[发明专利]半导体结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，且特别涉及一种金属氧化物半元件的结构与制造方法。

背景技术

随着集成电路的微缩化，金属氧化物半导体(metal-oxide-semiconductor，MOS)元件变得愈加微小。因此金属氧化物半导体元件的结深也随之缩小。这种缩减化在形成过程中会造成技术上的困难。举例来说，小的金属氧化物半导体元件需要在源极及漏极区域有高掺杂浓度以减少片电阻(sheetresistance)。然而控制注入深度以形成浅的源极及漏极结，并且同时维持高掺杂浓度是有难度的。

在传统上，为了在源极及漏极区域达到高掺杂浓度，以高浓度注入砷元素进源极及漏极区域。因为砷元素有相当低的扩散长度，故能注入至高浓度而不特别影响到短沟道的特性以及结的陡峭度。然而砷原子的原子量重，约为75。因此比起其他N型杂质，例如磷元素，砷元素的注入会造成更大程度的缺陷，例如管线(piping)。

在小尺寸的金属氧化物半导体元件当中，举例来说，利用65纳米或以下的技术所形成的金属氧化物半导体元件，其结是浅的，故由于注入砷元素所造成的管线会延伸至介于源极及漏极区域与半导体衬底之间的结。因此，当在源极及漏极区域上形成金属硅化层时，可沿着管线形成金属硅化物缺陷，而缩短金属硅化层区域以及半导体衬底的距离。此结果明显使漏电流值增加，甚至使元件失效。

因此需要一种新的金属氧化物半导体元件的结构以及制造方法以解决上述的问题。

发明内容

为达成发明的上述目的，本发明提供一种半导体结构，包括：衬底；第一栅极介电层，在该半导体衬底上；第一栅极层，在该第一栅极介电层上；第一轻掺杂源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第一栅极介电层，其中该第一轻掺杂源极及漏极区域包含砷元素；及第一深层源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第一栅极介电层，其中该第一深层掺杂源极及漏极区域包含磷元素，其中在该第一深层源极及漏极区域中的第一磷结深大于在该第一深层源极及漏极区域中的第一砷结深3倍。

上述该半导体结构中，该第一磷结深对该第一砷结深的比率可介于3至6之间。

上述该半导体结构中，该半导体结构在存储器电路中。

上述该半导体结构中，磷元素最高浓度对砷元素最高浓度的比率可大于5。

上述该半导体结构中，该第一栅极层的长度可小于60纳米。

上述该半导体结构，还可包含：第二栅极介电层，在该半导体衬底上；第二栅极层，在该第二栅极介电层上；第二轻掺杂源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第二栅极介电层，其中该第二轻掺杂源极及漏极区域包含砷元素；第二深层源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第二栅极介电层，其中该第二深层掺杂源极及漏极区域包含砷元素及磷元素，其中在该第二深层源极及漏极区域中的第二砷结深与第二磷结深为近似的深度。

上述半导体结构中，该第二砷结深对该第二磷结深的比率可大于0.5。

上述半导体结构中，在该第二深层源极及漏极区域的砷最高浓度可小于3×10²⁰/cm³。

为达成发明的另一目的，本发明提供一种半导体结构，包括：衬底；第二栅极介电层，在该半导体衬底上；第二栅极层，在该第二栅极介电层上；第二轻掺杂源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第二栅极介电层，其中该第二轻掺杂源极及漏极区域包含砷元素；第二深层源极及漏极区域，在该半导体衬底中，并邻接该第二栅极介电层，其中该第二深层掺杂源极及漏极区域包含砷元素及磷元素，其中在该第二深层源极及漏极区域中的第二砷结深与第二磷结深为可比较的。

本发明能够防止因注入杂质而产生管线效应(piping effect)，从而避免产生结漏电流(junction leakage current)。

附图说明

图1至图6为本发明优选实施例的制程剖面图，其中第一和第二元件区的金属氧化物半元件有不同的掺杂分布。

图7和图8分别为在第一元件区域和第二元件区域的掺杂浓度分布图。

图9显示金属硅化层的形成。

图10显示本发明相关实施例的制程剖面图，其中在第一和第二元件区域的金属氧化物半导体元件有相同的掺杂分布。

其中，附图标记说明如下：