集成結(jié)和接觸件的形成以形成晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了集成結(jié)和接觸件的形成以形成晶體管，其中，一種方法包括在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件，在半導(dǎo)體區(qū)域上方沉積雜質(zhì)層，在雜質(zhì)層上方沉積金屬層。然后實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元素通過(guò)退火擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)以形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū)域的該部分的表面層反應(yīng)以在源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極硅化物區(qū)域。
【專利說(shuō)明】集成結(jié)和接觸件的形成以形成晶體管

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及集成結(jié)和接觸件的形成以形成晶體管。

【背景技術(shù)】
[0002] 晶體管的形成涉及多個(gè)工藝步驟，包括形成柵極電介質(zhì)和柵電極，形成源極和漏 極區(qū)域，以及形成用于源極和漏極區(qū)域（也可能用于柵電極）的硅化物區(qū)域。每個(gè)以上列出 的部件的形成還可以涉及多個(gè)工藝步驟。另外，實(shí)施多種清洗工藝以去除不期望的物質(zhì)，諸 如所形成部件的氧化物。這些工藝步驟導(dǎo)致集成電路制造成本的增加。另外，晶體管的形 式可以包括多個(gè)熱工藝，并且產(chǎn)生的熱預(yù)算較高。例如，在形成源極和漏極區(qū)域之后，實(shí)施 熱激活以激活源極和漏極區(qū)域中的雜質(zhì)。硅化物區(qū)域的形成也需要一些熱預(yù)算。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種方法，包括：在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊 件；在半導(dǎo)體區(qū)域上方沉積雜質(zhì)層；在雜質(zhì)層上方沉積金屬層；以及實(shí)施退火，其中，雜質(zhì) 層中的元素通過(guò)退火擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)以形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與 半導(dǎo)體區(qū)域的一部分的表面層反應(yīng)以在源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極硅化物區(qū)域。
[0004] 優(yōu)選地，在退火的步驟之前，沒(méi)有額外的重?fù)诫s源極/漏極區(qū)域形成在半導(dǎo)體區(qū) 域中。
[0005] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在沉積雜質(zhì)層之前，在半導(dǎo)體區(qū)域的頂面上實(shí)施預(yù)清 洗以去除在半導(dǎo)體區(qū)域的頂面上形成的自然氧化物。
[0006] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括，在預(yù)清洗之前：在半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離 (STI)區(qū)域；去除半導(dǎo)體襯底的頂部以形成凹槽，其中，頂部位于STI區(qū)域的相對(duì)部分之間； 以及在凹槽中實(shí)施外延以再生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，從而形成半導(dǎo)體區(qū)域。
[0007] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：使STI區(qū)域凹進(jìn)，其中，半導(dǎo)體區(qū)域位于凹進(jìn)的STI區(qū) 域之間的部分形成半導(dǎo)體鰭，并且柵極堆疊件形成在半導(dǎo)體鰭的頂面和側(cè)壁上。
[0008] 優(yōu)選地，沉積雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包含半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在 腔室中，并且在沉積雜質(zhì)層的過(guò)程中，沒(méi)有等離子體產(chǎn)生。
[0009] 優(yōu)選地，沉積雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包含半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在 腔室中，并且在沉積雜質(zhì)層的過(guò)程中，由工藝氣體產(chǎn)生等離子體。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種方法，包括：在生產(chǎn)工具中，將雜質(zhì)層形成在 半導(dǎo)體晶圓的半導(dǎo)體區(qū)域上方，其中，晶圓包括位于半導(dǎo)體區(qū)域上方的柵極堆疊件；在生產(chǎn) 工具中，將金屬層沉積在雜質(zhì)層上方并與雜質(zhì)層接觸，其中，在從開始形成雜質(zhì)層至完成沉 積金屬層的時(shí)間段內(nèi)，生產(chǎn)工具保持真空；以及實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)半 導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)以形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū)域的一部分的表面層 反應(yīng)以在源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極硅化物區(qū)域。
[0011] 優(yōu)選地，當(dāng)實(shí)施退火時(shí)，沒(méi)有額外的保護(hù)層位于金屬層上方。
[0012] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離（STI)區(qū)域；去除半 導(dǎo)體襯底的頂部以形成凹槽，其中，頂部位于STI區(qū)域的相對(duì)部分之間；以及在凹槽中實(shí)施 外延以再生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，從而形成半導(dǎo)體區(qū)域。
[0013] 優(yōu)選地，在生產(chǎn)工具外實(shí)施退火。
[0014] 優(yōu)選地，半導(dǎo)體區(qū)域包括III-V族半導(dǎo)體材料，其中，形成雜質(zhì)層包括將選自基本 上由（NH4)2S和SiH4組成的組中的工藝氣體引入生產(chǎn)工具內(nèi)。
[0015] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件；在柵極堆疊件 上形成柵極間隔件；以及對(duì)半導(dǎo)體區(qū)域?qū)嵤╊A(yù)清洗，其中，在從預(yù)清洗開始的第一時(shí)間點(diǎn)至 結(jié)束沉積金屬層的第二時(shí)間點(diǎn)之間的時(shí)間段內(nèi)，不實(shí)施退火。
[0016] 優(yōu)選地，源極/漏極區(qū)域和柵極堆疊件包括在平面晶體管內(nèi)。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種方法，包括：在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊 件；對(duì)半導(dǎo)體區(qū)域的表面實(shí)施預(yù)清洗；將雜質(zhì)層沉積在半導(dǎo)體區(qū)域的表面上并與半導(dǎo)體區(qū) 域的表面物理接觸，其中，雜質(zhì)層包括配置以將半導(dǎo)體區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)镻型或者η型的雜質(zhì)；將 金屬層沉積在雜質(zhì)層上并與雜質(zhì)層接觸；以及實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)半導(dǎo) 體區(qū)域的一部分內(nèi)以在半導(dǎo)體區(qū)域中形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū)域的一 部分的表面層反應(yīng)以在源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極硅化物區(qū)域，并且在退火過(guò)程 中，沒(méi)有額外的保護(hù)層形成在金屬層上方。
[0018] 優(yōu)選地，在退火之前，沒(méi)有額外的重?fù)诫s的源極/漏極區(qū)域形成在半導(dǎo)體區(qū)域中。
[0019] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：在預(yù)清洗之前，在半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離 (STI)區(qū)域；去除半導(dǎo)體襯底的頂部以形成凹槽，其中，頂部位于STI區(qū)域的相對(duì)側(cè)壁之間； 以及在凹槽內(nèi)實(shí)施外延以再生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，從而形成半導(dǎo)體區(qū)域。
[0020] 優(yōu)選地，該方法進(jìn)一步包括：使STI區(qū)域凹進(jìn)，其中，半導(dǎo)體區(qū)域位于凹進(jìn)的STI區(qū) 域之間的部分形成半導(dǎo)體鰭，并且柵極堆疊件形成在半導(dǎo)體鰭的頂面和側(cè)壁上。
[0021] 優(yōu)選地，沉積雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包含半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在 腔室中，并且在沉積雜質(zhì)層的過(guò)程中，沒(méi)有等離子體產(chǎn)生。
[0022] 優(yōu)選地，沉積雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包含半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在 腔室中，并且在沉積雜質(zhì)層的過(guò)程中，由工藝氣體產(chǎn)生等離子體。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0023] 為了更全面地理解實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，現(xiàn)將結(jié)合附圖所進(jìn)行的以下描述作為參考， 其中：
[0024] 圖1至圖9是根據(jù)一些示例性實(shí)施例的晶體管制造的中間階段的截面圖；以及
[0025] 圖10示出了根據(jù)一些實(shí)施例的生產(chǎn)工具，生產(chǎn)工具用于形成根據(jù)實(shí)施例的晶體 管。

【具體實(shí)施方式】
[0026] 下面，詳細(xì)討論本發(fā)明各實(shí)施例的制造和使用。然而，應(yīng)該理解，實(shí)施例提供了許 多可以在各種具體環(huán)境中實(shí)現(xiàn)的可應(yīng)用的概念。所討論的具體實(shí)施例僅僅用于示出，而不 用于限制本發(fā)明的范圍。
[0027] 根據(jù)各個(gè)示例性實(shí)施例，本發(fā)明提供了一種晶體管及其成形方法。示出了形成晶 體管的中間階段。討論了實(shí)施例的變化。在文中的各個(gè)視圖和示例性實(shí)施例中，相同的參 考符號(hào)用于指示相同的元件。
[0028] 根據(jù)示例性實(shí)施例，圖1至圖9示出了在半導(dǎo)體鰭和鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管（FinFET) 形成的中間階段的截面圖。參見(jiàn)圖1，提供了作為半導(dǎo)體晶圓100-部分的襯底10。襯底 10可以是單晶硅襯底。可選地，襯底10由諸如碳化硅的其它材料形成。諸如淺溝槽隔離 (STI)區(qū)域14的隔離區(qū)域形成在襯底10中。因此，襯底10包括位于STI區(qū)域14之間的 區(qū)域IOA以及位于STI區(qū)域14下方的區(qū)域10B。STI區(qū)域14的形成工藝可以包括蝕刻襯 底10以形成凹槽(被STI區(qū)域14占據(jù))，用電介質(zhì)材料填充凹槽，并且實(shí)施平坦化以去除多 余的電介質(zhì)材料。電介質(zhì)材料的剩余部分形成STI區(qū)域14。在一些實(shí)施例中，STI區(qū)域14 包括氧化硅。
[0029] 然后，如圖2所示，蝕刻位于STI區(qū)域14的相對(duì)側(cè)壁之間的襯底10的區(qū)域IOA以 形成溝槽16。在一些實(shí)施例中，暴露于溝槽16的襯底10的頂面10'基本上與STI區(qū)域14 的底面14A平齊。在可選實(shí)施例中，襯底部分IOA的頂面10'高于或低于STI區(qū)域14的底 面14A。蝕刻可以使用干蝕刻實(shí)施，蝕刻氣體選自0?4、(：12、即 3、5?6和它們的組合。在可選 實(shí)施例中，蝕刻可以使用濕蝕刻實(shí)施，例如使用四甲基氫氧化銨（TMAH)，氫氧化鉀（KOH)溶 液等作為蝕刻劑。在所得到的結(jié)構(gòu)中，溝槽16可以具有小于約150nm的寬度W1。寬度Wl 也可以介于約IOnm和約IOOnm之間。然而，應(yīng)該理解，整個(gè)說(shuō)明書中列舉的數(shù)值只是實(shí)例， 且其可以改變?yōu)椴煌臄?shù)值。
[0030] 圖3示出了從暴露的頂面10'外延生長(zhǎng)的半導(dǎo)體區(qū)域18。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo) 體區(qū)域18包括III-V族化合物半導(dǎo)體材料，其可以是二元或三元的III-V族化合物半導(dǎo)體 材料。用于形成半導(dǎo)體區(qū)域18的示例性III-V族化合物半導(dǎo)體材料可以選自InAs、AlAs、 GaAs、InP、GaN、InGaAs、InAlAs、GaSb、AlSb、A1P、GaP和它們的組合。半導(dǎo)體區(qū)域 18 可以 是同質(zhì)區(qū)域，整個(gè)半導(dǎo)體區(qū)域18由相同材料形成，材料可以選自以上列出的III-V族化合 物半導(dǎo)體材料。半導(dǎo)體區(qū)域18也可以是復(fù)合區(qū)域，其具有包括不同材料和/或具有不同組 成的多個(gè)堆疊的層。例如，和半導(dǎo)體區(qū)域18的下部相比，半導(dǎo)體區(qū)域18的上部與襯底10 可以具有較大的晶格失配度。例如，在可選實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)域18包括硅鍺，其可以具有 介于約15%和約60%之間的鍺百分比。鍺百分比也可以更高。在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū) 域18是基本上的純鍺區(qū)域，例如，鍺百分比高于約95%。在可選實(shí)施例中，半導(dǎo)體區(qū)域18包 括硅磷。
[0031] 可以繼續(xù)外延直到半導(dǎo)體區(qū)域18的頂面高于STI區(qū)域14的頂面14B。然后實(shí)施 平坦化。平坦化可以包括化學(xué)機(jī)械拋光（CMP)。繼續(xù)平坦化直到?jīng)]有半導(dǎo)體區(qū)域18剩下并 覆蓋STI區(qū)域14。然而，在平坦化之后保留STI區(qū)域14之間的半導(dǎo)體區(qū)域18的部分，其在 下文中稱為半導(dǎo)體帶18。在可選實(shí)施例中，當(dāng)半導(dǎo)體區(qū)域18的頂面水平于或低于STI區(qū)域 14的頂面14B時(shí)，停止外延。在這些實(shí)施例中，可以跳過(guò)或者可以實(shí)施平坦化步驟。
[0032] 參見(jiàn)圖4,例如，通過(guò)蝕刻步驟，使STI區(qū)域14凹進(jìn)。因此，半導(dǎo)體帶18的一部 分高于STI區(qū)域14的頂面14B。半導(dǎo)體帶18的這部分形成半導(dǎo)體鰭22,其可以用來(lái)形成 FinFET。
[0033] 如圖5A所示，形成柵極堆疊件34,柵極堆疊件34包括柵極電介質(zhì)26,柵電極28 和硬掩模30。柵極電介質(zhì)26可以由諸如氧化硅、氮化硅、氮氧化物、它們的多層和它們的組 合的電介質(zhì)材料形成。柵極電介質(zhì)26也可以包括高k電介質(zhì)材料。示例性高k電介質(zhì)材 料可以具有高于約4. 0或高于約7. 0的k值。柵電極28可以由多晶娃、金屬、金屬氮化物、 金屬硅化物等形成。柵極電介質(zhì)26的底端可以與STI區(qū)域14的頂面接觸。
[0034] 圖5B示出了圖5A中的結(jié)構(gòu)的截面圖，其中，通過(guò)包含圖5A中的線5B-5B的垂直 平面獲得該截面圖。如圖5B所示，柵極堆疊件34覆蓋半導(dǎo)體鰭22的中心部分，并暴露半 導(dǎo)體鰭22的相對(duì)端部。例如，通過(guò)注入在半導(dǎo)體鰭22中形成輕摻雜漏極/源極（LDD)區(qū) 域31。然后，柵極間隔件32形成在柵極堆疊件34的側(cè)壁上。LDD區(qū)域31的導(dǎo)電類型與得 到的FinFET的導(dǎo)電類型相同。
[0035] 在一些實(shí)施例中，如圖6所示，實(shí)施預(yù)清洗步驟(通過(guò)箭頭33表示）以清洗半導(dǎo)體 鰭22的表面。例如，自然氧化物(本征氧化物，nativeoxide) 36可以出現(xiàn)在半導(dǎo)體鰭22 的表面，其中由于半導(dǎo)體鰭22暴露在開放的空氣中，因此形成自然氧化物36。根據(jù)一些實(shí) 施例，通過(guò)例如使用氬氣作為濺射氣體的濺射去除自然氧化物36。在可選實(shí)施例中，通過(guò)使 用氫氣（H2)和氟化氫（HCl)的混合氣體作為蝕刻氣體的蝕刻去除自然氧化物36。在又一 可選實(shí)施例中，通過(guò)使用氯氣（Cl2)作為蝕刻氣體的蝕刻去除自然氧化物36。在一些實(shí)施 例中，在預(yù)清洗期間，在蝕刻氣體存在的情況下，對(duì)晶圓100實(shí)施高溫烘烤。烘烤溫度可以 介于約700°C和約900°C之間。例如，蝕刻氣體的壓力可以介于約10托至200托之間。例 如，預(yù)清洗可以持續(xù)介于約30秒至約4分鐘之間的一段時(shí)間。通過(guò)預(yù)清洗，去除自然氧化 物36。
[0036] 圖10示出了生產(chǎn)工具102的示意圖，其包括用于裝載和卸載圖6所示晶圓100的 裝載和卸載站104。生產(chǎn)工具102也包括用于實(shí)施隨后的工藝步驟的腔室108、110和112。 腔室106用于將晶圓100 (圖6)在腔室108U10和112之間轉(zhuǎn)移。配置生產(chǎn)工具102,使 得晶圓100在每個(gè)腔室108、110和112中被處理期間以及晶圓100在腔室106、108、110和 112之間轉(zhuǎn)移期間，生產(chǎn)工具102的內(nèi)部保持真空，并且使得晶圓100不暴露在開放的空氣 中，直到晶圓100通過(guò)裝載/卸載站104轉(zhuǎn)移出生產(chǎn)工具102。晶圓100的示例性轉(zhuǎn)移順序 用箭頭114示出。根據(jù)一些實(shí)施例，在腔室108中實(shí)施預(yù)清洗。在預(yù)清洗之后，晶圓100通 過(guò)腔室106轉(zhuǎn)換至腔室110。
[0037] 參見(jiàn)圖7,雜質(zhì)層38形成在半導(dǎo)體鰭22的暴露表面上。在圖10中，在腔室110中 實(shí)施雜質(zhì)層38的形成。根據(jù)一些實(shí)施例，雜質(zhì)層38包括雜質(zhì)/元素，當(dāng)將雜質(zhì)/元素?fù)诫s 到半導(dǎo)體鰭22內(nèi)時(shí)，將使半導(dǎo)體鰭22成為p型或者η型。雜質(zhì)層38的期望元素取決于半 導(dǎo)體鰭22的材料以及所得到晶體管期望的導(dǎo)電類型。例如，當(dāng)半導(dǎo)體鰭22包括III-V族 化合物半導(dǎo)體時(shí)，雜質(zhì)層38可以包括硫、硅等。當(dāng)半導(dǎo)體鰭22包括硅、硅鍺、硅磷、碳化硅 等時(shí)，雜質(zhì)層38可以包括磷和砷，以使得到的晶體管成為η型，并且雜質(zhì)層38可以包括硼、 鋼等，以使得到的晶體管成為P型。例如，雜質(zhì)層38可以具有介于約5nm和約40nm范圍內(nèi) 的厚度T1。然而，應(yīng)該理解，說(shuō)明書中所列舉的數(shù)值僅僅是實(shí)例，并且可以改變成不同的數(shù) 值。例如，雜質(zhì)層38可以是基本上純的層，其包括基本上純的雜質(zhì)元素，并將可以使得到的 摻雜半導(dǎo)體鰭22成為p型或者η型，雜質(zhì)元素具有高于90%的百分比。可選地，雜質(zhì)層38 可以包括雜質(zhì)元素和一些其它的元素，例如用于沉積雜質(zhì)層38的載氣中的元素。
[0038] 根據(jù)一些實(shí)施例，在沉積雜質(zhì)層38期間，將包含雜質(zhì)層38所期望元素的工藝氣體 引入腔室110 (圖10)內(nèi)，在腔室110中沉積雜質(zhì)層38?？梢允褂脷庀嚯s質(zhì)沉積系統(tǒng)實(shí)施 雜質(zhì)層38的沉積。在一些實(shí)施例中，工藝氣體包括載氣和含有雜質(zhì)的氣體，含有雜質(zhì)的氣 體包含用來(lái)將半導(dǎo)體鰭22轉(zhuǎn)換成為p型或者η型的雜質(zhì)。工藝氣體可以包括氫氣（H2)、氮 氣（N2)或諸如氦氣和/或氦氣的惰性氣體，。含有雜質(zhì)的氣體可以包括（NH4)2S(其用于引 入硫)或SiH4 (其用于引入硅)。腔室110 (圖10)中的含有雜質(zhì)的氣體可以具有高濃度，例 如具有高于約10托的局部壓力。含有雜質(zhì)的氣體的流速也可以高于約lOsccm。在引入含 有雜質(zhì)的氣體的過(guò)程中，晶圓100的溫度可以是室溫，例如介于約18°C和25°C的范圍內(nèi)，或 者可以是較高的溫度，例如介于約25°C和約400°C之間。在一些實(shí)施例中，在雜質(zhì)層38的 沉積過(guò)程中，并未從對(duì)應(yīng)的含有雜質(zhì)的氣體以及載氣中產(chǎn)生等離子體。在存在高濃度的含 有雜質(zhì)的氣體的情況下，含有雜質(zhì)的氣體中的雜質(zhì)元素被晶圓100吸收并因此沉積。
[0039] 在可選實(shí)施例中，在等離子體沉積步驟中形成雜質(zhì)層38,其中，從包括含有雜質(zhì)的 氣體的工藝氣體中產(chǎn)生等離子體。因此，含有雜質(zhì)的氣體中的雜質(zhì)元素沉積在晶圓100上。
[0040] 然后，再如圖7所不，金屬層40形成在雜質(zhì)層38上，并且金屬層40復(fù)蓋雜質(zhì)層38。 可以在圖10的腔室112中實(shí)施金屬層40的形成。在晶圓100通過(guò)腔室106從腔室110轉(zhuǎn) 移到腔室112的過(guò)程中，生產(chǎn)工具102中可以保持真空。在一些實(shí)施例中，金屬層40包括 鎳、鈷、鈦、鉬等。金屬層40的厚度T2可以介于約5A和約300A之間，厚度T2也可以更 大或更小?？梢允褂弥T如原子層沉積（ALD)的共形沉積法實(shí)施金屬層40的形成?？蛇x地， 可以使用物理汽相沉積（PVD)。金屬層40可以覆蓋整個(gè)雜質(zhì)層38。在一些實(shí)施例中，從結(jié) 束雜質(zhì)層38的沉積到開始金屬層40的沉積的整個(gè)期間內(nèi)，在晶圓100上不實(shí)施溫度高于 300°C的退火。此外，在從開始預(yù)清洗半導(dǎo)體鰭22到結(jié)束金屬層40的沉積的整個(gè)期間內(nèi)， 不實(shí)施溫度高于約300°C的退火。因此，如圖7所示，在形成金屬層40之后，保留雜質(zhì)層38 以覆蓋半導(dǎo)體鰭22,并且保留金屬層40以覆蓋雜質(zhì)層38。在一些實(shí)施例中，在金屬層40 形成之后，基本上沒(méi)有雜質(zhì)層38擴(kuò)散到半導(dǎo)體鰭22內(nèi)。
[0041] 然后，對(duì)晶圓100實(shí)施退火步驟。在實(shí)施退火的時(shí)，沒(méi)有額外的保護(hù)層(例如，任何 電介質(zhì)保護(hù)層)形成在金屬層40上方。作為退火的結(jié)果，雜質(zhì)層38的雜質(zhì)元素?cái)U(kuò)散進(jìn)半導(dǎo) 體鰭內(nèi)以形成源極和漏極區(qū)域42。所得到的結(jié)構(gòu)如圖8所示。根據(jù)一些實(shí)施例，在用于形 成源極和漏極區(qū)域42的退火之前，除可以形成LDD區(qū)域31外，不形成其他重?fù)诫s(深)的源 極/漏極區(qū)域。
[0042] 此外，作為退火的結(jié)果，金屬層40與半導(dǎo)體鰭22反應(yīng)以形成源極和漏極硅化物區(qū) 域44。根據(jù)一些實(shí)施例，使用例如熱浸（thermalsoaking)、峰值退火、快速退火、激光退火 等實(shí)施退火。退火時(shí)間可以介于約0.1ms至幾分鐘的范圍內(nèi)。在退火期間，源極/漏極區(qū) 域42和硅化物區(qū)域44的溫度可以介于約300°C和1200°C范圍內(nèi)。在退火之后，去除沒(méi)有 與半導(dǎo)體鰭22反應(yīng)的金屬層40的額外部分。
[0043] 由于在退火之前金屬層40覆蓋雜質(zhì)層38,因此可以在生產(chǎn)工具102 (圖10)外 卸載晶圓100以實(shí)施退火。在可選實(shí)施例中，在生產(chǎn)工具102中實(shí)施退火，例如在腔室112 中。作為退火的結(jié)果，源極/漏極區(qū)域42中的雜質(zhì)也通過(guò)退火激活。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表面通過(guò)本 發(fā)明的實(shí)施例，使用二次離子質(zhì)譜（SIMS)發(fā)現(xiàn)的激活雜質(zhì)的濃度可以介于約lE18/cm3和約 lE19/cm3之間。通過(guò)SMS發(fā)現(xiàn)的濃度位于硅化物區(qū)域44和源極/漏極區(qū)域42之間的界 面區(qū)域處。雜質(zhì)的實(shí)際濃度可以高于使用SIMS發(fā)現(xiàn)的濃度。
[0044] 圖9示出了層間電介質(zhì)（ILD) 46和ILD46中的接觸塞48的形成，其中接觸塞48 電連接至源極/漏極硅化物區(qū)域44。也去除硬掩模30(圖8)。在一些實(shí)施例中，形成替代 柵極以替代圖8中的柵極電介質(zhì)26和柵電極28。在可選實(shí)施例中，不使用替代柵極來(lái)替代 柵極電介質(zhì)26和柵電極28 (圖8)。在形成替代柵極的實(shí)施例中，柵極電介質(zhì)26和柵電極 28作為偽柵極。圖9示出了包括替代柵極的示例性結(jié)構(gòu)。形成工藝可以包括形成層間電介 質(zhì)（ILD)46,實(shí)施CMP以使ILD46的頂面與柵電極28的頂面30或者硬掩模30 (如果存在） 平齊，并去除圖8中的柵極電介質(zhì)26和柵電極28。然后，可以形成柵極電介質(zhì)層和柵電極 層以填充通過(guò)去除偽柵極留下的開口，接著，通過(guò)CMP去除柵極電介質(zhì)層和柵電極層的多 余部分。剩余的替代柵極包括柵極電介質(zhì)26'和柵電極28'。柵極電介質(zhì)26'可以包括k 值大于約7. 0的高k電介質(zhì)材料，例如，柵電極28'可以包括金屬或金屬合金。ILD46可以 由諸如磷硅酸鹽玻璃（PSG)、硼硅酸鹽玻璃（BSG)、摻雜硼的磷硅酸鹽玻璃（BPSG)等的電介 質(zhì)材料形成。從而完成晶體管50 (其在實(shí)例性實(shí)施例中為FinFET)的形成。
[0045] 雖然本發(fā)明討論的實(shí)施例使用FinFET作為實(shí)例，但本發(fā)明的概念也適用于平面 晶體管的形成。除跳過(guò)STI區(qū)域14的開槽步驟外，工藝步驟與實(shí)例性實(shí)施例相似。
[0046] 本發(fā)明的實(shí)施例具有多個(gè)優(yōu)勢(shì)特征。當(dāng)金屬層形成時(shí)，實(shí)施源極和漏極區(qū)域的激 活。因此，在源極和漏極區(qū)域激活退火的過(guò)程中，金屬層作為保護(hù)層防止形成源極和漏極區(qū) 域的雜質(zhì)損失。此外，源極和漏極區(qū)域的硅化和激活共享相同的退火工藝，并且因此減少熱 預(yù)算。
[0047] 根據(jù)一些實(shí)施例，一種方法包括：在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件；在半導(dǎo)體 區(qū)域上方沉積雜質(zhì)層；以及在雜質(zhì)層上方沉積金屬層。然后實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元 素通過(guò)退火擴(kuò)散到半導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)以形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū) 域的該部分的表面層反應(yīng)以形成源極/漏極區(qū)域上方的源極/漏極硅化物區(qū)域。
[0048] 根據(jù)其它的實(shí)施例，一種方法包括：在生產(chǎn)工具中，形成位于半導(dǎo)體晶圓的半導(dǎo)體 區(qū)域上方的雜質(zhì)層，其中，晶圓包括半導(dǎo)體區(qū)域上方的柵極堆疊件。該方法進(jìn)一步包括：在 生產(chǎn)工具中，將金屬層沉積在雜質(zhì)層上并與雜質(zhì)層接觸。在從開始形成雜質(zhì)層至完成沉積 金屬層的時(shí)間段內(nèi)，生產(chǎn)工具保持真空。然后實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散到半導(dǎo) 體區(qū)域的一部分內(nèi)以形成源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū)域的該部分的表面層反 應(yīng)以形成源極/漏極區(qū)域上方的源極/漏極硅化物區(qū)域。
[0049] 根據(jù)另外的實(shí)施例，一種方法包括：在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件；對(duì)半導(dǎo) 體區(qū)域的表面實(shí)施預(yù)清洗；以及將雜質(zhì)層沉積在半導(dǎo)體區(qū)域的表面上方并與半導(dǎo)體區(qū)域的 表面物理接觸。雜質(zhì)層包括配置為將半導(dǎo)體區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)镻型或者η型的雜質(zhì)。然后，將金屬 層沉積在雜質(zhì)層上方并與雜質(zhì)層接觸。實(shí)施退火，其中，雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體區(qū)域 的一部分內(nèi)，從而形成半導(dǎo)體區(qū)域內(nèi)的源極/漏極區(qū)域，并且金屬層與半導(dǎo)體區(qū)域的該部 分的表面層反應(yīng)以形成源極/漏極硅區(qū)域上方的源極/漏極硅化物區(qū)域。在退火過(guò)程中， 沒(méi)有額外的保護(hù)層形成在金屬層上方。
[0050] 盡管已經(jīng)詳細(xì)地描述了實(shí)施例及其優(yōu)勢(shì)，但應(yīng)該理解，可以在不背離所附權(quán)利要 求限定的實(shí)施例的精神和范圍的情況下，做各種不同的改變，替換和更改。而且，本申請(qǐng)的 范圍并不僅限于本說(shuō)明書中描述的工藝、機(jī)器、制造、材料組分、手段、方法和步驟的特定實(shí) 施例。作為本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)理解，根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)有的或今后開發(fā)的用于執(zhí)行與根據(jù) 本發(fā)明所采用的所述相應(yīng)實(shí)施例基本相同的功能或獲得基本相同結(jié)果的工藝、機(jī)器、制造、 材料組分、手段、方法或步驟本發(fā)明可以被使用。相應(yīng)的，附加的權(quán)利要求意指包括例如工 藝、機(jī)器、制造、材料組分、手段、方法或步驟的范圍。此外，每個(gè)權(quán)利要求構(gòu)成一個(gè)獨(dú)立的實(shí) 施例，并且不同權(quán)利要求及實(shí)施例的組合均在本公開的范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種方法，包括： 在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件； 在所述半導(dǎo)體區(qū)域上方沉積雜質(zhì)層； 在所述雜質(zhì)層上方沉積金屬層；W及 實(shí)施退火，其中，所述雜質(zhì)層中的元素通過(guò)所述退火擴(kuò)散進(jìn)所述半導(dǎo)體區(qū)域的一部分 內(nèi)W形成源極/漏極區(qū)域，并且所述金屬層與所述半導(dǎo)體區(qū)域的所述一部分的表面層反應(yīng) W在所述源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極娃化物區(qū)域。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，在所述退火的步驟之前，沒(méi)有額外的重慘雜源極 /漏極區(qū)域形成在所述半導(dǎo)體區(qū)域中。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括：在沉積所述雜質(zhì)層之前，在所述半導(dǎo)體區(qū) 域的頂面上實(shí)施預(yù)清洗W去除在所述半導(dǎo)體區(qū)域的頂面上形成的自然氧化物。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，進(jìn)一步包括，在所述預(yù)清洗之前： 在半導(dǎo)體襯底中形成淺溝槽隔離（STI)區(qū)域； 去除所述半導(dǎo)體襯底的頂部W形成凹槽，其中，所述頂部位于所述STI區(qū)域的相對(duì)部 分之間；W及 在所述凹槽中實(shí)施外延W再生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料，從而形成所述半導(dǎo)體區(qū)域。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，進(jìn)一步包括： 使所述STI區(qū)域凹進(jìn)，其中，所述半導(dǎo)體區(qū)域位于凹進(jìn)的所述STI區(qū)域之間的部分形成 半導(dǎo)體錯(cuò)，并且所述柵極堆疊件形成在所述半導(dǎo)體錯(cuò)的頂面和側(cè)壁上。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包 含所述半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在所述腔室中，并且在沉積所述雜質(zhì)層的過(guò)程中，沒(méi)有等離 子體產(chǎn)生。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，沉積所述雜質(zhì)層包括將工藝氣體引入腔室內(nèi)，包 含所述半導(dǎo)體區(qū)域的晶圓設(shè)置在所述腔室中，并且在沉積所述雜質(zhì)層的過(guò)程中，由所述工 藝氣體產(chǎn)生等離子體。
8. 一種方法，包括： 在生產(chǎn)工具中，將雜質(zhì)層形成在半導(dǎo)體晶圓的半導(dǎo)體區(qū)域上方，其中，所述晶圓包括位 于所述半導(dǎo)體區(qū)域上方的柵極堆疊件； 在所述生產(chǎn)工具中，將金屬層沉積在所述雜質(zhì)層上方并與所述雜質(zhì)層接觸，其中，在從 開始形成所述雜質(zhì)層至完成沉積所述金屬層的時(shí)間段內(nèi)，所述生產(chǎn)工具保持真空；W及 實(shí)施退火，其中，所述雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)所述半導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)W形成源極/ 漏極區(qū)域，并且所述金屬層與所述半導(dǎo)體區(qū)域的所述一部分的表面層反應(yīng)W在所述源極/ 漏極區(qū)域上方形成源極/漏極娃化物區(qū)域。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，當(dāng)實(shí)施所述退火時(shí)，沒(méi)有額外的保護(hù)層位于所述 金屬層上方。
10. -種方法，包括： 在半導(dǎo)體區(qū)域上方形成柵極堆疊件； 對(duì)所述半導(dǎo)體區(qū)域的表面實(shí)施預(yù)清洗； 將雜質(zhì)層沉積在所述半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面上并與所述半導(dǎo)體區(qū)域的所述表面物理 接觸，其中，所述雜質(zhì)層包括配置W將所述半導(dǎo)體區(qū)域轉(zhuǎn)變?yōu)镻型或者n型的雜質(zhì)； 將金屬層沉積在所述雜質(zhì)層上并與所述雜質(zhì)層接觸；W及 實(shí)施退火，其中，所述雜質(zhì)層中的元素?cái)U(kuò)散進(jìn)所述半導(dǎo)體區(qū)域的一部分內(nèi)W在所述半 導(dǎo)體區(qū)域中形成源極/漏極區(qū)域，并且所述金屬層與所述半導(dǎo)體區(qū)域的所述一部分的表面 層反應(yīng)W在所述源極/漏極區(qū)域上方形成源極/漏極娃化物區(qū)域，并且在所述退火過(guò)程中， 沒(méi)有額外的保護(hù)層形成在所述金屬層上方。
【文檔編號(hào)】H01L21/336GK104347423SQ201310662452
【公開日】2015年2月11日 申請(qǐng)日期:2013年12月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月9日
【發(fā)明者】王立廷, 蔡騰群, 林群雄, 林正堂, 陳繼元, 李弘貿(mào), 張惠政 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司