)為(舉例而言)一經(jīng)過摻雜的n-型阱結(jié)構(gòu)。對(duì)于0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，門極介電層厚度約為2nm。第一門極沉積層(14)的厚度為15-20納米(nm)，其例如直接形成于門極介電層(13)頂部。通常，該沉積層(14)為一層非晶硅或多晶硅(polysilicon)。門極介電層與柵極的第一電極層(14)之間的界面(9)即為在傳統(tǒng)器件中出現(xiàn)門極耗盡的區(qū)域。
圖1b顯示該處理的下一步驟進(jìn)行淺離子植入以摻雜第一柵極層。此次植入的要求是使用約500eV的硼植入至一約1×1015cm-2的劑量。一替代處理是以5.5keV的十硼烷植入至1×1014cm-2的劑量，或者亦可使用其他在處理上等效的植入步驟。應(yīng)注意，植入劑的能量必須低，以使摻雜劑滲透較淺；具體而言，所植入的劑量(＜0.1％)不應(yīng)穿過沉積層及門極介電層，因?yàn)闉檎_設(shè)定閾電壓，溝道區(qū)域的摻雜濃度必須低。應(yīng)注意，此種約束條件對(duì)于傳統(tǒng)植入處理而言相當(dāng)苛刻，這是因?yàn)樗璧牡湍芰繒?huì)對(duì)生產(chǎn)率提出挑戰(zhàn)且因離子束減速而引起的能量污染會(huì)造成滲透過門極疊層并滲透入溝道中的風(fēng)險(xiǎn)。
然后，如圖1c所示繼續(xù)進(jìn)行處理，圖1c顯示在第一沉積層(14)上直接沉積第二沉積層(17)。由于第一沉積層14及第二沉積層17一起形成柵極，因而無需使用中間層。第二沉積層(17)既可為非晶硅亦可為多晶硅。應(yīng)注意，非晶硅沉積層在沉積層光滑度及避免隧穿方面具有某些優(yōu)點(diǎn)，但此后在該處理流程中的熱處理期間，非晶硅確實(shí)會(huì)變換成多晶硅。第二沉積層(17)的厚度例如可約為130nm，從而使第一及第二沉積層的總厚度約為150nm，此即柵極的整個(gè)厚度。
圖1d顯示一第二次離子植入或摻雜步驟，例如使用硼、硼原子或硼簇以約2keV的等效硼能量及約5×1015cm-2的高劑量進(jìn)行離子植入。然后，自此開始，使用傳統(tǒng)CMOS處理繼續(xù)進(jìn)行門極圖案化、形成間隔層、形成源極及漏極等。
本發(fā)明的一實(shí)施例包括在第二次植入之前將門極疊層(18)(門極氧化層/第一電極層/第二電極層)圖案化這一步驟。該實(shí)施例之一優(yōu)點(diǎn)是漏極延展區(qū)及源極/漏極區(qū)與經(jīng)圖案化的門極疊層(18)之間自對(duì)準(zhǔn)。該處理順序顯示于圖2a-2c中。具體而言，圖2a顯示來自前一處理順序的經(jīng)過圖1c所示處理及通過傳統(tǒng)光微影將門極疊層18圖案化之后的襯底。對(duì)于0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，門極長度處于60-120nm范圍內(nèi)。圖2b顯示該過程繼續(xù)進(jìn)行漏極延展植入步驟。首先，涂覆一光阻劑(PR)層(23)并將其圖案化，以將PMOS區(qū)域曝光(即漏極延展區(qū)38及39)。對(duì)于漏極延展植入而言，離子束(21)為一能量約為500eV且劑量約為5×1014cm-2的硼植入劑。亦可在處理上等效的條件下使用一硼簇植入劑或硼分子植入劑，例如在共同擁有的美國專利第6,452,338號(hào)中所揭示的十硼烷。該植入劑向經(jīng)曝光的襯底區(qū)域內(nèi)滲透形成圖2c所示的漏極延展區(qū)(22)并亦可在柵極的表面處形成一植入層(若不期望出現(xiàn)該植入?yún)^(qū)域，則可對(duì)柵極表面加以保護(hù))。如圖2b所示，漏極延展區(qū)22的內(nèi)邊緣對(duì)準(zhǔn)門極疊層的邊緣，從而形成自對(duì)準(zhǔn)。然后，使用傳統(tǒng)技術(shù)移除PR層(23)，并通過另一光阻劑層(28)在門極疊層(18)的側(cè)壁上形成絕緣間隔層(25)，光阻劑層(28)經(jīng)涂覆并圖案化后用于曝光PMOS器件區(qū)域，分別界定出漏極區(qū)30及源極區(qū)31。然后，執(zhí)行第二離子植入步驟，以形成一深源極層(26)及漏極層(27)并同時(shí)為整個(gè)柵極(29)提供摻雜劑。第二次植入的處理?xiàng)l件為對(duì)于硼為約2keV的能量及5×1015cm-2的劑量，對(duì)于硼簇離子植入則為在處理上等效的條件。然后，移除第二光阻劑層(28)并接著進(jìn)行(若需要)傳統(tǒng)CMOS處理，包括沉積層間介電層、形成觸點(diǎn)、金屬化等等。
本發(fā)明的另一方面包括在第一組沉積/植入處理之后引入一附加的門極圖案化步驟。在本發(fā)明的該實(shí)施例中，由于第二電極沉積層亦將需要圖案化成柵極，因而需要使用兩個(gè)門極圖案化步驟。由于涂覆兩個(gè)門極圖案頗為困難，因而預(yù)計(jì)僅當(dāng)期望得到一非對(duì)稱晶體管結(jié)構(gòu)時(shí)才會(huì)使用一兩次門極圖案化方法。借助兩個(gè)門極圖案化步驟，可將非對(duì)稱性設(shè)計(jì)進(jìn)兩個(gè)門極圖案中，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)非對(duì)稱性的控制。下文將論述兩種非對(duì)稱結(jié)構(gòu)非對(duì)稱覆蓋結(jié)構(gòu)及帶切口的門極結(jié)構(gòu)。
更具體而言，可通過兩個(gè)門極圖案化處理順序形成一非對(duì)稱重疊晶體管。本發(fā)明該實(shí)施例的一個(gè)方面在于可使用電極植入步驟來形成漏極延展層，這是因?yàn)槠渲踩胍笙嗤?。該?shí)施例的另一方面是能夠通過偏置這兩個(gè)門極圖案來形成非對(duì)稱重疊晶體管結(jié)構(gòu)。該處理順序顯示于圖3a-3e中。在圖3a中，來自圖1a的襯底已經(jīng)過一門極圖案化步驟處理。對(duì)于0.13μm技術(shù)節(jié)點(diǎn)而言，該圖案的門極長度約為50-80nm。此時(shí)，涂覆一光阻劑層(42)并如圖3b所示將其圖案化，以將介電層13的漏極延展區(qū)38及39曝光。然后執(zhí)行一淺離子植入步驟，以在曝光后的源極及漏極區(qū)中形成漏極延展區(qū)(43)，并使第一柵極的曝光表面受到摻雜(44)。該次植入的植入條件可為將一5.5keV的十硼烷植入劑植入至0.5-1×1014cm-2的劑量，或者使用硼或硼簇(例如十硼烷)進(jìn)行在處理上等效的植入。此時(shí)，使用傳統(tǒng)技術(shù)移除光阻劑層(42)，并提供第二門極沉積層(45)，從而形成圖3c所示結(jié)構(gòu)。接下來，將柵極層圖案化，其中該圖案更大且相對(duì)第一門極圖案層存在一偏移。所形成的柵極疊層如圖3d所示。第二門極層超出第一門極層之外的超覆部分可如圖所示(46)限定至晶體管的源極側(cè)。通過此種方式，即可如上文所提及的Ghani等人所述，形成極小的晶體管且不會(huì)降低漏極飽和電流IDSAT。然后，如圖3e所示，在該處理中接著形成門極側(cè)壁間隔層(51)，然后涂覆一光阻劑層(50)并將其圖案化以僅曝光PMOS晶體管，藉以界定所述介電層13的漏極區(qū)38及源極區(qū)39。然后，使用硼在2keV、5×1015cm-2的離子束(47)條件下，或者使用在處理上等效的簇離子植入來執(zhí)行第二次離子植入。圖3e顯示通過滲透該離子植入劑在柵極中形成源極及漏極區(qū)(48)以及第二離子植入層。此時(shí)，即會(huì)形成非對(duì)稱重疊晶體管結(jié)構(gòu)，然后，該襯底將繼續(xù)經(jīng)過一傳統(tǒng)的CMOS制造順序沉積層間介電層、形成觸點(diǎn)、金屬化等等。應(yīng)注意，通過改變此種方法亦可形成其他變體形式的非對(duì)稱襯底晶體管。
本發(fā)明的另一方面涉及到應(yīng)用此種方法如圖4a-4e所示制成一帶切口門極的晶體管結(jié)構(gòu)。在該處理順序中，首先如圖1b所示通過第一次門極沉積及第一次門極植入來處理襯底。然后，將第一柵極層圖案化。該處理中的下一步驟是在經(jīng)圖案化的門極疊層之外的曝光半導(dǎo)體表面處提供第二門極介電層(52)。該第二門極介電層不同于第一門極介電層，且對(duì)第二門極介電層的處理可包括包含如下步驟在內(nèi)的眾多種門極介電層處理步驟中的任何步驟將一諸如氮等物質(zhì)植入現(xiàn)有門極介電層中，對(duì)現(xiàn)有介電層進(jìn)行化學(xué)處理(例如在高溫下暴露于氨中)，清除現(xiàn)有介電層并重新生長一不同的門極介電層(例如一不同厚度的二氧化硅或一具有不同含氮量的氮氧化合物)，沉積另一層門極介電層(例如氮化硅、或氧化鉿或氧化鋯、或硅酸鉿或硅酸鋯)，或者此等處理的一組合。第二門極介電層處理步驟提供一與第一門極介電層不同的門極介電層，從而使第二門極區(qū)的閾電壓不同于第一門極區(qū)。此時(shí)，另一選擇是實(shí)施一第二次閾值調(diào)整植入，如離子束(64)及閾值調(diào)整植入層(65)所示。此次離子植入可為兩種導(dǎo)電類型之一的極輕劑量(劑量范圍為1×1013cm-2)的植入。此次植入將與第二門極介電層一起設(shè)定第二門極區(qū)的閾電壓。
如圖4b所示，在該處理中接下來進(jìn)行第二次柵極沉積步驟，此次沉積的厚度須使總厚度等于傳統(tǒng)厚度。此次沉積既可使用非晶硅亦可使用多晶硅。在下一步驟中，如圖4c所示，將第二柵極沉積層(54)圖案化。因此，最終的晶體管結(jié)構(gòu)包含兩個(gè)具有不同門極介電層的區(qū)域。
接下來，涂覆一光阻劑層(55)，并將其圖案化以曝光PMOS器件(即漏極延展區(qū)64及65)，如圖4d所示。然后，通過植入一含硼的離子束(56)形成漏極延展區(qū)(57)。此次植入的典型條件是500eV的能量及5×1014cm-2的劑量，或者使用在處理上等效的參數(shù)植入硼簇植入劑。此次植入亦會(huì)以傳統(tǒng)方式實(shí)現(xiàn)漏極延展區(qū)與門極疊層邊緣的自對(duì)準(zhǔn)。如果不設(shè)置覆蓋層，則此次植入將在柵極表面上形成一淺摻雜層(58)。然后，剝除光阻劑層(55)，并在柵極的側(cè)壁上形成絕緣側(cè)壁間隔層(59)，如圖4e所示。然后，涂覆一新的光阻劑層(62)并將其圖案化，其中再次保護(hù)NMOS區(qū)域并曝光PMOS區(qū)域(即分別曝光源極區(qū)66及漏極區(qū)67)。接下來，植入離子束以形成源極及漏極區(qū)(61)。該植入亦提供柵極摻雜(63)。此時(shí)，即已形成帶切口門極的晶體管結(jié)構(gòu)，且該襯底將繼續(xù)經(jīng)過一傳統(tǒng)CMOS制造順序沉積層間介電層，形成觸點(diǎn)，金屬化，等等。應(yīng)注意，通過改變此種方法亦可形成其他變體形式的帶切口門極的晶體管。
本發(fā)明的一個(gè)方面是確保第一沉積層厚度、第一植入深度(植入能量)及熱處理的組合使硼不會(huì)滲透過門極氧化層。此要求第一沉積層非常薄且第一植入層非常淺，且熱處理的選擇應(yīng)最大限度地降低擴(kuò)散。在本發(fā)明之一實(shí)施例中，第一植入步驟可使用簇離子植入至一約20nm的第一沉積層厚度，熱處理則可使用峰值退火。此種處理步驟組合將提供為最大限度降低門極耗盡及硼滲透過門極氧化層所需的結(jié)構(gòu)。典型條件包括第一沉積層厚度為20nm，在第一次植入中以約5keV的能量植入十硼烷至1×1014cm-2的劑量，且峰值退火至100℃溫度。這些條件應(yīng)能保證硼不會(huì)滲透過門極介電層。
圖5證實(shí)可實(shí)現(xiàn)適當(dāng)?shù)闹踩霔l件。這些模擬是使用SRIM 2000來進(jìn)行，SRIM2000是一種用于計(jì)算植入于材料中的離子的深度及分布的程序，如J.Ziegler等人在“離子在固體中的終止及范圍(The Stopping and Range of Ions inSolids)”(Pergamon出版社，New York 1985年)中所述。在本實(shí)例中，建立標(biāo)稱植入?yún)?shù)模型來確定由這兩個(gè)植入處理形成的深度分布圖。其中將第一沉積層(71)建模為一15nm厚的多晶硅沉積層。將第一次植入條件建模為一劑量為1×1015cm-2的500eV硼植入，由此得到分布曲線(72)。如圖6所示，不會(huì)有(＜0.1％)植入劑到達(dá)門極氧化層界面(75)，當(dāng)然也不會(huì)有植入劑穿過門極介電層進(jìn)入底層的硅中。第二沉積層(73)則建模為沉積125nm的多晶硅，隨后以2keV的能量及5×1015cm-2的劑量植入硼，由此得到分布曲線(74)。應(yīng)注意，第二植入層分布(74)完全包含于柵極層內(nèi)。對(duì)于NMOS器件，將使用砷離子植入劑，由于砷具有更大的原子量，因而其滲透深度更小，因此不存在門極滲透風(fēng)險(xiǎn)。
形成超淺結(jié)本發(fā)明的另一方面涉及通過如下方式在一半導(dǎo)體襯底中形成一超淺結(jié)將所需摻雜劑植入該半導(dǎo)體襯底表面上的一介電層內(nèi)，然后使該摻雜劑擴(kuò)散出介電層進(jìn)入半導(dǎo)體襯底內(nèi)，從而形成一結(jié)?？膳c該摻雜劑同時(shí)或在此后將一第二物質(zhì)植入該介電層中，以改變介電層/摻雜劑系統(tǒng)的擴(kuò)散性質(zhì)。此一方法的一個(gè)實(shí)例是將一氫化硼簇植入一硅圓片上的二氧化硅層中，其中氫會(huì)增強(qiáng)硼穿過氧化層的擴(kuò)散從而使硼超淺結(jié)的形成更為有效。
該處理始于一半導(dǎo)體襯底1，如圖6所示。通常，半導(dǎo)體襯底為硅圓片，但其亦可為一III-V半導(dǎo)體襯底。此外，半導(dǎo)體襯底通常摻雜至某一程度，此處將假定半導(dǎo)體襯底受到n-型摻雜。在半導(dǎo)體襯底的表面上具有一薄的介電層2。該介電層將通常為二氧化硅或氮化硅，但亦可為其他材料。介電層的厚度須經(jīng)過優(yōu)化，但將可能處于5-20nm厚度范圍內(nèi)。該介電層在兩種材料之間的界面(3)處接觸半導(dǎo)體襯底(1)。
如圖7所示，在該表面處射入一離子束(4)，該離子束(4)的能量足夠低，以使離子植入層(5)完全包含于介電層中。離子束(4)既可代表一單一植入劑(例如硼簇離子)亦可代表一系列植入劑(例如在硼植入劑后使用氫植入劑)。人們可能希望如植入層5所示，使植入有摻雜劑物質(zhì)的層完全包含于介電層內(nèi)。例如，若介電層為二氧化硅，且其厚度為20nm，則以500eV或更低的能量實(shí)施的硼植入將會(huì)完全包含于介電層內(nèi)。人們期望使第二植入物質(zhì)亦完全包含于介電層內(nèi)，以提高其有效性，但如果一部分第二物質(zhì)進(jìn)入半導(dǎo)體襯底亦不會(huì)對(duì)所形成的結(jié)產(chǎn)生影響。接下來，實(shí)施熱處理，其中熱處理溫度及時(shí)間經(jīng)過優(yōu)化，以使摻雜物質(zhì)充分?jǐn)U散，從而通過界面3擴(kuò)散出介電層2，進(jìn)而在半導(dǎo)體襯底(1)中形成一淺結(jié)6，如圖8所示。
此種方法有若干特征使其在用于直接植入于半導(dǎo)體襯底中時(shí)頗具吸引力。首先，植入過程必然會(huì)在半導(dǎo)體襯底中引入晶體缺陷，此不利于使所制成的結(jié)獲得較佳的電氣性質(zhì)。使植入損壞包含于介電層中既有益于所制成的半導(dǎo)體器件亦有益于結(jié)形成處理本身。這是因?yàn)榻殡妼訛榉蔷w，因而植入缺陷不會(huì)降低介電層性能，且缺陷會(huì)增強(qiáng)摻雜劑穿過介電層的擴(kuò)散。
上述方法會(huì)放寬對(duì)用于電激活所植入摻雜劑的熱處理處理的約束。熱處理的目標(biāo)是使摻雜劑處于半導(dǎo)體晶格內(nèi)的取代位置，從而使摻雜劑能夠與半導(dǎo)體原子相結(jié)合，藉以獲得其在半導(dǎo)體系統(tǒng)內(nèi)的電活性。在傳統(tǒng)處理中，所植入摻雜劑大部分占據(jù)填隙位置，因而需要使用高溫退火步驟使摻雜劑處于具有電活性的取代位置。此種高溫處理能夠?qū)崿F(xiàn)所植入摻雜劑的明顯擴(kuò)散，然而，此會(huì)對(duì)超淺結(jié)的形成起反作用。在傳統(tǒng)處理中，使用峰值退火會(huì)到達(dá)最佳化，峰值退火是將退火步驟的溫度驟升至最高溫度，然后立即使溫度驟然回降，以便以最低限度的擴(kuò)散獲得電活性。借助本發(fā)明所提出的處理，半導(dǎo)體中的所有摻雜劑均會(huì)通過擴(kuò)散到達(dá)其位置，此意味著由于該擴(kuò)散過程具有取代性，因而摻雜劑也具有取代性。因此，該退火步驟所需最佳化方式有所不同，這是因?yàn)榇藭r(shí)所選擇的退火處理旨在使摻雜劑擴(kuò)散穿過介電層且剛好進(jìn)入半導(dǎo)體襯底。預(yù)計(jì)使用一有限時(shí)間的更低溫度處理(而非使用峰值退火)會(huì)更佳地實(shí)現(xiàn)這一目的。
本發(fā)明處理比上文所提及的由Schmitz參考文獻(xiàn)所論述的處理更為有效，且本發(fā)明處理包括引入一第二物質(zhì)，例如氫。硼在二氧化硅中的擴(kuò)散慢于硼在硅中的擴(kuò)散，此會(huì)限制高濃度結(jié)的形成效率。一種解決此種限制的方法是通過引入氫來增強(qiáng)在介電層中的擴(kuò)散速率。Fair顯示，氫的存在可使擴(kuò)散速率提高2倍。相對(duì)于通常在擴(kuò)散期間自環(huán)境中引入氫的替代處理而言，植入氫是一種頗具吸引力的處理。因?yàn)橥嘶鹛幚頌楦邷靥幚?＞800℃)，且氫氣在接觸到空氣時(shí)可燃燒，因而在使用氫氣作為退火環(huán)境時(shí)，氫氣會(huì)成為一種危險(xiǎn)氣體。在半導(dǎo)體技術(shù)中實(shí)施氫擴(kuò)散的常用方法是使用一由氫氣及氮?dú)獾幕旌衔飿?gòu)成的環(huán)境，因?yàn)樵摲N混合物更為安全。然而，氮?dú)獾淖饔脮?huì)放慢硼在二氧化硅中的擴(kuò)散，因而這種安全的混合物不會(huì)帶來太多的益處。而植入氫則是一種用于增強(qiáng)硼在二氧化硅中的擴(kuò)散的極為安全且有效的方法。
本發(fā)明的另一方面是放寬了通常處理中的許多植入限制。這些限制包括植入劑量及植入能量。此種方法的一個(gè)方面是增強(qiáng)了更高劑量植入的實(shí)用性。在傳統(tǒng)處理中，植入劑是直接植入半導(dǎo)體襯底中，由于各種材料所形成的其他相會(huì)使摻雜劑無效，因而可有效植入的摻雜劑的量受到限制。舉例而言，對(duì)于在硅中植入硼的情況而言，當(dāng)所植入濃度超過硼在退火溫度下的固溶度時(shí)，過量的硼會(huì)沉淀為硼化硅相，此使硼不具電活性且極難恢復(fù)。此種機(jī)理對(duì)可通過傳統(tǒng)處理獲得的具有電活性的硼的量施加了一上限。在本發(fā)明所提出的方法中，所植入的摻雜劑會(huì)進(jìn)入一非晶態(tài)介電層，而在該種非晶態(tài)介電層中尚未觀測(cè)到其他相態(tài)的材料。因此，通過建立一穿過介電層的擴(kuò)散分布，所植入的所有硼均會(huì)貢獻(xiàn)于超淺結(jié)的形成過程。使擴(kuò)散分布所包含的濃度大于硼在半導(dǎo)體中的固溶度(舉例而言)對(duì)該處理非常有益，因?yàn)榇丝稍龃髷U(kuò)散至半導(dǎo)體表面的摻雜劑流。本發(fā)明所提出方法的另一方面在于通過植入于一表面介電層中，可容許增大植入能量。在傳統(tǒng)方法中，由于植入深度是形成超淺結(jié)的一關(guān)鍵因素，因而要求植入能量極低。而在本發(fā)明所提出的處理中，植入能量與介電層厚度相關(guān)，為使該處理最佳化，可對(duì)介電層厚度進(jìn)行選擇。人們期望使氧化層較薄并利用一低能量植入劑，但此種偏好將會(huì)使擴(kuò)散更為有效，而非直接影響結(jié)的深度。由于植入生產(chǎn)率與植入能量直接相關(guān)，因而本發(fā)明所提出的方法較佳。
本發(fā)明所提出方法的另一方面是將植入第二種物質(zhì)用作一種避免此種物質(zhì)的有害影響的方法。具體而言，使用由氫增強(qiáng)硼擴(kuò)散的實(shí)例不利于增強(qiáng)硼穿過門極氧化層的擴(kuò)散，當(dāng)在氫氣環(huán)境中實(shí)施退火時(shí)，或者在任何高溫?zé)崽幚砥陂g可存在過量的氫氣時(shí)，即會(huì)出現(xiàn)此種情況。而在本發(fā)明所提出的方法中，通過植入氫，則會(huì)將氫正確地置于期望出現(xiàn)硼擴(kuò)散的區(qū)域中并將其屏蔽出電路的其他區(qū)域。該方法的另一方面是僅引入夠用的氫，因?yàn)槿魏芜^量的氫均將會(huì)擴(kuò)散至其他區(qū)域并有害地增強(qiáng)不希望出現(xiàn)增強(qiáng)擴(kuò)散的區(qū)域中的擴(kuò)散。由于據(jù)信增強(qiáng)效應(yīng)是氫附著至擴(kuò)散的硼后作為一簇?cái)U(kuò)散，因而1/1的比率是擬引入該處理中的理想的氫量。通過植入，會(huì)將氫準(zhǔn)確地置于存在有硼且硼正在其中擴(kuò)散的體積中。而諸如在氫氣環(huán)境中退火等傳統(tǒng)方法會(huì)在半導(dǎo)體襯底的所有區(qū)域中均引入大量的氫，從而導(dǎo)致在人們不希望出現(xiàn)增強(qiáng)擴(kuò)散的區(qū)域中出現(xiàn)增強(qiáng)擴(kuò)散。本發(fā)明所提出方法的又一實(shí)施例是分別植入兩種物質(zhì)，從而能夠選擇以不同于第一種物質(zhì)的方式來屏蔽第二種物質(zhì)，以使僅有某些植入有第一種物質(zhì)的區(qū)域得到擴(kuò)散增強(qiáng)。通過此種方式，可僅通過屏蔽第二種植入劑來獲得對(duì)源極/漏極延展區(qū)的兩種不同的最佳化。此將適用于使用單一處理流程來制造各種具有不同性質(zhì)的晶體管的處理，此種處理在現(xiàn)代半導(dǎo)體制造處理中很常用。
對(duì)于本發(fā)明的這一方面而言，人們極不希望在一減速型植入機(jī)上實(shí)施摻雜劑植入。這是由于在每一減速型植入劑的離子束中均存在一定程度的能量污染。在市售系統(tǒng)中，對(duì)于在生產(chǎn)上可行的處理而言，此種能量污染處于0.1-1.0％范圍內(nèi)。在傳統(tǒng)的淺結(jié)處理中，作為更高能量的離子束一部分的此種污染會(huì)更深地滲透入半導(dǎo)體襯底中并在所植入分布中形成一尾部，此種現(xiàn)象一般可在處理最佳化中得到管控。在本發(fā)明所提出的處理中，此種污染更為有害，這是因?yàn)楦叩哪芰渴鴮B透過表面介電層進(jìn)入半導(dǎo)體襯底，從而形成一人們不希望出現(xiàn)的植入?yún)^(qū)。由于本發(fā)明所提出的處理將有可能利用一高于傳統(tǒng)處理的劑量，因而半導(dǎo)體中的污染濃度將成比例地高于傳統(tǒng)處理，致使該問題加劇。因此，該種方法的較佳實(shí)施例將是在漂移模式下進(jìn)行簇植入，由此可同時(shí)植入兩種所涉及物質(zhì)而不會(huì)出現(xiàn)較高的能量污染。
上文已與本發(fā)明的若干實(shí)施例一道闡述了本發(fā)明。然而，本發(fā)明并非僅限于此。舉例而言，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員易知，亦可作出各種修改、改動(dòng)、改良或其組合。
顯然，可根據(jù)上文所教示作出許多種修改及改動(dòng)。因此，應(yīng)了解，可在隨附權(quán)利要求書范圍內(nèi)，以不同于上文所具體闡述的方式來實(shí)施本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種用于在一作為一半導(dǎo)體器件的一組成部分的半導(dǎo)體襯底中制成一超淺結(jié)的方法，該方法包括如下步驟(a)在所述襯底上沉積一介電層；(b)摻雜所述介電層；及(c)提供熱處理，以使由所述熱處理植入的離子擴(kuò)散至所述襯底中形成一淺結(jié)。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括使用一單離子植入劑摻雜所述介電層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括使用一系列離子植入劑摻雜所述介電層。
4.如權(quán)利要求2所述的方法，其中步驟(b)包括使用一硼簇?fù)诫s所述介電層。
5.如權(quán)利要求3所述的方法，其中步驟(b)包括使用一硼植入劑隨后再使用一氫植入劑摻雜所述介電層。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底為硅。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中步驟(b)包括沉積一層二氧化硅。
全文摘要
本發(fā)明提出一種用于制成一半導(dǎo)體器件的柵極以將門極耗盡效應(yīng)最小化的方法。該方法由一雙重沉積處理構(gòu)成，其中第一步驟是一極薄的層，該層通過離子植入受到極重的摻雜。第二次沉積以及一相關(guān)聯(lián)的用于摻雜的離子植入則制作完成該柵極。借助該兩次沉積處理，可將柵極/門極介電層界面處的摻雜最大化同時(shí)將硼滲透過門極介電層的風(fēng)險(xiǎn)最小化。該方法的另一種改進(jìn)形式包括將兩個(gè)柵極層均圖案化，其具有利用漏極延展區(qū)及源極/漏極植入作為門極摻雜植入、及可選擇偏置這兩個(gè)圖案以形成一非對(duì)稱器件的優(yōu)點(diǎn)。本發(fā)明亦提供一種如下方法通過使摻雜劑自一包含于一介電層內(nèi)的植入層擴(kuò)散入半導(dǎo)體襯底內(nèi)，在半導(dǎo)體襯底中形成淺結(jié)。此外，除所需的摻雜物質(zhì)外，亦為離子植入層提供一第二植入物質(zhì)，例如氫，其中所述物質(zhì)會(huì)增強(qiáng)摻雜劑在介電層中的擴(kuò)散性。
文檔編號(hào)H01L29/49GK101055838SQ200710101800
公開日2007年10月17日 申請(qǐng)日期2003年6月18日 優(yōu)先權(quán)日2002年6月26日
發(fā)明者韋德·A·克魯爾, 達(dá)勒·C·雅各布森 申請(qǐng)人:山米奎普公司