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晶體管的形成方法_3

文檔序號(hào):8432139閱讀:來源:國(guó)知局
此夕卜,所述原位摻雜工藝在應(yīng)力層202內(nèi)摻雜離子的離子還包括氮離子、碳離子中的一種或兩種,摻雜濃度為1E18原子/立方厘米?3E19原子/立方厘米。所摻雜的氮離子或碳離子用于調(diào)控源區(qū)和漏區(qū)內(nèi)的N型摻雜離子濃度,以根據(jù)具體的工藝防止短溝道效應(yīng)。
[0057]在另一實(shí)施例中,在形成應(yīng)力層202之后,采用離子注入工藝在所述柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的應(yīng)力層202和部分襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)(未示出),所注入的摻雜離子為N型離子。
[0058]在形成源區(qū)和漏區(qū)之后,后續(xù)工藝在所述應(yīng)力層202內(nèi)摻雜阻擋離子以形成阻擋層,所述阻擋層到應(yīng)力層202表面具有預(yù)設(shè)距離。本實(shí)施例中,所述摻雜離子包括鍺離子和碳離子,以下將結(jié)合附圖對(duì)形成摻雜層的工藝進(jìn)行具體說明。
[0059]請(qǐng)參考圖4,對(duì)所述應(yīng)力層202進(jìn)行第一次離子注入工藝,在所述應(yīng)力層202內(nèi)形成阻擋層204,所述第一次離子注入工藝摻雜的離子為鍺離子,所述鍺離子的注入深度為預(yù)設(shè)深度。
[0060]形成所述阻擋層204的工藝包括第一次離子注入和第二次離子注入,所述第一次離子注入工藝用于在應(yīng)力層202內(nèi)注入鍺離子,所述第二次離子注入工藝用于在應(yīng)力層202內(nèi)注入碳離子。本實(shí)施例中,對(duì)應(yīng)力層202進(jìn)行第一次離子注入工藝之后,進(jìn)行后續(xù)的第二次離子注入工藝。在另一實(shí)施例中,對(duì)應(yīng)力層進(jìn)行第二次離子注入工藝之后,進(jìn)行第一次離子注入工藝。在其他實(shí)施例中,所述第一次離子注入工藝和第二次離子注入工藝同時(shí)進(jìn)行。
[0061]所述第一次離子注入工藝為非晶化前注入(PAI, Pre-Amorphizat1nImplant)工藝,所注入的離子為鍺離子,使最終形成的阻擋層內(nèi)包括鍺離子。所述第一次離子注入工藝參數(shù)包括:注入能量為2KeV?20KeV,摻雜濃度為lE14atom/cm3?5E15atom/cm3,注入角度垂直于襯底200表面。
[0062]由于所述第一次離子注入工藝為非晶化前注入工藝,能夠使所形成的阻擋層204表面非晶化,而且,通過控制所述第一次離子注入工藝的參數(shù),能夠控制鍺離子的注入深度,使非晶化層的厚度與阻擋層204到應(yīng)力層202頂部表面的預(yù)設(shè)深度相適應(yīng),而所述阻擋層204表面到應(yīng)力層202頂部的區(qū)域后續(xù)用于形成電接觸層,因此所形成的電接觸層的厚度能夠精確控制,而且所形成的電接觸層的電性能改善。
[0063]在所形成阻擋層204內(nèi),鍺原子具有較大的尺寸,能使得阻擋層204表面形成非晶態(tài)區(qū)域,在后續(xù)進(jìn)行的自對(duì)準(zhǔn)硅化工藝中,在應(yīng)力層202表面形成金屬層,所述金屬層內(nèi)的金屬原子主要在所述非晶態(tài)區(qū)域內(nèi)形成硅化物,所述金屬原子在所述阻擋層204的位置處擴(kuò)散速度均勻,因此,能夠使后續(xù)形成的電接觸層與應(yīng)力層202的接觸界面光滑均勻,且所述電接觸層的厚度能夠得到控制,使所形成的電接觸層與應(yīng)力層202的接觸界面電性能穩(wěn)定。
[0064]請(qǐng)參考圖5,在第一次離子注入工藝之后,對(duì)所述應(yīng)力層202進(jìn)行第二離子注入工藝,所述第二次離子注入工藝摻雜的離子為碳離子,所述碳離子的注入深度為預(yù)設(shè)深度。
[0065]本實(shí)施例中,所述第二次離子注入工藝在第一次離子注入工藝之后進(jìn)行,所注入的離子為碳離子,而且所述第二次離子注入工藝的注入深度與第一次離子注入工藝的注入深度相近,即所述碳離子注入于阻擋層204內(nèi),使所述阻擋層204內(nèi)的阻擋離子還包括碳離子。在另一實(shí)施例中,所述第二次離子注入工藝在第一次離子注入工藝之前進(jìn)行。在其他實(shí)施例中,所述第一次離子注入工藝和第二次離子注入工藝同時(shí)進(jìn)行。
[0066]所述第二次離子注入工藝所注入的離子為碳離子,使最終形成的阻擋層204內(nèi)還包括碳離子。所述第二次離子注入工藝參數(shù)包括:注入能量為IKeV?1KeV,摻雜濃度為lE14atom/cm3?5E15atom/cm3,注入角度垂直于襯底200表面。
[0067]所述第二次離子注入工藝能夠在阻擋層204表面的非晶態(tài)區(qū)域內(nèi)再摻雜碳離子,而且,通過控制所述第二次離子注入工藝的參數(shù),能夠控制碳離子的注入深度,從而使碳離子的注入深度與阻擋層204到應(yīng)力層202頂部表面的預(yù)設(shè)深度相適應(yīng),因此所形成的阻擋層204的位置能夠通過第一次離子注入工藝和第二次離子注入工藝控制。所述阻擋層204表面到應(yīng)力層202頂部的區(qū)域在后續(xù)工藝中用于形成電接觸層,因此所形成的電接觸層的厚度能夠精確控制,而且所形成的電接觸層的電性能改善。其中,所述預(yù)設(shè)深度能夠根據(jù)具體的技術(shù)需求調(diào)整,并且根據(jù)所述預(yù)設(shè)深度調(diào)整所述第一次離子注入工藝和第二次離子注入工藝的參數(shù),以調(diào)整鍺離子和碳離子的注入深度。
[0068]在所形成阻擋層204內(nèi)摻雜碳離子,由于所述碳離子的粒子尺寸較小,使所述碳離子能夠填充于應(yīng)力層202的晶格間隙之間,在后續(xù)進(jìn)行的自對(duì)準(zhǔn)硅化工藝中,在應(yīng)力層202表面形成金屬層,所述金屬層內(nèi),原子尺寸較小的金屬原子能夠受到所述碳離子的阻擋,避免所述原子尺寸較小的金屬原子,例如鋁原子,通過阻擋層204向應(yīng)力層底部擴(kuò)散,從而保證的應(yīng)力層202的性能穩(wěn)定。而且,由于所述阻擋層204能夠阻擋原子尺寸小的金屬原子通過,從而能夠在后續(xù)形成的金屬層內(nèi)混合更多種類的金屬元素,而無需顧及金屬擴(kuò)散的問題,從而能夠降低所形成的電接觸層的電阻率,提高晶體管源區(qū)和漏區(qū)之間電流,減少漏電流。此外,由于阻擋層204能夠阻擋金屬原子的通過,使金屬層的金屬原子集中于阻擋層204表面到應(yīng)力層202頂部表面的區(qū)域內(nèi),能夠使所形成的電接觸層的電阻率降低。
[0069]在第二次離子注入工藝之后,去除第一掩膜層203,并采用自對(duì)準(zhǔn)硅化工藝使位于所述阻擋層表面的部分應(yīng)力層形成電接觸層。以下將結(jié)合附圖對(duì)所述電接觸層的形成工藝進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0070]請(qǐng)參考圖6,在所述襯底200表面形成第二掩膜層208,所述第二掩膜層208至少暴露出應(yīng)力層202表面,在所述第二掩膜層208和應(yīng)力層202表面形成金屬層205。
[0071 ] 所述第二掩膜層208暴露出需要形成電接觸層的對(duì)應(yīng)位置,本實(shí)施例中,所述第二掩膜層208暴露出應(yīng)力層202和柵極結(jié)構(gòu)201表面;其中,由于所述柵極結(jié)構(gòu)頂部暴露出柵電極層211,而柵極結(jié)構(gòu)201的側(cè)壁具有側(cè)墻212進(jìn)行保護(hù),因所述柵電極層211頂部表面在后續(xù)工藝中也形成電接觸層。所述電接觸層用于與后續(xù)形成的導(dǎo)電結(jié)構(gòu)電連接,實(shí)現(xiàn)源區(qū)、漏區(qū)或柵電極層212與外部電路的電連接,并且使導(dǎo)電結(jié)構(gòu)與源區(qū)、漏區(qū)或柵電極層212的接觸電阻降低。
[0072]所述第二掩膜層208的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅中的一種或多種組合,所述第二掩膜層208的形成工藝包括:在襯底200、應(yīng)力層202和柵極結(jié)構(gòu)201表面沉積掩膜薄膜;在所述掩膜薄膜表面形成圖形化的光刻膠層;以光刻膠層為掩膜,刻蝕所述掩膜薄膜直至暴露出襯底200、應(yīng)力層202和柵極結(jié)構(gòu)201為止;在刻蝕工藝之后,去除光刻膠層。
[0073]本實(shí)施例中,所述金屬層205的材料包括第一金屬兀素,而所述第一金屬兀素的電阻率低于鎳元素或鈷元素的電阻率,因此,能夠使所形成的電接觸層的電阻率降低,以提高所形成晶體管的性能。在一實(shí)施例中,所述第一金屬元素為銅、鎢或鋁,所述銅、鎢或鋁均具有較低的電阻率。此外,金屬層205的材料還包括鎳元素、鈷元素中的一種或兩種。
[0074]在本實(shí)施例中,所述第一金屬元素為鋁,所述金屬層205的材料還包括鎳元素,則所述鋁原子在金屬層205內(nèi)的原子百分比濃度為0.01%?1%。由于所述鋁原子的活性較強(qiáng),在熱環(huán)境下穩(wěn)定性較差,能夠在應(yīng)力層202的晶格間隙間移動(dòng),因此所述鋁原子容易在應(yīng)力層202內(nèi)發(fā)生擴(kuò)散。而在本實(shí)施例中,所述應(yīng)力層202內(nèi)形成有阻擋層204,所述阻擋層204能夠阻止鋁原子通過,從而降低了電接觸層的電阻率,并保證了應(yīng)力層202的電性能穩(wěn)定;同時(shí),所述阻擋層204能夠使鎳原子向應(yīng)力層202底部擴(kuò)散的速率均勻,使所形成的電接觸層與應(yīng)力層202之間的接觸界面光滑,使所述電接觸層的電性能穩(wěn)定。
[0075]請(qǐng)參考圖7,采用退火工藝使金屬層205內(nèi)的金屬原子向應(yīng)力層202內(nèi)擴(kuò)散,在阻擋層204表面形成電接觸層206,所述電接觸層206的材料內(nèi)包括第一金屬兀素。
[0076]所述退火工藝為快速熱退火、尖峰熱退火或激光熱退火;具體的,當(dāng)采用快速退火時(shí),所述快速熱退火的溫度為200?500°C,時(shí)間為10秒?120秒,保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w;當(dāng)采用尖峰熱退火時(shí),溫度為300?600°C,保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w;當(dāng)采用激光熱退火時(shí),溫度為500?900°C,時(shí)間為0.1毫秒?2毫秒,保護(hù)氣體為氮?dú)饣蚨栊詺怏w。所形成的電接觸層206材料為金屬硅化物材料,所述電接觸層206的厚度隨退火時(shí)間的延長(zhǎng)而增加。所述退火工藝能夠驅(qū)動(dòng)金屬層205內(nèi)的金屬原子進(jìn)入應(yīng)力層202內(nèi),從而使應(yīng)力層202內(nèi)的頂部區(qū)域轉(zhuǎn)化為金屬硅化物,形成電接觸層206。
[0077]在本實(shí)施例中,所述金屬層205內(nèi)的第一金屬元素為鋁,而且所述金屬層205內(nèi)還具有鎳元素,所形成的電接觸層206的材料為Ni (Al) Si。在其他實(shí)施例中,所述金屬層205內(nèi)的第一金屬元素為鋁,而且金屬層205內(nèi)還具有鈷元素時(shí),所形成的電接觸層206的材料為Co (Al) Si ;或者,所述金屬層205內(nèi)還具有鎳元素鈷元素時(shí),所形成的電接觸層206的材料為 Ni (Al) Si 和 Co (Al) Si 混合。
[0078]其中,鋁原子的活性較強(qiáng),容易在應(yīng)
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