TW306047B - - Google Patents

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五、發明説明（1 ) 曼之背景 1 -發明之領域 本發明係關於形成自動對準之源極和汲極區域供場效應 電晶體之領域。 2 ·先前技藝 在形成場效應電晶體時，一般爲使用.子植入使源極及 汲極區域與一閘極對準（及/或在有些方法與閘極隔片對 準）。離子植入損壞需要熱退火之矽基片之晶體結構。在 退火時，植入之摻雜物擴散，從而使源極及汲極區域妒 深。此等較深之區域使得難以棱制短濠溝之不利效應。要 控制有效濠溝長度約爲〇· 1 A m(微米）或更小之短濠溝效 應’源極及汲極區域理想爲應該極淺，並予重度摻雜（例 如，0.05至O.lA m對離子植入區域之〇 2至〇 4/U m)。 由於植入時之輕硼（B11 )離子濠溝，其次由於離子損壞矽 結合’導致點缺陷故植入之p+結特別難以定標。此等點缺 陷在隨後熱退火時顯著增加硼原子之擴散（最多達1〇〇〇 倍）°因此，即使是輕離子，諸如B11，及低能量植入物， 在增加之擴散也產生植入物損壞。 此問題之一種解決方法，爲在B11植入物之前，使矽基 片爲無定形’因爲這減低退火。然而淨結果並非顯著淺之 輪靡’因爲對矽晶格之損邊導致增強*所植入之B 1丨之擴 散。 解決此問題之另一技術，爲使源極及汲極區域之靠近閘 極之部份（尖端或尖端區域）自掺雜之隔片擴散，並藉離子 -4- 本紙ft又度HI中職家縣（CNS ) A4規格丨·χ 297公瘦〉 一 裝 ：--訂-----：線L (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

經濟部中央橾準局員工消費合作社印$L 306047

經濟部中央標準局負工消费合作社印製 五、發明説明（2 ) 植入形成源極及及極區域之較重度摻雜之主要部份。此技 術提供若干優於離子植入源極及汲極區域之尖端區域及主 要部份之優點，但來自源極/汲極植入物之植入物損害仍 然影響擴散之尖端區域之深度，導致降低品質之短濠溝效 應。短漆溝效應在很多刊物，諸如s W〇lf所著之SiHc〇n Processing for the VT.SLEra, Vol. 2，均有討論（Latt1Ce 出版 社發行，請見在338頁開始之5.5節）。 將會明白，本發明允許同時摻雜源極及汲極區域之超淺 輕度接雜源極及汲極尖端區域，主要部份，以及掺雜多辱 石夕閘極，而無離子植入3 - 發明之概沭 本案説明一種在基片上製造場效應電晶體之方法，其中 源極及汲極區域形成爲與一閘極對準。使用一摻雜物源 極’其有⑴一形成爲緊靠閘極之較輕度摻雜區域，及 與該閘極間開之較重度摻雜區域。此摻雜物源極形成在基 片之表面上。掺雜物在加熱步驟自摻雜物之源極擴散，同 時形成輕度摻雜之源極及汲極尖端區域，以及源極及汲極 區域之主要部份。 在—種實施例，硼自二不同層之硼矽酸鹽玻璃（BSG)擴 散。各向異性蝕刻一覆蓋2〇/〇 BSG層之氮化矽層，藉以靠 近閘極形成隔片。然後在|4片及2% B'SG層上形成一 6% BSG層’以供給摻雜物供源極及汲極區域之較重度摻雜之 主要邵份。使用快速熱處理使摻雜物自二BSG層擴散進入 基片。 -5- 本紙乐尺度適用中囷國家標孪（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ·*τ

經濟部中央標法局Η工消費合作社印袈 五、發明説明（3) 附圖之簡要説明 圖1爲一段基片之剖視圖，示一 η凹六與一 P凹穴隔離。 圖中也示多晶閘極及第一玻璃層。 圖2例示圖1之基片，在第一光敏抗蝕劑已予掩蔽及蝕刻 後，以及在離子植入步驟用以形成尖端區域供η濠溝電晶 體時。 . 圖3例示圖2之基片’在形成TEOS層及氮化矽層後。 圖4例示圖3之基片，在氮化矽層已予各向異性蝕刻以形 成隔片後’及在基片已予覆蓋第二玻璃層後3 圖5例不圖4之基片，在光敏抗蝕劑層掩蔽及蝕刻後，以 及在離子植入步驟用以形成源極及汲極區域之主要部份供 η濠溝電晶體時。 圖6例示圖5之基片，在硼摻雜物自玻璃層擴散，以形成 源極及没極區域供P j·豪溝電晶禮後。 圖7例71^圖4之基片，供η型摻雜物自一玻璃層擴散之替 代性實施例》 發明之詳細説明 本案説明一種形成低損害淺源極及汲極區域與—閘極對 準供場效應電晶體之方法，在下列説明中，爲了不使本發 明模糊不清，很多熟知之步驟，諸如掩蔽及蝕刻步驟，不 予詳細討論3在其他情形，闡釋特定·之細節，諸如特定 之摻雜物濃度，以便徹底瞭解本發明。 附圖中所示之各層材料未予按比例圖示。而是，使諸層 可清楚看見，以便由附圖可較佳瞭解本發明。另外，圖中 6- 本纸狀Ϊ適用中國( CNS )八4‘-21〇 < 297公慶）-~~----—- 11 1 扣农 r· I Ί 1^ (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) r 306047 五、發明説明（4 ) —~—~~~ 僅例示一基片之示單p濠溝及n濠溝電晶體之部份。請予察 知，本發明實際上用以製造整個積體電路。 II I I I . - 1 - -I HI — - - --1 I I (請先閲讀背面之注意事項再填寫本瓦) 雖然本發明不限於在一種實施例之任何特殊幾何結構， 但其用以製造濠溝長度約〇丨^ m之電晶體，電晶體自U 伏電源操作。 現請參照圖！，圖示一段單晶矽基片有·一摻雜有η型電導 性摻雜物之凹穴（11凹穴21)，及一摻雜有？型電導性摻雜物 之區域或凹穴（ρ凹穴）。將會看出’是否使用η&ρ凹穴， 對本發明並不重要。例如，可使用η凹穴供ρ溝通電晶體， 而η辜溝電晶體直接形成於ρ型基片。 訂 圖1之η及ρ凹穴被一凹入之隔離區域，明確而言被溝⑺ 所彼此隔離。另外，在η凹穴21内有其他隔離溝12，用以 使形成於η凹穴内之諸ρ濠溝電晶體彼此隔離。同樣，有隔 離溝13形成於ρ凹穴内，使形成於ρ凹穴内之諸η濠溝電晶 體彼此隔離。可使用熟知技術形成隔離溝。可使用其他隔 離技術諸如矽局部氧化（L〇c〇S)代替溝=> 經濟部中央標率局負工消费合作.社印製 在基片上面形成一閘極絕緣層（諸如高品質熱増長氧化 物使閘極與基片絕緣），在此之後，敷著一多晶矽 (P〇lysilicon)層’並使用通常之照相平版印刷及姓刻技術 製成供場效應電晶體之閘極。圖1中示二與基片絕緣之此 種閘極3見爲形成在η凹穴上< 面之閘極ή爲供ρ濠溝電晶體 使用；形成在ρ凹穴上面之另一閘極14爲供η濠溝電晶體使 用。圖中未示一般爲在製造閘極前所使用之很多步驟，諸 如清潔步驟，植入步驟以調整界限電壓等。

驗 S 公 r 經濟部中央標挛局員工消費合作社印衷 五、發明説明（5 在形成閘極11及14後，將一共形層16之硼矽酸鹽破璃 (BSG)敷著於整個基片。此層可爲1〇〇埃至3〇〇埃厚^在― 種實施例，該層具有2%功能説明濃度之p型電導性摻雜 物。此層在下文稱作2% BSC}層》TE0S或矽烷基化學原理 用以敷著2% BSG層。在一種實施例，此層係在溫度4〇〇_ 6〇〇°C 形成。 · 在本案所述本發明之實施例，使用本發明形成p濠溝電 晶體’並使用熟知之離子植入形成η濠溝電晶體。由於^型 植入物之掩蔽步驟用以使ρ型‘雜物源極擴散，故仍説明η 濠溝電晶體之構成3 — 圖2例不用於形成η濠溝電晶體之二離子植入步驟之首一 步驟。首先，在基片15上形成一光敏抗蝕劑層丨7。此層藉 熟知之技術予以掩蔽曝光及顯像，以顯露形成源極及汲極 供η濠溝電晶體之基片區域，及另外顯露η型摻雜物供凹穴 抽頭20用之區域。圖2中示此情形，其中光敏抗蝕劑構件 17保護基片之預定區域，而留下曝光之其他區域。其次， 玻璃層16之曝光部份予以蝕刻與光敏抗蝕刻構件17對準。 此姓刻步驟使用-種氟化氫_基溶液。基片然後如箭頭 18所示經歷神挣雜物之離子植入。這形成與閘極“對準之 區域19’及-在溝12間之區域2〇。此種神挣雜植入物比較 輕，並用以形成心漆溝“趙之源極“極區域之尖端 區域。隨後藉第二離子植入步驟形成供心漆溝電晶體之 源極及汲極區域之主要部份。 其次，如圖3中所示’藉低壓化學蒸敷層3〇自原导酸四 ^丨裝------丨訂-----I線 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 8-

r B06047 五、發明説明（6 ) 乙醋（TEOS)形成一共形層之末摻雜二氧化矽，或使用熟知 之處理在基片上面形成其他未摻雜LPCVD氧化物膜。此層 提供姓刻劑擋片’供形成爲供n濠溝電晶體之隔片3 TEOS 層可爲50埃至300埃厚。 現在，如圖3中所示，在TEOS層30上面形成一共形層3 ! 之氮化矽。（可使用氧化物層代替氮化梦·層3 )此氮化碎層 在一種實施例約爲800埃厚。使用熟知之各向異性蝕刻法 餘刻氮化矽層，以形成在圖4之閘極1 1及14相對兩側所示 之隔片31。TEOS層作用如保^矽之擋片。也蝕刻除掉冬 被氮化物擋片覆蓋之TEOS及BSQm域。可使用一種濕触刻 劑供此用途=> 在此之後’在基片上面形成第二層35之BSG。但此次該 層具有6%濃度之硼（6% BSG)。此層在一種實施例約爲2〇〇 埃-600埃厚’並且在一種實施例使用TEOS或矽烷基化學 原理在溫度400-600T：予以塗著。 如果在6% BSG層上面形成較薄蓋層（例如1〇〇埃）之未接 雜玻璃或氮化矽，有些方法可獲致較佳結果。此未接雜層 保護6% BSG以防在玻璃上所形成之随後光敏抗蝕劑層， 並保證摻雜物不會向上擴散。此層也防止來自光敏抗蝕劑 層之水份與硼摻雜物發生反應。 如圖5中所示’在形成6% &SG層35後\光敏抗蝕劑層4〇 予以掩蔽’曝光及顯像，以使與圖5中所露出者大致相同 之區域露出。特別是，閘極12 ’靠近閘極12之區域（源極 及汲極區域）及區域20;圖5中所示基片之其餘部份，由光 -9 衣紙伕尺度適用中S國家標準（CNS ) A4規格（210x 297公釐） --------^丨裝------訂-----..-«踩 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局KEC工消費合作钍印袋 經濟部中央糅準局員工消费合作社印装 五、發明説明（7 ) 敏抗蝕劑構件40予以保護。 然後蝕刻玻璃層35上之蓋層（如果使用）及6% BSG層35與 光敏抗姓劑構件40對準3此爲藉HF基礎化學原理所完 現在使用第二η型離子植入步驟將砷摻雜物植入基片之 未受光敏抗蝕刻劑層40 ’隔片3 1，或閘& 12保護之區域= 箭頭41例示此坤摻雜物之植入。此摻雜物用以形成源極及 及極區域之主要部份N+ 45供η濠溝電晶體。請察知，由於 隔片3 1在定位’摻雜物被植入與隔片對準，而不與閘極對 準s - 在此之後’使用一驅動（加熱）步驟3來自2〇/。BSG及6% BSG層之p型摻雜物同時擴散進入基片，以形成主源極及 汲極區域之尖端區域，並捧雜閘極11供p濠溝電晶體。尖 端區域之深度爲300-700埃，而p型區主要部份之深度爲 1000-25 00埃。另外’來自BSG層之p型慘雜物在隔離13之 間形成一凹穴拙頭。在一種實施例，此驅動步驟採用快速 熱處理3明確而言，在l〇〇〇°C至1040°C驅動10-20秒，以 每秒70°C自此溫度斜升及降低》使用標準画素燈基礎之快 速熱反應器。 可使用熟知之處理完成製造圖6中所示之積體電路。餘 留如圖6中所示範圍之玻璃$丨6及35可知·留在定位供其餘 部份之處理，並可留在完成之積體電路。可除去玻璃層 35，以便隨後之選擇性TiSi或CoSi2層在閘極1丨及12以及區 域41及45 。 -10 - 本纸乐尺度適用tsi家標準（CNS M4規格（2!〇'乂297公釐） 叫丨裝 ,丨ir\#— --1 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 _____五、發明説明γ8 ) ~~ ' 上述處理之結果爲一供Ρ型電晶體之源極及汲極區域， 有一靠近閘極之尖端區域40(來自由2%BSG層16擴散進入 基片之摻雜物），及一與閘極間開之源極及汲極區域41之 較高度摻雜主要部份（來自由6% 85(}層35所擴散之摻雜 物）。就上述實施例而言，P型尖端區域具有摻雜物濃度爲 1- 5xl019cm·、而源極及汲極之主要部份具有摻雜物濃度爲 2- 5 X 1020cm-J »此爲直接由2〇/〇及6〇/〇 BSG所產生s可使用玻 璃中其他濃度之摻雜。例如，層16可具有摻雜物濃度在i 至4 %之間，而層35可具有摻‘物濃度在6至12%之間。 如附圖中所例示，利用本發明所形成之超淺p+區域，業 經證明提供實質之改進，優於P濠溝源極及汲極區域形成 有尖端植入物與閘極對準，隨後植入源極及汲極區域之主 要部份與一隔片對準之先前技藝製造法。以本發明之低損 害源極及汲極區域製成之電晶體，在一種基準業經證明在 1.8v操作’即使與先前技藝電晶體在2 5¥操作比較，也具 有25%改進之閘極延遲。 利用上述之本發明，與通過二植入步驟形成p滚溝元 件，一供尖端植入物及另一供源極及汲極區域主要部份之 先前技藝技術比較’節省二掩蔽步驟。請察知，利用本發 明’用以使基片之摻雜η型摻雜物供η濠溝源極及汲極區域 之區域露出之二掩蔽步驟，也用以蝕刻BSG層16及35。在先前技藝’需要另二步骤在植入p濠溝元件時保護η涂溝元 件》 如圖5中所示，玻璃層3 5在線4 1所例示之植入前，予以 -11 - 表紙張尺度it用中SS家標绛（C\s ) Λ4規格（210X297公t ) (请先聞讀背面之.江意事項存填寫本f) •裝. 1Τ 線 經濟部中央標隼局員工消費合作社印災 ____ir 五、發明説明（9) 蝕刻與光敏抗蝕劑構件41對準。在有些方法可能希望將 6% BSG層留在疋位。然後通過此玻璃層完成用以形成N+ 源極及汲極區域供n濠溝電晶體之第二離子植入步驟。在η 型源極及汲極區域之硼摻雜物之相反摻雜效應通常將不產 生問璉。供η濠溝電晶體源極及汲極區域之坤摻雜物含量 咼，因之硼原子之導入對其無顯著影_。將層35留在定 位，即省用以將此層自不受光敏抗蝕劑構件保護區域移除 之步驟= 雖然在以上說明，ρ濠溝電晶體示爲利用本發明製成， 而η濠溝電晶體使用習知之離子植入製成，但η濠溝電晶體 可同樣使用層或二層玻璃含瑪或砷摻雜玻璃製成。 雖然在以上説明之方法，供Ρ濠溝電晶體之掺雜物係自 玻璃獲得，特別是BSG，但彳使用其他材料作爲捧雜物來 源’諸如多晶♦或錯-碎。 圖7例示替代性處理，其中一摻雜η型摻雜物之單—坡璃 層用以形成供η濠溝電晶體之源極/汲極。對於此種處理， 在蝕刻玻璃層35後，如圖7中所示形成另一摻雜η型摻雜物 (例如6% BSG);玻璃層50 “玻璃層5〇形成在圖5中所示之 結構上面，而無光敏抗蝕劑層4〇)。在用以摻雜？濠溝電晶 體之源極/汲極及開極之驅動步驟，同時形成η濠溝電晶 體。，來自層50之摻雜物形成;;濠溝電晶癔之主要源極/汲極 區域。請察知來自層5〇之摻雜物不擴散進入層^。此^型 摻雜物也在閘極12之隔片下面擴散，以形成較輕度接雜之 尖端區域供4溝電晶體。同時，閘極12被掺雜來自層5〇 -12- — I^-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂 線— -r.· "' _____τ Β7 五、發明説明（10) 之η型掺雜物。 藉相似之處理’請察知無需使用玻璃層16形成ρ濠溝電 晶趙》亦即，如在配合圖7所述η濠溝電晶體之情形，ρ型 接雜物可在閘極11之隔片下面自6〇/。玻璃層驅動，以形成 供ρ;豪溝電晶體之尖端源極/没極區域3這允許藉一單一掩 蔽步驟掺雜供η濠溝及ρ濠溝電晶體之源& /汲極。 因此，本案業已説明一種用於提供源極及汲極區域摻雜 之改良方法及結構，其採用具有不同摻雜濃度之二層，以 允許同時摻雜輕度摻雜之尖端區域以及源極及汲極區域< 較重度接雜之主要部份。獲得超淺源極及汲極區域具有改 進之短濠溝特性。 111 11--1I 神衣 I n 訂 I n 線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

輕濟部中夬標準局月工消費合作，社印$L -13- 本乂張d適β中關家縣丨CNS、A4j%格（：1():< 297公整）

Claims (1)

1. 306047 六、申請專利範圍 1. 一種在基片上製造電晶體之改良方法，包含下列步驟： 形成一摻雜物源之源極，有一較輕度摻雜區域靠近一開 極，及一較重度摻雜區域與該閘極間開；以及 使來自摻雜物源之摻雜物擴散進入基片。 2. —種在一基片區域以第—電導型摻雜物摻雜源極及汲核 區域供％效應電晶體之方法，包含下列步驟： 形成一與基片區域絕緣之閘極； 形成第二電導型摻雜物之第一固體摻雜物源極橫向靠 近閘極之相對側面，接近基-片，以便第二電導型摻雜物 可自第一摻雜物源極擴散進入基片； ‘ 形成第二電導型摻雜物之第二固體摻雜物源極與閘極 之相對側面橫向間開，接近基片，以便第二電導型掺雜 物可自第二固體摻雜物源極擴散進入基片，第二摻雜物 源極較第一摻雜物源極爲較重度掺雜第二電導型摻雜 物；以及 使第二電導型掺雜物自第一及第二摻雜物源極擴散， 以形成供電晶體之源極及没極區域3 3_根據申請專利範圍第2項之方法，其中第一摻雜物源包 含一第一玻璃層。 4. 根據申請專利範圍第2項之方法，其中第二掺雜物源包 含一第二玻璃層。 t · 5. 根據申请專利範圍第2項之方法，其中在形成第一換雜 物源極後但在形成第二摻雜物源極前，在閘極之相對側 面形成隔片。 -14 - 本紙伕尺度適用中國國家標準（CNS ) A#規格（2!〇χ297公釐） J 裝 『11-^l· {請先閎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 A8 A8 經濟部中夬榡準局員工消費合作社印製 其中第一摻雜物源招 其中第二摻雜物源接 其中第一玻璃層在隔 其中第二玻璃層在隔 9 、申詩專利範園 根據申請專利範圍第5項之方法 包含一第一破璃層。 •根據申請專利範圍第6項之方法 包含一第二玻璃層。 8_根據申請專利範圍第7項之方法 片下面。 根據申請專利範圍第8項之方法 片上面。 10.根據申請專利範圍第9項之-方法， 層予轉雜硼。 其中卜及第二破: 1丨，：，：一掺雜第一電導型掺雜物之基片區域形成場效> 私叩體之方法，包含下列步隸· 在基片上形成一閘極； 在基片上面包括在閘極上面形成—包含第二電導型 物之第一玻璃層； 在閘極之相對側面在第一玻璃層上面形成隔片· 在基片上面包括在閘極隔片及第一玻璃層上面形成— t第二電導型摻雜物之第二破璃層，該第二破璃層包I 高於第一玻璃層之第二電導型摻雜物濃度；以及 I’ 使第二電導型摻雜物自第一及第二坡璃層擴散進入， 片’以形成供場效應電晶讀之源極及波極區域。 12. 根據申請專利範圍第i i項之方法，其中諸隔片係自_ 敷著氮化矽之層所形成。 13. 根據申請專利範圍第i 2項之方法，包括在数著氮化石 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 7—裝------訂-----f 線」 (請先閎讀背面之注意事項再填寫本頁)

   六、申請專利範圍 經濟部中央標準局員工消费合作社印製 層aj在第纟璃層上面形成—蝕刻劑阻擋層。 I4.根據申請專利範圍第1 2項少' 居义— 2頁〈万法，包括在敷著氮切 滑則’在弟一破璃層上面白 Si〇2 〇 贋上甸自原矽酸四乙酯形成一層 I5·根據申請專利範圍第1 1 甘士一 万去，其中罘一及第二诂 璃層爲硼矽酸鹽3 , —破 16.—種結構，用於提供場效麻 本· 每双應电晶體之源極及汲極區域包 一第一構件包含第一電導-型 认 近—問極； ^物形成在-基片上靠 -第二構件包含濃度高於第一構件之第一電導 ’形成在基片上與閘極間閑’並與第—構件， 1:申請專利範圍第16項之結構，包括 閘極並在第一構件上面之隔片， 非近β 二、r-a、 „ 片 米—及第二構件至少π 逐隔片之一邊緣彼此接觸。 。 18. 根據申請專利範圍第！ 6或 〜υ<結構，其中第一 二構件爲玻璃構件3 及弟 19. 根據申請專利範圍第u項之社槿 ^ 矽。 、，.σ構，其中隔片包含氮化 20. —種形成場效應電晶體之方法， ^ ^ ^ 。下列步驟·. 形成一與一基片絕緣之蛑極； r 在該閘極之相對側面形成隔片； 敷著-掺雜層與間極’諸隔片及基片接觸以及 自孩摻雜層驅動掺雜物，以形 '王要源極及汲極區域 •16- 表紙張尺度適财關家辟（CNS )罐格（2i〇x2^i~ --------一-丨裝------丨訂-----^線 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   申請專利範圍 x及在Pw*片下面延伸之較輕度摻雜之源極及汲極尖端區 域。 21. I種用於以單—掩蔽步驟摻雜n濠溝電晶體及p濠溝電 晶體之方法，包含下列步驟： 以一有第一電導型摻雜物之第一層覆蓋一包括第一及第 —閘極之基片； · 以單—掩蔽步驟自第二閘極上面並靠近第二閘極之基片 區除去第一層； 以有第二電導型摻雜物乏第二層覆蓋基片、第二閘極 及第一層；以及 _ 將捧雜物自第一及第二層堪動進入基片3 -------------裝-----.—訂-----線 (锖先閱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 -17- 本紙張尺度適用中國國家標準（CMS〉Α4規格（2丨0X297公釐）