用于通過固相擴(kuò)散形成超淺摻雜區(qū)域的方法
【專利摘要】提供了一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。在一個實施方案中，該方法包括沉積直接接觸襯底的摻雜劑層，該摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中摻雜劑層包含選自硼（B）、鋁（Al）、鎵（Ga）、銦（In）、鉈（Tl）、氮（N）、磷（P）、砷（As）、銻（Sb）和鉍（Bi）中的摻雜劑。該方法還包括對摻雜劑層進(jìn)行圖案化，以及通過熱處理使摻雜劑從圖案化的摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中而在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域。
【專利說明】 用于通過固相擴(kuò)散形成超淺摻雜區(qū)域的方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求發(fā)明名稱為“METHOD FOR FORMING ULTRA-SHALLOW DOPING REGIONSBY SOLID PHASE DIFFUSION”的美國專利申請第13/077,721 (案號TTCA-373)號的優(yōu)先權(quán)，以及發(fā)明名稱為 “METHOD FOR FORMING ULTRA-SHALLOW BORON DOPING REGIONS BY SOLIDPHASE DIFFUSION”的美國專利申請第13/077,688 (案號TTCA-345)號的優(yōu)先權(quán)。這些申請的全部內(nèi)容通過引用以其全部內(nèi)容合并到本文中。
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0003]本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體器件以及用于形成半導(dǎo)體器件的方法，并且更具體地涉及用于通過從摻雜劑層到襯底層中的固相擴(kuò)散形成的超淺摻雜劑區(qū)域。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體行業(yè)具有朝著在已知的半導(dǎo)體芯片上制造更大和更復(fù)雜的電路的趨勢發(fā)展的特點。更大和更復(fù)雜的電路通過減小在電路內(nèi)部的單個器件的尺寸并且使器件間隔彼此更靠近來實現(xiàn)。由于在器件(如金屬氧化物半導(dǎo)體(MOS)或雙極晶體管)內(nèi)部的單個元件的尺寸減小，并且器件元件彼此更靠近，所以能夠獲得提高的電性能。然而，必須注意襯底中摻雜區(qū)域的形成以確保不產(chǎn)生有害電場條件。
[0005]由于器件元件(例如在MOS器件中的晶體管柵極和在雙極器件中的發(fā)射極區(qū)域)的尺寸的減小，所以形成在半導(dǎo)體襯底中的摻雜區(qū)域的結(jié)深也必須減小。具有均勻摻雜分布和高表面濃度的淺結(jié)的形成已被證明非常困難。常用的技術(shù)是利用離子注入裝置將摻雜劑原子注入到襯底中。使用離子注入，高能量摻雜劑原子以高速度轟擊基板表面，并且被驅(qū)動到襯底中。雖然這種方法已被證明對于形成具有適度深度的結(jié)的摻雜區(qū)域是有效的，但是使用離子注入形成超淺結(jié)非常困難。在襯底內(nèi)部激發(fā)的摻雜劑原子的路徑和注入均勻性二者在用于形成淺注入結(jié)所必需的低能量下難以控制。激發(fā)的摻雜劑原子的注入損壞襯底中的晶格，該損壞難以修復(fù)。由晶格損傷產(chǎn)生的位錯可以容易地刺穿淺結(jié)，導(dǎo)致穿過該結(jié)產(chǎn)生漏電流。此外，在硅中迅速擴(kuò)散的P型摻雜劑(如硼)的注入，導(dǎo)致?lián)诫s劑原子在其被引入襯底中之后的過度分散。然后，難以在襯底中并且特別是在襯底的表面處的指定區(qū)域形成P型摻雜劑原子的高度限制的濃度。
[0006]此外，正在利用摻雜的三維結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)對于晶體管和存儲器件的新器件結(jié)構(gòu)。這樣的器件的實例包括但不限于F i nFET、三柵極FET、凹槽溝道晶體管(RCAT )和嵌入式動態(tài)隨機(jī)存取存儲器(EDRAM)溝槽。為了使這些結(jié)構(gòu)均勻地?fù)诫s，理想地是使用共形(conformal)的摻雜方法。離子注入過程實際上為位點線，因此需要特殊的襯底取向以使鰭結(jié)構(gòu)和溝槽結(jié)構(gòu)均勻摻雜。此外，在高器件密度的情況下，陰影效應(yīng)使得鰭結(jié)構(gòu)的均勻摻雜極其困難，或者甚至通過離子注入技術(shù)也是不可能實現(xiàn)的。常規(guī)等離子摻雜和原子層摻雜是已經(jīng)證明為三維半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的共形摻雜的技術(shù)，但這些摻雜中的每個摻雜都限于在理想條件下可以獲得的摻雜密度和深度的范圍內(nèi)。本發(fā)明的實施方案提供一種能夠克服這些難 題中的一些難題的用于形成超淺摻雜區(qū)域的方法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]描述了通過從硼摻雜劑層到襯底層中的固相擴(kuò)散形成超淺摻雜劑區(qū)域的多個實施方案。可以在平坦襯底中、在襯底上的凸出特征中或在襯底中的凹陷特征中形成摻雜劑區(qū)域。
[0008]根據(jù)一個實施方案，提供了一種用于在襯底中形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法。該方法包括:通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸襯底的硼摻雜劑層，硼摻雜劑層包含通過硼酰胺前體或有機(jī)硼前體和反應(yīng)物氣體的交替氣態(tài)性暴露而形成的氧化物、氮化物或氧氮化物。該方法還包括:對硼摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及通過熱處理使硼從圖案化的硼摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中來在襯底中形成超淺硼摻雜劑區(qū)域。
[0009]根據(jù)一些實施方案，提供了一種用于在在襯底中的凸出特征中或凹陷特征中形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法。
[0010]根據(jù)另一實施方案，提供了一種用于在襯底中形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法。該方法包括:通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸襯底的硼摻雜劑層，硼摻雜劑層的厚度為4nm或更小，并且硼摻雜劑層包含通過硼酰胺前體或有機(jī)硼前體和反應(yīng)物氣體的交替氣態(tài)性暴露而形成的氧化物、氮化物或氧氮化物；以及在圖案化的硼摻雜劑層上沉積蓋層。該方法還包括:對硼摻雜劑層和蓋層進(jìn)行圖案化；通過熱處理使硼從圖案化的硼摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中而在襯底中形成超淺硼摻雜劑區(qū)域；以及從襯底移除圖案化的硼摻雜劑層和圖案化的蓋層。
[0011]根據(jù)一個實施方案，提供了一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。該方法包括:沉積直接接觸襯底的摻雜劑層，摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中摻雜劑層包含選自鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)中的摻雜劑；對摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及通過熱處理使摻雜劑從圖案化的摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中而在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域。根據(jù)一些實施方案，提供了一種用于在在襯底中的凸出特征中或凹陷特征中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。
[0012]根據(jù)另一實施方案，提供了一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。該方法包括:通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸襯底的包含第一摻雜劑的第一摻雜劑層；以及對第一摻雜劑層進(jìn)行圖案化。該方法還包括:通過ALD沉積相鄰于圖案化的第一摻雜劑層的直接接觸襯底的包含第二摻雜劑的第二摻雜劑層，第一摻雜劑層和第二摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中第一摻雜劑層和第二摻雜劑層包含η型摻雜劑或P型摻雜劑，附帶條件為:第一摻雜劑層或第二摻雜劑層不包含相同的摻雜劑，并且其中η型摻雜劑和P型摻雜劑選自:硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)。該方法還包括:通過熱處理使第一摻雜劑從第一摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中以在襯底中形成第一超淺摻雜劑區(qū)域，并且通過熱處理使第二摻雜劑從第二摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中以在襯底中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域。
[0013]根據(jù)另一實施方案，提供了一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。該方法包括:形成在襯底上的圖案化的層、在圖案化的層上的圖案化的蓋層以及鄰接襯底、圖案化的蓋層和圖案化的層的側(cè)壁間隔物；通過原子層沉積(ALD)沉積相鄰于側(cè)壁間隔物的直接接觸襯底的包含第一摻雜劑的第一摻雜劑層；在第一摻雜劑層上沉積第一蓋層；以及對第一蓋層和第一摻雜劑層進(jìn)行平坦化。該方法還包括:移除圖案化的蓋層和圖案化的層；沉積相鄰于側(cè)壁間隔物的直接接觸襯底的包含第二摻雜劑的第二摻雜劑層；在第二摻雜劑層上沉積第二蓋層，第一摻雜劑層和第二摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中第一摻雜劑層和第二摻雜劑層包含η型摻雜劑或P型摻雜劑，附帶條件為:第一摻雜劑層或第二摻雜劑層不包含相同的摻雜劑，并且其中η型摻雜劑和P型摻雜劑選自:硼(B)、鋁(Al )、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)。該方法還包括:通過熱處理使第一摻雜劑從第一摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中以在襯底中形成第一超淺摻雜劑區(qū)域，并且通過熱處理使第二摻雜劑從第二摻雜劑層擴(kuò)散到襯底中以在襯底中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0014]在附圖中:
[0015]圖1A至圖1E示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖；
[0016]圖2Α至圖2Ε示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖；
[0017]圖3Α至圖3D示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖；
[0018]圖4Α至圖4F示出根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖；
[0019]圖5Α至圖5Ε示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖；
[0020]圖6Α示出可以應(yīng)用本發(fā)明的實施方案的凸出特征的示意性橫截面圖；以及
[0021]圖6Β示出沉積在圖6Α的凸出特征上的共形摻雜劑層的示意性橫截面圖。
[0022]圖7Α示出可以應(yīng)用本發(fā)明的實施方案的凹陷特征的示意性橫截面圖；以及
[0023]圖7Β示出沉積在圖7Β的凹陷特征中的共形摻雜劑層的示意性橫截面圖。
【具體實施方式】
[0024]在多個實施方案中公開了用于通過從摻雜劑層到襯底層中的固相擴(kuò)散在半導(dǎo)體器件中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法。摻雜劑區(qū)域可以包括例如用于平面晶體管、FinFET或三柵極FET的超淺源-漏擴(kuò)展。超淺摻雜劑區(qū)域形成的其它應(yīng)用可以包括柵極替換工藝流程中的溝道摻雜，以及用于FinFET或絕緣體上極薄硅(ET-SOI)器件的溝道摻雜。還可以使用本公開的方法對具有極薄可替代半導(dǎo)體溝道的器件進(jìn)行摻雜，例如絕緣體上鍺(GeOI)器件或Ge FinFET和第II1-V族溝道器件，如GaAs、InGaAs或InGaSb FinFET0此外，形成為非晶Si層或多晶Si層的器件(如EDRAM器件)可以利用本公開的方法以調(diào)整硅的摻雜水平。
[0025]相關(guān)領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到可以在不具有一個或更多個具體細(xì)節(jié)的條件下，或者使用其它替代和/或附加方法、材料或組件實施各種實施方案。在其它實例中，未示出或者未詳細(xì)描述公知的結(jié)構(gòu)、材料或操作，以避免使本發(fā)明的各種實施方案的各方面難理解。類似地，用于說明的目的，陳述具體數(shù)字、材料和配置以提供本發(fā)明的透徹理解。此外，可以理解，在附圖中示出的各種實施方案是說明性的表示，并且不一定按比例繪制。
[0026]在整個說明書中提及的“一個實施方案”或“實施方案”意味著所描述的與本實施方案有關(guān)的具體特征、結(jié)構(gòu)、材料或特性包括在本發(fā)明的至少一個實施方案中，但并不表示它們存在于每個實施方案中。因此，在貫穿本說明書的各個位置出現(xiàn)的短語“在一個實施例中”不一定指本發(fā)明的相同的實施方案。
[0027]圖1A至圖1E示出根據(jù)本發(fā)明的一種實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖。圖1A示出襯底100的示意性橫截面圖。襯底100可以具有任何尺寸，例如200nm襯底、300nm襯底或甚至更大襯底。根據(jù)一個實施方案，襯底100可以包含Si，例如，晶體S1、多晶Si或非晶Si。在一個實施例中，襯底102可以是拉伸應(yīng)變Si層。根據(jù)另一實施方案，襯底100可以包含Ge或SixGei_x化合物，其中X為Si的原子分?jǐn)?shù)，1-x為Ge的原子分?jǐn)?shù)，并且O <x< I。示例性SixGei_x化合物包括Sia AedSia2Gec^Si0.3^^0.7、Si。.‘Ge。.6、Si。.5Ge。.5、Si。.6Ge。.4、Si。.7Ge。.3、Si。.8Ge。.2 和 Si。.9Ge。.1。在 Iv頭施例中，襯底100可以是沉積在松弛的Sia5Gea5緩沖層上的壓縮應(yīng)變Ge層或拉伸應(yīng)變SixGei_x (x>0.5)。根據(jù)一些實施方案，襯底100可以包括絕緣體上硅(SOI)。
[0028]圖1B示出可以通過原子層沉積(ALD)沉積的直接接觸襯底100的摻雜劑層102，并且之后可以在摻雜劑層102上沉積蓋層104。在一些實施例中，可以從圖1B至圖1D中的膜結(jié)構(gòu)中省略蓋層104。摻雜劑層102可以包括氧化物層(例如，Si02)、氮化物層(例如，SiN)或氧氮化物層(例如，SiON)或者其兩種或更多種的組合。摻雜劑層102可以包括元素周期表的第IIIA族中的一種或更多種摻雜劑:硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)和鉈(Tl)；以及第VA族中的一種或更多種摻雜劑:氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)。根據(jù)一些實施方案，摻雜劑層102可以包含低摻雜水平，例如在約0.5原子％與約5原子％摻雜劑之間。根據(jù)其它實施方案，摻雜 劑102可以包含中摻雜水平，例如，在約5原子％與約20原子％摻雜劑之間。根據(jù)又一實施方案，摻雜劑層可以包含高摻雜劑水平，例如大于20原子百分?jǐn)?shù)的摻雜劑。在一些實施例中，摻雜劑層102的厚度可以是4納米(nm)或更少，例如在Inm與4nm之間，在2nm與4nm之間，或者在3nm與4nm之間。然而，可以使用其它厚度。
[0029]根據(jù)其它實施方案，摻雜劑層102可以包含氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜的高k電介質(zhì)材料或由氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜的高k電介質(zhì)材料組成。高k電介質(zhì)材料中的摻雜劑可以選自以上列出的摻雜劑。高k電介質(zhì)材料可以包含選自元素周期表的堿土元素、稀土元素、第IIIA族元素、第IVA族元素和第IVB族元素中的一種或更多種金屬元素。堿土金屬元素包括鈹(Be)、鎂(Mg)、鈣(Ca)、鍶(Sr)和鋇(Ba)。示例性的氧化物包括氧化鎂、氧化鈣、氧化鋇以及它們的組合。稀土金屬元素可以選自鈧(Sc)、釔(Y)、镥(Lu)、鑭(La)、鈰(Ce)、鐠(Pr)、釹(Nd)、釤(Sm)、銪(Eu)、釓(Gd)、鋱(Tb)、鏑(Dy)、欽(Ho)、鉺(Er)、銩(Tm)和鐿(Yb)。第IVB族元素包括鈦(Ti)，鉿(Hf)和鋯(Zr)。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，高k電介質(zhì)材料可以包含Hf02、Hf0N、HfSi0N、Zr02、ZrON、ZrSiON、TiO2、TiON、Al2O3' La2O3' W203、Ce02、Y2O3 或 Ta2O5 或者其兩種或更多種的組合。然而，可以設(shè)想并且可以使用其它電介質(zhì)材料。在美國專利第7，772，073號中描述了可以用于高k電介質(zhì)材料的ALD中的前體氣體，其全部內(nèi)容通過引用合并到本文中。[0030]蓋層104可以是氧化物層、氮化物層或氧氮化物層，并且其可以包括Si和/或上述的一種或更多種高k電介質(zhì)材料。蓋層104可以通過例如化學(xué)氣相沉積(CVD)或ALD進(jìn)行沉積。在一些實施例中，蓋層104的厚度可以在Inm與IOOnm之間，在2nm與5nm之間，或者在2nm與20nm之間。
[0031]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，可以對圖1B中描述的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行圖案化以形成圖1C中示意性示出的圖案化的膜結(jié)構(gòu)。例如，可以使用常規(guī)光刻圖案化和蝕刻方法以形成圖案化的摻雜劑層106和圖案化的蓋層108。
[0032]之后，可以對圖1C中的圖案化的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以使摻雜劑110 (例如，B、A1、Ga、In、Tl、N、P、As、Sb或Bi)從圖案化的摻雜劑層106擴(kuò)散到襯底100中并且在襯底100中在圖案化的摻雜劑層106下面形成超淺摻雜劑區(qū)域112 (圖1D)。熱處理可以包括在惰性氣氛(例如，氬(Ar)或氮氣(N2))中或在氧化氣氛(例如，氧氣(O2)或水(H2O))中加熱襯底100到100°C與1000°C之間的溫度，持續(xù)10秒至10分鐘。一些熱處理的實施例包括襯底溫度在100°C與500V之間，在200V至500V之間，在300V與500V之間，以及在400V至500°C之間。其它實施例包括襯底溫度在500°C與1000°C之間，在600°C與1000°C之間，在700°C與1000°C之間，在800°C與1000°C之間，以及在900°C與1000°C之間。在一些實施例中，熱處理可以包括快速熱退火(RTA)，尖峰退火或激光尖峰退火。
[0033]在一些實施例中，超淺摻雜劑區(qū)域112的厚度可以在Inm與IOnm之間，或者在2nm與5nm之間。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到在襯底100中的超淺摻雜劑區(qū)域112的較低邊界的摻雜劑濃度可能不會突然減小而是以逐漸減小為特征。
[0034]在熱處理和超淺摻雜劑區(qū)域112的形成之后，可以使用干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝移除圖案化的摻雜劑層106和圖案化的蓋層108。得到的結(jié)構(gòu)在圖1E中示出。此外，在熱處理之后，可以進(jìn)行干法清潔處理或濕法清潔處理以從襯底100中移除任何蝕刻殘余物。
[0035]根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案，在襯底100上沉積摻雜劑層102之后，可以對摻雜劑層102進(jìn)行圖案化以形成圖案化的摻雜劑層106，并且之后，可以在圖案化的摻雜劑層106之上共形沉積蓋層。接著，該膜結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行如圖1D至圖1E所示的進(jìn)一步處理以在襯底100中形成超淺摻雜劑區(qū)域112。
[0036]圖6A示出可以應(yīng)用本發(fā)明的實施方案的凸出特征601的示意性橫截面圖。示例性凸出特征601形成在襯底600上。襯底600和凸出特征601的材料可以包括對于圖1A中的襯底100的上述材料中的一種或更多種。在一個實施例中，襯底600和凸出特征601可以包含相同材料(例如，Si)或由相同材料(例如，Si)組成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解本發(fā)明的實施方案可以應(yīng)用于襯底上的其它簡單或復(fù)雜的凸出特征。
[0037]圖6B示出沉積在圖6A的凸出特征601上的共形摻雜劑層602的示意性橫截面圖。共形摻雜劑層602的材料可以包括對于圖1B中的摻雜劑層102的上述材料的一種或更多種。隨后可以對圖6B中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似于圖1C至圖1E中描述的處理，包括，例如沉積在摻雜劑層602上蓋層(未示出)，對摻雜劑層602 (未示出)和蓋層(未示出)進(jìn)行所期望的圖案化，對圖案化的摻雜劑層(未示出)進(jìn)行熱處理以使摻雜劑從圖案化的摻雜劑層(未示出)擴(kuò)散到襯底600中和/或擴(kuò)散到凸出特征601中，以及移除圖案化的摻雜劑層(未示出)和圖案化的蓋層(未示出)。[0038]圖7A示出可以應(yīng)用本發(fā)明的實施方案的凹陷特征701的示意性橫截面圖。示例性凹陷特征701形成在襯底700中。襯底700的材料可以包括對于圖1A中的襯底100的上述材料中的一種或更多種。在一個實施例中，襯底600可以包含Si或者由Si組成。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將容易理解本發(fā)明的實施方案可以應(yīng)用于襯底上的其它簡單或復(fù)雜的凹陷特征。
[0039]圖7B示出沉積在圖7A的凹陷特征701中的共形摻雜劑層702的示意性橫截面圖。共形摻雜劑層702的材料可以包括對于圖1B中的摻雜劑層102的上述材料的一種或更多種。隨后，可以對圖7B中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行類似于圖1C至圖1E中描述的處理，包括，例如沉積在摻雜劑層702上蓋層(未示出)，對摻雜劑層702 (未示出)和蓋層(未示出)進(jìn)行所期望的圖案化，對圖案化的摻雜劑層(未示出)進(jìn)行熱處理以使摻雜劑從圖案化的摻雜劑層(未示出)擴(kuò)散到襯底700的凹陷特征701中，以及移除圖案化的摻雜劑層(未示出)和圖案化的蓋層(未不出)。
[0040]圖2A至圖2E示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖。關(guān)于圖1A至圖1E的上述材料中的一種或更多種(例如，襯底、摻雜劑層、摻雜劑和蓋層組合物)、處理條件(例如，沉積方法和熱處理條件)和層厚度可以容易地用于圖2A至圖2E中示意性描述的實施方案。
[0041]圖2A示出襯底200的示意性橫截面圖。圖2B示出形成在襯底200上的圖案化掩模層202用于限定在襯底200之上的圖案化掩模層202中的摻雜劑窗(井)203。圖案化掩模層202可以是能夠使用常規(guī)光刻圖案化和蝕刻方法形成的例如氮化物硬掩模(例如，SiN硬掩模)。
[0042]圖2C示出通過ALD沉積的與摻雜劑窗203中的襯底200直接接觸并且在圖案化掩模層202上的摻雜劑層204和沉積在摻雜劑層204上的蓋層206。摻雜劑層204可以包含η型摻雜劑或P型摻雜劑。在一些實施例中，可以從圖2C至圖2D中的膜結(jié)構(gòu)中省略蓋層 206。
[0043]之后，可以對圖2C中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以使摻雜劑208從摻雜劑層204擴(kuò)散到襯底200中，并且在襯底200中在摻雜劑窗203中的摻雜劑層204下面形成超淺摻雜劑區(qū)域210 (圖2D)。在一些實施例中，超淺摻雜劑區(qū)域210的厚度可以在Inm與IOnm之間或者在2nm與5nm之間。然而，本領(lǐng)域技術(shù)人員將容易地認(rèn)識到在襯底200中的超淺摻雜劑區(qū)域210的較低邊界的摻雜劑濃度可能不會突然減小而是以逐漸減小為特征。
[0044]在熱處理和超淺摻雜劑區(qū)域210的形成之后，可以使用干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝移除圖案化掩模層202、摻雜劑層204和蓋層206 (圖2E)。此外，在熱處理之后，可以進(jìn)行干法清潔處理或濕法清潔處理以從襯底200移除任何蝕刻殘余物。
[0045]圖3A至圖3D示出根據(jù)本發(fā)明的又一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖。圖3A至圖3D中示出的工藝流程可以包括例如在平面SO1、FinFET或ET SOI中進(jìn)行溝道摻雜。此外，工藝流程可以用于形成自對準(zhǔn)超淺源/漏擴(kuò)展。關(guān)于圖1A至圖1E的上述材料的一種或更多種(例如，襯底、摻雜劑層、摻雜劑和蓋層組合物)、處理條件(例如,沉積方法和熱處理條件)和層厚度可以容易地用于圖3A至圖3D中示意性描述的實施方案。
[0046]圖3A示出類似于圖1C的膜結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，并且該膜結(jié)構(gòu)包含與襯底300直接接觸的圖案化的第一摻雜劑層302和在圖案化的第一摻雜劑層302上的圖案化的蓋層304。圖案化的第一摻雜劑層302可以包含η型摻雜劑或ρ型摻雜劑。
[0047]圖3Β示出可以共形沉積在圖案化的蓋層304之上的和直接共形沉積在襯底300上與圖案化的第一摻雜劑層302相鄰的第二摻雜劑層306以及在第二摻雜劑層306之上沉積的第二蓋層308。在一些實施例中，可以從圖3Β至圖3C中的膜結(jié)構(gòu)中省略第二蓋層308。第二摻雜劑層306可以包含η型摻雜劑或ρ型摻雜劑，附帶條件為:第二摻雜劑層306不包含與圖案化的第一摻雜劑層302相同的摻雜劑，圖案化的第一摻雜劑層302和第二摻雜劑層306中只有一個包含ρ型摻雜劑，并且圖案化的第一摻雜劑層302和第二摻雜劑層306中只有一個包含η型摻雜劑。
[0048]之后，可以對圖3Β中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以使第一摻雜劑310從圖案化的第一摻雜劑層302擴(kuò)散到襯底300中以在襯底300中在圖案化的第一摻雜劑層302下面形成第一超淺摻雜劑區(qū)域312。此外，該熱處理使第二摻雜劑314從第二摻雜劑層306擴(kuò)散到襯底300中以在襯底300中在第二摻雜劑層306下面形成第二超淺摻雜劑區(qū)域316 (圖3C)。
[0049]在熱處理之后，可以使用干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝移除第一圖案化的摻雜劑層302、圖案化的蓋層304、第二摻雜劑層306和第二蓋層308 (圖3D)。此外，在熱處理之后，可以進(jìn)行清潔處理以從襯底300中移除任何蝕刻殘余物。
[0050]圖4Α至圖4F示出根據(jù)本發(fā)明的再一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖。圖4Α至圖4Ε中示出的工藝流程可以用于例如形成具有自對準(zhǔn)超淺源/漏擴(kuò)展的后柵極虛設(shè)晶體管的工藝。關(guān)于圖1A至圖1E的上述材料的一種或更多種(例如，襯底、摻雜劑層、摻雜劑和蓋層組合物)、處理條件(例如，沉積方法和熱處理條件)和層厚度可以容易地用于圖4Α至圖4F中示意性描述的實施方案。
[0051]圖4Α示出膜結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖，該膜結(jié)構(gòu)包括在襯底400上的圖案化的第一摻雜劑層402、在圖案化的第一摻雜劑層402上的圖案化的蓋層404和在圖案化的蓋層404上的圖案化的虛設(shè)柵電極層406 (例如，多晶Si)。圖案化的第一摻雜劑層402可以包含η型摻雜劑或P型摻雜劑。在一些實施例中，可以從圖4Α至圖4Ε中的膜結(jié)構(gòu)中省略圖案化的蓋層404。
[0052]圖4Β示意性地示出鄰接圖案化的虛設(shè)柵電極層406、圖案化的蓋層404和圖案化的第一摻雜劑層402的第一側(cè)壁間隔物層408。第一側(cè)壁間隔物層408可以包含氧化物(例如，SiO2)或氮化物(例如，SiN)，并且其可以通過在圖4Α中的膜結(jié)構(gòu)之上沉積共形層并且對該共形層進(jìn)行非等向性蝕刻形成。
[0053]圖4C示出可以共形沉積在圖4B中示出的膜結(jié)構(gòu)之上的第二摻雜劑層410，并且包括直接接觸襯底400的與第一側(cè)壁間隔物層408相鄰的部分。此外，在第二摻雜劑層410之上共形沉積第二蓋層420。第二摻雜劑層410可以包含η型摻雜劑或ρ型摻雜劑，附帶條件為:第二摻雜劑層410不包含與圖案化的第一摻雜劑層402相同的摻雜劑，圖案化的第一摻雜劑層402與第二摻雜劑層410中僅有一個包含ρ型摻雜劑，并且圖案化的第一摻雜劑層402與第二摻雜劑層410中僅有一個包含η型摻雜劑。在一些實施例中，可以從圖4C至圖4D中的膜結(jié)構(gòu)中省略第二蓋層420。
[0054]之后，可以對圖4C中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以使第一摻雜劑410從圖案化的第一摻雜劑層402擴(kuò)散到襯底400中以在襯底400中在圖案化的第一摻雜劑層402下面形成第一超淺摻雜劑區(qū)域414。此外，該熱處理使第二摻雜劑416從第二摻雜劑層410擴(kuò)散到襯底400中以在與襯底400直接接觸的第二摻雜劑層410下面形成第二超淺摻雜劑區(qū)域418，從而在襯底400中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域418。
[0055]在熱處理之后，可以使用干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝移除第二摻雜劑層410和第二蓋層420以形成圖4E中示意性示出的膜結(jié)構(gòu)。此外，在熱處理之后，可以進(jìn)行清潔以從襯底400中移除任何蝕刻殘余物。
[0056]接著，可以形成鄰接第一側(cè)壁間隔物層408的第二側(cè)壁間隔物層422。這在圖4F中示意性地示出。第二側(cè)壁間隔物層422可以包含氧化物(例如，SiO2)或氮化物(例如，SiN)，并且其可以通過在膜結(jié)構(gòu)之上沉積共形層并且對該共形層進(jìn)行非等向性蝕刻形成。
[0057]之后，可以對圖4F所示的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)一步處理。該進(jìn)一步處理可以包括形成附加源/漏擴(kuò)展或執(zhí)行包括離子注入、襯墊沉積等柵極替換工藝流程。
[0058]圖5A至圖5E示出根據(jù)本發(fā)明的另一實施方案用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的工藝流程的示意性橫截面圖。圖5A至圖5E中示出的工藝流程可以用于例如形成用于帶帶隧穿晶體管的間隔物界定的P-1-N結(jié)。關(guān)于圖1A至圖1E的上述材料的一種或更多種(例如，襯底、摻雜劑層、摻雜劑和蓋層組合物)、處理條件(例如，沉積方法和熱處理條件)和層厚度可以容易地用于圖5A至圖5E中示意性描述的實施方案中。
[0059]圖5A示出包括在襯底500上的圖案化的層502(例如，氧化物層、氮化物層或氧氮化物層)和在圖案化的層502上的圖案化的蓋層504 (例如，多晶Si)的膜結(jié)構(gòu)的示意性橫截面圖。圖5A還示出鄰接襯底500、圖案化的蓋層504和圖案化的層502的側(cè)壁間隔物層506。側(cè)壁間隔物層506可以包含氧化物(例如，SiO2)或氮化物(例如，SiN)，并且其可以通過沉積共形層并且對該共形層進(jìn)行非等向性蝕刻形成。
[0060]圖5B示出通過ALD沉積相鄰于側(cè)壁間隔物層506的直接接觸襯底500的包含第一摻雜劑的第一摻雜劑層508和沉積在第一摻雜劑層508上的第一蓋層510(例如，氧化物層)的示意性橫截面圖。可以對得到的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行平坦化(例如，通過化學(xué)機(jī)械拋光(CMP))以形成圖5B中示出的膜結(jié)構(gòu)。
[0061]之后，可以使用干法蝕刻工藝或濕法蝕刻工藝移除圖案化的層502和圖案化的蓋層504。隨后，可以沉積直接接觸襯底500的包含第二摻雜劑的第二摻雜劑層512，并且可以在第二摻雜劑層512上沉積第二蓋層514 (例如，氧化物層)?？梢詫Φ玫降哪そY(jié)構(gòu)進(jìn)行平坦化(例如，通過CMP)以形成圖5C中示出的平坦化的膜結(jié)構(gòu)。第一摻雜劑層508和第二摻雜劑層512可以包含η型摻雜劑或ρ型摻雜劑，附帶條件為:第一摻雜劑層508和第二摻雜劑層512不包含相同的摻雜劑，第一摻雜劑層508和第二摻雜劑層512中只有一個包含η型摻雜劑，并且第一摻雜劑層508和第二摻雜劑層512中只有一個包含ρ型摻雜劑。
[0062]之后，可以對圖5C中的膜結(jié)構(gòu)進(jìn)行熱處理以使第一摻雜劑516從第一摻雜劑層508擴(kuò)散到襯底500中并且在襯底500中在第一摻雜劑層508下面形成第一超淺摻雜劑區(qū)域518。此外，該熱處理使第二摻雜劑520從第二摻雜劑層512擴(kuò)散到襯底500中以在第二摻雜劑層512下面形成第二超淺摻雜劑區(qū)域522，從而在襯底500中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域522 (圖?)。圖5E示出限定在襯底500中的第一超淺摻雜劑區(qū)域518和第二超淺摻雜劑區(qū)域522的間隔。
[0063]現(xiàn)在將根據(jù)本發(fā)明的各種實施方案描述用于在襯底上沉積摻雜劑層的示例性方法。
[0064]根據(jù)一個實施方案，硼摻雜劑層可以包括氧化硼、氮化硼或氮氧化硼。根據(jù)其它實施方案，硼摻雜劑層可以包含氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜硼的高k材料或由氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜硼的高k材料組成。在一個實施例中，可以通過如下步驟通過ALD沉積氧化硼摻雜劑層:a)在配置成執(zhí)行ALD工藝的工藝室中提供襯底山)將襯底暴露于氣相硼酰胺或有機(jī)硼烷的前體；c)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；d)將襯底暴露于包含H20、02或O3或者其組合的反應(yīng)物氣體；e)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；f)將步驟b)至e)重復(fù)任意次數(shù)直到氧化硼摻雜劑層具有期望厚度為止。根據(jù)其它實施方案，在步驟d)中可以使用包含NH3的反應(yīng)物氣體沉積氮化硼摻雜劑層，或者在步驟d)中使用反應(yīng)物氣體沉積氮氧化硼摻雜劑層，所述反應(yīng)物氣體包含I) H20、O2或03，以及NH3 ;或者2) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、O3中的一種或更多種。
[0065]根據(jù)本發(fā)明的實施方案，硼酰胺可以包括LnB (NR1R2) 3形式的硼化合物，其中L為中性路易斯喊，η為O或I,并且R1和R2中的每個可以選自烷基、芳基、氣烷基、氣芳基、燒氧基烷基和氨基烷基。硼酰胺的實例可以包括B(NMe2)3、(Me3)B(NMe2)3和B[N(CF3)2]3。根據(jù)本發(fā)明的實施方案，有機(jī)硅烷可以包括LnBR1R2R3形式的硼化合物，其中L為中性路易斯堿，η為O或I,并且R1、!?2和R3中的每個可以選自烷基、芳基、氣烷基、氣芳基、烷氧基烷基和氣基烷基。硼酰胺的實例包括 BMe3、(Me3N) BMe3> B (CF3) 3 和(Me3N) B (C6F3)。
[0066]根據(jù)一個實施方案，砷摻雜劑層可以包括氧化砷、氮化砷或氮氧化砷。根據(jù)其它實施方案，砷摻雜劑層可以包含氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜砷的高k材料或者由含氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜砷的高k材料組成。在一個實施例中，可以通過如下步驟通過ALD沉積氧化砷摻雜劑層:a)在配置成執(zhí)行ALD工藝的工藝室中提供襯底山)將襯底暴露于包含砷的氣相前體；c)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；d)將襯底暴露于H20、O2或O3或者其組合；e)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；f)將步驟b)至e)重復(fù)任意次數(shù)直到氧化砷摻雜劑層具有期望厚度為止。根據(jù)其它實施方案，在步驟d)中可以使用NH3沉積氮化砷摻雜劑層，或者在步驟d)中使用I) H20、02或03，以及NH3 ;或者2) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、03中的一種或更多種沉積氮氧化砷摻雜劑層。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，包含砷的氣相前體可以包括鹵化砷，例如AsC13、AsBr3或AsI3。
[0067] 根據(jù)一個實施方案，磷摻雜劑層可以包括氧化磷、氮化磷或氮氧化磷。根據(jù)其它實施方案，磷摻雜劑層可以包含氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜磷的高k材料或由氧化物層、氮化物層或氧氮化物層形式的摻雜磷的高k材料組成。在一個實施例中，可以通過如下步驟通過ALD沉積氧化磷摻雜劑層:a)在配置成執(zhí)行ALD工藝的工藝室中提供襯底；b)將襯底暴露于包含磷的氣相前體；c)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；d)將襯底暴露于包含H20、O2或O3或者其組合的反應(yīng)物氣體；e)對工藝室進(jìn)行凈化/抽真空；f)將步驟b)至e)重復(fù)任意次數(shù)直到氧化硼摻雜劑層具有期望厚度為止。根據(jù)其它實施方案，在步驟d)中可以使用包含NH3的反應(yīng)物氣體沉積氮化磷摻雜劑層，或者在步驟d)中使用反應(yīng)物氣體沉積氮氧化磷摻雜劑層，所述反應(yīng)物氣體包含I) H20、02或03，以及NH3 ;或者2) Ν0、Ν02或隊0，以及任選地NH3和H20、02、03中的一種或更多種。根據(jù)本發(fā)明的一些實施方案，包含砷的氣相前體可以包括[(CH3) 2N] 3P0、P (CH3) 3、PH3、OP (C6H5) 3、0PC13、PC13、PBr3、[ (CH3) 2N] 3P和 P (C4H9) 3。[0068]已經(jīng)描述了通過從摻雜劑層到襯底層中的固相擴(kuò)散形成超淺摻雜劑區(qū)域的多個實施方案。為了示出和說明的目的，給出了本發(fā)明的上述實施方案。上述實施方案并非旨在窮舉或?qū)⒈景l(fā)明限于所公開的精確形式。本說明書和所附權(quán)利要求包括術(shù)語，其僅用于說明的目的，并不被理解為限制。例如，本文中(包括在權(quán)利要求中)使用的術(shù)語“在……上”并非要求在襯底上的膜與直接襯底接觸或與襯底緊鄰接觸，在膜與襯底之間可能存在第二膜或其它結(jié)構(gòu)。
[0069]相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，鑒于上述教示可以做出許多修改和變化。本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到圖中所示的各個組件的各種等同組合和替換。因此，其旨在本發(fā)明的范圍不受該詳細(xì)描述的說明書的 限制，只受所附權(quán)利要求的限制。
【權(quán)利要求】
1.一種用于在襯底中形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸所述襯底的硼摻雜劑層，所述硼摻雜劑層包含通過硼酰胺前體或有機(jī)硼前體和反應(yīng)物氣體的交替氣態(tài)性暴露而形成的氧化物、氮化物或氧氮化物； 對所述硼摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及 利用熱處理通過使硼從圖案化的硼摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中而在所述襯底中形成所述超淺硼摻雜劑區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 從所述襯底移除所述圖案化的硼摻雜劑層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括: 在所述硼摻雜劑層上或在所述圖案化的硼摻雜劑層上沉積蓋層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括H20、O2或O3或者其兩種或更多種的組合。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括NH3。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括:a) H2O, O2或03，以及NH3 ;或者b) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、O3中的一種或更多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述硼摻雜劑層的厚度為4nm或更小。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包括在所述襯底上方限定摻雜劑窗的圖案化掩模層，并且其中所述硼摻雜劑層沉積為在所述摻雜劑窗中直接接觸所述襯底。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述襯底包含S1、Ge、In、Ga、As、Sb、GaAs、InGaAs、InGaSb 或 SixGe1^，其中 0〈χ〈1。
10.一種用于在襯底中形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸所述襯底的硼摻雜劑層，所述硼摻雜劑層的厚度為4nm或更小，并且所述硼摻雜劑層包含通過硼酰胺前體或有機(jī)硼前體和反應(yīng)物氣體的交替氣態(tài)性暴露而形成的氧化物、氮化物或氧氮化物； 在圖案化的硼摻雜劑層上沉積蓋層； 對所述硼摻雜劑層和所述蓋層進(jìn)行圖案化； 利用熱處理通過使硼從所述圖案化的硼摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中而在所述襯底中形成所述超淺硼摻雜劑區(qū)域；以及 從所述襯底移除所述圖案化的硼摻雜劑層和所述圖案化的蓋層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括H20、O2或O3或者其兩種或更多種的組合。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括NH3。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括:a) H2O, O2或03，以及NH3 ;或者b) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、O3中的一種或更多種。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的方法，其中所述襯底包括在所述襯底上方限定摻雜劑窗的圖案化掩模層，并且所述硼摻雜劑層沉積為在所述摻雜劑窗中直接接觸所述襯底。
15.一種用于形成超淺硼(B)摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 提供包括凸出特征和凹陷特征的襯底； 共形沉積直接接觸所述凸出特征或直接接觸所述凹陷特征的內(nèi)部的硼摻雜劑層； 對所述硼摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及 利用熱處理通過使硼從圖案化的硼摻雜劑層擴(kuò)散到所述凸出特征中或所述凹陷特征中的所述襯底中而在所述凸出特征中或在所述凹陷特征中形成所述超淺硼摻雜劑區(qū)域。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含通過原子層沉積(ALD)利用硼酰胺前體或有機(jī)硼前體和反應(yīng)物氣體的交替氣態(tài)性暴露而沉積的氧化物、氮化物或氧氮化物。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，還包括: 從所述襯底中移除所述圖案化的硼摻雜劑層。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括H20、O2或O3或者其兩種或更多種的組合。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括NH3。
20.根據(jù)權(quán)利要求15 所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氧氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括:a) H2O, O2或03，以及NH3 ;或者b) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、O3中的一種或更多種。
21.一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 沉積直接接觸所述襯底的摻雜劑層，所述摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中所述摻雜劑層包含選自鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)中的摻雜劑； 對所述摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及 利用熱處理通過使所述摻雜劑從圖案化的摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中而在所述襯底中形成所述超淺摻雜劑區(qū)域。
22.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括: 從所述襯底移除所述圖案化的摻雜劑層。
23.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，還包括: 在所述摻雜劑層上或在所述圖案化的摻雜劑層上沉積蓋層。
24.根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，還包括: 從所述襯底移除所述圖案化的摻雜劑層和所述蓋層。
25.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述摻雜劑層包含通過原子層沉積(ALD)利用包括H20、O2或O3或者其兩種或更多種的組合的反應(yīng)物氣體而沉積的氧化物。
26.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述摻雜劑層包含通過原子層沉積(ALD)利用包括NH3的反應(yīng)物氣體而沉積的氮化物。
27.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述摻雜劑層包含通過原子層沉積(ALD)利用反應(yīng)物氣體而沉積的氧氮化物，所述反應(yīng)物氣體包括a) H2O> O2或O3,以及NH3 ;或者b) NO、NO2或N2O，以及任選地NH3和H2O、O2、O3中的一種或更多種。
28.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述襯底包含S1、Ge、In、Ga、As、Sb、GaAs,InGaAs、InGaSb 或 SixGei_x，其中 0〈χ〈1。
29.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述摻雜劑層的厚度為4nm或更小。
30.根據(jù)權(quán)利要求21所述的方法，其中所述襯底包括在所述襯底上方限定摻雜劑窗的圖案化掩模層，并且在所述摻雜劑窗中沉積直接接觸所述襯底的所述摻雜劑層。
31.一種用于在凸出特征中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 提供包含所述凸出特征的襯底； 共形沉積直接接觸所述凸出特征的摻雜劑層，其中所述摻雜劑層包含選自鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi)中的摻雜劑； 對所述摻雜劑層進(jìn)行圖案化；以及 利用熱處理通過使所述摻雜劑從圖案化的摻雜劑層擴(kuò)散到所述凸出特征中而在所述凸出特征中形成所述超淺摻雜劑區(qū)域。
32.根據(jù)權(quán)利要求 31所述的方法，還包括: 從所述襯底移除所述圖案化的摻雜劑層。
33.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，所述摻雜劑層包含通過原子層沉積(ALD)利用反應(yīng)物氣體沉積的氧化物、氮化物或氧氮化物。
34.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述摻雜劑層包含氧化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括H20、O2或O3或者其兩種或更多種的組合。
35.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述硼摻雜劑層包含氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括NH3。
36.根據(jù)權(quán)利要求31所述的方法，其中所述摻雜劑層包含氧氮化物，并且所述反應(yīng)物氣體包括:a) H2O, O2或03，以及NH3 ;或者b) NO、NO2或N2O,以及任選地NH3和H20、02、O3中的一種或更多種。
37.一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 通過原子層沉積(ALD)來沉積直接接觸所述襯底的包含第一摻雜劑的第一摻雜劑層； 對所述第一摻雜劑層進(jìn)行圖案化； 通過ALD沉積相鄰于圖案化的所述第一摻雜劑層的直接接觸所述襯底的包含第二摻雜劑的第二摻雜劑層，所述第一摻雜劑層和所述第二摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中所述第一摻雜劑層和所述第二摻雜劑層包含η型摻雜劑或P型摻雜劑，附帶條件為:所述第一摻雜劑層或所述第二摻雜劑層不包含相同的摻雜劑，并且其中所述η型摻雜劑和所述P型摻雜劑選自:硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi);以及 通過熱處理使所述第一摻雜劑從所述第一摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中以在所述襯底中形成第一超淺摻雜劑區(qū)域，并且通過熱處理使所述第二摻雜劑從所述第二摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中以在所述襯底中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域。
38.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括: 從所述襯底移除圖案化的所述第一摻雜劑層和所述第二摻雜劑層。
39.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括:在所述圖案化的第一摻雜劑層上形成蓋層。
40.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括: 在所述圖案化的第一摻雜劑層上形成圖案化的蓋層，在所述圖案化的蓋層上形成圖案化的虛設(shè)柵電極層以及形成鄰接所述圖案化的虛設(shè)柵電極層、所述圖案化的蓋層和所述圖案化的第一摻雜劑層的側(cè)壁間隔物。
41.根據(jù)權(quán)利要求37所述的方法，還包括: 在所述擴(kuò)散之后，移除所述第二摻雜劑層，并且形成鄰接所述第一側(cè)壁間隔物和所述第二超淺摻雜劑區(qū)域的第二側(cè)壁間隔物。
42.一種用于在襯底中形成超淺摻雜劑區(qū)域的方法，所述方法包括: 在所述襯底上形成圖案化的層、在所述圖案化的層上形成圖案化的蓋層以及形成鄰接所述襯底、所述圖案化的蓋層和所述圖案化的層的側(cè)壁間隔物； 通過原子層沉積(ALD)沉積相鄰于所述側(cè)壁間隔物的直接接觸所述襯底的包含第一摻雜劑的第一摻雜劑層； 在所述第一摻雜劑層上沉積第一蓋層； 對所述第一蓋層和所述第一摻雜劑層進(jìn)行平坦化； 移除所述圖案化的蓋層和所述圖案化的層； 相鄰于所述側(cè)壁間隔物沉積直接接觸所述襯底的包含第二摻雜劑的第二摻雜劑層； 在所述第二摻雜劑層上沉積第二蓋層，所述第一摻雜劑層和所述第二摻雜劑層包含氧化物、氮化物或氧氮化物，其中所述第一摻雜劑層和所述第二摻雜劑層包含η型摻雜劑或P型摻雜劑，附帶條件為:所述第一摻雜劑層或所述第二摻雜劑層不包含相同的摻雜劑，并且其中所述η型摻雜劑和所述P型摻雜劑選自:硼(B)、鋁(Al)、鎵(Ga)、銦(In)、鉈(Tl)、氮(N)、磷(P)、砷(As)、銻(Sb)和鉍(Bi);以及 通過熱處理使所述第一摻雜劑從所述第一摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中以在所述襯底中形成第一超淺摻雜劑區(qū)域，并且通過熱處理使所述第二摻雜劑從所述第二摻雜劑層擴(kuò)散到所述襯底中以在所述襯底中形成第二超淺摻雜劑區(qū)域。
43.根據(jù)權(quán)利要求42所述的方法，還包括: 對所述第二蓋層和 所述第二摻雜劑層進(jìn)行平坦化。
【文檔編號】H01L21/70GK103477419SQ201280015501
【公開日】2013年12月25日 申請日期:2012年3月30日 優(yōu)先權(quán)日:2011年3月31日
【發(fā)明者】羅伯特·D·克拉克 申請人:東京毅力科創(chuàng)株式會社