[发明专利]增强源极/漏极区的表面掺杂浓度的方法

说明书

本发明涉及增强源极/漏极区的表面掺杂浓度的方法，其中，一种增强源极/漏极区的表面扩散物种浓度的方法包括提供用于集成电路的衬底。在该衬底的表面上形成用于半导体装置的n型及p型S/D区中的一者。暴露该S/D区的顶面。沉积扩散层于该S/D区的该顶面上面，该扩散层具有一浓度的扩散物种。加热该扩散层以使该扩散物种扩散进入该S/D区以增强该扩散物种紧邻该S/D区顶面的浓度。从该S/D区的该顶面移除该扩散层。在移除该扩散层后，立即沉积金属层于该S/D区的该顶面上面。从该金属层形成电接触在该S/D区的该顶面上面。

技术领域

本发明是有关于半导体装置及其制法。更特别的是，本发明有关于增强源极/漏极区的表面物种(例如，掺杂物及/或合金元素(alloying element))浓度的各种方法。

背景技术

随着持续微小化以及对于超高密度集成电路的速度及机能的要求递增，诸如晶体管、二极管、电容器之类的半导体装置需要持续减少此类装置之间的寄生电阻以满足效能要求。寄生电阻的主要贡献者为集成电路中在装置的源极及漏极处的接触电阻。为了减少接触电阻，在装置的源极及漏极(源极/漏极或S/D)区的顶面处需要高浓度的掺杂物(或掺杂物物种)，例如磷(P)、砷(As)、硼(B)或其类似者。

另外，随着尖端集成电路技术愈来愈小地缩放，锗(及其他合金元素物种)在装置表面的源极/漏极区的浓度有愈来愈高的趋势，部分原因为应变。这在p型场效应晶体管(p-FET)装置的含锗沟道尤其如此。

通常，通过各种现有技术将半导体装置的S/D区外延成长为一系列的半导体层以形成S/D区外延堆迭，例如金属有机化学气相沉积或其类似者。不过，S/D区可由各种其他现有技术形成，例如植入、等离子、单层掺杂或其类似者。

一般是在S/D区形成工艺期间原位引进掺杂物物种。例如，在外延成长工艺期间可将各种掺杂物引进S/D区外延堆迭。不过，要原位掺杂有充分浓度的S/D区以满足最先进的装置要求相当困难，特别是纯锗(Ge)、或有高百分比的锗的硅锗(SiGe)。

在初始源极/漏极形成工艺后，已先将离子植入掺杂物物种用来进一步增强S/D区中的掺杂物浓度。不过，高掺杂物植入剂量可能导致在S/D区中产生非晶化及差排(dislocation)，然后这需要后续的高温退火以减少结晶体损伤。此类高温退火可能不合意地驱使掺杂物物种浓度远离S/D区的表面以及更改延伸区的结梯度(junction gradient)。另外，离子植入不是完全共形的工艺，这可能导致装置之间有问题重重的效能变化，这会随着间距减少及形貌增加而恶化。

另外，半导体装置的制造有各种步骤，这些步骤经常需要使用高温而且是在S/D区形成后出现。例如，在栅极形成期间，常使用高温退火步骤。这些附加退火步骤也会使掺杂物不合意地扩散远离半导体S/D区的接触表面而使效能降级。

因此，亟须一种能增强源极/漏极区的表面掺杂物物种浓度以便减少接触电阻的方法。也需要增强锗及其他合金元素物种在源极/漏极区中的表面浓度。此外，需要一种方法能增加此类表面掺杂物物种浓度而不损伤S/D区以及S/D区不需要后续高温退火。更一般地，需要最小化S/D区在形成后经受的退火步骤数目，以防止物种向外扩散。

发明内容

本发明通过提供一种优于且可替代先前技术的方法，其利用固态扩散物种源，例如其中有预定浓度的扩散物种的扩散层，以就在形成接触(例如，硅化)之前输送该扩散物种至半导体装置的源极/漏极区。利用固态扩散技术，可增强扩散物种(例如，掺杂物或合金元素)紧邻源极/漏极区表面的浓度而不损伤S/D区。此外，由于就在形成电接触之前完成S/D区的扩散，因此将可能扩散及改变扩散物种在S/D区表面附近的浓度的额外退火程序保持在最低限度。

为了清楚起见，在此界定扩散物种为可从原始材料(例如，扩散层)扩散进入半导体材料(例如，半导体衬底)的任何元素或化合物。扩散物种可为n型掺杂物、p型掺杂物、合金元素，例如锗或其类似者。