TW201029043A - Method to reduce surface damage and defects - Google Patents
Method to reduce surface damage and defects Download PDFInfo
- Publication number
- TW201029043A TW201029043A TW098136896A TW98136896A TW201029043A TW 201029043 A TW201029043 A TW 201029043A TW 098136896 A TW098136896 A TW 098136896A TW 98136896 A TW98136896 A TW 98136896A TW 201029043 A TW201029043 A TW 201029043A
- Authority
- TW
- Taiwan
- Prior art keywords
- workpiece
- damage
- implant
- defects
- amorphization
- Prior art date
Links
- 230000006378 damage Effects 0.000 title claims abstract description 38
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 38
- 230000007547 defect Effects 0.000 title claims description 15
- 239000007943 implant Substances 0.000 claims abstract description 40
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims abstract description 37
- 238000002513 implantation Methods 0.000 claims abstract description 28
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 25
- 238000005280 amorphization Methods 0.000 claims description 23
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 22
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 2
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 claims 5
- 208000014674 injury Diseases 0.000 claims 5
- 230000007812 deficiency Effects 0.000 claims 3
- HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N [Ti].[Ni] Chemical compound [Ti].[Ni] HZEWFHLRYVTOIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 238000005352 clarification Methods 0.000 claims 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims 1
- 230000000977 initiatory effect Effects 0.000 claims 1
- 229910001000 nickel titanium Inorganic materials 0.000 claims 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 claims 1
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims 1
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 abstract description 4
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 abstract description 4
- 239000010703 silicon Substances 0.000 abstract description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 26
- 241000894007 species Species 0.000 description 17
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 14
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 12
- 238000010884 ion-beam technique Methods 0.000 description 10
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 7
- XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N telluride(2-) Chemical compound [Te-2] XSOKHXFFCGXDJZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N Ruthenium Chemical compound [Ru] KJTLSVCANCCWHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 3
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 3
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910005883 NiSi Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 2
- 210000004209 hair Anatomy 0.000 description 2
- 230000003902 lesion Effects 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052762 osmium Inorganic materials 0.000 description 2
- SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N osmium atom Chemical compound [Os] SYQBFIAQOQZEGI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000008439 repair process Effects 0.000 description 2
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 2
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 241001674044 Blattodea Species 0.000 description 1
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 1
- 241000255777 Lepidoptera Species 0.000 description 1
- 206010036790 Productive cough Diseases 0.000 description 1
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002679 ablation Methods 0.000 description 1
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 description 1
- 230000032683 aging Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 150000001785 cerium compounds Chemical class 0.000 description 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000003750 conditioning effect Effects 0.000 description 1
- 239000002173 cutting fluid Substances 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 210000004709 eyebrow Anatomy 0.000 description 1
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005224 laser annealing Methods 0.000 description 1
- 210000004185 liver Anatomy 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 1
- 229920000307 polymer substrate Polymers 0.000 description 1
- 238000001953 recrystallisation Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 210000003802 sputum Anatomy 0.000 description 1
- 208000024794 sputum Diseases 0.000 description 1
- 238000010561 standard procedure Methods 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000001360 synchronised effect Effects 0.000 description 1
- 150000004772 tellurides Chemical class 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 230000009261 transgenic effect Effects 0.000 description 1
- 230000003442 weekly effect Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26506—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors
- H01L21/26513—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation in group IV semiconductors of electrically active species
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/26—Bombardment with radiation
- H01L21/263—Bombardment with radiation with high-energy radiation
- H01L21/265—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation
- H01L21/26566—Bombardment with radiation with high-energy radiation producing ion implantation of a cluster, e.g. using a gas cluster ion beam
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
- H01L21/324—Thermal treatment for modifying the properties of semiconductor bodies, e.g. annealing, sintering
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/665—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET using self aligned silicidation, i.e. salicide
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- High Energy & Nuclear Physics (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Toxicology (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
Description
201029043 六、發明說明： 【相關申請案】 本申請案主張優先權為2008年10月31曰的美國暫時 專利申請號61/110,007，其揭露内容在此併入本文參考。 【發明所屬之技術領域】 本發明是有關於物種植入方法，且特別是有關於一種 能防止或修復表面損傷的物種植入方法。 【先前技術】 離子植入為一種將導電率改變（conductivity-altering) 摻質引入至半導體工件中的標準技術。在離子源（i〇n source)中使所要摻質材料離子化，且將離子束導引至工 件的表面。離子束中之高能離子穿透至半導體材料之主體 中且後入至半導體材料之晶格（CfyStalline lattiee)中以形 成所要導電率之區域。 眾所周知’摻質植入會在半導體工件中產生缺陷。此 才貝傷可此會造成格隙（interstitials )或空位（vacancies )而 影響工件的導電率。以往這些損傷區域佔全部接合 (junction)區域的極小部分，因而對半導體元件的整體效 能並無太大的影響。 然而’隨著元件尺寸變小，積體電路（integrated circuit, 以下以1C表示）中的接合區域也隨之變薄。當接合區域變 得越薄’被摻質所佔據的接合區域的體積也隨之變小。將 上述小體積的摻質有效活化是一種挑戰。此外，在節點或 較大的1C中因離子植入所造成的表面損傷，其原本在習知 201029043 技術中被認為是微不足道的，但現在卻日益重要。正由於 接合區域變得更薄’在波長32nm的高功率雷射（high power laser，HPL)退火製程中，損傷深度已近乎接合區域 深度的10〜30%。 再者，當接合區域縮減時，其表面上的非活化摻質叢 集（inactive dopant clusters)亦會增加。這些非活化區域 是由矽空位叢集（silicon vacancy cluster)，或是因藏鍍將 矽擊離而使該區域缺少矽所造成。這些非活化摻質叢集導 致較差的摻雜活化，進而使電晶體中源極_汲極 (smuxe/dmin)的電阻增加。因此，體積較小的摻質不僅 在活化時構成挑戰，更因其較差的摻雜活化而妨礙活化的 進行。 表面損傷並無法在退火時完全消除，因而不利於IC 的效能。圖1是一樣品於離子植入與退火循環後，其表面 損傷於穿透式電子顯微鏡(transmissi〇n electr〇n microscope， 以下以TEM表示）的影像。深色區域顯示了工件中損傷 ❹舰域。離子植人後所產生的較位會在後續魏製程時 產生粗糙或不平坦的界面。 石夕化物因其電阻較多晶石夕為低，而通常用在IC中以降 低電阻。這些石夕化物可在Ic上形成例如是源極、汲極或閉 極的歐姆接觸層。在—些實施射，藉由麵*在忙上沈 積金屬這些金屬在工件的表面上與石夕相互結合，而在退 火步驟中的化學反鱗金屬肝成為魏物巾的金眉成 分。這些金屬成分例如是鎳、鎢、鈷或鈦。 5 201029043 在矽化物形成之後，工件上粗糙或不平坦的表面會導 致接觸窗漏電（contact leakage)的現象，因未被矽化的金 屬會擴散至工件的矽中而形成尖峰（spikes)，有時稱之為 矽化蝕孔（silicide pitting)。圖2是金屬矽化物的尖峰的 TEM影像。若出現的空位的密度過多，則尖峰便會發生。 理想上’金屬與梦會反應形成穩定的梦化物。一旦此種穩 定狀態形成’金屬會與矽鍵結而抑制其擴散。然而，當在 矽的反應表面出現空位或格隙時，金屬會比石夕具有更高的 擴散能力。形成矽化物的活化能比擴散的活化能為高，因 此導致較多的擴散，或金屬產生擴散較產生鍵結來的容 易。擴散的趨勢是取決於每種金屬的化學特性，其依據鶴、 欽、銘及錄的順序而逐漸增加。因此，若疊差（stacking fauk， 例如多重空位）出現，鎳會向下擴散至疊差處而形成"矽化 管"（silicide pipe)。由於鎳或其他金屬在的結晶面 與石夕在i冬0的結晶面上具有容易形成4差的趨勢因而 鎳或其他金屬會沿著此方向擴散。 ' 請注意在圖2中以斜線圖案所顯示的尖峰，其正因為 金屬的擴散趨勢係相對於工件表面呈約45度角的方向進 行。理上，各個金屬原子與—個或—個以上的梦原子鍵 結而形成所需要的魏物。表面損傷或教位會導致 内的㈣子具有㈣數目的未鍵結電子。此料致不同或 t獅成化學式 化鎳型態為NiSi，卻會被咖或_等】=當= 201029043 其他可能型態所代替(其他需要或不需要的型態也是可能 的）。這些不需要的型態基本上不如需要的型態來的穩定， 且基本上具有較高的電阻。 劑量率（doserate)是增加ic的表面損傷的一種原因。 較高鉍離子束電流會增加表面損傷及缺陷。此舉可能導致 損傷、摻雜活化或矽化的問題。然而，減少離子束電流會 降低植入製程的產出而不被採用。因此，便需要一種改善 的方法以防止或修復表面損傷。 ® 【發明内容】 本發明提供一種植入方法，以最小化工件的表面損 傷。於摻質植入之後，接著進行第二植入以使工件表面上 的矽非晶化。此舉減少表面損傷及格隙，並具有諸多優點。 首先，未活化的摻質叢集可因再填入矽而被活化。其次， 發的非化性質使其在後續製程步鱗，例如石夕化步驟中更 容易鍵結。 在本發明之部分實施例中，一接質被植入，接著在非 ❹ g化植人前進行退火。在其他實施射，敎是在非晶化 植入後進行。在另-些實施财，非晶化植人是在退火循 環之前與之後均進行。此外，在摻質植入之前可先進行一 為讓本發明之上述特徵和優點能更明顯易懂，下文特 舉實施例’並配合所附圖式作詳細說明如下。 ， 【實施方式】 圖从是-種防止或修復表面損傷的方法的第一實施 7 201029043 ----r - 例的流程圖。植入摻質通於—工件中。此推質為眾所周 ί的/包㈣、m.等。接著在活化退火训之前 進行植人302以防止表面損傷。植入3〇2可以是一低能 量非摻質式的植入以使1C #表面非晶化。對表面進行非 晶化會破壞或改變工件中晶袼的長程晶序（丨⑽㈣嗯 order)。非摻質物種例如是碳、發、錯、錫或錯以用來 將工件非sa化。摻質物種例如哪、碟或氮亦可被使用。這 些物種皆較適於在各自劑量超過非晶化服時植入。在另 -實施例巾’這錄倾用以當作上述赫質物種的共同 摻雜物（C〇-d〇Pants)。在一些實施例中，植入3〇〇與3〇2 可依序地進行，而在另一些實施例中，植入3〇〇與3〇2至 少部分能同步進行。當表面完成非晶化後，接著進行活化 退火步驟301。此活化退火步驟依據使用的物種可以是急 速熱退火（rapid thermal anneal，RTA)、尖峰退火（印& anneal)、閃光退火（flash anneal)或雷射退火（丨批过anneal) (毫秒/熔融），其溫度範圍在85〇°C〜1150°c。接著，再 進行矽化304。 在圖3B的另一實施例中，活化退火3〇1是在植入摻 質300之後進行。接著，在活化退火3〇1之後進行一植入 303,以修復表面損傷。誠如上述’植入303可為一低能量、 非掺質式的植入方式以使1C的表面非晶化。對表面進行非 晶化會破壞或改變工件中晶格的長程晶序（1〇ng_mnge order)。非摻質物種例如是碳、矽、鍺、錫或鉛，以用來 將工件非晶化。雜植物種例如蝴、鱗或氮亦可被使用。這 201029043 些摻質皆適於在各自劑量超過非晶化門植時進行植入。在 另一實施例中，這些物種被用以當作上述非掺質物種的共 同摻雜物。在一些實施例中，植入摻質與非摻質物種至少 部分同步進行。接著，再進行矽化3〇4。 植入302與植入303中任一步驟皆能將空位非晶化並 再補充矽於工件的表面上。據此，矽能夠更均勻地被散佈 或配置以消除空位。對工件表面上非活化摻質體積進行非 晶化會改善其活化能並進而降低電阻。改善活化能的原因 ® 在於非晶化能更均勻地將摻質配置在矽的晶格中，並使任 何可旎存在的非活化摻質叢集進一步被活化。再者，掺質 的剖面亦可被調整。當晶格已被非晶化且任何空隙 • 或空位已被矽再充填時，1C便能藉由植入302或303而降 低其表面粗链度。 圖4A疋一種防止或修復表面損傷的方法於另一實施 例的流程圖。在植入摻質300於工件内之前，需先進行pAI 400 (預先非晶化植入，pre-amorphizati〇nimplant，以下以 ❿ PAI表示）。基本的PAI是由矽、鍺或其他非晶化物種等 具有能量以達到預期的接合區域深度者進行。pAI的植入 深度基本上選擇稍微（10%至20%)高於在PAT夕赖始入 的換質物種 之後，其後續步驟如圖3A所繪示。 圖4B是一種防止或修復表面損傷的方法於另一實施 例的流程圖。此方法是以PAI 400作為起始，並接續以圖 3B所繪示之步驟。 9 201029043 ----'1'- 在圖3Β與圖4Β的實施例中，植入3〇3是在退火3〇ι 之後進行。在矽化304之前與植入303之後並不要 的活化退火。植入303會將IC的晶袼非晶化。此舉有助於 改善石夕化的均勻性並可降低金屬（即鎮）的擴散。在深入 源極、汲極與接觸電阻處的石夕耗費量（smc〇n _u_Qn) 降低。最後，此舉改善了;ε夕化物型態的均勻性，並形成了 所需要的矽化物型態，例如NiSi。此一改善主要源^晶體 的非晶化破壞了晶體的長程晶序。此舉減少了鎳或金屬擴 散至矽主體内，且因此而減少尖峰的產生。當尖峰產生時， ⑮ 矽主體内的鎳減少而導致金屬相對於矽的比例不如預期， 且此等偏斜率(skewed ratio)形成了不同型態的矽化物。再 者，位於源極/汲極區域中的這些金屬的擴散通道往往呈現 不均勻的分佈。因此，這些金屬過多的區域趨向於形成富 含金屬的矽化物型態。相反地，其他區域則趨向於形成富 含矽的矽化物型態。 β 在圖3C與圖4C之替代性實施例中’在退火3〇1之前 進行植入302 ’並在退火301之後進行第二次的植入3〇3。 ❹ 雖然因多次的植入及製程步驟所需的成本較高，圖3C與 圖4C所顯示的這些製程卻可使更多的可靠的元件具有關 於其矽化區域的效能。可靠度的參數，例如靜態電源電流 (IDDQ)密度’其會隨著元件更耐用且具有較長遠的可靠 度而降低。 圖5之A至D是依據圖3A中降低損傷植入的二次離
子質譜儀（secondary ion mass spectrometer，以下以 siMS 201029043 表示）的剖面。圖5之A中，對應植入摻質300的摻質植 入緣示於形成的摻質剖面500。圖5之B中’對應植入302 的非晶化植入（即減少損傷的植入）緣示於接近工件的表 面的陰影區域501。圖5之c中，工件進行退火，其導致 摻質剖面503的改變。在圖5 2D中，在工件中非晶化區 域501的矽化繪示於陰影區域502。如圖5所繪示，摻質 剖面500、503可藉由非晶化調整。其他用以調整摻質剖面 ❹
的方式亦可適用，且摻質剖面5〇〇並#僅限於圖5中所繪 示者。 舉例而言，圖6為圖3B中降低損傷植入的SIMS的 剖面。圖ό之A中’對應植入摻質3〇〇的摻質植入繪示於 形成的摻質刮面500。在圖中，工件進行退火，其 導致摻質剖面503的改變。圖中，對應植入3〇3的 非晶化植人（即減少損傷的植人）緣示於接近轉的表面 的陰影區域5(Π。在圖6 巾，卫件巾非晶化區域5〇1 的矽化繪不於陰影區域5〇2。如圖6所繪示，摻質剖面5⑽、 503可藉由非晶化調整。 精確地說’淺的非晶化植人會在王件的表面上產生非 晶石夕。此舉會助切化物隨著非^麵產生，亦可能形成 表面進行梦的非晶化植入會增加工件表面 的石夕原子的數量。此舉改善IC 摻質的關。再者， 被再活化。非听倾人村齡-定 產生的表面㈣。金屬魏_鱗可因倾齡^加除而 11 201029043 冷植入（coldimplant)由於較低溫的植入於較低劑量 時能增加非晶化之深度與品質而被視為是有利的。冷植入 的溫度在+60。(：至_300。〇：的範圍之間。較低的工件溫度能 降低物種非晶化工件與改善非晶化品質的門檻。在低溫下 非晶化品質之所以能改善是由於此時工件的晶格相較於高 溫時更能彼此拉近。較低的溫度亦能減少因植入而產生的 植入終端（end-of-range，以下以EOR表示）缺陷。在矽晶 格内的EOR是多個被趕至e〇R正下方的矽格隙（silic〇n interstitials)。低溫降低了非晶化的門捏並增加因物種的 Θ 特定劑量而導致的非晶化的產生。因此，在晶格中形成更 多均勻的置換空位（substitutional vacancies)並向下延伸 至EOR。在之後的退火中，再結晶將會於EOR處的格隙 開始並向上移動而產生應力與E〇R缺陷。藉由對特定區域 進行更徹底的非晶化，每個格隙更有機會回到其置換點 (substitutional site)，並因而減少EOR缺陷。冷植入亦 能降低非晶化所需要的劑量。 然而，在其他實施例中，非晶化植入可在室溫或是較 ❾ 高的溫度時進行，例如5〇。(：〜400〇C。 雖然所揭露的植入是連同後續的矽化製程，然此方法 亦此與其他接觸的(contacting)製程步驟使用。 上述實施例所揭露的植入步驟可藉由電漿摻雜系統 100或是束線離子植入機200而達成。圖7是電漿摻雜系 統100的方塊圖。圖8是束線離子植入機200的方塊圖。 本領域熟知技藝者能知悉電漿摻雜系統100或束線離子植 12 201029043 為眾多不同種類的魏摻雜系統與束線離子植 機的其中之-。再者’本領域熟知技藝者亦會瞭解，其 (plaSmaimmersion) (plasma t具村祕植场種。上述實施射所揭露的 入’、可藉由集結式架構或椎疊架構工具進行。
請再參考圖7，電聚摻雜系統1〇〇包括處理室102， 其定義出封閉的體積處理室1〇2或工件138可藉由 溫度調節系統（未、㈣）冷卻或加熱。平台134定位於處 ，至102内以支樓工件138。平纟134亦能藉由溫度調節 …统（未緣示）冷卻或加熱。在一實施例中，工件…例 如疋圓盤狀的半導體晶圓，例如，在一實施例中，其為 300mm直控的矽晶圓。然而，工件138並未限定於此。工 件138亦可例如是平面板、太陽能工件或聚合物工件。工 件138可藉由靜電力或機械的力量而被夹持在平台134的 平坦表面上。在一實施例中，平台134可包括多個導電針 腳（pin，未繪示）以與工件138連接。電漿摻雜系統1〇〇 更包括源101，其用以在處理室102内從植入氣體中產生 電漿140。源1〇1可以是射頻源（Rp s〇urce)或是本領域 熟知技藝者所知道的其他源。平台134可以被偏壓，上述 偏壓可從直流電源或射頻電源提供。電漿摻雜系統1〇〇更 可包括遮蔽環、法拉第傳感器或其他組件。在一些實施例 中’電漿摻雜系統100是集結式工具（cluster tool)的一部 分，或者是在單一電漿摻雜系統1〇〇内之操作連接 (operatively-linked)的電漿摻雜室。因此，可以在真空中連 13 201029043 接多個電漿摻雜室。 操作時，源101用來在處理室102裡產生電漿140。 在一實施例中，源是射頻源，其在至少一射頻天線内共振 射頻電流以產生振動磁場。振動磁場感應射頻電流到處理 室102。處理室102中的射頻電流激勵並離子化植入氣體 以產生電漿140。在偏壓脈衝開啟(bias pulse 〇n)週期提 供偏壓給平台134以及工件138以將電漿14〇的離子向工 件138加速。可以選擇脈衝平台訊號的頻率和/或脈衝的工 作週期以提供需要的劑量率。可以選擇脈衝平台訊號的振 幅以提供需要的能量。在其他參數相同的情況下，較大的 能量導致較大的植入深度。 再參考圖8，疋用來說明束線離子植入機的方塊 圖。同樣地，本領域熟知技藝者能夠知道所述束線離子植 入機200只是許多束線離子植入機的一個舉例。一般來 說，束線離子植入機200包括離子源280，其用於產生離 子以提取形成例如帶狀束線或者點束線的離子束281。在 一個實例中離子束281可以被質量分析並從發散離子束 轉化為實質上具有平行離子軌道的帶狀離子束。在一些實 施例中，束線離子植入機200還包括加速或者減速&元 290。 在離子束281的路徑上，終端站211支撑一個戋者多 個工件(如工件138)，使得需要的物種被植入工件U8中^ 例如，工件138可以是圓盤狀的半導體晶圓，例如在一實 施例中，其為直徑300mm的矽晶圓。然而，工件138二 201029043 不限於梦晶圓。工件13S還可以例如平面板、太陽能 或聚合物基板。終端站211可包括平台別，其用^樓 =;38用一= 中’終端站211還可包括掃描器(未 :其用來在垂直於離子束281橫截 移動工件⑶，使得離子分佈紅件的整個表面上。 =植人機可以包括其他為本領域熟知技藝者所 知的組件，如自動化工件裝卸設備、法拉 ❹=電子搶(—gun)。本領域熟:技藝; =的疋，離子束穿越過的全部路徑在離子植人時是抽真空 在一些實施例中，束線離子植入機綱 了以引入離子的熱植入或者冷植入。 上文所述的示範性實施例是說明性的，而不是限制性 範圍預期涵蓋屬於本發明的真實精神和 =内的所有鱗修改、改進和其他實蝴。因此，關於 範圍，藉由對下文的申請專利範圍和其均 ❿的解釋來確定本發明的範曹，且本發明 罾，私受讀性實施_前文詳細 【圖式簡單說明】 制 影像圖1是―樣品於植人與敎之後其表面顧的ΤΕΜ 圖2是金屬矽化物的尖峰的ΤΕΜ影像。 -貧施圖是一種防止或修復表面損傷的方法的第 圖4A至圖4C是-種防止或修復表面損傷的方法的第 15 201029043 二實施例的流程圖。 圖5是依據圖3A 質譜儀的剖面。 圖6是依據圖3B 質譜儀的剖面。 的方法的降低摘傷植人的二次離子 的方法的降低損傷植入的二次離子 圖7是電漿摻雜系統的方壤圖。 圖8是束線離子植入機的方塊圖。 【主要元件符號說明】
100 :電漿摻雜系統 101 :源 102 :處理室 103 :封閉的體積 134、295 :平台 138 :工件 140 :電漿 200 :束線離子植入機 211 :終端站
280 :離子源 281 :離子束 290 :加速或減速單元 300 :植入摻質 301 :退火 302、303 :植入 304 :矽化 16 201029043 400 :預先非晶化植入 500、 503 :摻質剖面 501、 502 :陰影區域 〇 參 17
Claims (1)
- 201029043 七、申請專利範圍： 1·種在工件上減少表面損傷與缺陷的方法，勺· 植入一摻質物種於一工件内； 匕· 在該植入之後對該工件進行退火；以及 在該退火之後進行一非晶化植入。 傷與2缺=:利=;項所述的在工件上減少表*損 在該非晶化植入之後，進行一發化步驟。 3. 如申請專利範圍第2項所述的在工件上 傷與缺陷的方法’其中該矽化步驟包括： 員 沈積-金屬於該工件上’其中該金屬是選自由 鎢及鈷所組成的族群。 鎳鈦、 4. 如巾請專利範圍第丨項所述的在 傷與缺陷的方法，更包括·· 减夕表面知 在摻質之前，進行一預先非晶化植入步驟。 5. 如申請專利範圍第4項所述的在 傷與缺陷的方法，更包括： 表面知 於該非晶倾人之後，進行—魏步驟。 废也如申明專利範圍第5項戶斤述的在工件上減少表面;T 傷與缺_方法，其中卿化步驟包括：心表面知 沈積-金屬於該工件上，其中 鎮及銘所組成的族群。 胃疋遷目由錄、欽、 7.如申請專利範圍第i項所述 傷與缺陷的方法’其中該非晶化植入包括植入 18 201029043 =件内，其中該物種是選自由碳、，鍺、錫及錯所 的族群。 8. 如申請專利範圍第1項所述的在工件上減少表面損 、、缺，的方法’其中該非晶化植人是在6。。。至-謂 的溫度範圍内進行。 9. 種在工件上減少表面損傷與缺陷的方法，包括： 植入一摻質物種於一工件内； ⑩ 在雖人之魏行—非晶化植入 :以及 在該非μ化植入之後對該工件進行退火。 r傷專利範圍第9項所賴在工件上減少表面 知傷與缺陷的方法，更包括： 在該退火之後，進行1二非晶化植入。 i^L1.如㈣專利麵第9項所述的在工件上減少表面 扣傷與缺陷的方法，更包括： 卞成乂表面 在該退火之後，進行一石夕化步驟。 ®損傷舆缺陷的方V’範其固中第該1 二項件上減少表* 細件上，其中該金屬是選― 損傷=請：範更圍包第:項所述的在工件上減少表^ ’進行-預先非晶化植入步称。 損傷與缺陷的方法，更包第括叫所述的在工件上減少表面 19 201029043 在該退火之後，進行一矽化步驟。 15.如申請專利範圍第14項所述的在工件上減 損傷與缺陷的方法，其中該發化步驟包括：件上心表面 損傷二利?中第工件上齡^ 〇 ^二内’而該物種是選自由m錫及輯= 的溫度範_進行/、中非晶化植人是在紙至.。。 ❹ 20
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US11000708P | 2008-10-31 | 2008-10-31 | |
| US12/603,774 US20100112788A1 (en) | 2008-10-31 | 2009-10-22 | Method to reduce surface damage and defects |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| TW201029043A true TW201029043A (en) | 2010-08-01 |
Family
ID=42129526
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| TW098136896A TW201029043A (en) | 2008-10-31 | 2009-10-30 | Method to reduce surface damage and defects |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20100112788A1 (zh) |
| TW (1) | TW201029043A (zh) |
| WO (1) | WO2010051269A2 (zh) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8101528B2 (en) | 2009-08-07 | 2012-01-24 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Low temperature ion implantation |
| US20110034014A1 (en) * | 2009-08-07 | 2011-02-10 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Cold implant for optimized silicide formation |
| US9490185B2 (en) | 2012-08-31 | 2016-11-08 | Axcelis Technologies, Inc. | Implant-induced damage control in ion implantation |
| JP2015220242A (ja) * | 2014-05-14 | 2015-12-07 | 株式会社Sumco | 半導体エピタキシャルウェーハの製造方法および固体撮像素子の製造方法 |
| US11315790B2 (en) * | 2019-10-22 | 2022-04-26 | Applied Materials, Inc. | Enhanced substrate amorphization using intermittent ion exposure |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR950013432B1 (ko) * | 1992-10-19 | 1995-11-08 | 현대전자산업주식회사 | 아르곤 이온(Ar^+) 주입에 의한 포스트 아몰파이즈(post amorp-hize)방법의 얕은 접합(shallow junction)의 피형(p^+형) 소오스/드레인 형성방법 |
| JP3119190B2 (ja) * | 1997-01-24 | 2000-12-18 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
| US6204132B1 (en) * | 1998-05-06 | 2001-03-20 | Texas Instruments Incorporated | Method of forming a silicide layer using an angled pre-amorphization implant |
| KR20000010018A (ko) * | 1998-07-29 | 2000-02-15 | 윤종용 | 반도체 장치의 제조방법 |
| JP3211784B2 (ja) * | 1998-09-04 | 2001-09-25 | 日本電気株式会社 | 半導体装置及びその製造方法 |
| US6265291B1 (en) * | 1999-01-04 | 2001-07-24 | Advanced Micro Devices, Inc. | Circuit fabrication method which optimizes source/drain contact resistance |
| US6689671B1 (en) * | 2002-05-22 | 2004-02-10 | Advanced Micro Devices, Inc. | Low temperature solid-phase epitaxy fabrication process for MOS devices built on strained semiconductor substrate |
| JP4455441B2 (ja) * | 2005-07-27 | 2010-04-21 | 株式会社東芝 | 半導体装置の製造方法 |
| US7785972B2 (en) * | 2006-08-08 | 2010-08-31 | United Microelectronics Corp. | Method for fabricating semiconductor MOS device |
| US20080305598A1 (en) * | 2007-06-07 | 2008-12-11 | Horsky Thomas N | Ion implantation device and a method of semiconductor manufacturing by the implantation of ions derived from carborane molecular species |
-
2009
- 2009-10-22 US US12/603,774 patent/US20100112788A1/en not_active Abandoned
- 2009-10-27 WO PCT/US2009/062179 patent/WO2010051269A2/en active Application Filing
- 2009-10-30 TW TW098136896A patent/TW201029043A/zh unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2010051269A3 (en) | 2010-08-12 |
| WO2010051269A2 (en) | 2010-05-06 |
| US20100112788A1 (en) | 2010-05-06 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7919402B2 (en) | Cluster ion implantation for defect engineering | |
| US8067302B2 (en) | Defect-free junction formation using laser melt annealing of octadecaborane self-amorphizing implants | |
| EP1502294A2 (en) | Methods for forming low resistivity, ultrashallow junctions with low damage | |
| TW200423185A (en) | Method of introducing impurity | |
| TW201029043A (en) | Method to reduce surface damage and defects | |
| TW201019378A (en) | Thermal modulation of implant process | |
| US7105427B1 (en) | Method for shallow dopant distribution | |
| TW399269B (en) | Method for forming shallow junctions in semiconductor wafers using controlled, low level oxygen ambients during annealing | |
| TW201017731A (en) | USJ techniques with helium-treated substrates | |
| TWI474382B (zh) | 用於缺陷工程的簇離子植入 | |
| US7622372B1 (en) | Method for shallow dopant distribution | |
| Schreutelkamp et al. | Channeling implantation of B and P in silicon | |
| US6835626B2 (en) | Method to overcome instability of ultra-shallow semiconductor junctions | |
| US8815719B2 (en) | Defect-free junction formation using octadecaborane self-amorphizing implants | |
| Jin | Boron activation and diffusion in polycrystalline silicon with flash-assist rapid thermal annealing | |
| TW201203375A (en) | Method for damage-free junction formation | |
| Jain | The role of doping technology in the cmos digital revolution | |
| US11315790B2 (en) | Enhanced substrate amorphization using intermittent ion exposure | |
| Ameen et al. | Dose rate effects: the impact of beam dynamics on materials issues and device performance | |
| Qin et al. | Advanced boron-based ultra-low energy doping techniques on ultra-shallo junction fabrications | |
| Rinn Cleavelin et al. | Front end of line considerations for progression beyond the 100 nm node ultrashallow junction requirements | |
| Shao et al. | Dopant Activation and Defect Analysis of Ultra‐Shallow Junctions Made by Gas Cluster Ion Beams | |
| Suvkhanov et al. | X-ray and secondary ion mass spectrometry investigation of activation behavior of self-preamorphized silicon substrate | |
| HOOI | Defect Engineering in the formation of Ultra-shallow junctions for advanced nano-metal-oxide-semiconductor technology | |
| Simoen et al. | * Imec, Leuven, Belgium,† Institute of Microelectronics of Chinese Academy of Sciences (IMECAS), Beijing, PR China,‡ University of Chinese Academy of Sciences (UCAS), Beijing, PR China |