TW411507B - Double sidewall raised silicided source/drain CMOS transistor - Google Patents
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Description
案號，负fe於y_年月曰_修正 五、發明說明（1) 發明之領域 本 發 明 關 於 形 成 在 矽 氧 化 半 導 體（S IM0X)和金屬氧化半 導 體 (Μ 0 S )電晶體上具有非常短通道長度及淺源極和汲極 區 域 的 尚 性 能 互 補 金 屬 氧 化 半 導 體（CMOS) 0 發 明 之 背 景 MOS 電 3 各- -般使用- -财熱金屬 ，或- •耐熱金屬的矽化 物 如 — 障 礙 物 '— 傳 導 媒 體 或 一 中 間 層。 耐熱 金 屬及 其 矽 化 物 具 有 較 低 阻 抗 及 抵 接 觸 電 阻 及 較 佳如 傳導 薄 膜及 層 0 習 知 矽 化 物 程 序 無 論 如 何 因 為 該 等程 序一 般 消耗 較 多 石夕 益 4 1»% 法 工 作 在 較 深 次 微 米M0S電晶體。此外 雜質 和 獲 致 均 勻 矽 化 層 沈 積 的 問 題 產 生 製 造 問 題。 選擇 性 矽磊 晶 層 沈 積 或 選 擇 性 多 晶 矽 沈 積 需 要 特 定 製 造設 備。 此 外， 該 選 定 程 序 係 依 退 火 薄 膜 的 表 面 狀 況 而 定 〇 發 明 之 概 述 本 發 明 用 以 形 成 一 矽 化 -J-/L θ又 備 的 方 法 包 括 經由 形成 -ΛΤ. 3又 備區 域 於 其 上 以 準 備 一 基 片 假 設 結 構 是 位 於 基片 和所 有 矽化 層 之 間 形 成 一 第 反 有 材 料 在 的 第 一 層 在形 成結 構 上； 提 供 絕 緣 在 結 構 的 選 定 埠 形 成 一 第 反 應材 料的 第 二層 在 第 '— 材 料 的 第 一 層 絕 緣 區 域 上 1 反 應 第 一及 第二 反 應材 料 以 形 成 矽 化 層 移 走 所 有 反 應 材 料 形 成為 位於 矽 化層 上 的 結 構 ； 及 金 屬 化 該 設 備 0 本 發 明 的 '— S 的 是 發 展 '— 簡 單 可 靠 及成 本低 s a 1 i c i de CMOS程序/ 結 構 於 非 常 1¾ 密 度 非 常小 區域 電 路製 造 0 附 圖 之 簡 單 說 明
O:\57\57455.ptc 第5頁 411507 ___案號 88103320__年月日____ 五、發明說明（2) 圖1是初始晶圓準備及L D D植入的結構的一剖面前視圖； 圖2是形成Ν+及Ρ+區域的結構之一剖面前視圖； 圖3是在沈積一耐熱金屬層後的結構之一剖面前視圖； 圖4是蝕刻耐熱金屬層後結構之一剖面前視圖： 圖5是矽化後結構之一剖面前視圖； 圖6是未反應多晶矽層的選定蝕刻後結構之一剖面前視 圖， 圖7是選定蝕刻氧化物及多晶矽層後結構之一剖面前視 圖； 圖8是完成結構之一剖面前視圖。 較佳具體之詳細說明 根據本發明的結構及製造程序將使用S I ΜΟΧ基片（經由氧 化植入分離）予以描述。相同技術可用於大部份矽設備》 起始材料是一具非常薄表面的矽薄膜之S I ΜΟΧ晶圓。現 請參閱圖1 ，一 S I ΜΟΧ晶圓的一埠以1 〇所表示。晶圓1 〇具有 一單晶矽埠12，也在此參閱如基片。埋藏氧化層14具一厚 度在100 nm至300 nm間厚度，及該矽薄膜層具有一厚度小 於100 nm的厚度。該晶圓以準備形成設備區域於其上。該 結構以作動區域蝕刻及閥限電壓調整離子植入處理。在該 例其中多數矽被使用，良好擴散也被使用，此是在LOCOS 或合適隔離形成、閥限電壓調整及離子植入處理後在每 一例，下一步驟是閘氧化，多晶矽沈積，閘極電極蝕刻， 及L D D離子植入，以形成位於基片和任何矽化層間的該等 結構。 該結構如圖1所示，及包括基片1 2，一埋藏氧化層1 4，
O:\57\57455.ptc 第6頁 __案號 88103320__年月日_ί±^.__ 五、發明說明（3) 及兩個矽區域16， 18，其是非常薄表面的矽層之剩餘。每 一矽區域1 6， 1 8之埠則摻雜以各別形成具有每一區域的中 間區域保存如未處理矽的N+區域16a及16b，及P+區域的18a 及18b〇該區域16及18的摻雜密度各別是1. Ox I016 cm—3至 1· 0xl0l8cnr3 蝴及5. 0xl015cnr3 至 5. OxlOl7cnT3 棚。該N+ 區域的 摻雜密度是1. Oxl〇l8cnr3至5. Oxl〇19cir3磷。P+區域的摻雜密 度是1 _ Ox 1 013cnr3至5 · Ox 1 019cnr3蝴。石夕區域1 6， 1 8則各別由 氧化蓋2 0， 2 2所環繞。閘極多晶矽區域2 4， 2 6則各別位於 矽區域1 6， 1 8之上。該等前術步驟可以任何技藝狀態所獲 致。 一氧化矽或氮化矽層被沈積，該層之作用如一隔離器， 在整個基片上。此隔離層的後度則在50 nm至100 nm間。 在該具體例，使用氧化矽。該結構是等離子蝕刻。現請參 閱圖2以移走該隔離層氧化層的上端部份，留下氧化物在 閘極電極2 4， 2 6的側牆，其結合氧化蓋2 0 , 2 2的殘留物， 形成化蓋2 8, 3 0，及氧化物側牆32, 34, 3 6及38在矽區域 1 6， 1 8的終端。 該結構的一埠則覆蓋以光阻劑用於nMOS及pMOS的N+和P+ 源極/汲極離子植入。N+和P源極/汲極離子，如用區域 的As離子及P+區域的BF2離子，對N+區域則以一 1 0 keV至60 k e V能量源及1. 〇 X 1 〇15 c πΓ2至5 . 0 X1 015 c m-2植入’對P+區域則 以一 10 keV至60 keV能量源及1.0又10丨5〇111-2至5.0叉10丨5(；111-2植 入，形成N+區域40， 42及P+區域44， 46 ’其將最後變成設 備的源極/汲極區域。該多晶矽閘極防止離子植入直接在 多晶矽閘極之下區域，其保持在如矽區域1 6， 1 8的原始狀
O:\57\57455.ptc 第7頁 411607 _索號 88103320 五、發明說明（4) -----1 修正 態。碎區域16和18則是LDD區域’同時區域4〇， 46則是 極區域，及區域42, 44是汲極區域β 現請參閱圖3，第一反應材料的一第—層48沈積在已 成結構之上’接著是隔離材料5 0, 5 2, 5 4及56形成在% 的2定痒，及第二反應材料的-第二層58沈積。在該第構 具體例’第-層48是-多晶矽薄層，其沈積整個結構 度：5〇踐至1()0 nm。一氧化矽層或氡化梦則沈積 厚 =離區域厚度約50㈣至100 nm。或者，該氧化層可以埶 處理形成’厚度約1 0 rim至50 ηπ^該氧化或氮化層則等齡 子餘刻以形成氧化或氮化調條5 0 5 2 ς 1 β ζ R ^ PJ代φ離 塗沈積。_材料可以是L /…及 及沈積厚度約5 nm至50 nm。 ，，構被光阻劑覆蓋，及耐熱材料被蝕刻開該等區域 =1 η — ς ίΓ化物於其内，如圖4所示，矽化發生如5 0 0 — 9 〇 〇 t =100秒快速熱退火處理一反應在耐熱材料及矽之間， 、，，口 f疋形成矽化物6 0, 6 2， 64， 66及68，如圖5所示。 μ 應耐熱材料則以選定#刻移走’其係用一溶劑如 νη4〇ιι + Η2〇2 + Η2〇 用於Tl，M〇3 + HCL 用於pt &hcl + h2〇2 用於Ni 或c〇 ’結果是如圖6所示組態。 '^殘餘氣化物則在一稀釋BHF溶劑内選擇性蝕刻，及該 多晶=則以HN〇3 + H2 02 + H20選擇性蝕刻，導至如圖7所示組Λ 態° Μ注意位於閘極多晶矽2 4， 2 6的矽化層6 0， 6 2具有_ 突出物°因為多晶矽厚度不厚於丨〇 〇 nm。該突出物係小於 1 0 0 nm。因此，在製造程序的適當品質控制下，沒有步驟
O:\57\57455.ptc 第8頁 411507 _案號 88103320_年月日__ 五、發明說明（5) 可以含蓋問題。 在技藝程序狀態後，完成該設備製造以形成任何位於矽 化層之上或沿著矽化物層的邊緣的結構，且其尚未完成。 該結構以CVD覆蓋以4 0 0 nm至6 0 0 nm厚度的氧化物70。氧 化層7 0結合氧化杯2 8， 3 0。該結構則被蝕刻以形成孔用於 金屬化，及金屬沈積以形成源極電極7 2，閘極電極7 4，結-合汲極電極7 6，閘極電極7 8及源極電極8 0。完成CM 0S對的 一橫剖面圖如圖8所示。 本發明的另一替代例，該时熱材料沈積如第一反應層， 該側壁隔離器形成及一多晶矽層沈積如第二反應層。第二 反應層之痒，多晶石夕在此例，被選擇性钮刻，如圖4所 示。接著矽化，及接著選擇地蝕刻多晶矽及耐熱金屬。 若财熱金屬是Ni, Co或Pt，一Ti薄層可沈積在初始金屬 層的頂端。該Ti薄層厚度可以是非常薄如5 nm-20 nm。該 晶圓接著曝露在空氣下以轉換T i為氧化鈦。若需要，該晶 圓被加熱至一4 0 - 2 5 0 °C以轉換所有T i為氧化鈦。該氧化鈦 被等離子蝕刻以形成一氧化鈦側壁在閘極電極的側壁。多 晶矽被沈積，光阻劑施上，及在不需矽化物處多晶矽被蝕 刻掉。該晶圓接著被處理以形成矽化物層。 雖然本發明的一較佳具體例及幾個改變已被揭露，但其 他改良及變化可如申請專利範圍所界定之本發明範疇内。
O:\57\57455.ptc 第9頁
Claims (1)
- 411507 _案號881Q3320_年月曰 修正_ 六、申請專利範圍 1 . 一種形成一矽化設備的方法，包含： 經由形成設備區域準備一基月於其上； 提供位於基片和所有矽化物層間之結構； 形成第一反應材料的第一層在該已形成之結構上； 提供隔離區域在結構的選定部分内； 形成第二反應材料的第二層在隔離區域上及第一反應 材料的第一層； 反應第一及第二反應材料以形成矽化層； 移走所有未反應之反應材料； 形成位於矽化層上的結構；及 金屬化該設備。 2. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該反應包括快速 熱退火該結構在5 0 0 - 9 0 0 °C之間的一溫度約1 0 - 5 0秒。 3. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該形成一第一反 應材料的第一層在已形成之結構上，包括沈積一多晶石夕 層；及其中該形成一第二反應材料的第二層在已形成之結 構上，包括沈積取自包含Ni， Co, Ti及Pt的耐熱金屬群的 一耐熱金屬層。 4. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該形成一第一反 應材料的第一層在已形成之結構上，包括沈積取自包含 Ni， Co, Ti及Pt的财熱金屬群的一财熱金屬層，及其中該 形成一第二反應材料的第二層包括沈積一多晶矽層。 5. 如申請專利範圍第1項之方法，其中該形成一第一反 應材料的第一層在已形成之結構上，包括沈積取自包含 Ni， Co, Ti及Pt的耐熱金屬群的一耐熱金屬層，及其中該O:\57\57455.ptc 第10頁 411507 案號 88103320 一__ 月 修正 六、申請專利範圍 提供隔離區 域在結構的選定部分，包括氧化該T i層以形成 Ti02 ;及其中該形成一第二反應材料的第二層包括沈積一 多晶硬層。 6 . —種形成一妙化 經 提 沈 提 沈 金屬層 反 移 形 金 7. 如 熱退火 8. — 經 提 沈 提 形 由形 供位 積一 供隔 積取 在該 應多 走所 成位 屬化 申請 該結 種形 由形 成設 於基 多晶 離區 自包 隔離 晶矽 有未 於矽 該設 專利 備區 片和 矽層 域在 含Ni 區域 及而才 反應 化物 備。 範圍 設備的方法，包含： 域準備一基片於其上； 所有矽化物層間之結構； 在該已形成之結構上； 結構的選定部分内； ，Co, Ti及Pt的财熱金屬群的一财熱 及多晶石夕層上； 熱金屬以形成矽化層； 之反應材料； 層的結構；及 第6項之方法，其中該反應包括快速 構在5 0 0 - 9 0 0 °C之間的一溫度約1 0 - 5 0秒 成一矽化 成設備區 供位於基片和 積一耐熱金屬 供隔 設備的方法，包含： 域準備一基片於其上； 所有矽化物層間之結構 層在該已形成之結構上 結構的選定部分内； 離區域在 成一多晶矽層在該隔離區域及第一反應材料的第一 反應第一及第二反應材料以形成矽化層 移走所有未反應材料；O:\57\57455.ptc 第11頁 411507 _案號88103320_年月日__ 六、申請專利範圍 形成位於矽化層上的結構；及 金屬化該設備。 9 ,如申請專利範圍第8項之方法，其中該反應包括快速 熱退火該結構在5 0 0 - 9 0 0 °C之間的一溫度約1 0 - 5 0秒。 1 0.如申請專利範圍第8項之方法，其中該沈積一耐熱金 屬層包含沈積一对熱金屬層，其係取自包含Co及Pt的财熱 金屬群的一耐熱金屬層，包括沈積一 Ti層在第一反應材料 的第一層頂端；及其中該提供隔離區域在結構的選定部分 内，包括氧化該Ti層以形成Ti02 ;及其中該形成第二反應 材料的第二層，包括沈積一多晶石夕層。 1 1 .如申請專利範圍第8項之方法，其中該沈積一耐熱金 屬層包括沈積取自包含Ni， Co, Ti及Pt的耐熱金屬群的一 而ΐ熱金屬層。O:\57\57455.ptc 第12頁
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