專利名稱：用于半導(dǎo)體制造的柵極摻雜物激活方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明的實(shí)施方式主要涉及半導(dǎo)體制造工藝領(lǐng)域，更具體地，涉及在形成諸如柵極的半導(dǎo)體器件的含硅薄膜中摻雜物激活的方法。
現(xiàn)有技術(shù)描述隨著晶體管制造尺寸越來越小，需要用更薄的柵介電材料改善器件的性能。然而，載流子的耗盡將產(chǎn)生反轉(zhuǎn)氧化物厚度為4的柵極材料，該材料諸如摻雜硼的p型多晶硅或摻雜砷和/或磷的n型多晶硅。降低多晶耗盡為維持器件性能的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的工藝包括快速退火工藝，該快速退火工藝具有有限的熱預(yù)算。例如，溫度不能高于1050℃，因?yàn)榕饘⒋┩笘沤殡姴牧隙档推骷男阅芎涂煽啃浴?br> 由于對于低于100nm的CMOS(互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體)器件，半導(dǎo)體結(jié)深度需小于30nm，生產(chǎn)超淺源/漏結(jié)將變得更有挑戰(zhàn)性。當(dāng)結(jié)深度接近10nm時，傳統(tǒng)的通過注入的摻雜接著進(jìn)行熱退火后處理不是很有效，因?yàn)闊嵬嘶鸷筇幚韺⒁饟诫s物擴(kuò)散增加。摻雜物擴(kuò)散可能污染相鄰層并導(dǎo)致該器件失效。
激活多晶硅柵極同時不引起摻雜物擴(kuò)散對前段工藝(FEOL)來說是一個主要的挑戰(zhàn)。在增強(qiáng)的摻雜物激活和總體的摻雜物擴(kuò)散之間存在嚴(yán)格的平衡。過度激活退火可能引起高的載流子濃度，但是摻雜物可能進(jìn)入柵介電層或甚至進(jìn)入溝道區(qū)。因?yàn)槠骷圃煺弑M量克服多晶耗盡，將更難維持該平衡。多晶耗盡是指多晶硅反轉(zhuǎn)區(qū)里激活摻雜物減少的情況。當(dāng)柵長度和柵介電厚度變小時，多晶耗盡造成部分Tox-inv(載流子濃度/多晶耗盡)增加。對于特征尺寸為130nm和90nm的襯底，諸如快速熱退火工藝(RTP)和急速熱退火處理傳統(tǒng)熱工藝為主要的摻雜物激活方法。由此引起的多晶耗盡導(dǎo)致4-5的TOx-inv。對于特征尺寸為65nm的襯底，需要該多晶耗盡另外降低1。多晶耗盡每減少一埃，將產(chǎn)生約為3％的驅(qū)動電流增益。傳統(tǒng)的熱工藝不能在不引起摻雜物擴(kuò)散的情況下對這些小襯底圖形進(jìn)行退火處理。另外，阻止摻雜物進(jìn)入和使用熱敏高電介質(zhì)材料需要低的熱預(yù)算激活退火。
激光退火，其能在不引起摻雜物擴(kuò)散的情況下獲得高的摻雜物激活，已經(jīng)研發(fā)并滿足用于65nm特征的多晶耗盡需要。激光退火技術(shù)在幾毫秒內(nèi)產(chǎn)生靠近硅熔點(diǎn)處的瞬態(tài)溫度，其得到高摻雜物激活并具有非常小的摻雜物擴(kuò)散。這對于諸如硼激活的工藝尤其有利，因?yàn)榕饠U(kuò)散比磷和砷快得多。然而，使硅熔化的激光退火溫度已表明會引起多晶硅晶粒尺寸變大，這可能會導(dǎo)致器件產(chǎn)量下降。
因此，需要一種工藝，該工藝可以在某一特征尺寸內(nèi)摻雜多晶硅層，接著在最小的或沒有摻雜物擴(kuò)散的情況下對該摻雜的多晶硅層進(jìn)行退火并激活處理。

發(fā)明內(nèi)容
在一實(shí)施例中，本發(fā)明主要提供一種用于對襯底上的摻雜層退火處理的方法，該方法包括在柵氧化層上沉積多晶硅層，對該多晶硅層用摻雜物注入形成摻雜的多晶硅層，對該摻雜的多晶硅層快速退火，以及對該摻雜多晶硅層激光退火。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明主要提供一種用于對襯底上的層退火處理的方法，該方法包括在該襯底上沉積含晶格的多晶硅層，用至少一種摻雜元素對該多晶硅層摻雜形成摻雜的多晶硅層，以及用激光對該摻雜的多晶硅層退火處理而將所述至少一種摻雜元素注入晶格。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明主要提供一種用于對襯底上摻雜硅層退火處理的方法，該方法包括在該襯底上沉積多晶硅層，用至少一種摻雜元素對該多晶硅層摻雜，在第一溫度對該多晶硅層快速熱退火，以及在約1,000℃到約1,415℃之間的第二溫度對該多晶硅層激光退火。
在另一實(shí)施例中，本發(fā)明主要提供一種在襯底上形成層的方法，該方法包括在該襯底上沉積多晶硅層。該多晶硅層含有摻雜元素和晶格結(jié)構(gòu)。該方法還包括用激光對該多晶硅層退火處理從而將該摻雜元素注入該構(gòu)成多晶硅層的晶格結(jié)構(gòu)中。


因此為了更詳細(xì)地理解本發(fā)明的以上所述特征，將參照附圖中示出的實(shí)施例對以上簡要所述的本發(fā)明進(jìn)行更具體描述。然而，應(yīng)該注意，附圖中只示出了本發(fā)明典型的實(shí)施例，因此不能認(rèn)為是對本發(fā)明范圍的限定，本發(fā)明可以允許其他等同的有效實(shí)施例。
圖1A-1E示出了柵層疊結(jié)構(gòu)中層的形成步驟說明。
圖2示出了描述在柵層疊結(jié)構(gòu)中沉積摻雜的多晶硅層的工藝流程圖；以及圖3A-3C示出了在柵層疊結(jié)構(gòu)中層的形成。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的具體實(shí)施例提供一種在諸如硅二氧化硅、氧氮化硅的介電材料或高介電常數(shù)材料上形成摻雜的多晶硅層的方法。一般地，對該多晶硅層摻雜采用離子注入、熱退火，諸如用快速熱退火(RTA)工藝，并接著利用動態(tài)的表面退火(DSA)工藝激光退火從而激活該摻雜物。
圖1A-1E示出了本發(fā)明一實(shí)施例中公開的工藝進(jìn)程的柵層疊結(jié)構(gòu)的截面圖。圖1A描述了在諸如用于半導(dǎo)體工藝的硅襯底的襯底10上沉積的介電層20。在一實(shí)例中，襯底10可為用硼摻雜的電阻率在約15Ω-cm到20Ω-cm范圍的300mm的p型硅襯底，并在沉積介電層20之前通常用傳統(tǒng)的柵極氧化前清洗預(yù)清洗。
介電層20可以采用多種沉積工藝沉積在襯底10上，諸如快速熱氧化(RTO)、化學(xué)氣相沉積(CVD)、等離子體增強(qiáng)-CVD(PECVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、原子層外延(ALE)或其組合。優(yōu)選地，采用RTO工藝在襯底10上生長諸如SiO2或SiOxNy的介電材料。適合用作介電層20的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、氧化鉿、硅酸鉿、氧化鋁、硅酸鋁、硅化物、氧化鋯、硅酸鋯及其衍生物和組合。一般地，介電層20沉積的厚度為從約1到約150的范圍，優(yōu)選地為從約5到約50。
在一些實(shí)施例中，該介電材料可通過諸如去耦等離子體氮化(DPN)或在一氧化氮(NO)或一氧化二氮(N2O)中熱氮化的方式進(jìn)行氮化。進(jìn)行氮化后退火以使氮和氧更強(qiáng)地結(jié)合，從而改善介電層20和襯底10的接觸面。例如，可采用RTO工藝在襯底10上生長氧化硅，接著采用DPN工藝形成氮氧化硅，其具有氮濃度從約1×1014atoms/cm2到約1×1016atoms/cm2，例如，約為1×1015atoms/cm2。其他氮化介電材料包括氮氧化鋁、氮化的硅酸鉿、氮氧化鉿和氮氧化鋯。
圖2中，流程圖描述了包括工藝100，該工藝100包括在如圖1B所示的介電層20上沉積諸如多晶硅的多晶硅層30的步驟110。沉積多晶硅層30通常采用化學(xué)氣相沉積(CVD)、快速熱-CVD(RT-CVD)、等離子體增強(qiáng)-CVD(PE-CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)、原子層外延(ALE)或其組合。優(yōu)選地，在溫度從約650℃到約800℃范圍，優(yōu)選地從約700℃到約750℃，采用RT-CVD工藝沉積該多晶硅層30。在RT-CVD工藝期間，可以改變溫度使多晶硅層30的晶粒尺寸產(chǎn)生改變。例如，在720℃的多晶硅晶粒平均尺寸要比在710℃約大50。一般地，多晶硅層30沉積的厚度在約100到約10,000的范圍，優(yōu)選地在約500到約2,500，并更優(yōu)選地在約750到約1,500。也可采用RT-CVD工藝沉積雙層多晶硅。多晶硅層30通常為多晶硅，但也可含有其他元素，諸如鍺和/或碳。因此該多晶硅層可以包括Si、SiGe、SiC或SiGeC。在一些實(shí)例中，該多晶硅層可具有細(xì)徑的柱狀結(jié)構(gòu)或者包含在底部上的微晶粒層和頂部上的柱狀層的雙層結(jié)構(gòu)組合。
可用于沉積介電層和/或多晶硅層的硬件包括從位于California，Santa Clara的Applied Materials公司購買的Epl Centura系統(tǒng)和PolyGen系統(tǒng)。用于生長氧化物的有效的快速熱CVD處理室為可從位于California，Santa Clara的Applied Materials公司購買的Radiance系統(tǒng)。在普通授予的公開號為20030079686的美國專利中公開了可用于沉積高電介質(zhì)層和/或多晶硅層的ALD設(shè)備，在此引用其全部內(nèi)容作為參考用于描述該設(shè)備。其他設(shè)備包括現(xiàn)有技術(shù)熟知的箱式、高溫爐。
步驟120包括用元素的摻雜物31摻雜多晶硅層30。圖1C示出了多晶硅層30的上部32中的元素?fù)诫s物31。該元素的摻雜物以單個原子層到約150的深度注入多晶硅層30上部32，該深度優(yōu)選地約70。元素的摻雜物可包括硼、砷、磷、鎵、銻、銦及其組合。元素的摻雜物可在多晶硅層30中具有的濃度范圍在約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3范圍。在一實(shí)例中，多晶硅層30為P型摻雜，諸如通過硼的離子注入至約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3濃度范圍，優(yōu)選地在約1×1020atoms/cm3到約5×1020atoms/cm3范圍。在另一實(shí)例中，多晶硅層30為N+型摻雜，諸如采用磷的離子注入至為約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3的濃度范圍，優(yōu)選地約在1×1020atoms/cm3到約5×1020atoms/cm3范圍。在另一實(shí)施例中，多晶硅層30為N-型摻雜，采用擴(kuò)散砷或磷至約1×1015atoms/cm3到約1×1019atoms/cm3的濃度范圍。
摻雜物可以用普通授予的美國專利6,583,018中所述的離子注入工藝注入，為了描述該裝置該專利在此引用其全部內(nèi)容作為參考。有效利用于本發(fā)明的實(shí)施例中離子注入設(shè)備能以極低的離子注入能量注入離子，該能量諸如約5KeV或更低，優(yōu)選地約3KeV或以下。本發(fā)明的實(shí)施例中有效的兩種離子注入設(shè)備為Qantum III系統(tǒng)和xR LEAP系統(tǒng)，兩種設(shè)備均由位于California，Santa Clara的Applied Materials公司制造并出售。以約為3KeV能量設(shè)置值和約為1×1015atoms/cm2到約1×1016atoms/cm2濃度設(shè)置值注入硼。在一實(shí)例中，以約為4×1015atoms/cm2的濃度注入硼。在另一實(shí)例中，以約為8×1015atoms/cm2的濃度注入硼。
步驟130中，對該襯底進(jìn)行熱退火工藝從而使摻雜物元素31從上部32擴(kuò)散并分布到整個多晶硅層30以形成摻雜的多晶硅層34。優(yōu)選的退火工藝為快速熱退火(RTA)工藝維持約2秒到約20秒，優(yōu)選地從約5秒到約10秒。在RTA工藝期間，將該襯底加熱至約800℃到約1,400℃的溫度，優(yōu)選地約在1,000℃到約1,200℃。在RTA工藝的一實(shí)例中，該襯底加熱至約1,000℃約為5秒。如圖1D所示，在RTA工藝期間溫度和時間正確的組合確保元素的摻雜物31分布到整個多晶硅層30，而不會污染器件中的相鄰特征圖形。此處描述的在RTA工藝期間使用的工藝室為Centura RTP系統(tǒng)，可從位于California，Santa Clara的Applied Materials公司購買。
在步驟140中，摻雜的多晶硅層34采用動態(tài)表面退火(DSA)工藝激光退火。如圖1E所示，在DSA工藝期間對該摻雜的多晶硅層34中的硅和元素?fù)诫s物31激活而形成激活摻雜的多晶硅層36。多晶硅層的晶格中的原子位置被摻雜原子33取代。因此，多晶硅晶格，通常為硅開口并注入該輸入的摻雜原子33，該摻雜原子為諸如硼、砷、磷或在此描述的其他摻雜物。
在DSA工藝期間在接近熔點(diǎn)而實(shí)際上不會形成液態(tài)的溫度對摻雜的多晶硅層34加熱。在溫度約1,000℃到約1,415℃之間，優(yōu)選地在約1,050℃到約1,400℃對該摻雜的多晶硅層34加熱。溫度最好不能超過多晶硅的熔點(diǎn)(約1,415℃)，因?yàn)閾诫s物擴(kuò)散有可能引起特征形狀內(nèi)其他元素的污染。在DSA工藝期間可能暴露于該襯底的層小于約500毫秒，優(yōu)選地小于100毫秒。該DSA工藝可在DSA平臺上操作，該平臺可從位于California，Santa Clara的Applied Materials公司購買。一般地，激光發(fā)射所選的波長為10.6μm或0.88μm。
圖3A-3C示出了如此處一實(shí)施例所述的沉積多晶硅材料而形成柵極層疊結(jié)構(gòu)的示圖。如圖3A的截面圖所示，在襯底200上沉積介電層204。雖未示出，該襯底200可包括包含摻雜區(qū)域的多個特征。介電層204包含如此處所述的二氧化硅、氮氧化硅、氮化硅和高電介質(zhì)材料。該襯底200還包含淺槽隔離(STIs)202。STIs 202一般通過氧化蝕刻入襯底200中的溝槽側(cè)壁并接著用高密度等離子體CVD氧化物填充該溝槽形成。
圖3B示出了沉積在介電層204和STI 202上的多晶硅層206。多晶硅層206可采用化學(xué)氣相沉積(CVD)、快速熱-CVD(RT-CVD)、等離子增強(qiáng)-CVD(PE-CVD)、物理氣相沉積(PVD)、原子層沉積(ALD)或其組合沉積。在一實(shí)施例中，通過RT-CVD工藝在約為650℃到約800℃的溫度范圍，優(yōu)選地在約700℃到約750℃沉積多晶硅層206。一般地，多晶硅層206沉積的厚度范圍在約100到約10,000，優(yōu)選地在約500到約2,500，更優(yōu)選地在約750到約1,500。多晶硅層206通常為多晶硅，但可含有其他元素諸如鍺和/或碳。因此，多晶硅層206可包含Si、SiGe、SiC或SiGeC。
如圖3C中所示，構(gòu)圖并蝕刻多晶硅層206以形成構(gòu)圖后的多晶硅208。多晶硅層206可在蝕刻前摻雜，但一般在構(gòu)圖后的多晶硅208形成后摻雜?？蓪?gòu)圖后的多晶硅208進(jìn)行摻雜、退火和/或在其上沉積多層，諸如補(bǔ)償間隔(未示出)。在一實(shí)例中，構(gòu)圖后的多晶硅208可用沉積的補(bǔ)償間隔封裝并接著用離子注入工藝摻雜，然后采用RTA退火工藝和DSA工藝激活該注入的摻雜物。
實(shí)驗(yàn)如表1所示，為了模擬摻雜的多晶硅柵極，將多晶硅沉積在8個襯底上(襯底A-H)，其包含一氮氧化硅柵介電層。該襯底為電阻率15-20Ω-cm的300mm的p型(硼摻雜)硅圓片。對該襯底進(jìn)行柵極前清洗，接著采用快速熱氧化工藝。形成厚度約為20的SiO2薄膜。采用去耦等離子體氮化對該SiO2薄膜等離子體氮化，得到約為1×1015atoms/cm2的氮濃度。對所有襯底進(jìn)行氮化后退火從而使氮更加完全與氧化硅結(jié)合，并改善表面界面。

表1在具有單個硅片、快速熱化學(xué)氣相沉積處理室的每個襯底上沉積厚度約為1,000的多晶硅。多晶晶粒的平均尺寸不同。以710℃在襯底A、B、E和F上沉積多晶硅材料以形成第一尺寸的晶粒，同時以720℃在襯底C、D、G和H上沉積多晶硅以產(chǎn)生更大尺寸的晶粒。將硼以3KeV的能量和劑量設(shè)定為4×1015/cm2注入到襯底A-D以及以劑量設(shè)定為8×1015/cm2注入到襯底E-H。所有襯底在約1,000℃經(jīng)過傳統(tǒng)的RTA工藝。襯底B、D、F和H在1,350℃采用DSA工藝進(jìn)行激光退火。
對所得結(jié)構(gòu)的表面電阻(Rs)和擴(kuò)展電阻進(jìn)行測量來評價(jià)載流子濃度和激活。通過二次離子質(zhì)譜儀(SIMS)分析摻雜物(硼)分布。用x射線衍射儀(XRD)和截面透射電子顯微鏡(TEM)進(jìn)行分析多晶晶粒結(jié)構(gòu)。
激光退火降低的表面電阻要高于比只通過增加摻雜物濃度所降低的表面電阻。例如，使摻雜物濃度加倍表面電阻降低約10％。然而，當(dāng)保持摻雜物濃度為4×1015/cm2時，對襯底采用DSA工藝，表面電阻降低40％。使襯底摻雜物濃度加倍并采用DSA工藝，襯底的表面電阻降低50％之多。多晶晶粒結(jié)構(gòu)對表面電阻影響很小。在720℃沉積多晶硅比710℃沉積多晶硅的表面電阻要低幾個百分比。激光退火通過至少三個機(jī)理降低表面電阻，諸如額外的摻雜物擴(kuò)散、改變多晶晶粒結(jié)構(gòu)和增強(qiáng)摻雜物激活。
通過SIMS沒有觀察到額外的摻雜物擴(kuò)散。該摻雜物完全通過RTA工藝擴(kuò)散，并且在激光退火工藝后沒有出現(xiàn)改變。由于要限制摻雜物在高溫下可擴(kuò)散的時間，該硅片上每個點(diǎn)發(fā)射的激光只有幾毫秒。在激光退火工藝后多晶硅晶粒結(jié)構(gòu)確實(shí)出現(xiàn)了一些小的改變。XRD分析顯示在DSA工藝后，多晶晶粒尺寸增加了9，從361到370。TEM圖像顯示柱狀結(jié)構(gòu)保持很好，但是晶粒結(jié)構(gòu)出現(xiàn)稍微更多的結(jié)晶。晶粒結(jié)構(gòu)改變是降低表面電阻的因素。然而，晶粒尺寸沒有明顯增加其將對器件產(chǎn)量產(chǎn)生不利影響，這種情況會在高于硅熔點(diǎn)溫度激光退火中發(fā)生。
擴(kuò)展電阻分析表明隨著在整個多晶硅中激光退火溫度的提高，載流子濃度增加。在多晶硅和氮氧化層之間的介面摻雜物激活有明顯大的增加。較高的載流子濃度降低多晶耗盡。激光退火可通過摻雜物激活的增加降低表面電阻。簡而言之，高溫激光退火使多晶硅薄膜中產(chǎn)生更多的載流子。
雖然上文提到了本發(fā)明的實(shí)施例，但是在不偏離本發(fā)明的基本范圍以及以下權(quán)利要求所確定的范圍的情況下，可以設(shè)計(jì)出本發(fā)明的其他和更進(jìn)一步實(shí)施例。
權(quán)利要求
1.一種對襯底上的摻雜層退火的方法，包括在柵氧化層上沉積多晶硅層；將摻雜物注入所述多晶硅層以形成摻雜的多晶硅層；對所述摻雜的多晶硅層進(jìn)行快速熱退火；以及對所述摻雜的多晶硅層進(jìn)行激光退火。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層包含至少一種元素，所述元素選自于硅、鍺、碳及其組合。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述摻雜物選自于硼、磷、砷及其組合。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層具有約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3的摻雜物濃度。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述快速熱退火的溫度范圍為約900℃到約1,200℃，并且持續(xù)的時間為約2秒到約20秒。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述激光退火的溫度范圍為約1,000℃到約1,415℃。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述激光退火維持約500毫秒或更短。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層具有小于400ohms/cm2的電阻率。
9.一種對襯底上的層進(jìn)行退火的方法，包括在襯底上沉積含有晶格的多晶硅層；用至少一種元素對所述多晶硅層摻雜以形成摻雜的多晶硅層；以及用激光對所述摻雜的多晶硅層退火使至少一種摻雜元素進(jìn)入所述晶格。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層包含至少一種元素，所述元素選自硅、鍺、碳及其組合。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其特征在于，所述至少一種摻雜元素選自硼、磷、砷及其組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層的摻雜物濃度范圍為約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層在激光退火前進(jìn)行快速熱退火。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述快速熱退火的溫度范圍為約800℃到約1,400℃，并且持續(xù)的時間為約2秒到約20秒。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其特征在于，所述激光退火的溫度范圍約為1,000℃到約1,415℃。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其特征在于，所述激光退火維持約500毫秒或更短。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層具有小于400ohms/cm2的電阻率。
18.一種對襯底上摻雜的硅層退火的方法，包括在所述襯底上沉積多晶硅層；用至少一種摻雜元素?fù)诫s所述多晶硅層形成摻雜的多晶硅層；在第一溫度對所述摻雜的多晶硅層進(jìn)行快速退火；以及在處于約1,000℃到約1,415℃范圍的第二溫度對所述摻雜的多晶硅層進(jìn)行激光退火。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層包含至少一種元素，所述元素選自硅、鍺、碳及其組合。
20.根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其特征在于，所述摻雜物選自硼、磷、砷及其組合。
21.根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層的摻雜物濃度范圍為約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其特征在于，所述第一溫度的范圍為約800℃到約1,400℃，該溫度持續(xù)時間為約2秒到約20秒之間。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其特征在于，所述激光退火維持約500毫秒或更短。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層具有小于400ohms/cm2的電阻率。
25.一種在襯底上形成層的方法，包括在襯底上沉積多晶硅層，所述多晶硅層包含摻雜元素和晶格結(jié)構(gòu)；以及用激光對所述多晶硅層退火以使所述摻雜元素進(jìn)入構(gòu)成摻雜的多晶硅層的所述晶格結(jié)構(gòu)中。
26.根據(jù)權(quán)利要求25所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層包含至少一種元素，所述元素選自硅、鍺、碳及其組合。
27.根據(jù)權(quán)利要求26所述的方法，其特征在于，所述摻雜元素選自硼、磷、砷及其組合。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層包含濃度范圍為約1×1019atoms/cm3到約1×1021atoms/cm3的所述摻雜元素。
29.根據(jù)權(quán)利要求28所述的方法，其特征在于，所述多晶硅層在所述激光退火前進(jìn)行快速熱退火。
30.根據(jù)權(quán)利要求29所述的方法，其特征在于，所述快速熱退火的溫度范圍為約800℃到約1,400℃，持續(xù)時間為約2秒到約20秒。
31.根據(jù)權(quán)利要求30所述的方法，其特征在于，所述激光退火的溫度范圍為約1000℃到約1,415℃。
32.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其特征在于，所述激光退火維持時間為約100毫秒或更短。
33.根據(jù)權(quán)利要求32所述的方法，其特征在于，所述摻雜的多晶硅層電阻率小于400ohms/cm2。
全文摘要
在一實(shí)施例中，本發(fā)明主要提供一種對沉積在襯底上的摻雜層退火的方法。該方法包括在諸如柵氧化層的襯底表面上沉積多晶硅層，并用摻雜物注入該多晶硅層以形成摻雜的多晶硅層。該方法還包括對該摻雜的多晶硅層進(jìn)行快速熱退火以使該摻雜物很容易地分布在整個多晶硅層中。隨后，該方法還包括對該摻雜的多晶硅層用激光退火以激活位于該多晶硅層上部的摻雜物。激光退火使該摻雜物、原子進(jìn)入該多晶硅材料的晶格中。
文檔編號H01L21/324GK1922717SQ200580005104
公開日2007年2月28日 申請日期2005年2月10日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月23日
發(fā)明者馬毅, 卡萊德·Z·阿梅德, 凱文·L·卡寧厄姆, 羅伯特·C·麥金托什, 阿比拉什·J·馬約爾, 梁海凡, 馬克·亞母, 托伊·尤·貝姬·萊恩, 克里斯托弗·奧爾森, 王書林, 馬耶德·福德, 加里·尤金·邁納 申請人:應(yīng)用材料股份有限公司