專利名稱：：金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體及源/漏極區(qū)中降低損壞的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體元件的制造系統(tǒng)和方法，特別是涉及一種利用非晶硅化布植工藝、硅化鎳工藝和快閃退火處理在減輕半導(dǎo)體元件源/漏極區(qū)內(nèi)缺陷的系統(tǒng)及方法。
背景技術(shù)：
：互補式金氧半導(dǎo)體(CMOS)場效應(yīng)電晶體(FET)技術(shù)是一種形成方法并利用n通道場效應(yīng)(NM0S)與p通道場效應(yīng)(PM0S)的組合，形成低電流、高功率的積體電路。在次微米半導(dǎo)體技術(shù)中，運用自行對準(zhǔn)硅化金屬工藝(self-alignmentsilicideprocesses)以極小化元件的串接阻抗已被廣泛地接受。硅化金屬工藝的定義是將金屬沉積在硅上，借以克服在MOSFET內(nèi)的金屬和多晶硅柵極和源/漏極區(qū)之間的高阻抗。在自行對準(zhǔn)硅化金屬工藝中，先沉積多晶硅，然后是金屬沉積，再進(jìn)行蝕刻。之后借由熱處理工藝形成硅化金屬。硅化金屬工藝的缺點在于會使源/漏極區(qū)內(nèi)與應(yīng)力相關(guān)的缺陷惡化。非晶硅化布植(pre-amorphousimplant;PAI)是使硅化金屬在受非晶硅化布植造成的非晶硅層內(nèi)形成。雖然已知非晶硅化布植工藝可用來減緩應(yīng)力遲滯反應(yīng)(stress-retardedreaction)和增加晶核形成的密度，^旦非晶硅化布植工藝仍有一些缺點。此缺點之一是非晶硅化布植工藝會降低源極與漏才及區(qū)的導(dǎo)電性。傳統(tǒng)的退火處理(annealprocess)無法消除這項缺點。尚有一缺點是在PM0S柵極二極管的受損的阻抗會造成PM0S的性能下降。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的主要目的在于，克服現(xiàn)有的非晶硅化布植工藝存在的缺陷，而提供一種新的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體及源/漏極區(qū)中降低損壞的方法，所要解決的技術(shù)問題是使其借由利用非晶硅化布植工藝、硅化鎳工藝和快閃退火處理的系統(tǒng)和方法來減輕源/漏極區(qū)缺陷，從而更加適于實用。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種在金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體的源/漏極區(qū)中降低損壞形成的方法，該方法包含提供一基板，該基板具有至少一柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；植入一離子種類以產(chǎn)生非晶硅層；沉積一金屬層在該源/漏極區(qū)中并進(jìn)行反應(yīng)；以及快閃退火處理該基板。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)4晉施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的方法，其中產(chǎn)生該非晶硅層的離子種類是氣(Xenon)。前述的方法，其中該氣經(jīng)由兩步驟工藝植入。前述的方法，其中植入該氣的該第一步驟使用5-30千電子伏特(KeV)，植入該氛的該第二步驟使用7-30千電子伏特(KeV)。前述的方法，其中植入該氛的一傾斜角為10度。前述的方法，其中在該第一步驟植入該氙的劑量約為5E13到5E14原子數(shù)/平方公分(atm/cm2)，在第二階段植入該氙的劑量約為5E13到5E14原子數(shù)/平方7^分(atm/cm2)。前述的方法，其中該金屬是由鎳(Ni)和鎳/鈦(Ni/Ti)其中之一組成。前述的方法，其中該快閃退火處理具有一預(yù)熱步驟。前述的方法，其中該預(yù)熱步驟的溫度在25(TC到350。C之間。前述的方法，其中執(zhí)行該快閃退火處理的一能量約為19焦耳(J)到30焦耳(J)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，包含一基板，具有一柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；一非晶硅層，在該源/漏極區(qū)內(nèi)；一硅化金屬層，在該非晶化層內(nèi)；以及一快閃退火處理導(dǎo)電性源/漏極區(qū)。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實現(xiàn)。前述的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，其中產(chǎn)生該非晶硅層的一植入種類是氮。前述的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，其中該硅化金屬層為硅化鎳或鎳/氮化鈦(Ni/TiN)硅化金屬其中之一。本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題另外還采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種半導(dǎo)體元件的制造方法，該方法包含提供具有至少一柵極結(jié)構(gòu)的一基板，該柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；以及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；形成一非晶硅層在該源/漏極區(qū)中，形成該非晶硅層是利用一氙兩步驟的非晶硅化布植工藝；沉積一鎳金屬于該非晶硅層之上；形成一硅化鎳層于該非晶硅層內(nèi)；以及快閃退火處理該基板。本發(fā)明與現(xiàn)有^L術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點和有益效果。由以上可知，為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明一較佳實施例，提供了一種用來在MOSFET的源/漏極區(qū)中減輕缺陷的系統(tǒng)，可包括一基板，基板至少具有一個柵極結(jié)構(gòu)，柵結(jié)構(gòu)包含柵極氧化層和柵極電極層、具有不純物離子摻雜的源/漏極區(qū)、以非晶硅化布植形成的非晶硅層、限制在非晶硅層中的硅化鎳層、以及經(jīng)過快閃退火處理的源/漏極區(qū)。經(jīng)由上述可知，本發(fā)明是一種適用于減輕金氧半導(dǎo)體場效電晶體源/漏極區(qū)缺陷的結(jié)構(gòu)和方法。其基板的柵極結(jié)構(gòu)包含柵極氧化層、柵極電極層和植入不純物離子的源/漏極區(qū)。利用非晶硅化布植工藝在源/漏極區(qū)內(nèi)產(chǎn)生非晶化層。在不使已存在的缺陷惡化的情況下，在非晶化層上沉積金屬層，并經(jīng)反應(yīng)生成硅化金屬。將基板利用快閃退火處理可恢復(fù)源/漏極區(qū)的導(dǎo)電性。借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體及源/漏極區(qū)中降低損壞的方法至少具有下列優(yōu)點本發(fā)明揭露的較佳實施例的應(yīng)用在于可降低或消除管缺陷(pipedefects)和尖鋒(spike)結(jié)構(gòu)的效應(yīng)。本發(fā)明揭露的較佳實施例的更進(jìn)一步應(yīng)用是在非晶硅化布植工藝之后，利用退火處理，恢復(fù)源/漏極區(qū)的導(dǎo)電性。上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，而可依照說明書的內(nèi)容予以實施，并且為了讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能夠更明顯易懂，以下特舉較佳實施例，并配合附圖，詳細(xì)說明如下。圖la是在源/漏極區(qū)的損害剖面圖。圖lb是經(jīng)過現(xiàn)有的硅化金屬工藝后所形成源/漏極區(qū)的缺陷惡化剖面圖。圖2a，圖2b和圖2c是在修補過程中依照本發(fā)明實施例的源/漏極區(qū)剖面圖。圖3是一種現(xiàn)有的工藝流程圖。圖4是一種依照本發(fā)明實施例的工藝流程圖。100基板102:柵極區(qū)104間隙壁區(qū)106:輕摻雜漏極區(qū)108重?fù)诫s漏極區(qū)110:缺陷112硅化金屬層200:基板202柵極區(qū)204:間隙壁區(qū)206輕摻雜漏極區(qū)208:漏才及區(qū)210延伸缺陷214:非晶硅化布植植入?yún)^(qū)216硅化金屬層302、304、306、308、310、312、402、403、404、406、408、410、412:步驟具體實施例方式為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實施例，對依據(jù)本發(fā)明提出的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體及源/漏極區(qū)中降低損壞的方法具體實施方式、結(jié)構(gòu)、特征及功效，詳細(xì)i兌明長口后。下面將揭露多種不同的實施例來實行不同實施例的不同特征。以下將以特殊的組成與安排來簡化說明的內(nèi)容。然而這些僅為范例，本發(fā)明的范圍并不受其限制。另外，本發(fā)明揭露的多種實施例中有許多重復(fù)應(yīng)用的數(shù)字與文字，其目的在于簡單清楚表達(dá)各實施例中的聯(lián)結(jié)關(guān)系與裝配討論。此外，文中所敘述的第一結(jié)構(gòu)形成于第二結(jié)構(gòu)之上，在某些實施例中用來表示兩者之間有直接的接觸，亦可某些實施例中可能有其他結(jié)構(gòu)介入于其中，使得第:結(jié)構(gòu)與第二結(jié)構(gòu)氣無，、接接觸。、，，^、；、MOSFET的漏極區(qū)。本發(fā)明也可應(yīng)用在MOSFET的其他區(qū)域，包含源極區(qū)。參照圖la,是繪示在現(xiàn)有方法下源/漏極區(qū)未修補的損害的剖面示意圖?；?00是MOSFET的一部分且具有如圖所示的柵極區(qū)102。柵極區(qū)102包含多晶硅的柵極電極區(qū)和薄柵極氧化區(qū)(未明確顯示)。間隙壁區(qū)104位在MOSFET的輕摻雜漏極區(qū)106之上的區(qū)域與柵極區(qū)102鄰接。本領(lǐng)域一般技術(shù)人員能了解，這是一個對稱的源/漏極工藝，盡管未在圖中顯示出來。重?fù)诫s漏極區(qū)108包含延伸缺陷110。接著參照圖lb，是形成硅化金屬后并經(jīng)過退火的基板100。硅化金屬層112在漏極區(qū)106和108內(nèi)。硅化金屬的形成會使在漏極區(qū)108和輕摻雜漏極區(qū)106內(nèi)的缺陷線110擴大。這些缺陷會使元件退化和失效的機率增加。參照圖2a，圖2b,圖2c，是本實施例實行修補工藝的源/漏極區(qū)剖面示意圖。圖2a的結(jié)構(gòu)與圖la相似，顯示經(jīng)過植入過程和退火處理后的源/漏極區(qū)有基板200，柵極區(qū)202，間隙壁區(qū)204，輕摻雜漏極區(qū)206，漏極區(qū)208，和延伸缺陷210。圖2b顯示在經(jīng)過非晶硅化布植工藝后的基板。非晶硅化布植的植入?yún)^(qū)214是一非晶硅層，因此缺陷不會惡化。最后，參照圖2c，是形成硅化金屬與經(jīng)過退火的后的基板200。硅化金屬層216在非晶硅化布植的植入?yún)^(qū)214中形成。在此可注意到，由于硅化金屬在非晶硅區(qū)中受控制，故在形成硅化金屬時，缺陷線并不會惡化。元件性能可得到改善?？扉W退火處理工藝是依照本發(fā)明實施例的進(jìn)一步工藝，其中快閃退火處理工藝可修復(fù)在源/漏極區(qū)內(nèi)因非晶硅化布植工藝對導(dǎo)電性所造成的損害。圖3是圖1所示的現(xiàn)有的工藝流程圖，此方法是從一經(jīng)過標(biāo)準(zhǔn)晶圓工藝的基板開始，基板包括經(jīng)過植入與退火處理的源/漏極區(qū)。在基板上執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的光刻膠保護(hù)氧化層(resistprotectoxide;RP0)蝕刻(步驟302)。隨后進(jìn)行后光刻膠保護(hù)氧化層清潔(PostRPOClean)(步驟304)。通常是使用濕式清潔，但是，在本實施例中，干式清潔亦為范圍之內(nèi)。執(zhí)行原位(in-situ)清潔并沉積鎳與氮化鈦(Ni/TiN)層(步驟306),然后完成第一快速熱退火處理(rapidthermalanneal:RTA)(步驟308),以形成一硅化金屬層，如圖lb所示的硅化金屬層112。在隨后的工藝中，例如將未反應(yīng)的鎳移除(步驟310)和完成第二次退火處理(步驟312),并無法修補如圖lb所示的由硅化金屬所引起的延伸缺陷的損害。參照圖4,依照本發(fā)明實施例所繪示的工藝流程圖。如圖3所示的流程，在步驟開始之前，先執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的晶圓工藝，包括源/漏極區(qū)的植入和退火處理。執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)的光刻膠保護(hù)氧化層蝕刻(步驟402)。然后，本發(fā)明方法在基板上提供一非晶硅化布植工藝(步驟403)。此非晶硅化布植工藝包含兩步驟的氙離子植入工藝。由于氙是重?fù)诫s離子，且其性質(zhì)不活潑，故可以為一較佳的種類。第一植入過程的能量約為5電子伏特(KeV)到30電子伏特，較佳地為10電子伏特(KeV);第一植入過程的劑量為5E13到5EM原子數(shù)/每平方公分(atm/cm2)，其植入傾斜角接近10度。第二植入過程的能量約為7電子伏特(KeV)到30電子伏特(KeV)，較佳地為15電子伏特(KeV);第二植入過程的劑量為5E13到5E14原子數(shù)/每平方公分(atm/cm2)，并以10度的傾斜角植入。劑量、能量與傾斜角度將會依照本發(fā)明實施例的目的與范圍而有改變。然而應(yīng)注意，不可在太高的能量或太高的劑量下執(zhí)行非晶硅化布植工藝，因為在高于此范圍的植入能量或高劑量將引起元件漏電流。隨后的工藝步驟有后光刻膠保護(hù)氧化層清潔(步驟404)，原位清潔并沉積鎳與氮化鈦層(步驟406),執(zhí)行快速熱退火處理(rapidthermalanneal:RTA)(步驟408),移除未反應(yīng)的鎳(步驟410)。在65奈米(nm)以下的先進(jìn)元件技術(shù)中，硅化鎳在硅化金屬的應(yīng)用上有相當(dāng)?shù)闹匾?。硅化鎳比硅化鈦和硅化鈷有更多?yīng)用是因為形成硅化鎳時的低的硅消耗率(consumpUonrate),具有低電阻性(范圍在15-20juOhm/cm)，以及更重要的是具有無或有限的窄線效應(yīng)。硅化鎳的形成工藝是執(zhí)行單一步驟的退火處理，將未反應(yīng)鎳經(jīng)過選擇性蝕刻處理后移除，形成低電阻的硅化鎳相。硅化鎳的形成溫度約在50(TC，所需的溫度預(yù)算(thermalbudget)低。在溫度高于"0。C以上，會有硅化鎳的其他相，二硅化鎳(MSh)的形成。二硅化鎳相較于硅化鎳會具有較高的阻抗，約為50"0hm/cm。二硅化鎳薄膜的硅晶聚結(jié)是發(fā)生在高溫下，導(dǎo)致高電阻，此高電阻會導(dǎo)致元件性能連續(xù)的下降。但是，其他金屬系統(tǒng)也可依照本發(fā)明實施例使用。在未反應(yīng)鎳移除之后，將基板經(jīng)過快閃退火處理(步驟412)。快閃退火處理是一種尖峰退火處理(spikeannealing)與次炫融(sub-melt)雷射熱退火處理(laserthermalanneal;LTA)的混合。利用電級、燈;改電，以^又照射在具有元件的晶圓正面，此被照射面(junction)經(jīng)歷溫度約達(dá)1300度(°C)，溫度峰值-50C(Tpeak-50C)，持續(xù)時間約330微秒，隨著傳導(dǎo)到晶圓背面而冷卻。由于時間的關(guān)系，使擴散作用減到最小。溫度峰值的固態(tài)溶解度保持一定。下表為快閃退火處理步驟412與圖3中第二快速熱退火處理步驟312的比較表?？扉W退火處理步驟包括一預(yù)熱步驟，預(yù)熱步驟的預(yù)熱溫度如比較表所示，是從IO(TC到500°C，而較佳是從250。C-350°C。執(zhí)行此快閃退火處理的一能量約為15焦耳(J)到50焦耳(J),特別是由19焦耳(J)到30焦耳(J)較佳。<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例而已，并非對本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容作出些許更動或修飾為等同變化的等效實施例，但凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。權(quán)利要求1.一種在金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體的源/漏極區(qū)中降低損壞形成的方法，其特征在于該方法包含提供一基板，該基板具有至少一柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；植入一離子種類以產(chǎn)生非晶硅層；沉積一金屬層在該源/漏極區(qū)中并進(jìn)行反應(yīng)；以及快閃退火處理該基板。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中產(chǎn)生該非晶硅層的離子種類是氙。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于其中該氙經(jīng)由兩步驟工藝植入。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中植入該氙的該第一步驟使用5-30千電子伏特，植入該氙的該第二步驟使用7-30千電子伏特。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中植入該氙的一傾斜角為io度。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于其中在該第一步驟植入該氙的劑量為5E13到5E14原子數(shù)/平方公分，在第二階段植入該氙的劑量為5E13到5E14原子數(shù)/平方公分。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該金屬是由鎳和鎳/鈦其中之一組成。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中該快閃退火處理具有一預(yù)熱步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于其中該預(yù)熱步驟的溫度在25(TC到350。C之間。10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于其中執(zhí)行該快閃退火處理的一能量為19焦耳到30焦耳。11.一種金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，其特征在于包含一基板，具有一柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；一非晶硅層，在該源/漏極區(qū)內(nèi)；一硅化金屬層，在該非晶化層內(nèi)；以及一快閃退火處理導(dǎo)電性源/漏極區(qū)。12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，其特征在于其中產(chǎn)生該非晶硅層的一植入種類是氙。13.根據(jù)權(quán)利要求11所述的金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體，其特征在于其中該硅化金屬層為硅化鎳或鎳/氮化鈦硅化金屬其中之一。14.一種半導(dǎo)體元件的制造方法，其特征在于該方法包含提供具有至少一柵極結(jié)構(gòu)的一基板，該柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；以及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；形成一非晶硅層在該源/漏極區(qū)中，形成該非晶硅層是利用一氙兩步驟的非晶硅化布植工藝；沉積一鎳金屬于該非晶硅層之上；形成一硅化鎳層于該非晶硅層內(nèi)；以及快閃退火處理該基板。全文摘要一種在金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體(MOSFET)的源/漏極區(qū)中降低損壞形成的方法，該方法包含提供一基板，該基板具有至少一柵極結(jié)構(gòu)，該柵極結(jié)構(gòu)包含一柵極氧化層；一柵極電極層；及一源/漏極區(qū)，具有不純物離子摻雜；植入一離子種類以產(chǎn)生非晶硅層；沉積一金屬層在該源/漏極區(qū)中并進(jìn)行反應(yīng)；以及快閃退火處理該基板。本發(fā)明還公開了一種金氧半導(dǎo)體場效應(yīng)電晶體和一種半導(dǎo)體元件的制造方法。本發(fā)明借由利用非晶硅化布植工藝、硅化鎳工藝和快閃退火處理的系統(tǒng)和方法來減輕源/漏極區(qū)缺陷。文檔編號H01L21/336GK101350308SQ20071016645公開日2009年1月21日申請日期2007年11月13日優(yōu)先權(quán)日2007年7月17日發(fā)明者吳啟明,林大文,王美勻,羅加聘,賴雋仁申請人:臺灣積體電路制造股份有限公司