專利名稱：一種形成淺結的方法
技術領域：
本發明屬于集成電路制造工藝技術領域，具體涉及一種形成漏源淺結的方法。
目前主流的工藝都是在定義了晶體管源/漏結后，也就是完成了結的高劑量注入及退火后再生長硅化物。由于硅化物本身的生長會消耗一部分硅，所以如果硅化物工藝不好，硅化物和硅的界面不平整，或者結深控制不好(過淺)，在源漏極加電壓時，在界面突起的部位很容易造成漏電的產生，導致器件的失效。如
圖1所示。此外在硅化物形成過程中，還有雜質再分布的問題，需要考慮到硅化物工藝對最終雜質分布，也就是晶體管性能的影響。
也有方法是在硅化物形成后，通過離子注入將雜質(例如As(砷)、B(硼))注入到硅化物中，再通過加熱，讓雜質從硅化物中擴散出來，形成源漏淺結。這樣有助于解決因硅化物工藝不好造成界面不平整的問題。但是這里將硅化物本身作為一個擴散源來使用，在對雜質分布的控制和工藝重復性上都存在一定的問題，而擴散工藝本身已經在先進的制造工藝中被淘汰。
本發明提出的形成淺結的方法，是在硅襯底上形成硅化物層后，通過離子注入將雜質注入到硅化物下面，讓雜質分布的峰值深度正好位于硅化物的下面3-10nm處，見圖2；然后通過高溫快速熱退火激活雜質并進行一定的擴散，完成淺結的形成。這樣在加熱激活中可以很大程度上忽略硅化物自身的影響。此外由于注入已經有了一定的深度，在隨后的熱處理中，對于雜質向下的擴散就不必考慮太多，重點是雜質的激活，這樣既可以提高摻雜的濃度，又可以保證結的深度。相比較而言在目前主流的工藝中，在注入之后退火，則要兼顧濃度和深度的要求。這是因為在本發明中雜質已經注入到一定的深度，不象傳統的工藝中雜質雖然已經激活分布了，但是在形成硅化物過程中，一是再度受熱雜質會再擴散，二是雜質在硅化物中的分布跟在硅中的分布是不同的，因而還要考慮從硅化物中排出來的雜質再分布的問題。簡而言之，本方法就是在形成硅化物后再形成淺結。本方法的另一個優點是省去了氧化物作為注入掩膜這道工序，直接用硅化物做掩膜。
本發明的具體操作步驟如下1、在硅襯底上先形成低電阻的硅化物，具體可采用如下方法(1)用稀釋的氫氟酸清潔硅片表面；(2)通過PVD方法在硅片表面整片淀積形成硅化物所需的金屬，如Co(鈷)/Ti(鈦)；(3)采用快速熱退火方法，在較低溫度如500-600℃下形成高電阻硅化物，如CoSi、等；(4)將不需要的和未反應的金屬，如Co、Ti等，給腐蝕掉；(5)通過更高溫度的快速熱退火，如800-900℃，形成低電阻的硅化物，如CoSi2。
2、以低電阻硅化物如CoSi2為注入掩膜，完成源/漏結和柵極所需劑量的注入，使雜質濃度分布的峰值正好在硅化物下面3-10nm；3、采用高溫快速熱退火(RTP)方式，形成淺結。
在注入后的退火溫度應在900℃以上，一般為900-1000℃。可以使用目前最新的快速熱退火(RTP)方式，如SPIKE退火和IMPULSE退火，這些退火方式都能保證雜質的電學激活和分布深度。同時由于退火的時間非常短，不會破壞硅化物的質量。P型注入可以使用B(硼)或者BF2(二氟化硼)，劑量在1015/cm2-5×1015/cm，能量在30-50keV；N型注入則要使用As(砷)或者P(磷)，劑量在1015/cm2-5×1015/cm，能量在50-100keV。
本發明由于在硅化物形成之后再注入退火，保證了淺結的可靠性，并且具有結深易控制，結摻雜濃度高，雜質濃度的分布比較穩定等特點。本方法由于是注入后快速熱退火，相對于從硅化物中擴散雜質的方式還具有重復性好的特點。此外相對主流工藝而言，還減少了一步氧化物做注入掩膜的工序。
圖2是本方法中離子注入后，雜質濃度的峰值處于硅化物以下的圖示。
圖中標號1為硅襯底，2為硅化物，3為淺結，4為雜質原子。
3.采用快速熱退火的方法，在較低溫度，如550度，形成高電阻的硅化物，如CoSi4.將不需要的以及未反應的金屬，如Co或者Ti金屬，給腐蝕掉。
5.通過更高溫度的快速熱退火，如850度，形成低電阻的硅化物，如CoSi26.以硅化物為注入掩膜，如CoSi2，完成源/漏結和柵極劑量的注入，雜質濃度的峰值正好在硅化物下面，如5nm左右7.使用SPIKE退火或者IMPULSE退火等方式退火，形成淺結。
由上述方法制得淺結的可靠性好，結摻雜濃度高，雜質濃度分布比較穩定。
權利要求
1.一種集成電路制造工藝中形成淺結的方法，其特征在于，在硅襯底表面形成硅化物以后，通過離子注入的方法將雜質注入到硅化物下面，使雜質濃度分布峰值位于硅化物下3-10nm處，然后通過高溫快速熱退火，熱激活形成淺結。
2.根據權利要求1所述的形成淺結的方法，其特征在于注入的雜質可用As或P，劑量為1015/cm2-5×1015/cm，能量在50-100keV。
3.根據權利要求1所述的形成淺結的方法，其特征在于注入的雜質可用B或BF2，劑量為1015/cm2-5×1015/cm，能量在30-50keV。
4.根據權利要求1所述的形成淺結的方法，其特征在于注入后的快速熱退火可采用SPIKE退火或IMPULSE退火，退火溫度為900-1000℃。
全文摘要
本發明是在集成電路制造工藝中一種形成淺結的方法。目前,都是在源漏注入后,退火激活成結了,才開始硅化物制備的工藝。使用這種方法,會引起可靠性的問題,主要是漏電。同時硅化物工藝對晶體管最終的性能也會有一定的影響。本發明是先形成硅化物再注入雜質、退火成結。在這里注入雜質的分布峰值處于硅化物以下,這樣就避免了硅化物作為擴散源所帶來的一些問題。通過注入將雜質注入到硅化物以下,具有結深容易控制、雜質濃度高、重復性好的特點,而且還減少了氧化物作為注入掩膜的工序,簡化了工藝。
文檔編號H01L21/324GK1385880SQ02112148
公開日2002年12月18日 申請日期2002年6月20日 優先權日2002年6月20日
發明者胡恒升 申請人:上海華虹(集團)有限公司