TW316330B - Manufacturing method of complement metal oxide semiconductor (CMOS) transistor shallow junction - Google Patents

Manufacturing method of complement metal oxide semiconductor (CMOS) transistor shallow junction Download PDF

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Description

A7 B7 經濟部中央橾準局員工消費合作社印袋 五、發明説明（1 ) 本發明係有關於-種互補式金氧半電晶體（0福）的 製造方法，特別是有關於一種可適用KCM〇s中形成非常 淺之接面的製造方法，其可以降低深次微米製程的短通道 效應。 隨著半導體技術之進步，積體電路元件之尺寸大小也 一直朝深次微米而前進。而由於元件縮小所引起之問題也 接矮而至’最常見<問題即爲短通道效應。在深次微米 CMOS技術中，爲了降低或防止短通道效應之料，超淺 且低阻値之接面是必須之條件。然而由實驗證明，利用離 子佈植法想得到小於500人之P型接面深度幾乎是不可能 的。因此，一般皆採用其他方法，例如固態擴散法，氣體 擴散法。其中固態擴散常被採用的是利用硼矽玻璃BSG當作p型之擴散源。 第1A至第1D圖係顯示一種習知利用蝴秒玻璃Bsg 當作P型之擴散源製造CMOS淺接面之流程。製造流程開 始於一半導體基底【上，其已形成N丼區2、p丼區3、 以及場氧化層4 ，且已分別形成複晶矽閘極（p〇lysili⑶n gate)5、6於上述N丼區2以及P丼區3之上。首先，形 成一光阻層7於N丼區2之上，再施行例如是砷離子之離 子佈植8，以在p丼區3形成N型淺接面9，如第1A圖所 示。去除光阻層7後，接著沈積一氧化層10於上述N丼區 2、P井區3、場氧化層4、以及閘極5、6之上，再加以 部份回蝕使得上述氧化層10僅留存在P丼區3之上方區 域，如第1B圖所示。下一步，沈積一 BSG層U，再加以 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝. 訂
X 本紙張尺度適用中國國家榡準（CNs > A4規格（21〇X297公瘦） 316330 經濟部中央標準局員工消費合作杜印製 A7 __B7 五、發明説明（2 ) 回蝕，結果如第1C圖所示。最後，分別對n并區2以及P 丼區3施行P型以及N型離子佈植，然後實施加熱製程， 以形成CMOS中PMOS以及NMOS之汲/源極12、13，其 中N丼區2中之淺接面14係在加熱製程時由BSG層丨丨之 硼離手擴散出來而形成，而P丼區3由於BSG層11與P 丼間有氧化層10隔絕故其N型淺接面9,不會受到影響， 結果如第1D圖所示。 上述之方法雖然可以順利▲CM〇s中製造出淺接面， 然而，因爲BSG之形成是全面沈積，故要將不需p型淺接 面之N型電晶體使用一氧化層保護，因而需额外增加了一 道光罩。若非如此，則需先完成電晶體之製作，然後 再去使用固態擴散法以形成P型電晶體之p型淺接面，但 如此一來將使得製程更形複雜。 有鑑於此，本發明之一目的係爲提供一種互補式金氧 半電晶體淺接面的製造方法，適用於深次微米製程中使得 CMOS得以獲致-超淺且低阻値之接面，以降低短通道效 應以及防止通道短路。 本發明之另-目㈣爲提供_種互補式金氧半電晶體 淺接面的製造方法’其製作方法不與傳統cm〇s製程衝 笑，而且製程簡單，不會增加額外之製程光罩。 ~依據本發明可獲致-超淺且低阻値接㈣—種互 金乳半電晶體（CMOS)淺接面的製造方法，可適用於 上述半導體基底上具有时區、P丼區、、隔離上 迷N井區和W區之場氧化層、以及分別形成於上述时
請 kj 閲 讀 | I 面 1' 之I 注i 意 事ί 項 i 再 寫 本 頁 裝 訂 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印" 五、發明説明（3 ) 區和P丼區中之閘極，上述CMOS之製造方法步驟如下： (a)使用例如是低壓化學氣相沈積法（LPCVD)形成一複晶 砂（polysilicon)層或是一非晶矽（amophous silicon)層於上述 N丼區、p井區、場氧化層、以及上述閘極之上；（b)形成 一光阻層於上述P丼區之上；（c)施行P型離子佈植法，例 如採用能量介於1〇〜30KeV、濃度介於1014〜1〇15之硼離子 來施行佈植，以將P型離子植入上述位於N井區上之擴散 源層之中；（d)去除上述P丼區上之光阻層；（e)形成一光阻 看於上述N丼區之上；（f)施行N型離子佈植法，例如採用 能量介於10〜40KeV、濃度介於1014〜1015之硼離子或是磷 離子來施行佈植，以將N型離子植入上述位於p丼區上之 擴散源層之中；（g)去除上述N井區上之光阻層；（h)使用濕 氧化法或是乾氧化法來氧化上述擴散源層，並將摻雜其中 之離子分別趨入（drive in)上述p丼區以及n丼區中，以形 成淺接面。 爲讓本發明之上述目的、特徵、和優點能更明顯易懂， 下文特舉一較佳實施例，並配合所附圖式，做詳細説明如 下： 圖式之簡單説明： 第1A圖至第id圖係顯示一種習知利用硼矽玻璃BSg 當作P型之擴散源製造CM〇s淺接面之流程； 第2A圖至第2E圖係顯依據本發明之一種互補式金氧 半電晶體淺接面的製造方法；以及 第3圖係表示依據本發明之一實驗結果。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝
、1T h Μ氏張尺度適用中 經濟部斗夬標準局貝工消費合作社印製 ^16S30 A7 ----—__B7 五、發明説明（4 ) 實施例： 、本發明之一種互補式金氧半電晶體淺接面的製造方 可適用於一半導體基底21，在其基底21上已形成有 丼區22、一 N丼區23、以及分隔上述p丼區22和^ 丼區23之場氧化物24，而在p丼區22中以及n并區u 中已分別形成一閘極結構25、26，如第2A圖所示。接著 使用低壓化學氣相沈積法沈積一厚度介於5〇〜ι〇〇人之複晶 矽層21於上述P丼區22、N丼區2S、場氧化物24、以 及閘極結構25、26之上’以作爲所謂之擴散源層，結果 如第2B圖所示。 凊參照第2C圖，在P丼區22之上形成一光阻層28， 以作爲離子植入之罩幕’對N井區23進行能量介於 〜3〇KeV、濃度介於1014〜1015之硼離子佈植29，以使得 N丼區23上之擴散源層帶有p型離子。接著，請參照第2d 圖，先去除P丼區22上形成之光阻層28，而在N丼區23 <上形成一光阻層30，以作爲離子植入之罩幕，對N并 區22進行能量介於1〇〜4〇KeV、濃度介於l〇M〜ι〇Η之坤離 子佈植31，以使得p丼區22上之擴散源層帶有離子。 最後去除光阻層30之後，在溫度介於8〇〇〜9〇〇χ之範 圍下進行濕氧化製程。上述氧化製程將上述之複晶矽層氧 化並將其中所帶之N型以及P型離子分別趨入p丼區二N 井區之中，而形成一超淺之淺接面，其中32表示N型接 面，33表示p型接面，如第2E圖所示。 第3圖係表示依據本發明之實驗結果。圖中之橫座標 (請先閏讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝------訂-- ___—^1 — 本紙張尺度適用中國國家_標準（ CNS ) A4規格（210X297公釐） 1
五、發明説明（5 ) 係表示接面之深度，其縱座標表示濃度。接面之濃度由表 面逐次減少，深度愈深濃度愈低，而一般定義所謂接面之 深度係以該接面之濃度達到約1〇丨8時其距.離表面之距離爲 深度。所以由第3圖曲線A可知其N+/P接面深度約介於 400〜500A之間。 請參照表一，其顯示未來半導體技術之進程以及規格 要求，其中接面深度單位爲A。 __表一 年度 1995 1998 2001 2004 2007 2010 製程範圍 〇.35μιη 〇.25μιη 0.18μιη 0- 13um 0.10|im 電源 3.3V 2.5V 1.8V 1.5V 1.2V 0 9V 接面深度 700-1500 500-1200 300-800 200-600 150-450 100-300 --------.-<1 J_1 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由上表對照上述之實驗結果可知，應用本發明所製作之淺 接面，除了可防止短通效應之外，其又已領先符合未來 (2004年）之製程對於接面深度之要求，頗具前瞻性，況且 本發明製程簡單，與傳統(：1^〇8製程相容，更是符合經濟 之效益可提昇競爭力。 雖然本創作已以較佳實施例揭露如上，然其並非用以 限定本創作，任何熟悉本項技藝者，在不脱離本創作之精 神=範圍内，當可做些許之更動和潤飾，因此本創作之^ 護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者爲準。 本紙張尺度逋财HU家榡準（CNS ) A4祕（21()><297公董） 訂

Claims (1)

  1. Α8 Β8 C8 D8 經濟部中央梂準局貝工消費合作社印製 、申請專利範圍 1·—種互補式金氧半電晶體（CMOS)淺接面的製造方 法，可適用於一半導體基底，上述半導體基底上具有}^井 區P丼區、隔離上述N丼區和p丼區之場氧化廣、以及 分別形成於上述N井區和p丼區中之閘極，上述CM〇s之 製造方法步驟如下： (a) 形成一擴散源層於上述n丼區、p丼區、場氧化 層、以及上述閘極之上； (b) 形成一光阻層於上述p丼區之上； (c) 施行p型離子佈植法，以將p型離子植入上述位於 N丼區上之擴散源層之中； (d) 去除上述p并區上之光阻層； (e) 形成一光阻層於上述n丼區之上； (f) 施行N型離子佈植法，以將n型離子植入上述位於 P井區上之擴散源層之中； (g) 去除上述N丼區上之光阻層； (h) 氧化上述擴散源層，並將掺雜其中之離子分別超入 (drive in)上述p丼區以及n丼區中，以形成淺接面。 2. 如申請專利範圍第1項所述一種互補式金氧半電晶 體的製造方法，其中上述擴散源層係使用低壓氣相沈積法 (LPCVD)形成。 3. 如申請專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 晶體的製造方法，其中上述擴散源層爲厚度介於5〇至1〇〇人 二之間的複晶矽廣。 .4.如申請專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 本紙張尺度適用中國國家;-------------- I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 菸' 、言 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 S16S30
    π、=請專利範囷 晶體的鼓造方法，其中上述擴散源層爲厚度介於50至1〇〇A 之間的非晶矽層。 5.如申請專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 晶體的製造方法，其中上述p型離子植入法係使用能量介 於10〜3〇KeV，濃度介於1014〜1015之硼離子，來進行佈植。 6·如申請專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 W體的製造方法，其中上述N型離子植入法係使用能量介 於10〜40KeV，濃度介於1〇14〜1〇4之坤離子，來進行饰植。 7·如申吨專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 晶體的製造方法，丨中上述N型離子植入法係使用能量介 於10〜40KeV，濃度介於10H〜1015之磷離手，來進行佈植。 8. 如申請專利範圍第1項所述之二種互補式金氧半電 晶體的製造方法，其中氧化上述擴散源層，係在800〜900。(： 之度粑圍下進行濕氧化法（wet oxidation)。 9. 如申請專利範圍第1項所述之一種互補式金氧半電 晶體的製造方法，其中氧化上述擴散源層，係在800〜900。(： 之μ度範圍下進行乾氧化法（dry 〇xidati〇n)。 10. 如申請專利範圍第丨項所述之一種互補式金氧半電 卵體的製造方法，其中亦可以先進行步驟（e)、（f)、（g)後再 進行步驟(b)、（c)、⑷。 11. 種互補式金氧半電晶體元件，其具有源/沒極淺 接面，係依據申請專利範圍第1項所述之製造方法製造而 得。 10 本纸狀纽财關雜^ (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 '1T
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