專利名稱：包含具有工藝容限配置的基板二極管的soi器件以及形成該soi器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明之揭示系大致有關(guān)集成電路之形成，且尤系有關(guān)可被用于
熱感測(cè)應(yīng)用等的應(yīng)用之復(fù)雜絕緣層上覆硅(SOI)電路之襯底二極管。
背景技術(shù)：
集成電路之制造需要根據(jù)指定電路布局而在特定芯片區(qū)上形成的 晶體管等大量之電路組件。 一般而言，目前可實(shí)施復(fù)數(shù)種工藝技術(shù)，
其中對(duì)于諸如微處理器、儲(chǔ)存芯片、及特定應(yīng)用集成電路(Application Specific IC;簡(jiǎn)稱ASIC)等復(fù)雜的電路而言，CMOS技術(shù)由于其在工作 速度及(或)電力消耗及(或)成本效率上之優(yōu)異特性，而成為一種目前最 有前景的技術(shù)。在使用CMOS技術(shù)制造復(fù)雜集成電路期間，系在包含 結(jié)晶半導(dǎo)體層的襯底上形成數(shù)百萬(wàn)個(gè)互補(bǔ)的晶體管(亦即，N信道晶體 管及P信道晶體管)。不論所考慮的是N信道晶體管或P信道晶體管， MOS晶體管都包含所謂的PN接面(junction)，該等PN接面系由高濃 度摻雜的漏極及源極區(qū)與被配置在該漏極區(qū)及該源極區(qū)間之相反極性 或低濃度摻雜的信道區(qū)之間的界面形成。
該信道區(qū)的導(dǎo)電系數(shù)(conductirity)(亦即，導(dǎo)電信道的驅(qū)動(dòng)電流能力) 受到在該信道區(qū)之上形成且由薄絕緣層與之隔開之柵電極(gate electrode)的控制。在形成導(dǎo)電信道之后因?qū)⑦m當(dāng)?shù)目刂齐妷菏┘拥綎?電極而產(chǎn)生的該信道區(qū)之導(dǎo)電系數(shù)系取決于摻雜劑濃度、多數(shù)電荷載 子的移動(dòng)率(mobility)，且對(duì)于該信道區(qū)沿著晶體管寬度方向的特定延 伸區(qū)而言，又系取決于也被稱為信道長(zhǎng)度的源極與漏極區(qū)間之距離。 因此，配合在將該控制電壓施加到柵電極時(shí)在該絕緣層之下迅速地產(chǎn) 生導(dǎo)電信道的能力，該信道區(qū)的導(dǎo)電系數(shù)實(shí)質(zhì)上決定了 MOS晶體管的 效能。因此，現(xiàn)今工藝之面向造成信道長(zhǎng)度減小，且系與信道電阻系 數(shù)(resistivity)之減小相關(guān)聯(lián)，而使該信道長(zhǎng)度的減小成為實(shí)現(xiàn)集成電路工作速度增加的首要設(shè)計(jì)準(zhǔn)則。
有鑒于先前的面向，絕緣層上覆半導(dǎo)體或硅(Semiconductoror Silicon On Insulator;簡(jiǎn)稱SOI)架構(gòu)除了其它的優(yōu)點(diǎn)，由于該架構(gòu)較小 的PN接面寄生電容(parasitic capacitance)之特性，而持續(xù)地在MOS晶 體管的制造上取得重要地位，因而可具有比基體晶體管(bulktransistor) 更高的開關(guān)速度(switchingspeed)。在SOI晶體管中，有漏極及源極區(qū) 以及信道區(qū)位于其中之半導(dǎo)體區(qū)(也被稱為本體(body))系以介電材料包 封(encapsulate)。此種配置提供了重大的優(yōu)點(diǎn)，但也產(chǎn)生了復(fù)數(shù)個(gè)問(wèn)題。 基體器件的本體系在電氣上被連接到襯底，因而將指定的電位(potential) 施加到襯底，而將基體晶體管的本體維持在指定的電位，但是SOI晶 體管的本體與基體器件的本體不同，并未被連接到指定的參考電位， 因而除非采取適當(dāng)之對(duì)策，否則該本體的電位通?？赡芤蛏贁?shù)電荷載 子的累積而是浮動(dòng)的(float)。
諸如微處理器等的高效能器件之另一問(wèn)題是因大量的熱產(chǎn)生而進(jìn) 行之有效率的器件內(nèi)部溫度管理。由于埋入絕緣層造成的SOI器件之 較低散熱能力，所以對(duì)SOI器件中之瞬間溫度(momentary temperature) 的對(duì)應(yīng)之感測(cè)是特別重要的。
通常對(duì)于熱感測(cè)應(yīng)用而言，可使用適當(dāng)之二極管結(jié)構(gòu)，其中二極 管的對(duì)應(yīng)特效能夠取得與該二極管結(jié)構(gòu)附近的熱狀況有關(guān)之信息。根 據(jù)二極管結(jié)構(gòu)而取得的各別量測(cè)資料之敏感性及正確性可能大部分取 決于二極管的特性，亦即，取決于二極管的電流/電壓特性，而二極 管的電流/電壓特性則系取決于溫度及其它參數(shù)。因此，對(duì)于熱感測(cè) 應(yīng)用而言，通常最好是能提供實(shí)質(zhì)上"理想的"二極管特性，以便提供 精確地估計(jì)半導(dǎo)體器件內(nèi)的溫度狀況之可能性。在SOI器件中，通常 是在位于埋入絕緣層之下的襯底材料中形成對(duì)應(yīng)的二極管結(jié)構(gòu)(亦即， 各別的PN接面)，且系在該埋入絕緣層之上形成被用來(lái)在其中形成晶 體管組件之"主動(dòng)(active)"半導(dǎo)體層。因此，可能需要至少某些額外的 工藝步驟，用以諸如蝕刻通過(guò)該半導(dǎo)體層或?qū)?yīng)的溝槽隔離區(qū)及蝕刻 通過(guò)該埋入絕緣層，以便露出結(jié)晶襯底材料。另一方面，通常將形成 襯底二極管之流程設(shè)計(jì)成與形成諸如晶體管結(jié)構(gòu)等的實(shí)際電路組件 之工藝有高度的兼容性，且不會(huì)對(duì)實(shí)際電路組件有不當(dāng)?shù)呢?fù)面效應(yīng)。在復(fù)雜的半導(dǎo)體器件中，對(duì)減少電路組件的特征尺寸以便增強(qiáng)晶
體管效能并增加器件的裝填密度(packing density)有持續(xù)的需求。因此， 可能必須頻繁地調(diào)整或重新開發(fā)其中包括精密的微影(lithography)、蝕 刻、沉積、注入(implantation)、退火(anneal)、及其它工藝技術(shù)之各別 工藝序列，以便得到晶體管效能的所需提高。例如，在復(fù)雜的應(yīng)用中， 可能無(wú)法只持續(xù)地減少各別晶體管器件的柵極長(zhǎng)度，以增加MOS晶體 管的驅(qū)動(dòng)電流能力，而是也要增加晶體管的各別信道區(qū)中之電荷載子 移動(dòng)率?？稍谛诺绤^(qū)中局部地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的應(yīng)變，而實(shí)現(xiàn)晶體管的各別 信道區(qū)中之電荷載子移動(dòng)率的增加，這是因?yàn)獒槍?duì)信道區(qū)中之晶體結(jié) 構(gòu)(crystallographic)狀況而適當(dāng)?shù)卣{(diào)整在信道區(qū)中局部地產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的應(yīng) 變之上述步驟時(shí)，可分別造成電子移動(dòng)率及電洞移動(dòng)率的增加，因而 提供了顯著地增強(qiáng)P信道晶體管及N信道晶體管效能的可能性。因此， 已開發(fā)出復(fù)數(shù)種各別的機(jī)制，以便在各別的晶體管組件中產(chǎn)生所需的 應(yīng)變。例如，可在漏極及源極區(qū)中及(或)在信道區(qū)內(nèi)提供半導(dǎo)體材料， 以便得到特定的輕微晶格失配(lattice mismatch),因而可在信道區(qū)中產(chǎn) 生適當(dāng)之應(yīng)變。在其它的方法中，可以配合或替代前述機(jī)制之方式， 將高應(yīng)力之材料定位在信道區(qū)附近，以便在該信道區(qū)中引發(fā)對(duì)應(yīng)的應(yīng) 變。為達(dá)到此目的，經(jīng)?？捎行实厥褂迷谕瓿闪嘶揪w管結(jié)構(gòu)之 后在晶體管組件之上形成的接觸蝕刻終止層，這是因?yàn)樵搶颖辉O(shè)置在 接近信道區(qū)之處，且可以能夠在高的內(nèi)應(yīng)力(intrinsk stress)下有效率地 沈積諸如氮化硅等的介電材料之形式提供該層。此外，已開發(fā)出可在 不同的晶體管組件中引發(fā)局部不同類型的應(yīng)變之各別的沉積及圖案產(chǎn) 生機(jī)制。
在配合或替代應(yīng)變引發(fā)機(jī)制之方式下，許多諸如與圖案化 (patteming)策略、注入工藝、及退火序列等有關(guān)之其它的工藝調(diào)整可顯 著地提高晶體管的效能，但是可能對(duì)襯底二極管有不利的影響，此種 現(xiàn)象可能因二極管特性的顯著偏差且又因而顯著地影響到二極管結(jié)構(gòu) 的感測(cè)能力，而妨礙了在整體流程中實(shí)施與晶體管效能有關(guān)的各別改 良。
請(qǐng)參閱圖la至圖lc，現(xiàn)在將說(shuō)明典型的工藝，其中被設(shè)計(jì)成增強(qiáng) SOI器件的主動(dòng)半導(dǎo)體層中的晶體管效能之工藝序列可能對(duì)襯底材料
7中形成的二極管結(jié)構(gòu)有顯著的不利影響，因而顯著地降低了生產(chǎn)良率， 且因而降低了獲利能力。在所示之例子中，可降低晶體管內(nèi)之串聯(lián)電
阻(series resistance),并增強(qiáng)由在晶體管之上形成的應(yīng)力介電層提供之 應(yīng)力轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，而提高晶體管效能。
圖la示意地圖標(biāo)代表SOI器件的半導(dǎo)體器件(100)之剖面圖。器 件(100)包含襯底(101)，該襯底(101)至少在其上方部分包含實(shí)質(zhì)上結(jié)晶 襯底材料(102)，其中可根據(jù)器件要求而預(yù)先摻雜(pre-dope)該襯底材料 (102)。例如，可將適度低濃度的P型摻雜劑(dopant)加入襯底材料(102) 中。此外，在襯底材料(102)的對(duì)應(yīng)于第一器件區(qū)(110)之區(qū)域中，可提 供用來(lái)形成對(duì)應(yīng)的襯底二極管之各別的相反極性摻雜井區(qū) (counter-doped wel1)(103)。此外，半導(dǎo)體器件(100)包含由諸如二氧化硅 等的材料構(gòu)成之埋入絕緣層(104)，用以將半導(dǎo)體層(121)與襯底材料 (102)隔開。半導(dǎo)體層(121)可代表諸如硅、硅/鍺、或任何其它適當(dāng)?shù)?基于硅之材料等的實(shí)質(zhì)上結(jié)晶半導(dǎo)體材料，用以在該半導(dǎo)體材料中及 該半導(dǎo)體材料上形成諸如晶體管(130)等的復(fù)數(shù)個(gè)電路組件，其中系在 早期制造階段中示出該等晶體管(130)。如圖所示，晶體管(130)可包含 在該制造階段中在該晶體管的側(cè)壁上形成之各別的柵電極(131)、以及 間隔件(spacer)(132)，且可將該間隔件(132)設(shè)計(jì)成提供在形成延伸區(qū) (134)的注入工藝期間之所需偏移(offset)。此外，晶體管(130)包含柵極 絕緣層(133)，用以將柵電極(131)與半導(dǎo)體層(121)中形成的信道區(qū)(135) 隔開。此外，在該制造階段中，可將也在信道區(qū)(135)內(nèi)提供的較高慘 雜劑濃度的慘雜劑物種定位在延伸區(qū)(134)附近，其中亦可將該較高的 摻雜劑濃度稱為環(huán)狀區(qū)(halo region)(136)，提供該環(huán)狀區(qū)(136)以便在完 成了晶體管組件(130)之后得到所需的陡峭(abmpt)PN接面。此外，提 供形式為溝槽隔離之各別的隔離結(jié)構(gòu)(105)，以便界定第一及第二器件 區(qū)(IIO)、 (120)中之特定區(qū)域，其中為了圖式的方便，第二器件區(qū)(120) 中并未示出與各別晶體管(130)橫向接界之各別的隔離結(jié)構(gòu)(105)。在第 一器件區(qū)(110)中，隔離結(jié)構(gòu)(105)配合埋入絕緣層(104)的各別部分界定 了延伸到襯底材料(102)(亦即，井區(qū)(103)之露出部分)之各別的開孔 (111A)、 (111B)。
圖la所示之用來(lái)形成半導(dǎo)體器件(100)的典型流程可包含下列工藝。在提供了襯底(101)且在襯底材料(102)中界定了各別的摻雜區(qū)(諸如 N型井區(qū)(103)，該N型井區(qū)(103)系可根據(jù)適當(dāng)之注入工藝序列而完成) 之后，可使用已為大家接受的光微影(photolithography)、非等向性蝕刻 (anisotropic etch)、沉積、及平坦化(planarization)技術(shù)而形成隔離結(jié)構(gòu) (105)。我們當(dāng)了解視工藝策略而定，可將第一器件區(qū)(110)中之隔離 結(jié)構(gòu)(105)形成為實(shí)質(zhì)上連續(xù)的隔離部分，或者該隔離結(jié)構(gòu)(105)可露出 起始半導(dǎo)體層(121)的各別半導(dǎo)體部分。然后，可根據(jù)復(fù)雜的氧化及(或) 沉積技術(shù)、以及接續(xù)的柵電極材料沉積、以及可隨后根據(jù)復(fù)雜的微影 及各別蝕刻工藝而圖案化該柵電極材料，而形成柵極絕緣層(133)與門 電極(131)。應(yīng)當(dāng)了解亦可在第一器件區(qū)(110)中提供各別的柵電極材 料，且可根據(jù)器件要求而圖案化該等柵電極材料。為了圖式的方便， 圖la中并未示出可被用來(lái)提供內(nèi)部層級(jí)互連(intra-level interconnection)的任何此種圖案化的柵電極材料。然后，可根據(jù)氧化及 (或)沉積技術(shù)而形成間隔件(132)，且可執(zhí)行諸如前非晶化注入 (pre-amorphization implant)及環(huán)狀注入(halo implantation)等的后續(xù)各另lj
之注入工藝，因而提供了環(huán)狀區(qū)(136)。應(yīng)當(dāng)了解必須針對(duì)不同導(dǎo)電
類型的晶體管而以不同的方式執(zhí)行各別的注入工藝。亦即，可在特定
的離子注入工藝之前，先提供各別的阻劑屏蔽(resist mask)，以便防止 不需要的摻雜劑物種進(jìn)入特定的晶體管組件。例如，在環(huán)狀注入期間， 可將P型摻雜劑加入N信道晶體管的主動(dòng)區(qū)，而各別的P信道晶體管 則被阻劑屏蔽所覆蓋。然后，可執(zhí)行另外的注入工藝序列，以便提供 延伸區(qū)(134)，其中間隔件(132)提供所需的偏移給信道區(qū)(135)。然后， 在隔離結(jié)構(gòu)(105)被提供作為第一器件區(qū)(110)內(nèi)之實(shí)質(zhì)上連續(xù)的區(qū)域之 情形下，可使用阻劑屏蔽、根據(jù)適當(dāng)之非等向性蝕刻技術(shù)來(lái)蝕刻通過(guò) 半導(dǎo)體層(121)的材料或蝕刻通過(guò)隔離結(jié)構(gòu)(105)的材料以形成開孔 (111A)、 (111B)。此外，對(duì)應(yīng)的蝕刻工藝被設(shè)計(jì)成蝕刻通過(guò)埋入絕緣層 (104)以及N井區(qū)(103)之露出材料。
圖lb示意地圖標(biāo)在進(jìn)一步的先進(jìn)制造階段中之半導(dǎo)體器件(IOO) 之剖面圖。晶體管(130)可具有側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(136)以及各別的深漏極 及源極區(qū)(137)。同樣地，可在開孔(111A)、 (111B)內(nèi)形成各別的側(cè)壁結(jié) 構(gòu)(116)，且可在N井區(qū)(103)中形成對(duì)應(yīng)的高濃度摻雜區(qū)(117A)、(117B)。
為了提供與形成第一器件區(qū)(110)中之襯底二極管結(jié)構(gòu)的工藝間之 高兼容度，對(duì)晶體管(130)的進(jìn)一步之處理而言，系在共同的工藝序列 中執(zhí)行第一及第二器件區(qū)(IIO)、 (120)中之各別的工藝。因此，可根據(jù) 已為大家接受的間隔層技術(shù)(亦即，沉積適當(dāng)之材料層或材料層堆棧， 并以非等向性蝕刻技術(shù)圖案化該對(duì)應(yīng)的層)而形成側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)
(136) 。因此，也是在開孔(111A)、 (111B)內(nèi)沉積該層，因而系在該非等 向性蝕刻工藝之后產(chǎn)生該側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(116)。然后，可以對(duì)應(yīng)的離 子注入工藝序列(例如，先覆蓋第二器件區(qū)(120)中之P型晶體管，且亦 覆蓋開孔(111B)，并加入N型摻雜劑，因而得到N信道晶體管的深漏 極及源極區(qū)(137)，且亦得到高濃度摻雜區(qū)(117A))形成深漏極及源極區(qū)
(137) 。然后，可根據(jù)P摻雜劑物種而執(zhí)行對(duì)應(yīng)的注入工藝。然后，可 執(zhí)行各別的退火工藝序列，以便活化(activate)摻雜劑，且亦使漏極及源 極區(qū)(137)以及高濃度摻雜區(qū)(117A)、(117B)中因注入工藝而造成的損傷
市妙曰 丹5口曰曰o
如前文所述，可實(shí)施數(shù)種機(jī)制，以便提高第二器件區(qū)(120)中的晶 體管的效能。例如，各別的晶體管(130)中的串聯(lián)電阻可藉由放置將被 形成在漏極及源極區(qū)(137)中的對(duì)應(yīng)金屬硅化物更接近信道區(qū)之處來(lái)降 低。因此，可在各別的硅化工藝(silicidationprocess)之前，先去除間隔 件結(jié)構(gòu)(136)，其中在該金屬硅化工藝之后，又可在更接近信道區(qū)之處 形成應(yīng)力介電材料。
圖lc示意地圖標(biāo)具有在各別晶體管(130)中形成的金屬硅化物區(qū)
(138) 之半導(dǎo)體器件(100)，其中該等各別晶體管(130)具有較小的相對(duì)于 信道區(qū)(135)之橫向(lateral)偏移。同樣地，亦可在摻雜區(qū)(117A)、 (117B) 中形成各別的金屬硅化物區(qū)(118)。在各別的金屬硅化工藝之前，可先 根據(jù)已為大家接受的蝕刻技術(shù)去除間隔件結(jié)構(gòu)(136)，其中亦可去除間 隔件結(jié)構(gòu)(116)。然而，在去除了間隔件結(jié)構(gòu)(116)之后，各別金屬硅化 物(118)的形成可能是極度具有關(guān)鍵性的，這是因?yàn)橛蓳诫s區(qū)(117B)及N 井區(qū)(103)的PN接面界定的襯底二極管(140)之特性系實(shí)質(zhì)上由該P(yáng)N 接面附近之摻雜劑濃度決定。在前面的工藝序列期間，可能由于對(duì)應(yīng) 的退火工藝期間的摻雜劑擴(kuò)散，而已經(jīng)產(chǎn)生摻雜區(qū)(117A)、 (117B)(尤
10其在P摻雜區(qū)(117B))與埋入絕緣層(104)的對(duì)應(yīng)的材料間之某種程度的 重疊。然而，因?yàn)橄翟跊](méi)有間隔件結(jié)構(gòu)(116)(請(qǐng)參閱圖lb)之情形下形 成金屬硅化物區(qū)(H8)，所以區(qū)域(117B)的P型摻雜劑與埋入絕緣層(104) 間之其余重疊部分(119)只能提供金屬硅化工藝的窄小工藝范圍 (process margin),因而甚至可能由于金屬硅化物遷移到低濃度N摻雜 井區(qū)(103)而造成各別PN接面的缺少?？v然可能不會(huì)發(fā)生對(duì)應(yīng)的缺少， 所得到的PN接面特性仍然可能顯著地取決于該金屬硅化工藝的工藝 細(xì)節(jié)，這是因?yàn)楦鲃e金屬硅化物區(qū)(118)與區(qū)域(119)中之PN接面間之 距離可能會(huì)變動(dòng)，且因而也影響到對(duì)應(yīng)的二極管特性。此外，在可能 需要沉積耐火金屬(refractory metal)之該金屬硅化工藝期間，通?？赡?執(zhí)行清洗工藝，因而可能損及開孔(111A)、 (111B)的對(duì)應(yīng)的側(cè)壁，因而 可能進(jìn)一步減少區(qū)域(119)中之P摻雜區(qū)(117B)與層(104)的對(duì)應(yīng)絕緣材 料間之重疊部分。因此，當(dāng)執(zhí)行用來(lái)增強(qiáng)晶體管(130)的效能之對(duì)應(yīng)的 工藝序列時(shí)，可能必須根據(jù)大幅減少的工藝范圍而形成襯底二極管 (140)。應(yīng)當(dāng)了解區(qū)域(117A)中對(duì)應(yīng)的"缺少(shortage)"是較不具有關(guān) 鍵性，這是因?yàn)橐r底二極管(140)之特性實(shí)質(zhì)上被N井區(qū)(103)及區(qū)域 (U7B)界定的PN接面所界定。
因此，可能在因晶體管(130)中的減低串聯(lián)電阻以及接近諸如形式 為氮化硅層的應(yīng)力介電層(139)而得到之效能提升時(shí)，卻付出了襯底二 極管(140)的降低可靠性之代價(jià)。因此，用來(lái)形成襯底二極管(140)的傳 統(tǒng)工藝技術(shù)可能困擾于與形成高效能晶體管組件時(shí)的工藝變化有關(guān)之 減少的工藝范圍。
本發(fā)明之揭示系有關(guān)可避免或至少減少一或多種前文所述的問(wèn)題 的影響之各種方法及系統(tǒng)。
發(fā)朋內(nèi)容
下文中提供了本發(fā)明的簡(jiǎn)化概要，以提供對(duì)本發(fā)明的某些面向的 基本了解。該概要并不是本發(fā)明的徹底的概述。其目的并不是識(shí)別本 發(fā)明的關(guān)鍵性或緊要的組件，也不是描述本發(fā)明的范圍。其唯一目的 只是以簡(jiǎn)化的形式提供某些觀念，作為將于后文中提供的更詳細(xì)的說(shuō) 明之前言。
ii一般而言，本發(fā)明之揭示系有關(guān)于在SOI器件中形成襯底二極管 之技術(shù)，其中可維持與用來(lái)形成各別晶體管組件的工藝策略間之高兼 容度，而于實(shí)施晶體管效能提高機(jī)制時(shí)仍然提供了增加的工藝范圍。 在某些面向中，可藉由適當(dāng)?shù)貐f(xié)調(diào)用來(lái)對(duì)襯底二極管形成各別開孔之 工藝以及各別晶體管組件的工藝序列，以便減少二極管特性與各別效
能增強(qiáng)措施(measure)間之相依性，而實(shí)現(xiàn)增高的工藝穩(wěn)定性以及因而 達(dá)到的二極管特性之穩(wěn)定性。藉由適當(dāng)?shù)亟缍ㄕ麄€(gè)流程中襯底二極管 的工藝開始且與晶體管器件的工藝平行進(jìn)行之時(shí)點(diǎn)，可實(shí)質(zhì)上免除前 文所述的與傳統(tǒng)策略有關(guān)之額外工藝步驟。因此，由于形成襯底二極 管期間的增加之工藝范圍，因而可避免產(chǎn)出率(throughput)的任何降低， 而仍然可提高生產(chǎn)良率。在其它的面向中，可在不影響其余器件區(qū)之 情形下提供各別二極管開孔內(nèi)之額外的偏移(offset)，其中可使用已為 大家接受的工藝技術(shù)。因此，在此種情形中，也可在不對(duì)工藝復(fù)雜度 有太大影響之情形下，達(dá)到工藝穩(wěn)健性(process rabustness)及晶體管效 能的顯著提高。
本發(fā)明所揭示的一種例示技術(shù)包含下列步驟在SOI器件的第一 器件區(qū)中形成第一開孔及第二開孔，并覆蓋第二器件區(qū)，其中該第一 及第二開孔延伸通過(guò)埋入絕緣層(buried insulating layer)到結(jié)晶 (crystalline)襯底材料，而該第二器件區(qū)具有在其中形成的第一晶體管及 第二晶體管，每一晶體管包含延伸區(qū)。此外，該方法包含下列步驟 形成該第一晶體管中的漏極及源極區(qū)、以及該結(jié)晶襯底材料中被該第 一開孔露出的第一摻雜區(qū)，其中該漏極及源極區(qū)以及該第一摻雜區(qū)系 以共同的第一漏極/源極注入(implantation)工藝形成。此外，以共同的 第二漏極/源極注入工藝形成該第二晶體管中的漏極及源極區(qū)、以及 該結(jié)晶襯底材料中被該第二開孔露出的第二摻雜區(qū)。最后，在該第一 及第二晶體管以及該第一及第二摻雜區(qū)中形成金屬硅化物。
本發(fā)明所揭示的另一種例示技術(shù)包含下列步驟在位在SOI器件 的第一器件區(qū)中的第一開孔中形成間隔層(spacerlayer);以及在第二器 件區(qū)中形成的第一晶體管之上形成該間隔層，其中該第一開孔延伸通 過(guò)埋入絕緣層到結(jié)晶襯底材料。然后，在該第一開孔的側(cè)壁(sidewall) 之一部分上形成間隔組件(spacer dement),而自該第一晶體管之上去除該間隔層。最后，在該第一晶體管及被其中形成有該間隔組件之該第 一開孔露出的該結(jié)晶襯底材料中形成金屬硅化物。
本發(fā)明所揭示的又一種例示技術(shù)包含下列步驟形成襯底二極管 的第一開孔及第二開孔，其中該第一及第二開孔延伸通過(guò)用來(lái)將結(jié)晶 襯底材料與結(jié)晶半導(dǎo)體層隔開之埋入絕緣層。在為了形成該半導(dǎo)體層 中所形成的晶體管的漏極及源極區(qū)而執(zhí)行之至少一注入工藝序列期
間，經(jīng)由該第一及第二開孔而將離子物種(ion species)注入到該結(jié)晶襯 底材料中。此外，在該第一及第二開孔中局部地形成偏移間隔件(offset spacer),且根據(jù)該偏移間隔件而在該第一及第二開孔處的該摻雜結(jié)晶 襯底材料中形成金屬硅化物。


若參照前文中之說(shuō)明，并配合各附圖，將可了解本發(fā)明之揭示，
而在該等附圖中，類似的組件符號(hào)將識(shí)別類似的組件，且其中
圖la至圖lc示意地圖標(biāo)SOI器件在各制造階段中之剖面圖，其 中系根據(jù)用來(lái)增強(qiáng)各別場(chǎng)效晶體管的晶體管效能之制造技術(shù)而形成襯 底二極管；
圖2a至圖2e示意地圖標(biāo)SOI器件在根據(jù)用來(lái)改善晶體管效能的 制造技術(shù)而形成襯底二極管的各制造階段中之剖面圖，而該制造技術(shù) 根據(jù)實(shí)施例而額外提供了增加的襯底二極管工藝范圍；以及
圖3a至圖3f示意地圖標(biāo)SOI器件在各制造階段中之剖面圖，其 中系根據(jù)另外的實(shí)施例而依據(jù)犧牲間隔組件形成襯底二極管。
雖然易于對(duì)本發(fā)明揭示之主題作出各種修改及替代形式，但是將 以圖式舉例之方式示出本發(fā)明的一些特定實(shí)施例，且本說(shuō)明書已詳細(xì) 說(shuō)明了這些特定實(shí)施例。然而，應(yīng)當(dāng)了解，本說(shuō)明書對(duì)特定實(shí)施例的 說(shuō)明之用意并非將本發(fā)明限制在所揭示的特定形式，相反地，本發(fā)明 將涵蓋在所附的申請(qǐng)專利范圍所界定的本發(fā)明精神及范圍內(nèi)的所有修 改、等效者、及替代方式。
具體實(shí)施例方式
下文中將說(shuō)明本發(fā)明的各實(shí)施例。為了顧及說(shuō)明的清晰，在本說(shuō)明書中將不說(shuō)明實(shí)際實(shí)施例的所有特征。當(dāng)然，應(yīng)當(dāng)了解在任何此 種實(shí)際實(shí)施例的開發(fā)過(guò)程中，必須作出許多與實(shí)施例相關(guān)的決定，以 便達(dá)到開發(fā)者的特定目標(biāo)，這些特定的目標(biāo)包括諸如符合與系統(tǒng)相關(guān) 的及與商業(yè)相關(guān)的限制條件，而該等限制將隨著各實(shí)施例而有所不同。 此外，應(yīng)當(dāng)了解雖然此種開發(fā)的工作可能是復(fù)雜且耗時(shí)的，但是此 種開發(fā)工作仍然是對(duì)此項(xiàng)技術(shù)具有一般知識(shí)者在參閱本發(fā)明的揭示后 能從事的日常工作。
現(xiàn)在將參照各附圖而說(shuō)明本發(fā)明之主題。只為了解說(shuō)之用，而在 該等圖式中以示意圖之方式示出各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)、及器件，以便不會(huì) 以熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者習(xí)知的細(xì)節(jié)模糊了本發(fā)明之揭示。然而，該等附圖 被加入以便描述并解說(shuō)本發(fā)明揭示之各例子。應(yīng)將本說(shuō)明書所用的字 及詞匯了解及詮釋為具有與熟習(xí)相關(guān)技術(shù)者對(duì)這些字及詞匯所了解的 一致之意義。不會(huì)因持續(xù)地在本說(shuō)明書中使用術(shù)語(yǔ)或詞匯，即意味著 該術(shù)語(yǔ)或詞匯有特殊的定義(亦即與熟習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者所了解的一般及慣 常的意義不同之定義)。如果想要使術(shù)語(yǔ)或詞匯有特殊的意義(亦即與熟 習(xí)此項(xiàng)技術(shù)者所了解的意義不同之意義)，則會(huì)將在本說(shuō)明書中以一種 直接且毫不含糊地提供該術(shù)語(yǔ)或詞匯的特殊定義之下定義之方式明確 地述及該特殊的定義。
一般而言，本發(fā)明之主題系有關(guān)一種制造先進(jìn)SOI器件中之襯底 二極管之技術(shù)，其中可適當(dāng)?shù)亻_始制造晶體管組件的流程內(nèi)之襯底二 極管工藝序列，且(或)提供諸如偏移間隔件等的額外設(shè)計(jì)措施，因而不 會(huì)對(duì)用來(lái)在器件區(qū)中形成晶體管結(jié)構(gòu)的工藝序列有不當(dāng)?shù)挠绊?，而?shí)
現(xiàn)較高的工藝強(qiáng)健性(robustness)。因此，用來(lái)增強(qiáng)復(fù)雜SOI器件的晶 體管效能的工藝序列必要之變化及調(diào)整對(duì)各別二極管的特性可能有較 小的影響。因此，可在實(shí)質(zhì)上不會(huì)對(duì)各別襯底二極管的感測(cè)特性有顯 著影響的情形下，實(shí)施流程中之各別改善，因而提供了設(shè)計(jì)及制造先 進(jìn)集成電路時(shí)之較大的彈性。因此，在本發(fā)明揭示的某些面向中，雖 然系以共同工藝序列之方式執(zhí)行襯底二極管以及各別晶體管組件中之 硅化工藝，但是在對(duì)應(yīng)的硅化物自關(guān)鍵性器件區(qū)偏移這方面可使該等 金屬硅化工藝有效率地彼此去耦合，因而提供了有效率地減少晶體管 器件中之串聯(lián)電阻的可能性，且亦提供了增強(qiáng)的應(yīng)力轉(zhuǎn)移機(jī)構(gòu)，同時(shí)
14也減少了襯底二極管中之PN接面缺少之風(fēng)險(xiǎn)。在某些實(shí)施例中，可在與傳統(tǒng)工藝策略相比實(shí)質(zhì)上無(wú)須任何額外的工藝步驟之情形下，根據(jù)有效率的流程而實(shí)現(xiàn)形成各別金屬硅化物區(qū)時(shí)之對(duì)應(yīng)的工藝強(qiáng)健性，因而實(shí)質(zhì)上不會(huì)造成額外的工藝復(fù)雜性。在其它的實(shí)施例中，可于任何適當(dāng)之制造階段在襯底二極管中提供各別的偏移間隔件，且實(shí)質(zhì)上不會(huì)影響到晶體管結(jié)構(gòu)?？筛鶕?jù)己為大家接受的技術(shù)形成該等對(duì)應(yīng)的偏移間隔件，因而提供了于形成SOI器件中之襯底二極管時(shí)無(wú)須用來(lái)增強(qiáng)工藝強(qiáng)健性的其它一般更復(fù)雜的工藝策略之可能性。因此，在此種情形中，也可降低生產(chǎn)成本。
圖2a示出可至少部分地包含SOI結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件(200)之剖面圖。亦即，半導(dǎo)體器件(200)可至少在其主要部分中包含襯底(201)，該襯底(201)上形成有實(shí)質(zhì)上結(jié)晶襯底材料(202)，襯底材料(202)可代表基于硅之材料(亦即，包含大量的硅因而能夠在其中產(chǎn)生金屬硅化物之材料)。此外，可在襯底材料(202)之上形成諸如二氧化硅層或任何其它適當(dāng)?shù)牟牧蠈拥鹊穆袢虢^緣層(204)，以便將基于硅之半導(dǎo)體層(221)與襯底材料(202)隔開。因此，半導(dǎo)體層(221)結(jié)合埋入絕緣層(204)及襯底材料(202)時(shí)，可在起始制造階段中代表SOI結(jié)構(gòu)，而應(yīng)當(dāng)了解在器件(200)的其它器件區(qū)中，可根據(jù)器件要求而提供實(shí)質(zhì)上如同基體器件之配置。
半導(dǎo)體器件(200)可進(jìn)一步包含將在其中及其上形成對(duì)應(yīng)的襯底二極管的第一器件區(qū)(210)、以及包含復(fù)數(shù)個(gè)諸如場(chǎng)效晶體管等的電路組件的第二器件區(qū)(220)，其中為了圖式的方便，圖2a中示出單一的晶體管(230)。該晶體管(230)可包含在各別的柵極絕緣層(233)上形成之柵電極(231)，而該柵極絕緣層(233)將柵電極(231)與半導(dǎo)體層(221)中形成之信道區(qū)(235)隔開。此外，可在該層(221)內(nèi)形成各別的延伸區(qū)(234)，且可在該柵電極(231)的側(cè)壁上形成側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(236)?？蓪⒃撻g隔件結(jié)構(gòu)(236)設(shè)計(jì)成提供另外的離子注入工藝所需之橫向偏移，其中系將在稍后的階段中執(zhí)行該另外的離子注入工藝，以便在該半導(dǎo)體層(221)中形成各別的深漏極及源極區(qū)。應(yīng)當(dāng)了解當(dāng)需要極度復(fù)雜的橫向摻雜劑分布(dopantprofile)時(shí)，該間隔件結(jié)構(gòu)(236)可包含以各別的注入工藝間歇地(intermittently)形成之復(fù)數(shù)個(gè)個(gè)別的間隔組件。在一實(shí)施例中，間隔件結(jié)構(gòu)(236)可代表最后注入工藝序列為了界定最后所需的摻雜劑分布所要求之結(jié)構(gòu)，但并不代表任何后續(xù)的退火工藝以及可能與該退火工藝相關(guān)聯(lián)的對(duì)應(yīng)的摻雜劑擴(kuò)散所造成之結(jié)構(gòu)。此外，可在第二器
件區(qū)(220)內(nèi)提供任何隔離(isolation)結(jié)構(gòu)(205)，以便根據(jù)器件要求而用來(lái)作為不同導(dǎo)電類型等的晶體管組件的各別主動(dòng)區(qū)之邊界。為了圖式的方便，圖中示出單一的隔離結(jié)構(gòu)(205)，該隔離結(jié)構(gòu)(205)可被用來(lái)作為垂直邊界，用以隔開該第一及第二器件區(qū)(210)、 (220)。此外，在所示之制造階段中，可提供蝕刻屏蔽(206)，且該蝕刻屏蔽(206)可覆蓋該第二器件區(qū)(220)，而露出第一器件區(qū)(210)的各別區(qū)域，其中在蝕刻屏蔽(206)中將形成用來(lái)形成襯底二極管于其中的露出襯底材料(202)之一些開孔。在所示之實(shí)施例中，可將各別的N井區(qū)設(shè)置在對(duì)應(yīng)于第一器件區(qū)(210)之襯底材料(202)中。因此，在圖2a所示之實(shí)施例中，系在業(yè)已存在用來(lái)界定漏極及源極區(qū)的間隔件結(jié)構(gòu)(236)之制造階段中提供晶體管(230)，而埋入絕緣層(204)及半導(dǎo)體層(221)或隔離結(jié)構(gòu)(205)(在隔離結(jié)構(gòu)(205)被提供作為第一器件區(qū)(210)中之實(shí)質(zhì)上連續(xù)部分之情形下)已保護(hù)了第一器件區(qū)(210)中之對(duì)應(yīng)的襯底材料(202)。
用來(lái)形成圖2a所示之半導(dǎo)體器件(200)之典型流程可包含下列工藝。可根據(jù)已為大家接受的技術(shù)形成N井區(qū)(203)。然后，可根據(jù)諸如前文中參照?qǐng)Dla所示半導(dǎo)體器件(100)而說(shuō)明的工藝技術(shù)或任何其它適當(dāng)?shù)墓に嚥呗缘冗m當(dāng)之工藝技術(shù)形成第二器件區(qū)(220)中之諸如晶體管(230)等的電路組件。亦即，可諸如在形成了隔離結(jié)構(gòu)(205)之后，在半導(dǎo)體層(221)中形成適當(dāng)之慘雜劑分布，以便調(diào)整諸如臨界電壓等的某些晶體管特性。然后，可根據(jù)各別習(xí)知的工藝策略形成柵電極(231)、柵極絕緣層(233)、及各別的偏移間隔件結(jié)構(gòu)，然后可執(zhí)行諸如包含前文中參照?qǐng)Dla所述之前非晶化注入及環(huán)狀注入、以及最后用來(lái)形成延伸區(qū)(234)之各別注入工藝等的注入工藝序列。如前文所述，必須根據(jù)特定的屏蔽機(jī)制(masking regime)執(zhí)行該環(huán)狀注入及延伸區(qū)注入，以便在第二器件區(qū)(220)中形成的各種晶體管類型中提供所需的摻雜劑物種。然后，可形成間隔件結(jié)構(gòu)(236)，例如藉由沉積適當(dāng)之蝕刻終止層及接續(xù)的間隔層，然后可對(duì)該間隔層執(zhí)行非等向性蝕刻，以便提供各別的側(cè)壁間隔層，而形成間隔件結(jié)構(gòu)(236)。應(yīng)當(dāng)了解如有必要，可在結(jié)構(gòu)(236)中形成兩個(gè)或更多個(gè)各別的間隔組件，其中可間歇地執(zhí)行各別的注入工藝，以便提供復(fù)雜的慘雜劑分布。然后，可根據(jù)光微影
技術(shù)而形成屏蔽(206)，因而露出該層(221)中將要形成延伸到第一器件區(qū)(210)中之襯底材料(202)的各別開孔之一部分。然后，可根據(jù)適當(dāng)之蝕刻化學(xué)劑(chemistry)而對(duì)器件(200)執(zhí)行蝕刻工藝(207)，以便蝕刻通過(guò)該層(221)，或蝕刻通過(guò)隔離結(jié)構(gòu)(205)(在該層(221)于形成隔離結(jié)構(gòu)(205)的對(duì)應(yīng)的工藝序列期間己被絕緣材料取代之情形下)。此外，可將蝕刻工藝(207)設(shè)計(jì)成蝕刻通過(guò)埋入絕緣層(204)(請(qǐng)參閱圖2b)，以便最后露出N井區(qū)(203)的各別部分，因而準(zhǔn)備好或開始用來(lái)形成襯底材料(202)中之襯底二極管(亦即，N井區(qū)(203))之工藝序列。
圖2b示意地圖標(biāo)在進(jìn)一步的先進(jìn)制造階段中之半導(dǎo)體器件(200)。在第一器件區(qū)(210)中形成各別的開孔(211A)、 (211B)，以便露出襯底材料(202)以在其中形成各別襯底二極管。此外，在該制造階段中，提供了各別的注入屏蔽(208p)，該注入屏蔽(208p)可使第二器件區(qū)(220)的一些部分(亦即，晶體管(230)暴露于離子注入工藝(209p)，以便加入用來(lái)形成各別漏極及源極區(qū)(237)所需之摻雜劑物種。在所示之實(shí)施例中，當(dāng)晶體管(230)代表P信道晶體管時(shí)，注入工藝(209p)可加入諸如硼等的P型摻雜劑。在注入工藝(209p)期間，亦將各別的摻雜劑物種加入露出的襯底材料(202)中，因而形成了各別的高濃度摻雜區(qū)(217B)。通常系將注入工藝(209p)設(shè)計(jì)成得到漏極及源極區(qū)(237)之所需摻雜劑分布，其中由于諸如前非晶化(pre-amorphization)等的先前注入工藝，所以可能根據(jù)側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(236)而得到適度陡峭之摻雜劑分布，而此種摻雜劑分布在考慮到增強(qiáng)的晶體管效能時(shí)可能是極為需要的，這是因?yàn)榇朔N適度陡峭的PN接面可增強(qiáng)器件(230)的控制性及驅(qū)動(dòng)電流能力。另一方面，開孔(211B)中之露出的襯底材料(202)之高結(jié)晶品質(zhì)可造成注入離子(尤其在采用硼的情形下)的顯著之橫向偏斜，因而造成摻雜劑分布的顯著橫向分布，其中由于并未設(shè)有通常在前文中參照?qǐng)Dla至圖lc所述的傳統(tǒng)方法中提供的側(cè)壁間隔層，所以亦可將對(duì)應(yīng)的慘雜劑物種以箭頭(209)所示方式橫向地定位在開孔(211B)的各別側(cè)壁部分之下。
圖2c示意地圖標(biāo)在根據(jù)另一阻劑屏蔽(208n)而執(zhí)行的后續(xù)注入工
17藝(209n)期間之半導(dǎo)體器件(200)，該阻劑屏蔽(208n)可覆蓋諸如晶體管 (230)等的任何P型晶體管，且露出N型晶體管(圖中未示出)，并且亦 可露出開孔(211A)。因此，可在N井區(qū)(203)內(nèi)形成對(duì)應(yīng)的高濃度摻雜 區(qū)(217A)。
圖2d示意圖標(biāo)出在退火工藝(250)期間之半導(dǎo)體器件(200)，該退火 工藝(250)被執(zhí)行以便活化摻雜劑物種，并使因注入工藝而造成的損傷 再結(jié)晶。例如，退火工藝(250)可造成摻雜劑的進(jìn)一步擴(kuò)散，尤其是高 濃度摻雜區(qū)(217B)中之P型摻雜劑更易發(fā)生上述現(xiàn)象，這是因?yàn)榕鹜??？捎斜萅型摻雜劑物種更高的擴(kuò)散系數(shù)(diffbsivity)。在退火工藝(250) 期間，漏極及源極區(qū)(237)中之對(duì)應(yīng)的摻雜劑擴(kuò)散可能因該區(qū)(237)中之 結(jié)晶材料受到嚴(yán)重?fù)p傷或甚至實(shí)質(zhì)上處于非晶化狀態(tài)(amorphized condition),而比該區(qū)(217B)顯著減少。另一方面，該區(qū)(217B)的顯著較 少損傷的結(jié)晶材料中之所需較高的擴(kuò)散活性可提供與埋入絕緣層(204) 的絕緣材料間之較大的重疊部分(如箭頭(251)所示)。因此，可在晶體管 (230)中維持適度陡峭的PN接面，同時(shí)可減少N井區(qū)(203)與該區(qū) pnB)間之對(duì)應(yīng)的摻雜劑梯度(dopant gradient),因而提供了增強(qiáng)的二極 管特性，而且也增強(qiáng)了后續(xù)工藝期間與工藝變化有關(guān)的強(qiáng)健性。應(yīng)當(dāng) 了解退火工藝可包含根據(jù)基于雷射或基于閃光燈的系統(tǒng)所產(chǎn)生的輻 射脈波(radiationpulse)之精密技術(shù)。因此，在此種機(jī)制中，可大幅減少 或可實(shí)質(zhì)上完全消除摻雜劑擴(kuò)散，因而也提供了器件(230)中之增強(qiáng)的 晶體管特性。在此種情形中，亦可大幅減少或消除該區(qū)(217B)中之對(duì)應(yīng) 的擴(kuò)散活性，然而，其中在先前注入工藝(209p)期間摻雜劑物種的對(duì)應(yīng) 橫向分布仍然可提供與工藝強(qiáng)健性有關(guān)的顯著改善。在其它實(shí)施例中， 在對(duì)應(yīng)的復(fù)雜退火工藝之前，可先執(zhí)行根據(jù)適度低溫而執(zhí)行之退火工 藝，該適度低溫之退火工藝可讓該區(qū)(217B)中之摻雜劑有效率地?cái)U(kuò)散， 且同時(shí)實(shí)質(zhì)上抑制了實(shí)質(zhì)上非晶化的漏極及源極區(qū)(237)中任何顯著的 擴(kuò)散活性。
圖2e示意地圖標(biāo)在進(jìn)一步的先進(jìn)制造階段中之半導(dǎo)體器件(200)。 在圖2e所示之實(shí)施例中，系由該區(qū)(217B)及N井區(qū)(203)形成的PN接 面界定襯底二極管(240)，且該區(qū)(217A)可實(shí)質(zhì)上被用來(lái)作為二極管 (240)之接觸區(qū)。此外，二極管(240)中提供了各別的金屬硅化物區(qū)(218)，且亦可在晶體管器件(230)中形成各別的金屬硅化物區(qū)(238)。在所示實(shí) 施例中，可在與信道區(qū)(235)有減小的偏移(可去除前文中參照器件(100) 所述之各別間隔件結(jié)構(gòu)(236)，而實(shí)現(xiàn)該減小的偏移)之情形下形成漏極 及源極區(qū)(237)中之金屬硅化物區(qū)(238)。亦即，可將可由氮化硅構(gòu)成的 間隔件結(jié)構(gòu)(236)選擇性地去除至對(duì)應(yīng)的襯墊(liner)材料(圖中未示出)， 其中該襯墊材料可由諸如二氧化硅所構(gòu)成，并可至少覆蓋柵電極(231) 的側(cè)壁部分。在對(duì)應(yīng)的高選擇性蝕刻工藝期間，當(dāng)系以二氧化硅形成 開孔(211A)、 (211B)的對(duì)應(yīng)的側(cè)壁時(shí)，該等側(cè)壁可呈現(xiàn)高蝕刻選擇性。 因此，可實(shí)質(zhì)上保持該區(qū)(217B)之對(duì)應(yīng)的重疊部分(219)。在沉積耐火 金屬之前執(zhí)行的后續(xù)清洗工藝中，較大的重疊部分(219)也提供了與開 孔(211B)的側(cè)壁的侵蝕有關(guān)的充分工藝范圍。因此，可在對(duì)該區(qū)(219) 中之摻雜劑濃度有不利影響的機(jī)率大幅降低之情形下形成金屬硅化物 區(qū)(218)，因而在不會(huì)造成該區(qū)(217B)中之PN接面的對(duì)應(yīng)缺少之情形 下，提供了二極管特性之更高的穩(wěn)定性。因此，不論金屬硅化工藝期 間的任何工藝變化，襯底二極管(240)的特性都可保持在較穩(wěn)定的狀態(tài)。
然后，可繼續(xù)進(jìn)一步的處理，例如，沈積諸如應(yīng)力接觸蝕刻終止 層等的高應(yīng)力介電材料，以便進(jìn)一步增強(qiáng)晶體管(230)的效能。例如， 可以諸如前文中參照?qǐng)Dlc所述的方式，在晶體管(230)之上形成高的內(nèi) 壓縮應(yīng)力(intrinsic compressive stress)的介電層，同時(shí)可在各別的N信 道晶體管(圖中未示出)之上形成一高的拉伸應(yīng)力(tensilestress)之對(duì)應(yīng) 介電材料。為達(dá)到此目的，可根據(jù)可提供所需類型及大小的內(nèi)應(yīng)力之 經(jīng)過(guò)適當(dāng)選擇的工藝參數(shù)而沉積氮化硅層，其中可將適當(dāng)之圖案化機(jī) 制用來(lái)選擇性地提供在不同類型的晶體管之上的各種介電材料。因此， 前文所述之流程可呈現(xiàn)與傳統(tǒng)工藝策略間之高兼容度，甚至可在不需 要任何額外工藝步驟之情形下執(zhí)行前文所述之流程，且仍然可提供二 極管特性與各別硅化機(jī)制間之高度去耦合。
請(qǐng)參閱圖3a至圖3f，現(xiàn)在將說(shuō)明另外的實(shí)施例，其中可在實(shí)質(zhì)上 不影響晶體管器件的工藝序列之情形下，根據(jù)額外的間隔組件而提供 金屬硅化物區(qū)與襯底二極管的PN接面間之增加的偏移。
圖3a示意地圖標(biāo)包含代表SOI結(jié)構(gòu)的至少一部分之半導(dǎo)體器件 (300)。器件(300)因而至少在第二器件區(qū)(320)中可包含襯底(301)、襯底材料(302)、埋入絕緣層(304)、以及半導(dǎo)體層(321)，而第一器件區(qū)(310) 可包含各別的開孔(311A)、 (311B)。第二器件區(qū)(320)可包含復(fù)數(shù)個(gè)諸如 可代表不同導(dǎo)電類型等的晶體管的第一晶體管(330A)及第二晶體管 (330B)等的電路組件。例如，各別的隔離結(jié)構(gòu)(305)可沿著橫向方向隔 開晶體管(330A)、 (330B)，且亦可在第一器件區(qū)(310)中提供隔離結(jié)構(gòu) (305)。此外，在該制造階段中，晶體管(330A)、 (330B)可具有在其中 形成之各別的漏極及源極區(qū)(337)，且同樣地，可在襯底材料(302)中形 成各別的高濃度摻雜區(qū)(317A)、 (317B)，且襯底材料(302)亦可包含各 別的井區(qū)(303)。應(yīng)當(dāng)了解前文中參照器件(200)說(shuō)明的準(zhǔn)則同樣適用 于到目前為止所述及的該等組成部分。此外，器件(300)在該制造階段 中可包含在開孔(311A)、 (311B)內(nèi)以及在第二器件區(qū)(320)(亦即，晶體 管(330A)、 (330B))之上以保形方式形成的間隔層(360)。此外，可在間 隔層(360)之下以保形方式形成蝕刻終止層(361)?？梢灾T如氮化硅及二 氧化硅等的任何適當(dāng)之材料形成該等層(360)及(361)，只要可獲得這兩 層間之足夠高的蝕刻選擇性即可。
可根據(jù)下文所述之工藝而形成半導(dǎo)體器件(300)?？筛鶕?jù)諸如前文 中參照器件(200)所述之工藝序列而形成晶體管(330A)、 (330B)、以及 開孔(311A)、 (311B)。亦即，可在形成了用來(lái)界定漏極及源極區(qū)(337) 之各別的側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(336)之后，形成開孔(311A)、 (311B)，因而避 免在開孔(311A)、 (311B)的側(cè)壁上形成任何間隔層。如將于下文中參照 圖3d至圖3f而說(shuō)明的，在其它實(shí)施例中，亦可在沉積該等層堆棧(360)、 (361)之前，先在開孔(311A)、 (311B)中提供各別的側(cè)壁間隔件。關(guān)于任 何制造技術(shù)可參照器件(200)。因此，可在用來(lái)界定晶體管(330A)、(330B) 的漏極及源極區(qū)(337)之各別注入工藝序列期間形成該等各別的摻雜區(qū) (317A)、 (317B)?？芍T如根據(jù)電漿增強(qiáng)式化學(xué)氣相沉積(Plasma Enhanced Chemical Vapor Deposition;簡(jiǎn)稱PECVD)或任何其它適當(dāng)?shù)某练e技術(shù) 而沉積蝕刻終止層(361)。然后，可諸如以PECVD沉積間隔層(360)， 其中可使用亦于形成間隔件結(jié)構(gòu)(336)時(shí)所應(yīng)用工藝配方(recipe)類似工 藝配方。然后，根據(jù)具有與蝕刻終止層(361)有關(guān)的高蝕刻選擇性之蝕 刻化學(xué)劑而對(duì)器件(300)執(zhí)行非等向性蝕刻工藝(362)。例如，可針對(duì)氮 化硅及二氧化硅而使用已為大家接受的蝕刻配方。與各別的間隔件蝕刻工藝類似，非等向性蝕刻工藝(362)可先去除水平表面部分上之該層 (360)的材料，其中可持續(xù)執(zhí)行工藝(362)，以便也去除第二器件區(qū)(320) 中之任何垂直殘余材料。因?yàn)殚_孔(311A)、 (311B)與對(duì)應(yīng)的柵電極(331) 的高度尺寸之間有顯著的高度差異，所以縱然在自第二器件區(qū)(320)實(shí) 質(zhì)上完全去除了該層(360)之后，該層(360)的材料之大部分仍然保留在 開孔(311A)、 (311B)內(nèi)的側(cè)壁部分上。然后，可根據(jù)不會(huì)顯著地影響到 開孔(311A)、(311B)內(nèi)之其余部分的濕式化學(xué)蝕刻配方而去除該層(360) 的任何細(xì)微殘余物。
圖3b示意地圖標(biāo)在上述蝕刻工藝(362)之后的半導(dǎo)體器件(300)。因 此，在開孔(311A)、 (311B)內(nèi)提供了各別的偏移或犧牲(sacrificial)間隔 件(360S)，因而提供了各別開孔的底部上之減小寬度。然后，可視器件 的策略而定，而諸如根據(jù)任何適當(dāng)之濕式化學(xué)工藝或干式蝕刻工藝而 去除蝕刻終止層(361)。
圖3c示意地圖標(biāo)在進(jìn)一步的先進(jìn)制造階段中之半導(dǎo)體器件(300)。 此處，系在開孔(311A)、 (311B)中形成各別的金屬硅化物區(qū)(318)，且在 晶體管(330A)、 (330B)中形成各別的金屬硅化物區(qū)(338)。由于額外的 偏移間隔件(360S)，所以得到了各別增加的偏移(318B)、 (318A)，因而 大幅增強(qiáng)了與任何工藝調(diào)整及變化有關(guān)之二極管特性的穩(wěn)定性。
圖3d示意地圖標(biāo)根據(jù)另外的實(shí)施例之半導(dǎo)體器件(300)。在這些實(shí) 施例中，可在各別開孔(311A)、 (311B)的側(cè)壁上形成側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu) (316)，其中可根據(jù)第二器件區(qū)(320)中之間隔件結(jié)構(gòu)(336)而形成側(cè)壁間 隔件結(jié)構(gòu)(316)。亦即，可在任何適當(dāng)之制造階段中(例如，如同參考傳 統(tǒng)流程時(shí)參照器件(100)所述的，在諸如形成了晶體管(330A)、 (330B) 的各別延伸區(qū)之后)，形成開孔(311A)、 (311B)。在其它實(shí)施例中，如 果摻雜區(qū)(317A)、 (317B)中需要有更顯著的摻雜劑濃度梯度，則可在對(duì) 應(yīng)的延伸區(qū)注入之前，先形成開孔(311A)、 (311B)。例如，在形成了開 孔(311A)、 (311B)之后，可執(zhí)行各別的延伸區(qū)注入工藝，因而在開孔 (311A)、 (311B)的側(cè)壁附近沉積了對(duì)應(yīng)的摻雜劑濃度。然后，可在共同 的工藝序列中形成間隔件結(jié)構(gòu)(316)及(336)，其中當(dāng)漏極及源極區(qū)(337) 中需要復(fù)雜的摻雜劑分布時(shí)，該共同的工藝序列可能也涉及中間摻雜 劑注入。在此種方式下，可得到自側(cè)壁朝向該等區(qū)(317A)、 (317B)的中心之橫向增加的摻雜劑梯度。然后，可以前文所述之方式沉積間隔層
(360)及蝕刻終止層(361)，且可以前文所述之方式根據(jù)蝕刻工藝(362)而 去除間隔層(360)及蝕刻終止層(361)。
圖3e示意地圖標(biāo)在蝕刻工藝(362)之后的半導(dǎo)體器件(300)，其中系 自第二器件區(qū)(320)之上實(shí)質(zhì)上完全去除該層(360)，因而形成了偏移間 隔件(360S)。因此，在后續(xù)的硅化工藝期間，間隔件(360S)可提供與任 何工藝變化有關(guān)的額外工藝范圍，且該橫向摻雜劑梯度又可提供襯底 二極管(340)的增強(qiáng)之二極管特性。應(yīng)當(dāng)了解關(guān)于任何退火工藝，可 適用前文中參照器件(200)所述之相同準(zhǔn)則。亦即，可使用可抑制顯著 的摻雜劑擴(kuò)散之復(fù)雜的退火技術(shù)。因此，在此種情形中，該額外的間 隔件(360S)仍然可提供該等區(qū)(317A)、 (317B)中之比漏極及源極區(qū)(337) 中更顯著的所需摻雜劑梯度分布，這是因?yàn)槿缜拔乃觯c第二器件 區(qū)(320)中之實(shí)質(zhì)上非晶化材料的相比時(shí)，可將對(duì)應(yīng)的注入物種加入實(shí) 質(zhì)上結(jié)晶的材料中。
在去除了蝕刻終止層(361)之后，可以前文所述之方式，可藉由形 成各別的金屬硅化物區(qū)，而繼續(xù)進(jìn)一步的處理。在其它實(shí)施例中，可 在執(zhí)行該金屬硅化工藝序列之前，先去除第二器件區(qū)(320)中之間隔件 結(jié)構(gòu)(336)，其中亦可去除間隔件(360S)，但仍然至少部分地維持先前 形成的間隔件(316)。因此，也在此種情形中，可維持對(duì)應(yīng)的金屬硅化 物區(qū)之足夠偏移，亦如前文中參照器件(2Q0)所述的，由于對(duì)應(yīng)的金屬 硅化物區(qū)之減小偏移，仍然提供了晶體管(330A)、 (330B)中之減小串聯(lián) 電阻。
圖3f示意地圖標(biāo)根據(jù)又一實(shí)施例的半導(dǎo)體器件(300)，其中可根據(jù) 適當(dāng)之材料成分而提供偏移間隔件(360S)，以便呈現(xiàn)與側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu) (336)有關(guān)的適度高之蝕刻選擇性。例如，可由二氧化硅構(gòu)成間隔件 (360S)，以及蝕刻終止層(亦即，其殘余物361)可以氮化硅材料之形式 提供。因此，在間隔件(360S)的形成期間，可以在實(shí)質(zhì)上不影響到第二 器件區(qū)(320)中的側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(336)之情形下，相對(duì)于該層(361)而選 擇性地去除二氧化硅材料。然后，可在硅化工藝之前，先去除間隔件 結(jié)構(gòu)(336)，以便增強(qiáng)晶體管效能，其中由于去除間隔件(336)期間的各 別蝕刻選擇性，而可實(shí)質(zhì)上維持間隔件(360S)。因此，在后續(xù)的硅化工藝期間，可得到該等區(qū)(317A)、 (317B)中之所需高偏移，而將對(duì)應(yīng)的金 屬硅化物區(qū)定位在接近晶體管(330A)、 (330B)中之信道區(qū)之處。然后， 可繼續(xù)進(jìn)一步的處理，例如在晶體管組件(330A)、 (330B)之上加入應(yīng)力 被覆層(stressed overlayer)，因而進(jìn)一步增強(qiáng)整體晶體管效能。
因此，本發(fā)明所揭示的主題提供了一種增強(qiáng)半導(dǎo)體器件的SOI部 分中形成的襯底二極管特性的工藝強(qiáng)健性及穩(wěn)定性之技術(shù)，其中用來(lái) 增強(qiáng)晶體管效能的各別制造策略實(shí)質(zhì)上不會(huì)對(duì)二極管特性有不利的影 響。在某些面向中，可在用來(lái)形成漏極及源極區(qū)的最后注入工藝之前， 先立即形成襯底二極管的各別開孔，因而提供了襯底二極管中之摻雜 劑的增加的橫向分布，且因而提高了工藝強(qiáng)健性，而在其它面向中， 在額外的或替代的方式下，可提供實(shí)質(zhì)上不會(huì)影響到晶體管結(jié)構(gòu)之偏 移間隔件。因此，可易于在無(wú)須額外的工藝復(fù)雜性且因而不會(huì)造成可 能的產(chǎn)出率及良率損失之情形下，實(shí)施目標(biāo)為晶體管效能改善之工藝 調(diào)整。
前文所揭示之特定實(shí)施例只是舉例，這是因?yàn)槭煜ご隧?xiàng)技術(shù)者在 參閱本發(fā)明的揭示之后，將可易于以不同但等效之方式修改及實(shí)施本 發(fā)明。例如，可按照不同的順序執(zhí)行前文所述之工藝步驟。此外，除 了在最后的申請(qǐng)專利范圍中所述者之外，本發(fā)明將不受本說(shuō)明書中示 出的結(jié)構(gòu)或設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)之限制。因而顯然可改變或修改前文揭示的特定 實(shí)施例，且將所有此類的變化視為在本發(fā)明的范圍及精神內(nèi)。因此， 后述的申請(qǐng)專利范圍將述及本發(fā)明所尋求的保護(hù)。
2權(quán)利要求
1、一種方法，包括下列步驟在SOI襯底(201、301)的第一器件區(qū)(210、310)中形成第一開孔(211B、311B)及第二開孔(211A、311A)，并覆蓋第二器件區(qū)(220、320)，該第一(211B、311B)及第二開孔(211A、311A)延伸通過(guò)埋入絕緣層(204、304)到結(jié)晶襯底材料(202、302)，該第二器件區(qū)(220、320)具有在其中形成的第一晶體管(230、330B)及第二晶體管(330A)，每一晶體管包括延伸區(qū)(234)并包含在形成該第一及第二開孔(211A、211B、311A、311B)之前，先在該第一及第二晶體管(230、330A、330B)的柵電極(231)的側(cè)壁上形成的側(cè)壁間隔件(236、336)；以共同的第一漏極/源極注入工藝(209p)形成該第一晶體管(230、330B)中的漏極及源極區(qū)(237、337)、以及該結(jié)晶襯底材料(202、302)中被該第一開孔(211B、311B)露出的第一摻雜區(qū)(217B、317B)；以共同的第二漏極/源極注入工藝(209n)形成該第二晶體管(33A)中的漏極及源極區(qū)(337)、以及該結(jié)晶襯底材料(202、302)中被該第二開孔(211A、311A)露出的第二摻雜區(qū)(217A、317A)；以及在該第一及第二晶體管(230、330A、330B)以及該第一及第二摻雜區(qū)(217A、317A、217B、317B)中形成金屬硅化物(238、218、318)。
2、 如權(quán)利要求1所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該金屬硅化物(238、 218、 318)之前，先將該漏極及源極區(qū)(237、 337)以及該第一及第二摻雜區(qū)(217A、 317A、 217B、 317B)退火。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該金屬硅化物(238)之前，先去除該側(cè)壁間隔件(236、 336)。
4、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在該共同的第一及第二漏極/源極注入工藝(209p、 209n)之后，在該第一及第二開孔(311A、 311B)的側(cè)壁上形成間隔組件(360S);以及執(zhí)行用于該第一開孔(211B、 311B)及該第一晶體管(230、 330B)的進(jìn)一步的共同的漏極/源極注入工藝、以及用于該第二開孔(211A、311A)及該第二晶體管(330A)的進(jìn)一步的共同的漏極/源極注入工藝。
5、 如權(quán)利要求l所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該金屬硅化物(318)之前，先在該第一及第二開孔(311A、 311B)的側(cè)壁上形成間隔組件(360S)。
6、 一種方法，包括下列步驟在位于SOI襯底(301)的第一器件區(qū)(310)中的第一開孔(311B)中并在第二器件區(qū)(320)中形成的第一晶體管(330B)之上形成間隔層(360)，該第一開孔(311B)延伸通過(guò)埋入絕緣層(304)到結(jié)晶襯底材料(302);在該第一開孔(311B)的側(cè)壁的一部分上形成間隔組件(360S)，同時(shí)自該第一晶體管(330B)之上去除該間隔層(360);以及在該第一晶體管(311B)及被具有該間隔組件(360S)的該第一開孔(311B)露出的該結(jié)晶襯底材料(302)中形成金屬硅化物(238、 318)。
7、 如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該間隔組件(360S)之前，先在被該第一開孔(311B)露出的該結(jié)晶襯底材料(302)中形成第一摻雜區(qū)(317B)。
8、 如權(quán)利要求7所述的方法，其中，在共同的注入工藝中形成該第一摻雜區(qū)(317B)、以及該第一晶體管(330B)的漏極及源極區(qū)(337)。
9、 如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該第一開孔(311B)之前，先在該第一晶體管(330B)的柵電極的側(cè)壁上形成側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(336)。
10、 如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該金屬硅化物(238、 318)之前，先去除該第一晶體管(330B)的柵電極的側(cè)壁上形成的側(cè)壁間隔件(336)。
11、 如權(quán)利要求9或10所述的方法，其中，在形成該間隔層(360)之前，先去除該柵電極的該側(cè)壁間隔件(336)。
12、 如權(quán)利要求8所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成該間隔層(360)之前，先形成該第一器件區(qū)(310)中的第二開孔(311A)及該第二器件區(qū)(320)中的第二晶體管(330A)，該第二晶體管(330A)代表具有不同于該第一晶體管(330B)的導(dǎo)電類型的晶體管，該方法進(jìn)一步包括在共同的注入工藝中形成該結(jié)晶襯底材料(302)中被該第二開孔(311A)露出的第二摻雜區(qū)(317A)、以及該第二晶體管(330A)的漏極及源極區(qū)(337)。
13、 如權(quán)利要求6所述的方法，進(jìn)一步包括下列步驟在形成了該金屬硅化物(238、 318)之后，形成在該第一晶體管(330B)之上的第一應(yīng)力引發(fā)層以及在該第二晶體管(330A)之上的第二應(yīng)力引發(fā)層，該第一及第二應(yīng)力引發(fā)層具有不同類型的內(nèi)應(yīng)力。
全文摘要
根據(jù)經(jīng)過(guò)適當(dāng)設(shè)計(jì)之制造流程而形成用于SOI器件(200、300)中之襯底二極管，其中可在實(shí)質(zhì)上不會(huì)影響到二極管特性之情形下實(shí)施晶體管效能增強(qiáng)機(jī)制。在一面向中，可在形成了用來(lái)界定漏極及源極區(qū)(237、337)的對(duì)應(yīng)的側(cè)壁間隔件結(jié)構(gòu)(236、336)之后，形成襯底二極管的各別開孔(211A、211B、311A、311B)，因而得到了二極管區(qū)中之摻雜劑的顯著橫向分布，因而可根據(jù)晶體管器件(230A、230B、330A、330B)中之間隔件(236、336)的去除，而在后續(xù)的硅化工藝序列期間提供充分的工藝范圍。在進(jìn)一步之面向中，在額外的或替代的方式下，可在實(shí)質(zhì)上不會(huì)影響到各別晶體管器件(230A、230B、330A、330B)的配置之情形下形成偏移間隔件(360S)。
文檔編號(hào)H01L21/84GK101669201SQ200880005925
公開日2010年3月10日 申請(qǐng)日期2008年1月31日 優(yōu)先權(quán)日2007年1月31日
發(fā)明者A·格林, A·魏, J·霍尼舒爾 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司