通過部分熔化升高的源極-漏極的晶體管的脈沖激光退火工藝的制作方法
【專利摘要】一種包括部分熔化的提高半導(dǎo)體源極/漏極的非平面晶體管，所述提高半導(dǎo)體源極/漏極被設(shè)置在半導(dǎo)體鰭狀物的相對端上，其中，柵極堆疊設(shè)置于所述相對端之間。所述的升高的半導(dǎo)體源極/漏極包括處于熔化深度以上的超活化摻雜劑區(qū)以及處于熔化深度以下的活化摻雜劑區(qū)。超活化摻雜劑區(qū)具有比活化摻雜劑區(qū)更高的活化摻雜劑濃度和/或具有在整個(gè)熔化區(qū)域內(nèi)恒定的活化摻雜劑濃度。在襯底上形成鰭狀物，并且在所述鰭狀物的設(shè)置在溝道區(qū)的相對側(cè)的區(qū)域上沉積半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極。執(zhí)行脈沖激光退火，以僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的處于熔化深度以上的部分。
【專利說明】通過部分熔化升高的源極-漏極的晶體管的脈沖激光退火工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明的實(shí)施例涉及晶體管，更具體而言，涉及對晶體管的升高的源極和/或升高的漏極的激光退火。
【背景技術(shù)】
[0002]盡管用于晶體管源極和/或漏極(即源極/漏極)的形成的激光“熔化”退火工藝是已知的，但是它們在大體積邏輯器件制造中并不典型。脈沖激光退火工藝的一種可預(yù)見的應(yīng)用是使源極/漏極內(nèi)的半導(dǎo)體材料熔化。相對于其他形式的不使半導(dǎo)體熔化的退火，熔化物有利地提高了摻雜劑的活化，由此改善了晶體管的參數(shù)，例如，外電阻(Rext)、t匕接觸電阻(R。)等。之所以有可能在平面架構(gòu)內(nèi)存在熔化物，部分原因在于晶體半導(dǎo)體襯底或者有可能是絕緣場電介質(zhì)包圍了所述源極/漏極的側(cè)面，從而形成了能夠容納熔化物的“碗”。
[0003]對于(例如)其中形成了半導(dǎo)體鰭狀物結(jié)構(gòu)的非平面架構(gòu)而言，通常使源極/漏極較周圍提高，因而激光熔化退火能夠使得升高的源極/漏極發(fā)生流動，從而失去其預(yù)期形狀、與晶體管溝道區(qū)的結(jié)構(gòu)關(guān)系和/或與晶體管溝道區(qū)的電連續(xù)性。
[0004]因此，能夠通過激光退火得益于較高的源極/漏極摻雜劑活化的非平面架構(gòu)以及用于執(zhí)行這樣的激光退火的技術(shù)是有利的。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]本發(fā)明的實(shí)施例是通過舉例的方式而非限制的方式進(jìn)行例示的，并在結(jié)合附圖考慮時(shí)，能夠參考下述詳細(xì)說明被更加充分地理解。
[0006]圖1A是根據(jù)實(shí)施例的具有升高的源極和漏極的非平面晶體管的截面等角圖例；
[0007]圖1B是根據(jù)實(shí)施例的具有升高的源極和漏極的非平面晶體管的截面等角圖例；
[0008]圖2A、2B和2C是根據(jù)實(shí)施例的升高的源極/漏極的截面圖例；
[0009]圖3是根據(jù)實(shí)施例的升高的源極/漏極的摻雜劑分布曲線；
[0010]圖4是示出了根據(jù)實(shí)施例的制造具有升高的源極和漏極的非平面晶體管的方法的流程圖；
[0011]圖5是示出了根據(jù)實(shí)施例的僅對升高的源極/漏極的部分激光退火的方法的流程圖；
[0012]圖6A、6B、6C、6D、6E、6F是說明根據(jù)實(shí)施例的僅對半導(dǎo)體層的在升高的源極/漏極中的部分進(jìn)行激光退火的方法的流程圖；
[0013]圖7A、7B和7C是示出了根據(jù)實(shí)施例的對半導(dǎo)體堆疊在升高的源極/漏極內(nèi)中的所有半導(dǎo)體層中的部分半導(dǎo)體層進(jìn)行激光退火的方法的流程圖；以及
[0014]圖8是根據(jù)實(shí)施例的采用文中所描述的非平面晶體管的移動計(jì)算系統(tǒng)的功能框圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0015]在下述說明中，闡述了很多細(xì)節(jié)，但是對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言可以在沒有這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明是顯而易見的。在一些情況下，以方框圖的形式而非詳細(xì)的形式示出了公知的方法和器件，以避免對本發(fā)明造成混淆。在整個(gè)本說明書中引用的“實(shí)施例”是指在本發(fā)明的至少一個(gè)實(shí)施例中包含了結(jié)合所述實(shí)施例描述的特定的特征、結(jié)構(gòu)、功能或特點(diǎn)。因而，在貫穿本說明書的多出出現(xiàn)的術(shù)語“在實(shí)施例中”不必指本發(fā)明的同一實(shí)施例。此外，可以在一個(gè)或多個(gè)實(shí)施例中通過任何適當(dāng)?shù)姆绞浇Y(jié)合所述特定的特征、結(jié)構(gòu)、功能或特點(diǎn)。例如，只要是在與第一實(shí)施例和第二實(shí)施例不相互排斥的情況下，就可以使這兩個(gè)實(shí)施例相結(jié)合。
[0016]文中可能采用術(shù)語“耦合”和“連接”連同其派生詞描述部件之間的結(jié)構(gòu)關(guān)系。應(yīng)當(dāng)理解，其并非旨在使這些詞語作為彼此的同義詞。相反，在具體的實(shí)施例中，可以采用“連接”指示兩個(gè)或更多個(gè)元件相互直接物理或電接觸?？梢圆捎谩榜詈稀敝甘緝蓚€(gè)或更多個(gè)元件相互直接或者間接(具有處于其間的其他居間元件)物理或電接觸，和/或兩個(gè)或更多元件相互協(xié)同工作或交互(例如，具有因果關(guān)系)。
[0017]文中采用的詞語“在……之上”、“在……之下”、“在……之間”和“上面”是指一個(gè)
材料層相對于其他層的相對位置。因而，例如，設(shè)置在另一層之上或者之下的一個(gè)層可以與所述的另一層直接接觸，或者可以具有一個(gè)或多個(gè)居間層。此外，設(shè)置在兩個(gè)層之間的一個(gè)層可以與所述的兩個(gè)層 直接接觸，或者可以具有一個(gè)或多個(gè)居間層。相反，第二層“上面”的第一層與該第二層直接接觸。
[0018]文中描述了非平面晶體管的實(shí)施例，其包括設(shè)置在半導(dǎo)體鰭狀物的相對的端上的被部分熔化了的升高的半導(dǎo)體源極/漏極，其中，柵極堆疊設(shè)置于所述相對的端之間。所述升高的半導(dǎo)體源極/漏極包括處于熔化深度以上的超活化摻雜劑區(qū)以及處于熔化深度以下的活化摻雜劑區(qū)。超活化摻雜劑區(qū)具有比活化摻雜劑區(qū)更高的活化摻雜劑濃度和/或具有在整個(gè)熔化區(qū)域內(nèi)恒定的活化摻雜劑濃度。制作方法包括在襯底上形成鰭狀物，并在所述鰭狀物的設(shè)置在溝道區(qū)的相對的側(cè)的區(qū)域上沉積半導(dǎo)體材料或半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極。執(zhí)行脈沖激光退火，從而僅使所沉積的半導(dǎo)體材料的處于熔化深度以上的部分熔化。使超活化區(qū)域包含到對應(yīng)的范圍不足整個(gè)升高的源極/漏極的熔化深度限制了升高的源極/漏極的半導(dǎo)體材料完整性的損失。即使沒有通過激光退火使升高的源極/漏極區(qū)域全部熔化，也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)在一些實(shí)施例中，形成于熔化深度以上的超活化區(qū)域相對于只具有常規(guī)摻雜劑活化的升高的源極/漏極改善了晶體管參數(shù)，例如R。。
[0019]可以將本發(fā)明的實(shí)施例應(yīng)用于具有升高的源極/漏極的平面或非平面MOS-FET (即finFET)。例如，具有三維架構(gòu)的器件，例如，三柵極或多柵極器件可以利用文中描述的屬性和技術(shù)。圖1A是根據(jù)實(shí)施例的具有升高的源極和漏極的非平面(三柵極)晶體管100的截面等角圖例。晶體管100設(shè)置在體塊襯底101上，所述襯底可以是任何常規(guī)材料，例如其可以是但不限于單晶硅、鍺、II1-V化合物半導(dǎo)體(例如，GaAs, InP等)、III族氮化物化合物半導(dǎo)體(例如，GaN)或藍(lán)寶石。在替代的實(shí)施例中，如本領(lǐng)域公知的，利用絕緣體上半導(dǎo)體(SOI)襯底。
[0020]非平面晶體管100包括半導(dǎo)體鰭狀物103(例如，主要包括單晶硅)，鰭狀物103具有相對的側(cè)壁103A、103B和頂表面103C。場隔離電介質(zhì)102(例如，二氧化硅)與鰭狀物側(cè)壁103AU03B的一部分鄰接。至少圍繞鰭狀物103的側(cè)壁103AU03B形成柵極電極堆疊106，以形成半導(dǎo)電溝道區(qū)204(在圖1B中示出)。
[0021]將源極/漏極IlOA設(shè)置到鰭狀物103的相對的端處，其位于柵極電極堆疊106的任一側(cè)上，通過柵極隔離間隔體114的居間對將所述柵極電極堆疊間隔開。通過沉積在鰭狀物103的一個(gè)或多個(gè)表面上的至少一種半導(dǎo)體材料使源極/漏極IlOA從鰭狀物103“提高”。在圖1A中，升高的源極/漏極包括沉積在相對的鰭狀物側(cè)壁103AU03B的每者上以及頂部鰭狀物表面103C上的摻雜劑活化半導(dǎo)體材料120A。圖1B是根據(jù)另一個(gè)實(shí)施例的具有升高的源極/漏極IlOB的非平面晶體管200的等角圖例，其中，升高的源極/漏極包括僅沉積在頂部鰭狀物表面103C上的經(jīng)活化的第一半導(dǎo)體材料140，因?yàn)榘雽?dǎo)體鰭狀物103被凹陷到場隔離電介質(zhì)102以下。
[0022]回到圖1A，在實(shí)施例中，升高的源極/漏極IIOA主要包括勻質(zhì)的半導(dǎo)體材料。在一個(gè)這樣的實(shí)施例中，升高的源極/漏極IlOA基本上由硅構(gòu)成(例如，與鰭狀物103相同)，或者基本上由硅鍺(SiGe)合金或者任何其他已知的化合物半導(dǎo)體構(gòu)成。升高的源極/漏極IlOA包括電性活化的摻雜劑(例如，對于NMOS器件是η型的，對于PMOS器件是ρ型的)。在示范性實(shí)施例中，鰭狀物103的設(shè)置到升高的源極/漏極IlOA以下的部分也包括電性活化摻雜劑。
[0023]對于圖1A所示的實(shí)施例而言，盡管升高的源極/漏極IlOA具有勻質(zhì)半導(dǎo)體材料，但是在被設(shè)置到熔化深度115Β以下的活化半導(dǎo)體材料120Α和被設(shè)置到熔化深度115Β以上的超活化半導(dǎo)體材料125之間存在活化摻雜劑濃度的區(qū)別。因此，熔化深度115Β表示升高的源極/漏極IlOA內(nèi)的處于已經(jīng)受到激光退火的所沉積的半導(dǎo)體材料和尚未受到激光退火因而只是活化而未超活化的所沉積的半導(dǎo)體材料之間的界面。熔化深度115Β可以發(fā)生變化，從而使升高的源極/漏極的包含超活化半導(dǎo)體材料125的相對比例可以發(fā)生變化。但是，在示范性實(shí)施例中，熔化深度115Β不與鰭狀物103的表面上的任何點(diǎn)吻合。像這樣，在熔化深度115Β不與鰭狀物103發(fā)生接觸的情況下，超活化半導(dǎo)體材料125完全包含在作為升高的源極/漏極IlOA的所沉積的半導(dǎo)體材料內(nèi)。
[0024]圖3是根據(jù)實(shí)施例的表示作為升高的源極/漏極內(nèi)的深度的函數(shù)的升高的源極/漏極的活化摻雜劑分布(例如，cm—3)的曲線圖。一般而言，圖3代表在任何入射銑角(milling angle)上取得的進(jìn)入升高的源極/漏極IlOA的深度的分布曲線，但是可以預(yù)計(jì)絕對深度和摻雜劑濃度能夠在用于對升高的源極/漏極IlOA進(jìn)行摻雜的技術(shù)和銑削路徑等的基礎(chǔ)上發(fā)生變化。如圖所示，在與熔化深度115B對應(yīng)的分界315B以上，存在陡峭的箱形摻雜劑分布曲線325，其基本上貫穿超活化半導(dǎo)體材料125的厚度恒定。所述活化摻雜劑濃度不是超活化半導(dǎo)體材料125內(nèi)的深度的函數(shù)，因?yàn)橥ㄟ^激光熔化退火實(shí)現(xiàn)了均衡。在分界315B處，存在摻雜劑分布曲線的不連續(xù)性，在該處箱形摻雜劑分布曲線325滿足活化半導(dǎo)體材料120A內(nèi)的常規(guī)固態(tài)擴(kuò)散受限摻雜劑分布曲線320A。如圖所示，在活化半導(dǎo)體材料120A內(nèi)，摻雜劑分布曲線是升高的源極/漏極內(nèi)的深度的函數(shù)。在示范性實(shí)施例中，活化摻雜劑的濃度在超活化半導(dǎo)體材料125內(nèi)也比在活化半導(dǎo)體材料120A內(nèi)高。
[0025]在實(shí)施例中，升高的源極/漏極包括由兩種或更多種截然不同的半導(dǎo)體材料構(gòu)成的沉積半導(dǎo)體堆疊。在實(shí)施例中，至少部分地利用所述截然不同的半導(dǎo)體材料區(qū)分升高的源極/漏極內(nèi)的熔化溫度。一般而言，最低熔化溫度半導(dǎo)體將是沉積半導(dǎo)體堆疊的頂層，最高熔化溫度半導(dǎo)體將是沉積半導(dǎo)體堆疊的底層，以確保通過所述最高熔化溫度半導(dǎo)體將最低熔化溫度半導(dǎo)體的熔化物包含在升高的源極/漏極IlOA內(nèi)。
[0026]圖1B示出了一個(gè)示范性實(shí)施例，其中，升高的源極/漏極IlOB包括活化的第一半導(dǎo)體材料140和超活化第二半導(dǎo)體材料150B，其中，第一和第二半導(dǎo)體材料是不同的，以使得第二半導(dǎo)體材料的熔化溫度低于第一半導(dǎo)體材料的熔化溫度。一般而言，選作第一和第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料可以是任何具有充分的熔化溫度差異以適應(yīng)將熔化深度限制到鰭狀物表面(例如，圖1B中的103C)以上的某處的目標(biāo)的半導(dǎo)體材料。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，活化的第一半導(dǎo)體材料140基本上由硅構(gòu)成，而超活化的第二半導(dǎo)體材料150B基本上由GaAs構(gòu)成。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，獲得的第一半導(dǎo)體材料140基本上由InP構(gòu)成，而超活化的第二半導(dǎo)體材料150B基本上由GaP構(gòu)成。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，活化的第一半導(dǎo)體材料140主要包含娃,而超活化的第二半導(dǎo)體材料150B主要包含SiGe。
[0027]熔化深度115B具有取決于用于將激光熔化退火控制到升高的源極/漏極的某一部分的方法的形態(tài)。圖2A、2B和2C是根據(jù)實(shí)施例的升高的源極/漏極的截面圖例。在所述示范性圖例中，所述截面基本上沿圖1A和圖1B所示的a-a’平面貫穿源極/漏極。在對應(yīng)于圖2A和2B的實(shí)施例中，預(yù)先無定形化的注入設(shè)定勻質(zhì)沉積的半導(dǎo)體材料內(nèi)的熔化深度 115B。
[0028]在將共形等離子體230B用于預(yù)先無定形化注入的圖2A中，將無定形化物種(例如，硅、鍺、氙等)共形注入到無定形化深度115A，該深度基本上與升高的源極/漏極區(qū)域的外表面共形。如圖2A所示，無定形化區(qū)域120B形成了具有基本上恒定的厚度(B卩，10%以內(nèi))的殼。在示范性實(shí)施例中，預(yù)先無定形化注入條件使得無定形化深度115A不與半導(dǎo)體鰭狀物103接觸(即，并非所有的活化半導(dǎo)體材料120A都被無定形化)。值得注意的是，等離子體注入的保形性能夠使無定形化的區(qū)域120B接觸場隔離電介質(zhì)102，其可以有利地降低接觸電阻，其中，接觸金屬將因而裹覆升高的源極/漏極，并且也與場隔離電介質(zhì)102接觸。如圖2A進(jìn)一步所示的，在緊隨脈沖激光退火(hv)之后，無定形化區(qū)域120B變?yōu)槌罨雽?dǎo)體材料125，其中，熔化深度115B遵循無定形化深度115A。
[0029]在利用射束線預(yù)先無定形化注入230A的圖2B中，非共形的無定形化區(qū)域120B形成了具有基本恒定的深度或厚度的帽，其中，注入相對于升高的源極/漏極的外表面對稱?；蛘?，在注入條件非對稱(例如，具有高入射角)的情況下，無定形化區(qū)域120B可以具有變化的深度或厚度。值得注意的是，射束線注入的非保形性限定了離開場隔離電介質(zhì)102的無定形化區(qū)域120B。如圖2B進(jìn)一步所示，在緊隨脈沖激光退火(hv)之后，無定形化區(qū)域120B再次變?yōu)槌罨雽?dǎo)體材料125，其具有遵循無定形化深度115A的熔化深度115B。
[0030]在對應(yīng)于圖2C的實(shí)施例中，在原沉積(as-d印osited)的半導(dǎo)體層中的不同成分設(shè)定了熔化深度115B。對于這樣的實(shí)施例而言，利用外延生長工藝設(shè)定熔化深度115B，其中，采用生長條件定義第一半導(dǎo)體材料140和第二半導(dǎo)體材料150A之間的界面的形態(tài)，所述第二半導(dǎo)體材料150A在熔化時(shí)將變成超活化第二半導(dǎo)體材料150B。此外，在實(shí)施例中，在沉積第二半導(dǎo)體材料150A之前蝕刻第一半導(dǎo)體材料140可以提供對接下來的熔化物的進(jìn)一步控制。
[0031]圖4是示出了根據(jù)實(shí)施例的制作具有升高的源極和漏極的非平面晶體管的方法400的流程圖。方法400開始于接收襯底，例如，硅或SOI襯底，如文中別處所述。在操作410中，在襯底上形成鰭狀物?？梢栽诓僮?10中利用本領(lǐng)域已知的任何常規(guī)方法形成所述鰭狀物。例如，可以形成兩個(gè)淺的溝槽隔離(STI)區(qū)域，之后使所述STI區(qū)域凹陷，以露出設(shè)置于其間的鰭狀物。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，對SOI晶片中的硅層的部分進(jìn)行掩模操作，以形成所述鰭狀物。而且在操作410中，可以在鰭狀物的溝道區(qū)之上形成柵極堆疊(犧牲的或者永久的)(例如，圖1A、1B中的柵極堆疊106)。
[0032]在操作415，將半導(dǎo)體材料沉積到所述鰭狀物上，從而在所述鰭狀物內(nèi)的溝道區(qū)的相對側(cè)形成升高的源極/漏極區(qū)域。可以在操作415中利用適于形成升高的源極/漏極的目的的任何已知的半導(dǎo)體材料沉積技術(shù)。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，利用選擇性化學(xué)氣相沉積(CVD)或分子束外延工藝在露出的鰭狀物表面之上沉積多晶半導(dǎo)體材料。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，所述CVD或MBE工藝采用與所述鰭狀物具有相同結(jié)晶度(例如，單晶并且具有相同的結(jié)晶取向)的半導(dǎo)體材料在露出的鰭狀物表面上形成了晶體半導(dǎo)體材料。
[0033]在操作430，執(zhí)行激光退火，以僅熔化升高的源極/漏極的所沉積的半導(dǎo)體材料的處于熔化深度以上的部分?？梢圆捎萌魏我阎倪m于源極/漏極活化的激光退火工藝。在一個(gè)實(shí)施例中，采用具有常規(guī)波長、能流和脈沖頻率的脈沖激光。在操作430之后，在操作450中通過本領(lǐng)域的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐完成所述晶體管。
[0034]圖5是示出了根據(jù)實(shí)施例的僅對升高的源極/漏極的一部分激光退火的方法500的流程圖。所述方法500開始于運(yùn)算401和410，如文中別處所述。緊隨操作410之后，在一個(gè)實(shí)施例中，方法500進(jìn)行至操作415A，其中，在所述鰭狀物上沉積單一半導(dǎo)體材料，以形成升高的S/D區(qū)域(或者至少在沉積多種半導(dǎo)體材料的情況下，其成分差異不會提供顯著的熔化溫度差異)。對于這一實(shí)施例而言，在操作540中，執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，從而使所沉積的半導(dǎo)體材料的部分無定形化直到注入深度(例如，如圖2A、2B所示)。根據(jù)所述實(shí)施例，所述預(yù)先無定形化注入可以是射束線離子注入、成角度的注入或者共形等離子體注入中的任何一者。在緊隨預(yù)先無定形化注入之后，基本上如文中別處所述執(zhí)行激光熔化操作542,從而僅使在操作415A中沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化部分熔化。
[0035]在另一實(shí)施例中，方法500從操作410進(jìn)行至操作415B，其中，在所述鰭狀物上沉積半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極。在操作415B的一個(gè)實(shí)施例中，在所述鰭狀物上沉積第一半導(dǎo)體材料，在第一半導(dǎo)體材料之上沉積具有不同成分的第二半導(dǎo)體材料。第一半導(dǎo)體材料的熔化溫度高于第二半導(dǎo)體材料的熔化溫度(例如，至少高100°C，優(yōu)選高200°C或更高)。在操作415B之后，在操作543中執(zhí)行激光退火，從而熔化頂部所沉積的半導(dǎo)體材料，而不熔化下層第一半導(dǎo)體材料。之后，方法500在操作450中結(jié)束，如前所述。
[0036]圖6A、6B、6C、6D、6E、6F是說明根據(jù)實(shí)施例的僅對半導(dǎo)體層的在升高的源極/漏極中的部分進(jìn)行激光退火的方法的流程圖，其中，所述的升高的源極/漏極包括具有基本上均勻的熔化溫度的單一半導(dǎo)體材料
[0037]圖6A示出了第一實(shí)施例，其中，方法601開始于操作415A，其在鰭狀物上沉積單一半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、SiGe、GaAs, GaP等)以形成升高的源極/漏極。在操作660中，采用本領(lǐng)域的任何常規(guī)源極/漏極注入技術(shù)執(zhí)行源極/漏極注入。例如，在NMOS晶體管中，可以在操作660中注入諸如磷或砷的N型摻雜劑?；蛘?，在PMOS晶體管中，可以在操作660中注入諸如硼的P型摻雜劑。在操作665中，執(zhí)行活化退火，從而將升高的源極/漏極區(qū)域內(nèi)的摻雜劑(例如，在操作660中注入的那些摻雜劑)電性活化。在實(shí)施例中，所述活化退火是熔爐熱退火、快速熱退火、微波退火、閃光退火(flash anneal)或亞熔化激光退火(sub-melt laser anneal)的至少其中之一,在亞熔化激光退火中，常規(guī)溫度和退火時(shí)間不會使得升高的源極/漏極熔化。之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本如文中別處所述。如文中別處所述，之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料。
[0038]圖6B示出了第二實(shí)施例，其中，方法602開始于操作415A，其在鰭狀物上沉積單一半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、SiGe、GaAs, GaP等)以形成升高的源極/漏極。在操作660中，采用本領(lǐng)域的任何常規(guī)源極/漏極注入技術(shù)執(zhí)行源極/漏極注入。例如，在NMOS晶體管中，可以在操作660中注入諸如磷或砷的N型摻雜劑。或者，在PMOS晶體管中，可以在操作660中注入諸如硼的P型摻雜劑。在操作665中，執(zhí)行活化退火，從而將升高的源極/漏極區(qū)域內(nèi)的摻雜劑(例如，在操作660中注入的那些摻雜劑)電性活化。之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本如文中別處所述。接下來，在操作667中執(zhí)行補(bǔ)充注入。補(bǔ)充諸如或不足注入可以是與源極/漏極注入操作660過程中注入的物種相同或不同的物種。補(bǔ)充注入可以起到提高活化的提高源極/漏極的一部分內(nèi)的摻雜劑濃度的作用。如文中別處所述的，在緊隨補(bǔ)充注入操作667之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料。
[0039]圖6C示出了第三實(shí)施例，其中，方法603開始于操作670，其在鰭狀物上沉積原位摻雜的單一半導(dǎo)體材料(例如,娃、鍺、SiGe、GaAs、GaP等)，以形成升高的源極/漏極?？梢栽诓僮?70中利用本領(lǐng)域已知的任何可在半導(dǎo)體CVD過程中用作摻雜劑來源的CVD原料氣。在示范性實(shí)施例中，方法603進(jìn)行至活化退火操作665。執(zhí)行活化退火，從而使升高的源極/漏極內(nèi)的原位沉積的摻雜劑電性活化。但是，根據(jù)沉積過程，原位沉積的摻雜劑可能已經(jīng)受到了電性活化，在這種情況下，不采用活化退火操作665。在圖6C中通過虛線框示出了活化退火操作665。之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本如文中別處所述。如文中別處所述，之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料。
[0040]圖6D示出了第四實(shí)施例，其中，方法604開始于操作670，其在鰭狀物上沉積原位摻雜的單一半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、SiGe、GaAs、GaP等)，以形成升高的源極/漏極。盡管經(jīng)過了原位摻雜，但是方法604還是進(jìn)行至操作660，在該操作660中執(zhí)行源極/漏極注入，如文中別處所述。所述源極/漏極注入操作660補(bǔ)充源極/漏極摻雜劑，從而將摻雜劑濃度增強(qiáng)到超出原位摻雜中可能的程度。之后，方法604進(jìn)行至活化退火操作665，其在所述示范性實(shí)施例中是有必要的，從而使在操作660中注入的源極/漏極摻雜劑活化。在緊隨活化退火之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本上如文中別處所述。如文中別處所述，之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料。[0041]圖6E示出了第五實(shí)施例，其中，方法605開始于操作670，其在鰭狀物上沉積原位摻雜的單一半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、SiGe、GaAs、GaP等)，以形成升高的源極/漏極。在所述示范性實(shí)施例中，所述方法605進(jìn)行至任選的活化退火操作665。在緊隨活化退火之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本上如文中別處所述，之后執(zhí)行補(bǔ)充注入操作667。補(bǔ)充注入可以起到提高活化的提高源極/漏極的一部分內(nèi)的摻雜劑濃度的作用。如文中別處所述，在緊隨補(bǔ)充注入操作667之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料，并且將補(bǔ)充摻雜局限于熔化區(qū)域。
[0042]圖6F示出了第六實(shí)施例，其中，方法606開始于操作670，其在鰭狀物上沉積原位摻雜的單一半導(dǎo)體材料(例如，硅、鍺、SiGe、GaAs、GaP等)，以形成升高的源極/漏極。盡管經(jīng)過了原位摻雜，但是方法606還是進(jìn)行至操作660，在該操作660中執(zhí)行源極/漏極注入，如文中別處所述。所述源極/漏極注入操作660補(bǔ)充源極/漏極摻雜劑，從而將摻雜劑濃度增強(qiáng)到超出原位摻雜中可能的程度。之后，方法606進(jìn)行至活化退火操作665，其在所述示范性實(shí)施例目的在于使在操作660中注入的源極/漏極摻雜劑活化。在緊隨活化退火之后，在操作540中執(zhí)行預(yù)先無定形化注入，其基本上如文中別處所述。在操作667，執(zhí)行補(bǔ)充注入，以進(jìn)一步提高摻雜劑濃度和/或注入第二物種，所述第二物種與原位沉積的物種和在操作660中被注入的物種的至少其中之一不同。如文中別處所述，之后，在操作542中執(zhí)行僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的預(yù)先無定形化的部分的脈沖激光退火。緊隨操作542之后，升高的源極/漏極包括設(shè)置在活化半導(dǎo)體層之上的超活化半導(dǎo)體材料，其再一次將補(bǔ)充摻雜局限于熔化區(qū)域。照此，可以認(rèn)為方法606是方法604和方法605的結(jié)合。
[0043]圖7A、7B和7C是示出了根據(jù)實(shí)施例的對半導(dǎo)體堆疊在升高的源極/漏極中的所有半導(dǎo)體層中的部分半導(dǎo)體層進(jìn)行激光退火的方法的流程圖。
[0044]在圖7A中，方法701開始于在操作415B中在鰭狀物上沉積半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極，如文中別處所述。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，首先沉積硅層，隨后是GaAs層。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，首先沉積硅層，隨后是SiGe層。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，首先沉積InP層，隨后是GaP層。在所述示范性實(shí)施例中，方法701進(jìn)行至任選的活化退火操作665。執(zhí)行活化退火，從而使升高的源極/漏極內(nèi)的任何原位沉積的摻雜劑電性活化。但是，根據(jù)操作415B中的沉積過程，原位沉積的摻雜劑可能已經(jīng)受到了電性活化，在這種情況下，不采用活化退火操作665。在操作543中，執(zhí)行脈沖激光退火，從而在不使堆疊的所有層熔化的情況下(例如，在不使底部半導(dǎo)體層熔化的情況下)使沉積半導(dǎo)體堆疊的(一個(gè)或多個(gè))頂層熔化。在一個(gè)示范性實(shí)施例中，在使底層的硅層保持不熔化的同時(shí)使GaAs層熔化。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，在使底層的硅層保持不熔化的同時(shí)使SiGe層熔化。在另一個(gè)示范性實(shí)施例中，在使底層的InP層保持不熔化的同時(shí)使GaP層熔化。
[0045]在圖7B中，方法702開始于在操作415B上在鰭狀物上沉積半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極，如針對方法701所述。方法702進(jìn)行至操作660，在所述操作中執(zhí)行源極/漏極注入，如文中別處所述。所述源極/漏極注入操作660補(bǔ)充源極/漏極摻雜劑，從而將摻雜劑濃度增強(qiáng)到超出在操作415B的堆疊沉積過程中可能的程度。之后，方法702進(jìn)行至活化退火操作665，其在所述示范性實(shí)施例中目的在于使在操作660中注入的源極/漏極摻雜劑活化。在操作543中，執(zhí)行脈沖激光退火，從而在不使堆疊的所有層熔化的情況下(例如，在不使底部半導(dǎo)體層熔化的情況下)使沉積半導(dǎo)體堆疊的(一個(gè)或多個(gè))頂層熔化，如針對方法701所述。
[0046]在圖7C中，方法703開始于在操作415B上在鰭狀物上沉積半導(dǎo)體材料堆疊，以形成升高的源極/漏極，如針對方法701所述。在所述示范性實(shí)施例中，方法703進(jìn)行至任選的活化退火操作665。執(zhí)行活化退火，從而使升高的源極/漏極內(nèi)的任何原位沉積的摻雜劑電性活化。但是，根據(jù)操作415B中的沉積過程，原位沉積的摻雜劑可能已經(jīng)受到了電性活化，在這種情況下，不采用活化退火操作665。在操作667中，執(zhí)行補(bǔ)充注入，從而進(jìn)一步提高摻雜劑濃度和/或注入第二物種，所述第二物種與原位沉積的物種的至少其中之一不同。在操作543中，執(zhí)行脈沖激光退火，從而在不使堆疊的所有層熔化的情況下(例如，在不使底部半導(dǎo)體層熔化的情況下)使沉積半導(dǎo)體堆疊的(一個(gè)或多個(gè))頂層熔化，如針對方法701所述。
[0047]圖8示出了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)現(xiàn)的計(jì)算裝置1000。計(jì)算裝置1000容納板1002。板1002可以包括若干部件，其包括但不限于處理器1004以及至少一個(gè)通信芯片1006。將處理器1004物理和電耦合至板1002。在一些實(shí)施方式中，還將至少一個(gè)通信芯片1006物理和電耦合至板1002。在其他的實(shí)施方式中，通信芯片1006是處理器1004的部分。
[0048]根據(jù)其應(yīng)用，計(jì)算裝置1000可以包括其他部件，這些部件可以物理和電耦合至板1002，也可以不存在這樣的耦合。所述的其他部件包括但不限于易失性存儲器(例如，DRAM)、非易失性存儲器(例如，ROM)、閃速存儲器、圖形處理器、數(shù)字信號處理器、密碼處理器、芯片組、天線、顯示器、觸摸屏顯示器、觸摸屏控制器、電池、音頻編碼譯碼器、視頻編譯碼器、功率放大器、全球定位系統(tǒng)(GPS)裝置、指南針、加速度計(jì)、陀螺儀、揚(yáng)聲器、攝像機(jī)和大容量存儲裝置(例如，硬盤驅(qū)動器、緊致磁盤(CD)、數(shù)字通用盤(DVD)等)。
[0049]通信芯片1006能夠?qū)崿F(xiàn)無線通信，從而完成往返于計(jì)算裝置1000的數(shù)據(jù)傳送?！盁o線”一詞及其派生詞可以用來描述利用調(diào)制電磁輻射通過非固態(tài)介質(zhì)進(jìn)行數(shù)據(jù)通信的電路、裝置、系統(tǒng)、方法、技術(shù)、通信信道等。該詞并非暗示相關(guān)裝置不含有任何布線，但是在一些實(shí)施例中它們可能不含有。通信芯片1006可以實(shí)現(xiàn)若干無線標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議中的任何標(biāo)準(zhǔn)或協(xié)議，其包括但不限于W1-Fi (IEEE 802.11系列)、WiMAX (IEEE 802.16系列)、IEEE802.20、長期演進(jìn)(LTE)、Ev-DO、HSPA+、HSDPA+、HSUPA+、EDGE、GSM、GPRS、CDMA、TDMA、DECT、藍(lán)牙、它們的衍生物以及任何其他被稱為3G、4G、5G和更高代的無線協(xié)議。計(jì)算裝置1000可以包括多個(gè)通信芯片1006。例如，第一通信芯片1006可以專用于較短范圍的無線通信，例如，W1-Fi，藍(lán)牙和第二通信芯片1006可以專用于較長范圍的無線通信，例如，GPS、EDGE、GPRS、CDMA、WiMAX、LTE、Ev-DO 及其他。
[0050]計(jì)算裝置1000的處理器1004包括封裝在處理器1004內(nèi)的集成電路裸片。在本發(fā)明的一些實(shí)施方式中，處理器的集成電路裸片包括一個(gè)或多個(gè)器件，例如，采用升高的源極/漏極的局部熔化形成的非平面晶體管?！疤幚砥鳌币辉~可以指任何對來自寄存器和/或存儲器的電子數(shù)據(jù)進(jìn)行處理從而將該電子數(shù)據(jù)變換為其他可以存儲在寄存器和/或存儲器內(nèi)的其他電子數(shù)據(jù)的裝置或裝置的部分
[0051]通信芯片1006還包括封裝在通信裸片1006內(nèi)的集成電路裸片。根據(jù)本發(fā)明的另一種設(shè)施方式，通信芯片的集成電路裸片包括一個(gè)或多個(gè)器件，例如，采用升高的源極/漏極的局部熔化形成的非平面晶體管。[0052]在其他的實(shí)施方式中，容納在計(jì)算裝置1000內(nèi)的另一部件可以包含集成電路裸片，所述集成電路裸片包括一個(gè)或多個(gè)器件，例如，采用升高的源極/漏極的局部熔化形成的非平面晶體管。
[0053]在各種實(shí)施方式中，計(jì)算裝置1000可以是膝上型電腦、上網(wǎng)本、筆記本、超級本、智能電話、平板電腦、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)、超級可移動PC、移動電話、臺式計(jì)算機(jī)、服務(wù)器、打印機(jī)、掃描儀、監(jiān)視器、機(jī)頂盒、娛樂控制單元、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)、便攜式音樂播放器或數(shù)字視頻記錄儀。在其他實(shí)施方式中，計(jì)算裝置1000可以是任何其他處理數(shù)據(jù)的電子裝置。
[0054]上述描述是說明性的而非限制性的。例如，盡管附圖中的流程圖示出了通過本發(fā)明的某些實(shí)施例而執(zhí)行的操作的具體順序，但是應(yīng)當(dāng)理解不一定需要這樣的順序(例如，替代實(shí)施例可以按照不同的順序執(zhí)行操作，結(jié)合某些操作，疊加某些操作等)。此外，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言在閱讀并理解了上述說明的情況下很多其他實(shí)施例將是顯而易見的。盡管已經(jīng)參考具體的示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到本發(fā)明不限于所描述的實(shí)施例，可以采用處于所附權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的修改和變型來實(shí)施本發(fā)明。因此，應(yīng)當(dāng)參考所附權(quán)利要求連同該權(quán)利要求所覆蓋的等同形式的全部范圍來確定本發(fā)明的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種形成非平面晶體管的方法，所述方法包括: 在襯底上形成包括溝道區(qū)的半導(dǎo)體鰭狀物； 在所述鰭狀物的設(shè)置于所述溝道區(qū)的相對側(cè)的區(qū)域上沉積半導(dǎo)體材料，以形成升高的源極/漏極；以及 執(zhí)行脈沖激光退火，以僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的在熔化深度以上的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，執(zhí)行所述脈沖激光退火以熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的在熔化深度以上的部分還包括: 在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前對所沉積的半導(dǎo)體材料執(zhí)行預(yù)先無定形化注入至所述熔化深度，并且在所述脈沖激光退火期間僅熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的經(jīng)預(yù)先無定形化的部分；或者 熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的具有第一熔化溫度的頂層，而不熔化所沉積的半導(dǎo)體材料的具有第二熔化溫度的下層，所述第二熔化溫度高于所述第一熔化溫度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 使被設(shè)置在低于所述熔化深度的所沉積的半導(dǎo)體材料中的摻雜劑活化。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述活化還包括以下方式的至少其中之一:熔爐熱退火、快速熱退火、微波退火、閃光退火或者亞熔化激光退火。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，在執(zhí)行所述激光退火之前執(zhí)行所述活化。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，還包括:將所述摻雜劑注入到所沉積的半導(dǎo)體材料中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中，注入還包括:射線束離子注入、成角度的注入或共形等離子體注入。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前，將補(bǔ)充的摻雜劑注入到在所述熔化深度以上的所述半導(dǎo)體材料中。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，在執(zhí)行以下操作中的至少其中之一之后注入所述補(bǔ)充的摻雜劑:預(yù)先無定形化注入或活化退火。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉積還包括:采用所述摻雜劑來對所述半導(dǎo)體材料進(jìn)行原位摻雜。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前，將補(bǔ)充的摻雜劑注入到經(jīng)原位摻雜的半導(dǎo)體材料中，其中，在執(zhí)行以下操作的至少其中之一之前注入所述補(bǔ)充的摻雜劑:預(yù)先無定形化注入、活化退火。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前，執(zhí)行將補(bǔ)充的摻雜劑第二次注入到所述半導(dǎo)體材料的在所述熔化深度以上的頂層中。
13.—種形成非平面晶體管的方法，所述方法包括: 在襯底上形成包括溝道區(qū)的非平面半導(dǎo)體鰭狀物； 形成升高的源極/漏極，其中，所述形成還包括: 在所述鰭狀物的設(shè)置于所述溝道區(qū)的相對側(cè)的區(qū)域上沉積第一半導(dǎo)體層；以及 在所述第一半導(dǎo)體層上沉積第二半導(dǎo)體層；以及 執(zhí)行對升高的源極/漏極的脈沖激光退火，以熔化所述第二半導(dǎo)體材料層而不熔化所述第一半導(dǎo)體層。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，所述第一半導(dǎo)體層包括硅，且所述第二半導(dǎo)體層包括GaAs。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前執(zhí)行熔爐熱退火、快速熱退火、微波退火、閃光退火或亞熔化激光退火的至少其中之一，從而使設(shè)置在所述第一半導(dǎo)體層中的摻雜劑活化。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括:在所述退火之前將補(bǔ)充的摻雜劑注入到所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中，所述方法還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前而在所述退火之后執(zhí)行將補(bǔ)充的摻雜劑第二次注入到在所述熔化深度以上的所述第二半導(dǎo)體層中。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括:在執(zhí)行所述脈沖激光退火之前將補(bǔ)充的摻雜劑注入到所述第一半導(dǎo)體層和所述第二半導(dǎo)體層中。
18.一種非平面晶體管，包括: 半導(dǎo)體鰭狀物，所述半導(dǎo)體鰭狀物包括設(shè)置在柵極堆疊之下的溝道區(qū)； 以及 升高的半導(dǎo)體源極/漏極，所述升高的半導(dǎo)體源極/漏極耦合至所述溝道區(qū)并被設(shè)置在所述鰭狀物的相對端上，其中，所述柵極堆疊被設(shè)置于所述相對端之間，其中，所述升高的半導(dǎo)體源極/漏極包括熔化深度以上的超活化摻雜劑區(qū)和所述熔化深度以下的活化摻雜劑區(qū)，與活化摻雜 劑區(qū)的活化摻雜劑濃度相比，所述超活化摻雜劑區(qū)具有較高的活化摻雜劑濃度。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非平面晶體管，其中，所述較高的活化摻雜劑濃度在所述超活化摻雜劑區(qū)內(nèi)是恒定的，而所述活化摻雜劑濃度在活化摻雜劑區(qū)內(nèi)是非恒定的。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的非平面晶體管，其中，所述熔化深度不接觸所述半導(dǎo)體鰭狀物。
【文檔編號】H01L29/78GK103999199SQ201180075630
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2011年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2011年12月19日
【發(fā)明者】J·詹森, T·加尼, M·劉, H·肯內(nèi)爾, R·詹姆斯 申請人:英特爾公司