专利名称：浅结半导体器件的制造技术
本发明涉及到半导体器件制造工艺，更确切地说是涉及到超浅结以及所希望的源和漏区与栅区之间的分离和隔离的制造工艺。本发明的工艺提供了具有超浅结的器件。
在半导体器件的制作中，制造更小的器件和密度更高的集成电路的愿望始终是一个重要的目标。尺寸小得足以满足甚大规模集成(ULSI)要求的微电子器件的生产，要求降低半导体衬底中的器件的横向和纵向尺寸。例如，当器件尺寸变得更小时，就需要在半导体衬底表面处制作所需导电率的浅区。在制造特别是逻辑器件的金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的过程中，除了制作浅结外，一个重要的考虑是将源/漏区与栅区分离和隔离。
因此，本发明的目的是提供一种具有超浅结以及所希望的源/漏区与栅区之间的分离和隔离的半导体器件的制造工艺。
本发明提供了一种制造半导体器件的工艺过程，达到了上述目的。更确切地说，本发明的方法包含提供具有源区和漏区以及多晶硅栅区的半导体衬底。选择性硅被淀积在源区和漏区上。掺杂剂被提供到形成源区和漏区的浅结中。在栅区的侧壁上制作第一绝缘侧壁隔离层。在第一绝缘侧壁隔离层中制作第二绝缘隔离层。然后对源区和漏区的顶表面进行硅化。
本发明还涉及到用上述工艺得到的半导体器件。
从下列详细描述中，本技术领域的熟练人员将更清楚地看到本发明的其他目的和优点，在这些描述中，仅仅简单地用试图实施本发明的最佳模式的示例方法描述了本发明的最佳实施例。如将要理解的那样，本发明能够有其他不同的实施例，且其细节能够在各方面加以修正而不超越本发明。因此，这一描述被认为是示例性的而不是限制性的。
从参照附图对本发明最佳实施例的下列详细描述中，可以更好地理解本发明的上述和其他目的、情况和优点，在这些附图中
图1-7是根据本发明的结构在根据本发明实施例的工艺的各个阶段中的示意图。
为了易于理解本发明，下面参考附图，这些附图示出了根据本发明实施例的各个步骤的图形表示。
根据本发明，在半导体衬底1上提供绝缘层2。此半导体衬底通常是单晶硅或SOI(绝缘体上硅)衬底。绝缘层2可以生长在衬底上，或者可以用诸如化学汽相淀积(CVD)或物理汽相淀积(PVD)之类的淀积技术来提供绝缘层2。也可以用对下方衬底1进行热氧化以提供二氧化硅的方法，来提供绝缘层2。通常，此层2的厚度约为15-100埃，用作栅绝缘体。
在绝缘层2上提供诸如掺杂的多晶硅层之类的导电材料3。此导电层3在待要制作在半导体衬底上的半导体器件中提供栅电极。通常，导电层3的厚度约为1000-3000埃。
也可以在导电层3上提供第二绝缘层4。通常，此层的厚度高达大约1500埃。这一绝缘层4一般是氧化物，可以用例如对淀积的原硅酸四乙酯进行氧化，然后加热到大约400-750℃的温度，以形成氧化物的方法，或更一般地用化学汽相淀积的方法，来制作绝缘层4。
借助于在用来确定栅导体的预定图形中进行腐蚀，来清除第二绝缘层4和导电层3的选定部分。确切地说，可以利用诸如提供光刻胶材料(未示出)，然后对其进行图形化，以提供所需的栅结构之类的常规光刻技术，来清除这些部分。图形化的光刻胶则作为清除第二绝缘层4和导电层3的暴露部分的掩模。可以用反应离子刻蚀方法来清除这些部分。希望绝缘层3的材料不同于绝缘层2的材料，以便清除过程能够进行到选择性地停止于绝缘层2。
接着，用例如溶解于适当溶剂中的方法，清除残留的光刻胶。
然后，用例如包括化学汽相淀积或物理汽相淀积的熟知的淀积技术，来提供第三绝缘层5。层5通常是二氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。此层的厚度通常约为10-300埃。见图2。
接着，如图3所示，将绝缘层5从绝缘体4的顶部和绝缘层2的顶部清除，同时在栅导体3的侧壁上留下绝缘体6。此外，除了位于栅结构3和绝缘体6下方的那些部分之外的绝缘层2被清除。可以用选择性反应离子刻蚀，使刻蚀选择性地停止于下方的硅衬底上的方法，来执行这一清除。绝缘体6的厚度控制了作为其纵向扩散和横行扩散的随后待要形成的结的重叠。
用例如化学汽相淀积方法，淀积和生长选择性硅层7。此硅层7是外延硅层，从而在暴露的单晶硅表面上得到单晶硅。此硅的选择性在于，它只生长在暴露的硅表面上。层7的厚度通常约为100-500埃。见图4。
选择性硅层7可以被掺杂或不被掺杂。当被掺杂时，则掺杂剂通过选择性硅层7扩散到源区和漏区8中，从而提供通常小于200埃而更典型约为50-150埃的浅结。为了确保超浅结的形成，对此结进行短的快速热退火(RTP)，通常，退火温度约为800-1200℃，更典型是约为900-1100℃，退火时间约为0.05-1.00分钟，更典型是约为0.2-0.5分钟。当硅层7不被掺杂或掺杂较轻时，掺杂剂离子通过选择性硅层7被注入到源区和漏区8中，从而形成浅结。在硅层7被轻掺杂的情况下，除了通过硅层7注入掺杂剂外，其中的掺杂剂也能够通过层7扩散到源区和漏区。
硅的p型掺杂剂通常是硼、铝、镓和铟。硅的n型掺杂剂通常是砷、磷和锑。掺杂剂的注入剂量通常约为1×1013-1×1016原子/cm2，更典型是约为5×1013-2×1015原子/cm2，而能量约为1-20keV。
然后可以用例如在对硅和多晶硅有选择性的腐蚀液中进行腐蚀的方法，清除侧壁绝缘层6。但若有需要，则不一定要清除层6，也可以保留层6。然后如图5所示，用加热到约为700-900℃的温度对暴露的硅和多晶硅进行氧化的方法，生长氧化层9。如图5所示，这就在栅3的侧壁上产生了绝缘侧壁隔离层和源/漏区8与栅导体3会合处的锥形隔离，以便降低电容。而且，这确保了源/漏区8与栅导体3之间的比较窄的分离和隔离。绝缘侧壁隔离层9的厚度通常约为20-100埃。
接着，用例如化学汽相淀积或物理汽相淀积方法，在侧壁隔离层9上制作第二绝缘隔离层10。此绝缘层10可以是二氧化硅或氮化硅或氮氧化硅。此层的厚度通常约为500-2000埃。然后，用选择性地停止于选择性硅7上的反应离子刻蚀方法，清除未被绝缘隔离层10覆盖的氧化层9。
用例如化学汽相淀积方法，淀积和生长第二选择性硅11。此硅层11是外延硅层，从而在暴露的单晶硅表面上得到单晶硅。此硅的选择性在于，它只生长在暴露的硅表面上。层11的厚度通常约为100-500埃。见图6。
然后在暴露的硅表面上淀积诸如钨、钛、钴或镍之类的形成硅化物的金属。通常用汽相淀积或溅射技术来淀积此金属。见图7。此金属与下方的单晶硅进行反应，以形成相应的金属硅化物12。
如有需要，可以对器件进行常规加工，以便形成接触和布线，从而提供所希望的最终器件。
本发明的上述描述说明了本发明。此外，本公开仅仅描述了本发明的最佳实施例，但如上所述，应该理解的是，本发明能够用于各种各样的其他组合、修正和环境中，并且能够在此处所述的与上述技术、和/或相关技术的技能或知识相应的本发明的构思范围内改变或修正。上述实施例是用来解释所知的实施本发明的最佳模式并使本技术领域其他熟练人员能够在这些或其它的实施例中，以本发明特定应用所要求的各种各样的修正，来利用本发明。因此，本描述不是为了将本发明限制在此处所述的形式。其目的是提出所附权利要求来包括各个变通的实施例。
权利要求
1.一种制造具有浅结的半导体器件的方法，它包含提供具有源区和漏区以及多晶硅栅区的半导体衬底；在源区和漏区上淀积选择性硅；将掺杂剂提供到形成浅结的源区和漏区中；在栅区的侧壁上制作第一绝缘侧壁隔离层；在第一绝缘侧壁隔离层上制作第二绝缘隔离层；对源区和漏区的顶表面进行硅化。
2.权利要求1的方法，其中选择性硅层被掺杂，并用将掺杂剂从选择性硅扩散到源区和漏区中的方法，来制作浅结。
3.权利要求2的方法，包含采用短的快速热退火来扩散掺杂剂。
4.权利要求3的方法，其中的短的快速热退火在大约800-1200℃的温度下进行大约0.05-1分钟。
5.权利要求1的方法，其中选择性硅层不被掺杂，并用将掺杂剂离子注入到源区和漏区中的方法来制作浅结。
6.权利要求1的方法，其中浅结小于200埃。
7.权利要求1的方法，其中浅结约为50-150埃。
8.权利要求1的方法，其中用对暴露的硅和多晶硅进行热氧化，在源和漏区会合栅区处产生锥形隔离的方法，来制作第一绝缘侧壁隔离层。
9.权利要求8的方法，其中第一绝缘侧壁隔离层的厚度约为20-100埃。
10.权利要求1的方法，其中第二绝缘侧壁隔离层选自二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅和它们的混合物构成的组。
11.权利要求10的方法，其中第二绝缘侧壁隔离层的厚度约为500-2000埃。
12.权利要求1的方法，其中所述组成硅化物的金属选自钨、钛、钴、镍和它们的混合物构成的组。
13.权利要求1的方法，还包含衬底与栅区之间的栅绝缘。
14.权利要求1的方法，还包含在淀积选择性硅层之前，在栅区的侧壁上提供侧壁绝缘层。
15.权利要求14的方法，还包含在制作浅结之后和制作第一绝缘侧壁隔离层之前，清除侧壁绝缘层。
16.权利要求15的方法，其中侧壁绝缘层的厚度约为10-300埃。
17.权利要求1的方法，还包含在栅区上提供绝缘帽。
18.权利要求17的方法，其中在源区和漏区上淀积选择性硅之前提供绝缘帽。
19.权利要求1的方法，还包含在源区和漏区上的暴露的单晶硅表面上提供第二选择性硅层。
20.权利要求19的方法，其中在制作第二绝缘隔离层之后提供第二选择性硅层。
21.一种用权利要求1的方法得到的半导体器件。
全文摘要
提供了一种具有浅结的半导体器件,其制作方法是:提供具有源区和漏区以及多晶硅栅区的半导体衬底;在源区和漏区上淀积选择性硅;将掺杂剂提供到形成浅结的源区和漏区中;在栅区的侧壁上制作第一绝缘隔离层;在第一绝缘隔离层上制作第二绝缘侧壁隔离层;以及对源区和漏区的顶表面进行硅化。
文档编号H01L29/78GK1264166SQ99126770
公开日2000年8月23日 申请日期1999年12月16日 优先权日1999年1月25日
发明者威廉·何塞－里恩·马, 赫辛－恩·C·万 申请人:国际商业机器公司