半導(dǎo)體裝置及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明是有關(guān)于一種半導(dǎo)體裝置的形成方法，且特別是有關(guān)于一種在半導(dǎo)體裝置 的制造過程中抑制慘雜物擴(kuò)散（dopantdifTusion)的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在半導(dǎo)裝裝置的制造過程中，雜質(zhì)（impurity)可需要被慘雜至半導(dǎo)體層的一些 區(qū)域中，W改變?cè)搮^(qū)域的導(dǎo)電性。此慘雜區(qū)域的參數(shù)，例如是慘雜區(qū)域的邊界化oundary)， 可影響所制造的半導(dǎo)體裝置的特性。然而，由于慘雜雜質(zhì)的擴(kuò)散，造成難W控制最終的慘雜 輪廓（profile),致使難W控制慘雜區(qū)域的邊界。
[0003] 舉例來說，在制造金屬半導(dǎo)體（metalonsemicon化ctor,M0巧晶體管在襯底上 時(shí)，如制造P型M0S(P-M0巧晶體管在娃襯底上時(shí)，雜質(zhì)需被慘雜至該襯底中的一柵極結(jié)構(gòu) 的兩側(cè)的區(qū)域，W形成源/漏極區(qū)域。源/漏極區(qū)域的輪廓可影響M0S晶體管的電流-電 壓（I-V)特性，從而影響M0S晶體管的崩潰電壓化reakdownvoltage)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 依據(jù)本發(fā)明，提出一種形成半導(dǎo)體裝置的方法。此方法包括：形成一柵極結(jié)構(gòu)在 一襯底上；使用該柵極結(jié)構(gòu)為一掩模（mask)執(zhí)行第一慘雜離子（dopantion)的一輕慘雜 漏極（Li曲tlyDopedDrain,L孤）注入（implantation)至該襯底中，W在該襯底中形成 輕慘雜漏極區(qū)域；在該輕慘雜漏極注入后，使用該柵極結(jié)構(gòu)為一掩模執(zhí)行一前非晶化注入 (pre-amo巧hizationimplantation,PAI)至該襯底中，W非晶化至少一部分的該些輕慘雜 漏極區(qū)域；W及在該前非晶化注入后，使用該柵極結(jié)構(gòu)為一掩模執(zhí)行第二慘雜離子的一高 慘雜注入（hi曲-dopingimplantation)至該襯底中，W形成與該些輕慘雜漏極區(qū)域至少部 分重疊（overlap)的高慘雜區(qū)域。
[0005]另依據(jù)本發(fā)明，提出一種半導(dǎo)體裝置。半導(dǎo)體裝置包括；一襯底，包含一第一元件； 一柵極結(jié)構(gòu)，形成在該襯底上；W及一源極區(qū)域及一漏極區(qū)域形成在該襯底中，并位于該柵 極結(jié)構(gòu)的側(cè)邊，該源極及該漏極區(qū)域包含一慘雜物（dopant)，該慘雜物含有與該第一元件 不同的一第二元件，且該第一及該第二元件是來自周期表中相同的一族（group)。
[0006] 與本發(fā)明有關(guān)的特征及優(yōu)點(diǎn)將舉列在隨后的部分說明內(nèi)容，而部分是從說明內(nèi)容 看來是顯而易見的，或可通過本發(fā)明的實(shí)作而被學(xué)習(xí)。此種特征及優(yōu)點(diǎn)將通過附加的權(quán)利 要求范圍所特別指出的元件及組合的方式而被實(shí)現(xiàn)并獲得。
[0007] 需被了解的是上述的上位說明與隨后的細(xì)部說明是僅為范例性及解釋性的，而并 不限制本發(fā)明，在此聲明。
[0008] 為了對(duì)本發(fā)明的上述及其他方面有更佳的了解，下文特舉較佳實(shí)施例，并配合所 附圖式，作詳細(xì)說明如下：
【附圖說明】
[0009] 圖lA-圖IH繪示依照一范例性實(shí)施例的形成半導(dǎo)體裝置的方法。
[0010] 圖2繪示前非晶化（pre-amor地ization)在慘雜離子的分布的效果。
[0011] 圖3A-圖3B分別繪示使用傳統(tǒng)方法制造的裝置中與使用依照一范例性實(shí)施例的 方法制造的裝置中的二維慘雜物分布。
[0012] 圖3C繪示沿圖3A及圖3B的切割線段在裝置中的一維慘雜物分布。
[0013] 圖4繪示電流-電壓曲線針對(duì)使用傳統(tǒng)方法制造的裝置及用于使用依照一范例性 實(shí)施例的方法制造的裝置。
[0014]【符號(hào)說明】
[0015] 102;襯底
[001引 104;柵極結(jié)構(gòu)[0017] 106;慘雜貿(mào)子
[001引 108;輕慘雜漏極區(qū)域 [001引 110;柵極間隔物
[0020] 112;離子
[0021] 113;非晶態(tài)區(qū)域
[0022] 114;離子
[002引 116;高慘雜區(qū)域
【具體實(shí)施方式】
[0024] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例包含在半導(dǎo)體裝置的制造過程中抑制慘雜物擴(kuò)散的方法。
[0025] 于后，依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例將參照?qǐng)D式而被說明。若可能，相同的參考數(shù)字會(huì)在各 圖式中被使用來代表相同或相仿的部件。
[0026] 圖1A-圖1G示意地繪示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的M0S晶體管范例性制造方法。在圖 1A-圖1G所示的范例性制造方法的說明中，是WP-M0S晶體管為例作討論。注意相仿的過 程可被應(yīng)用至其它半導(dǎo)體裝置，如n型M0S晶體管。
[0027] 如圖1A所不，柵極結(jié)構(gòu)104是形成在襯底102上。襯底102例如是n型娃襯底。依 據(jù)被制造的晶體管的型式，柵極結(jié)構(gòu)104可包含不同的層，例如是柵極隔離（insulating) 層與控制柵極電極，或可包含額外的層，例如通道（tunneling)層或浮動(dòng)（floating)柵極 電極。
[0028] 如圖1B所示，輕慘雜漏極（Li曲tlyDopedDrain,L孤）注入（implantation)是 通過使用柵極結(jié)構(gòu)104為掩模（mask)注入慘雜離子106至襯底102中而被執(zhí)行。由于柵 極結(jié)構(gòu)104阻隔部分的慘雜離子106,輕慘雜漏極區(qū)域108是形成在襯底102中并位于柵極 結(jié)構(gòu)104的側(cè)邊，如圖1C所示。
[0029] 如圖1B所示的輕慘雜漏極注入可包含注入P型慘雜離子至襯底102中。于一些 實(shí)施例中，慘雜離子106包含第H族佑roup-III)離子，如測(cè)化oron，B)離子。B離子可被 注入在約lE13cnT2至約lE14cnT2的劑量（dose)，W及約lOKeV至約30KeV的注入能量。
[0030]請(qǐng)參照?qǐng)D1D，柵極間隔物（spacer) 110是形成在柵極結(jié)構(gòu)104的側(cè)壁 (sidewall)。柵極間隔物110包含隔離材料，如氮化娃（siliconnitride)。柵極間隔物 110可例如是通過沉積一隔離層在襯底102的整個(gè)平面上并伴隨一回刻蝕（etchback)而 被形成。
[00；31]請(qǐng)參照?qǐng)D 1E,前非晶化注入（pre-amo;rphizationimplantation,PA]；)是通過使 用包含柵極結(jié)構(gòu)104與柵極間隔物110的結(jié)構(gòu)為一掩模注入離子112至襯底102中而被執(zhí) 行。如具有通常知識(shí)者所知悉者，「前非晶化注入」在半導(dǎo)體制造過程中代表在雜質(zhì)慘雜步 驟前所執(zhí)行的注入，如用于形成場(chǎng)效（field-effect)晶體管的源/漏極區(qū)域的重化eavy) 慘雜步驟，而此種注入「非晶化」部分接受前非晶化注入的半導(dǎo)體裝置。如圖IF所示，前非 晶化注入非晶化部分的襯底102,生成非晶態(tài)（amor地OUS)區(qū)域113在包含柵極結(jié)構(gòu)104與 柵極間隔物110的結(jié)構(gòu)的側(cè)邊。
[0032]前非晶化注入有助于降低慘雜物的通道效應(yīng)（channelingeffect)，其表示一種 效應(yīng)其中慘雜雜質(zhì)（在前非晶化注入后接續(xù)的慘雜步驟所慘雜的雜質(zhì)，稍后說明）穿越 (channel)襯底的晶格（CTystallattice)結(jié)構(gòu)的空間而抵達(dá)比所需的深度更遠(yuǎn)之處。前 非晶化注入通過非晶化襯底102而降低后續(xù)慘雜雜質(zhì)可穿越的襯底102的晶格結(jié)構(gòu)的空 間，從而降低慘雜物的通道效應(yīng)。如此，后續(xù)慘雜雜質(zhì)的慘雜深度會(huì)降低，而其慘雜輪廓可 被較佳地受到控制。再者，通過在雜質(zhì)慘雜步驟前執(zhí)行前非晶化注入，過度的點(diǎn)缺陷（point defects)及過度的間隙（interstitial),即末端損傷（end-of-range,E0R)缺陷，可被 降低。如此，后續(xù)慘雜的雜質(zhì)較不可能形成慘雜物-間隙對(duì)（paring)與慘雜物-間隙群 (cluster)，例如是測(cè)作為后續(xù)慘雜步驟中的慘雜物時(shí)的測(cè)-間隙對(duì)與測(cè)-間隙群。如此， 后續(xù)慘雜雜物的瞬時(shí)（transient)增強(qiáng)擴(kuò)散會(huì)被抑制，而更多的慘雜雜質(zhì)可被活化。如此， 慘雜物活性可被改善，而較低的片電阻（sheetresistance,Rs)可被達(dá)到。
[0033] 依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于前非晶化注入的條件可被控制W控制非晶態(tài)區(qū)域113的 深度（亦可表示為非晶化深度，即襯底102表面至非晶態(tài)區(qū)域113的底部的距離）。一般來 說，較大的非晶化深度導(dǎo)致較少的過度點(diǎn)缺陷、較少的過度間隙，即E0R缺陷、更多的慘雜 物慘雜可被活化、W及降低TED(TransientEnhancedDiffusion)。在一些實(shí)施例中，非晶 化深度是被控制為約300A至約I000A，其是大于后述的高慘雜區(qū)域的深度。
[0034] 依據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，離子112可為與襯底102主要包含的元件在周期表中相同 一族的離子。在一些實(shí)施例中，襯底102包含娃襯底，故離子112可為第四族佑roup-IV)， 如碳（carbon,C)或錯(cuò)（Germanium,Ge)。舉例來說，C離子可被注入在約lElScnT2至約 5E15cnr2的劑量，W及約lOKeV至約50KeV的注入能量。選擇性地，Ge離子可被注入在約 lElScnT2至約祀15cm-2的劑量，W及約lOKeV至約50KeV的注入能量。
[00巧]前非晶化注入可在室溫被執(zhí)行，即約2rc，或在低于室溫的溫度。舉例來說，前非 晶化注入可在約o°c的低溫至約-locrc的環(huán)境溫度被執(zhí)行。在低溫的注入亦可被稱之為低 溫注入（ciTogenicimplantation)。低溫有助于降低動(dòng)態(tài)退火效應(yīng)（dynamicannealing effect),并降低所需用于非晶化襯底的晶格的口限劑量。如此