专利名称：用于半导体器件制造的多次毫秒退火的制作方法
技术领域：
因此，需要一种用于克服如上所述的本领域中的问题的改进方法和装置。
通过举例来说明本发明，并且本发明不受附图的限制，在附图中相同的附图标记指示类似的元件。附图中的元件仅仅是为了简单和明了而示出的且其不一定按比例绘制。图4是在实现根据本公开的实施方案的毫秒退火方法时使用的亳秒退火强度分布对比用于理解停留时间的距离的图形视图。
具体实施例方式本文所述的半导体衬底可以是任何半导体材料或材料的组合，诸如砷化镓、硅锗、绝缘体上硅(SOI)、硅、单晶硅等等，以及上述各项的組合。本文所述的栅极电介质和栅电极可以是诸如氧化物、氮氧化物、氮化物、或高k电介质等栅极材料和任何组合以及多晶硅或金属栅电极或栅电极堆，根据给定半导体器件的应用的要求来选择。在第一毫秒退火之后，用第二毫秒退火来处理半导体器件10，其中所述第二毫秒退火的特征在于高温和短停留时间毫秒退火。
所述第二毫秒退火提供源极/漏极扩展区和源极/漏极区的期望活化，
其中，同样由附图标记32和34来指示经活化的源极/漏极扩展区和源极/漏极区。应注意的是在用传统退火的活化期间，相应注入区的下表面由于掺杂剂扩散而经受膨胀。然而，用根据本公开的实施方案的方法，使用第 一和第二毫秒退火进行活化导致超过原始源极/漏极扩展区和源极/漏极注入区的边界的最小掺杂剂扩散。例如，相对于硼注入物，第二毫秒退火导致超过原始注入区的边界的近似8埃(8A)的扩散。因此，源极/漏极扩展区18和20及源极/漏极区32和34的下边界36和38基本上与第二毫秒退火之前的源极/漏极扩展区和源极/漏极注入区的相应下边界相同。在一个实施方案中，所述方法包括以小于10 msec的停留 时间和在大于700摄氏度和小于1412摄氏度范围内的温度来执行多遍 激光退火。可以通过用于源极/漏极扩展和源极/漏极活化的多遍激光 退火来提高DC性能，尤其是对于仅激光(laser-only)集成非晶化注 入物。多遍可以具有相同的条件或不同的条件以优化期望的半导体器 件性能。
00201在一个实施方案中，所述方法包括执行低温、长停留时间 退火来使非晶化再结晶并使结晶缺陷最小化。例如，所述低温可以包 括1275'C左右的量级，而所述停留时间可以包括1.2 msec左右的量级。另外，所述方法包括执行高温、短停留时间退火以活化掺杂剂并具有
最小的不期望扩散。例如，所述高温可以包括1375。C左右的量级，而 所述停留时间可以包括0.5 msec左右的量级。根据本公开的一个实施 方案的这样方式的双重退火组合能够有利地用于进一步改善使用该方 法制造的给定半导体器件的器件性能。现在，应认识到提供了一种形成掺杂区的方法，包括将掺 杂剂注入到半导体衬底中的区域中，使用激光器在该区域中执行第一 退火，并在执行第一退火之后使用激光器在该区域中执行第二退火。 所述第一退火具有第一温度和第一停留时间，其中，所述半导体衬底 在第一退火期间相对于激光器移动。所述第二退火具有第二温度和第 二停留时间，其中，所述半导体衬底在第二退火期间相对于激光器移 动。在第一和第二退火之后，所述区域已被再结晶且该区域内的掺杂 剂已被活化。将掺杂剂注入半导体村底中的区域中可以包括将掺杂 剂注入源极/漏极区中。在一个实施方案中，激光器包括连续波激光器。 如本文所使用的，在适当的情况下，术语"激光"还指的是从激光源 发出的激光束。在另一实施方案中，半导体衬底包括器件，该器件包 括所述区域，所述激光器具有大于器件的器件长度的波长。器件长度 可以包括例如在两个隔离区域之间延伸的半导体器件的尺度。[0024在一个实施方案中，第一温度与第二温度相同。另外，第 一停留时间可以与第二停留时间相同。例如，在一个实施方案中，第 一温度约为1325摄氏度，而第二温度约为1325摄氏度。此外，第一 停留时间和第二停留时间约为0.8毫秒。
[0025在另一实施方案中，第一温度不同于第二温度。另外，第 一停留时间可以不同于第二停留时间。例如，第一温度在约1200摄氏 度与约1300摄氏度之间，而第二温度大于约1300摄氏度。此外，第 一停留时间小于约0.8毫秒，而第二停留时间大于约0.8毫秒。
[0026在又一实施方案中，第一温度包括约1275摄氏度，而第 二温度包括约1375摄氏度。另外，第一停留时间包括约1.2毫秒，而 第二停留时间包括约0.5毫秒。
[0027在另一实施方案中，所述方法还包括使用激光器在所述区 域中执行第三退火，其中，在第一退火之后和第二退火之前执行第三 退火。
[0028根据另一实施方案， 一种装置被配置为执行形成掺杂区的 方法，该方法包括将掺杂剂注入到半导体衬底的区域中，使用激光器 在该区域中执行第 一退火，并在执行第 一退火之后使用激光器在该区 域中执行第二退火。所述第一退火具有第一温度和第一停留时间，其
中，所述半导体衬底在第一退火期间相对于激光器移动。所述第二退 火具有第二温度和第二停留时间，其中，所述半导体衬底在第二退火
期间相对于激光器移动。在第一和第二退火之后，所述区域已被再结 晶且该区域内的掺杂剂已被活化。
[0029作为又一实施方案， 一种形成掺杂区的方法包括将掺杂剂 注入半导体衬底中的区域中，使用第一激光器来执行第一退火，并在 执行第一退火之后使用第二激光器执行第二退火。所述第一退火具有 第一温度和第一停留时间，而所述第二退火具有第二温度和第二停留 时间。另外，所述第二激光器包括连续波激光器。在一个实施方案中， 所述第 一激光器与所述第二激光器相同。
[0030在另一实施方案中， 一种形成掺杂区的方法包括将掺杂剂注入半导体衬底中的区域中，通过执行第一亳秒退火来对该区域进行 再结晶，其中，所述第一毫秒退火具有第一温度和第一停留时间，并 在对所述区域进行再结晶之后使用第二毫秒退火来使该区域活化，其 中，所述第二毫秒退火具有第二温度和第二停留时间。所述第一毫秒 退火是第一激光退火，而所述第二毫秒退火是第二激光退火。
[0031虽然已相对于特定的导电类型或电位极性描述了本发明， 但技术人员应认识到导电类型和电位极性可以是相反的。
[0032此外，如果有的话，本说明书和权利要求书中的术语"正 面"、"背面"、"顶部"、"底部，，、"在…之上"、"在…之下" 等用于描述的目的且不一定用于描述永久性相对位置。应理解的是这 样使用的术语在适当的情况下可互换，使得本文所述的本发明的实施 方案例如能够以除本文所示或所述的方位之外的其它方位操作。
[0033虽然参照特定实施方案描述了本发明，但在不脱离以下权 利要求书所阐述的本发明的范围的情况下可以进行各种修改和变更。 例如，第 一或第二毫秒退火可以包括具有一次或多次适当停留时间的 闪光灯退火。因此，本说明书和附图意图是说明性的而不具有限制意 义，并且所有此类修改意图被包括在本发明的范围内。本文关于特定 实施方案所述的任何益处、优点、或问题的解决方案并不意图被理解 为任何一部分或全部保护范围的必不可少、必需、或实质性特征或元 素。
[0034此外，本文所使用的词语"a"或"an"被定义为一个或 多余一个。而且，不应将权利要求中的诸如"至少一个"和"一个或 多个"等引导性短语的使用理解为暗示用不定冠词"a"或"an"来引 入另一权利要求元素使包含这样引入的权利要求元素的任何特定权利 要求局限于仅包含一个此类元素的发明，即使当该权利要求包括引导 性短语"一个或多个"或"至少一个"和诸如"a"或"an"的不定冠 词时。这也适用于定冠词的使用。
[0035除非另有说明，诸如"第一，，和"第二"等术语用来任意 地区别此类术语所描述的元素。因此，这些术语不一定意图指示此类 元素的时间或其它优先次序。
权利要求
1.一种形成掺杂区的方法，该方法包括如下步骤将掺杂剂注入到半导体衬底中的区域中；使用激光器在所述区域中执行第一退火，其中所述第一退火具有第一温度和第一停留时间；以及所述半导体衬底在所述第一退火期间相对于所述激光器移动；在执行所述第一退火之后使用所述激光器在所述区域中执行第二退火，其中所述第二退火具有第二温度和第二停留时间；所述半导体衬底在所述第二退火期间相对于所述激光器移动；以及在所述第二退后之后，所述区域被再结晶，并且所述掺杂剂在所述区域中被活化。
2. 根据权利要求l的方法，其中， 相同。
3. 根据权利要求l的方法，其中， 停留时间相同。
4. 根据权利要求l的方法，其中， 且所述第二温度是约1325摄氏度。
5. 根据权利要求4的方法，其中， 停留时间约为0.8毫秒。所述第 一温度与所述第二温度 所述第 一停留时间与所述第二 所述第一温度是约1325摄氏度， 所述第 一停留时间和所述第二 所述第一温度不同于所述第二
6.根据权利要求l的方法，其中， 温度。
7. 根据权利要求6的方法，其中，所述第一停留时间不同于所述 第二停留时间。
8. 根据权利要求7的方法，其中，所述第一温度在约1200摄氏度 与约1300摄氏度之间，而所述第二温度大于约1300摄氏度。
9. 根据权利要求7的方法，其中，所述第一停留时间小于约0.8毫 秒，而所述第二停留时间大于约0.8毫秒。
10. 根据权利要求8的方法，其中，所述第一温度是约1275摄氏度， 而所述第二温度是约1375摄氏度。
11. 根据权利要求10的方法，其中，所述第一停留时间约为1.2毫 秒，而所述第二停留时间约为0.5毫秒。
12. 根据权利要求l的方法，其中，将掺杂剂注入到半导体衬底中 的区域中的步骤包括将掺杂剂注入源极/漏极扩展区和源极/漏极区中。
13. 根据权利要求l的方法，还包括使用激光器在所述区域中执行第三退火，其中，所述第三退火在 所述第一退火之后且在所述第二退火之前执行。
14. 一种执行权利要求l的方法的装置。
15. 根据权利要求l的方法，其中，所述激光器是连续波激光器。
16. 根据权利要求l的方法，其中，所述区域包括用不同于所述半所述方法还包括如下步骤在所述区域中用所述激光器执行附加退火以便在不使不同材料的 源极/漏极扩展区和/或源极/漏极区熔化的情况下改善掺杂剂活化，所融条件的;亭留时间::度来执S ，并将相应的掺杂H:活化'改善至否则将需要高于不同材料的源极/漏极扩展区和/或源极/漏极区的熔融条件 的停留时间和温度的程度。
17. —种形成掺杂区的方法，该方法包括如下步骤 将掺杂剂注入到半导体衬底中的区域中； 使用第一激光器执行第一退火，其中所述第一退火具有第一温度和第一停留时间；以及 在执行所述第一退火之后使用第二激光器执行第二退火，其中:所述第二退火具有第二温度和第二停留时间；以及所述第二激光器是连续波激光器。
18.根据权利要求17的方法，其中，所述第一激光器与所述第二 激光器相同。
19. 一种形成掺杂区的方法，该方法包括如下步骤 将掺杂剂注入到半导体衬底中的区域中；通过执行第一毫秒退火对所述区域进行再结晶，其中，所述第一 毫秒退火具有第一温度和第一停留时间；以及在对所述区域进行再结晶之后使用第二毫秒退火使所述区域活 化，其中，所述第二毫秒退火具有第二温度和第二停留时间。
20. 根据权利要求19的方法，其中，所述第一毫秒退火是第一激 光器退火，以及所述第二毫秒退火是第二激光器退火。
全文摘要
一种形成掺杂区(34，32)的方法，在一个实施方案中，包括将掺杂剂注入到半导体衬底(12)中的区域(30，28)中，通过执行第一毫秒退火来对所述区域进行再结晶，其中，所述第一毫秒退火具有第一温度和第一停留时间，并在对所述区域进行再结晶之后使用第二毫秒退火来使所述区域活化，其中，所述第二毫秒退火具有第二温度和第二停留时间。在一个实施方案中，所述第一毫秒退火和所述第二毫秒退火使用激光器(52)。在一个实施方案中，所述第一温度与所述第二温度相同，且所述第一停留时间与所述第二停留时间相同。在另一实施方案中，所述第一温度不同于所述第二温度且所述第一停留时间不同于所述第二停留时间。
文档编号H01L21/324GK101681839SQ200880018021
公开日2010年3月24日 申请日期2008年5月19日 优先权日2007年5月31日
发明者G·S·斯宾塞, V·P·特里维迪 申请人:飞思卡尔半导体公司