專利名稱：淺結半導體器件的制造技術
本發(fā)明涉及到半導體器件制造工藝，更確切地說是涉及到超淺結以及所希望的源和漏區(qū)與柵區(qū)之間的分離和隔離的制造工藝。本發(fā)明的工藝提供了具有超淺結的器件。
在半導體器件的制作中，制造更小的器件和密度更高的集成電路的愿望始終是一個重要的目標。尺寸小得足以滿足甚大規(guī)模集成(ULSI)要求的微電子器件的生產，要求降低半導體襯底中的器件的橫向和縱向尺寸。例如，當器件尺寸變得更小時，就需要在半導體襯底表面處制作所需導電率的淺區(qū)。在制造特別是邏輯器件的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的過程中，除了制作淺結外，一個重要的考慮是將源/漏區(qū)與柵區(qū)分離和隔離。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有超淺結以及所希望的源/漏區(qū)與柵區(qū)之間的分離和隔離的半導體器件的制造工藝。
本發(fā)明提供了一種制造半導體器件的工藝過程，達到了上述目的。更確切地說，本發(fā)明的方法包含提供具有源區(qū)和漏區(qū)以及多晶硅柵區(qū)的半導體襯底。選擇性硅被淀積在源區(qū)和漏區(qū)上。摻雜劑被提供到形成源區(qū)和漏區(qū)的淺結中。在柵區(qū)的側壁上制作第一絕緣側壁隔離層。在第一絕緣側壁隔離層中制作第二絕緣隔離層。然后對源區(qū)和漏區(qū)的頂表面進行硅化。
本發(fā)明還涉及到用上述工藝得到的半導體器件。
從下列詳細描述中，本技術領域的熟練人員將更清楚地看到本發(fā)明的其他目的和優(yōu)點，在這些描述中，僅僅簡單地用試圖實施本發(fā)明的最佳模式的示例方法描述了本發(fā)明的最佳實施例。如將要理解的那樣，本發(fā)明能夠有其他不同的實施例，且其細節(jié)能夠在各方面加以修正而不超越本發(fā)明。因此，這一描述被認為是示例性的而不是限制性的。
從參照附圖對本發(fā)明最佳實施例的下列詳細描述中，可以更好地理解本發(fā)明的上述和其他目的、情況和優(yōu)點，在這些附圖中

圖1-7是根據(jù)本發(fā)明的結構在根據(jù)本發(fā)明實施例的工藝的各個階段中的示意圖。
為了易于理解本發(fā)明，下面參考附圖，這些附圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的各個步驟的圖形表示。
根據(jù)本發(fā)明，在半導體襯底1上提供絕緣層2。此半導體襯底通常是單晶硅或SOI(絕緣體上硅)襯底。絕緣層2可以生長在襯底上，或者可以用諸如化學汽相淀積(CVD)或物理汽相淀積(PVD)之類的淀積技術來提供絕緣層2。也可以用對下方襯底1進行熱氧化以提供二氧化硅的方法，來提供絕緣層2。通常，此層2的厚度約為15-100埃，用作柵絕緣體。
在絕緣層2上提供諸如摻雜的多晶硅層之類的導電材料3。此導電層3在待要制作在半導體襯底上的半導體器件中提供柵電極。通常，導電層3的厚度約為1000-3000埃。
也可以在導電層3上提供第二絕緣層4。通常，此層的厚度高達大約1500埃。這一絕緣層4一般是氧化物，可以用例如對淀積的原硅酸四乙酯進行氧化，然后加熱到大約400-750℃的溫度，以形成氧化物的方法，或更一般地用化學汽相淀積的方法，來制作絕緣層4。
借助于在用來確定柵導體的預定圖形中進行腐蝕，來清除第二絕緣層4和導電層3的選定部分。確切地說，可以利用諸如提供光刻膠材料(未示出)，然后對其進行圖形化，以提供所需的柵結構之類的常規(guī)光刻技術，來清除這些部分。圖形化的光刻膠則作為清除第二絕緣層4和導電層3的暴露部分的掩模?？梢杂梅磻x子刻蝕方法來清除這些部分。希望絕緣層3的材料不同于絕緣層2的材料，以便清除過程能夠進行到選擇性地停止于絕緣層2。
接著，用例如溶解于適當溶劑中的方法，清除殘留的光刻膠。
然后，用例如包括化學汽相淀積或物理汽相淀積的熟知的淀積技術，來提供第三絕緣層5。層5通常是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。此層的厚度通常約為10-300埃。見圖2。
接著，如圖3所示，將絕緣層5從絕緣體4的頂部和絕緣層2的頂部清除，同時在柵導體3的側壁上留下絕緣體6。此外，除了位于柵結構3和絕緣體6下方的那些部分之外的絕緣層2被清除。可以用選擇性反應離子刻蝕，使刻蝕選擇性地停止于下方的硅襯底上的方法，來執(zhí)行這一清除。絕緣體6的厚度控制了作為其縱向擴散和橫行擴散的隨后待要形成的結的重疊。
用例如化學汽相淀積方法，淀積和生長選擇性硅層7。此硅層7是外延硅層，從而在暴露的單晶硅表面上得到單晶硅。此硅的選擇性在于，它只生長在暴露的硅表面上。層7的厚度通常約為100-500埃。見圖4。
選擇性硅層7可以被摻雜或不被摻雜。當被摻雜時，則摻雜劑通過選擇性硅層7擴散到源區(qū)和漏區(qū)8中，從而提供通常小于200埃而更典型約為50-150埃的淺結。為了確保超淺結的形成，對此結進行短的快速熱退火(RTP)，通常，退火溫度約為800-1200℃，更典型是約為900-1100℃，退火時間約為0.05-1.00分鐘，更典型是約為0.2-0.5分鐘。當硅層7不被摻雜或摻雜較輕時，摻雜劑離子通過選擇性硅層7被注入到源區(qū)和漏區(qū)8中，從而形成淺結。在硅層7被輕摻雜的情況下，除了通過硅層7注入摻雜劑外，其中的摻雜劑也能夠通過層7擴散到源區(qū)和漏區(qū)。
硅的p型摻雜劑通常是硼、鋁、鎵和銦。硅的n型摻雜劑通常是砷、磷和銻。摻雜劑的注入劑量通常約為1×1013-1×1016原子/cm2，更典型是約為5×1013-2×1015原子/cm2，而能量約為1-20keV。
然后可以用例如在對硅和多晶硅有選擇性的腐蝕液中進行腐蝕的方法，清除側壁絕緣層6。但若有需要，則不一定要清除層6，也可以保留層6。然后如圖5所示，用加熱到約為700-900℃的溫度對暴露的硅和多晶硅進行氧化的方法，生長氧化層9。如圖5所示，這就在柵3的側壁上產生了絕緣側壁隔離層和源/漏區(qū)8與柵導體3會合處的錐形隔離，以便降低電容。而且，這確保了源/漏區(qū)8與柵導體3之間的比較窄的分離和隔離。絕緣側壁隔離層9的厚度通常約為20-100埃。
接著，用例如化學汽相淀積或物理汽相淀積方法，在側壁隔離層9上制作第二絕緣隔離層10。此絕緣層10可以是二氧化硅或氮化硅或氮氧化硅。此層的厚度通常約為500-2000埃。然后，用選擇性地停止于選擇性硅7上的反應離子刻蝕方法，清除未被絕緣隔離層10覆蓋的氧化層9。
用例如化學汽相淀積方法，淀積和生長第二選擇性硅11。此硅層11是外延硅層，從而在暴露的單晶硅表面上得到單晶硅。此硅的選擇性在于，它只生長在暴露的硅表面上。層11的厚度通常約為100-500埃。見圖6。
然后在暴露的硅表面上淀積諸如鎢、鈦、鈷或鎳之類的形成硅化物的金屬。通常用汽相淀積或濺射技術來淀積此金屬。見圖7。此金屬與下方的單晶硅進行反應，以形成相應的金屬硅化物12。
如有需要，可以對器件進行常規(guī)加工，以便形成接觸和布線，從而提供所希望的最終器件。
本發(fā)明的上述描述說明了本發(fā)明。此外，本公開僅僅描述了本發(fā)明的最佳實施例，但如上所述，應該理解的是，本發(fā)明能夠用于各種各樣的其他組合、修正和環(huán)境中，并且能夠在此處所述的與上述技術、和/或相關技術的技能或知識相應的本發(fā)明的構思范圍內改變或修正。上述實施例是用來解釋所知的實施本發(fā)明的最佳模式并使本技術領域其他熟練人員能夠在這些或其它的實施例中，以本發(fā)明特定應用所要求的各種各樣的修正，來利用本發(fā)明。因此，本描述不是為了將本發(fā)明限制在此處所述的形式。其目的是提出所附權利要求來包括各個變通的實施例。
權利要求
1.一種制造具有淺結的半導體器件的方法，它包含提供具有源區(qū)和漏區(qū)以及多晶硅柵區(qū)的半導體襯底；在源區(qū)和漏區(qū)上淀積選擇性硅；將摻雜劑提供到形成淺結的源區(qū)和漏區(qū)中；在柵區(qū)的側壁上制作第一絕緣側壁隔離層；在第一絕緣側壁隔離層上制作第二絕緣隔離層；對源區(qū)和漏區(qū)的頂表面進行硅化。
2.權利要求1的方法，其中選擇性硅層被摻雜，并用將摻雜劑從選擇性硅擴散到源區(qū)和漏區(qū)中的方法，來制作淺結。
3.權利要求2的方法，包含采用短的快速熱退火來擴散摻雜劑。
4.權利要求3的方法，其中的短的快速熱退火在大約800-1200℃的溫度下進行大約0.05-1分鐘。
5.權利要求1的方法，其中選擇性硅層不被摻雜，并用將摻雜劑離子注入到源區(qū)和漏區(qū)中的方法來制作淺結。
6.權利要求1的方法，其中淺結小于200埃。
7.權利要求1的方法，其中淺結約為50-150埃。
8.權利要求1的方法，其中用對暴露的硅和多晶硅進行熱氧化，在源和漏區(qū)會合柵區(qū)處產生錐形隔離的方法，來制作第一絕緣側壁隔離層。
9.權利要求8的方法，其中第一絕緣側壁隔離層的厚度約為20-100埃。
10.權利要求1的方法，其中第二絕緣側壁隔離層選自二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和它們的混合物構成的組。
11.權利要求10的方法，其中第二絕緣側壁隔離層的厚度約為500-2000埃。
12.權利要求1的方法，其中所述組成硅化物的金屬選自鎢、鈦、鈷、鎳和它們的混合物構成的組。
13.權利要求1的方法，還包含襯底與柵區(qū)之間的柵絕緣。
14.權利要求1的方法，還包含在淀積選擇性硅層之前，在柵區(qū)的側壁上提供側壁絕緣層。
15.權利要求14的方法，還包含在制作淺結之后和制作第一絕緣側壁隔離層之前，清除側壁絕緣層。
16.權利要求15的方法，其中側壁絕緣層的厚度約為10-300埃。
17.權利要求1的方法，還包含在柵區(qū)上提供絕緣帽。
18.權利要求17的方法，其中在源區(qū)和漏區(qū)上淀積選擇性硅之前提供絕緣帽。
19.權利要求1的方法，還包含在源區(qū)和漏區(qū)上的暴露的單晶硅表面上提供第二選擇性硅層。
20.權利要求19的方法，其中在制作第二絕緣隔離層之后提供第二選擇性硅層。
21.一種用權利要求1的方法得到的半導體器件。
全文摘要
提供了一種具有淺結的半導體器件,其制作方法是:提供具有源區(qū)和漏區(qū)以及多晶硅柵區(qū)的半導體襯底;在源區(qū)和漏區(qū)上淀積選擇性硅;將摻雜劑提供到形成淺結的源區(qū)和漏區(qū)中;在柵區(qū)的側壁上制作第一絕緣隔離層;在第一絕緣隔離層上制作第二絕緣側壁隔離層;以及對源區(qū)和漏區(qū)的頂表面進行硅化。
文檔編號H01L29/78GK1264166SQ99126770
公開日2000年8月23日 申請日期1999年12月16日 優(yōu)先權日1999年1月25日
發(fā)明者威廉·何塞－里恩·馬, 赫辛－恩·C·萬 申請人:國際商業(yè)機器公司