一种半导体器件的制造方法

技术领域

本申请涉及半导体器件的制造方法，特别是一种涉及非晶化注入处理的半导体器件的制造方法。

背景技术

随着半导体器件集成度不断增大，半导体器件相关的临界尺寸不断减小，相应的出现了很多问题，如器件源/漏区的表面电阻和接触电阻相应增加，导致器件的响应速度降低，信号出现延迟。而为了保持半导体器件的性能，源漏接触电阻率应降至1E-9欧姆·厘米水平，因此低电阻率的互连结构成为制造高集成度半导体器件的一个关键要素。

为了降低器件源/漏区的接触电阻，采用了在接触区引入了金属硅化物的工艺方法，即，将金属硅化物形成在器件源/漏区的表面上，凭借金属硅化物较低的电阻率，可以显著减小源/漏区的接触电阻，从而降低电阻电容延迟时间等。

目前金属硅化物的制造方法通常包括以下步骤：首先在半导体衬底中形成源/漏区；接着，在半导体衬底的表面上形成层间介电层；随后，在层间介电层中形成接触孔开口，以露出源/漏区；再对露出的源/漏区进行预非晶化离子注入(PAI)，以降低肖特基势垒高度(SBH)，从而改善器件性能；再在接触孔开口的底部和侧壁上沉积形成金属层(例如Ti)，再进行退火，以使Ti金属层与源/漏区中的Si反应形成金属硅化物(例如TiSi)。

但是上述方法虽然能降低源/漏区的接触电阻，但是在非晶化过程中采用离子注入的方式，然后进行退火，会导致较多缺陷，例如在再结晶退火结束时在紧邻位于再结晶层的下面区域中产生末端型缺陷(End-of-Range,EOR)。这些EOR缺陷是因为结晶缺陷产生的，其在非晶化步骤中出现并在再结晶步骤中发展。这些EOR缺陷严重恶化了器件性能，甚至造成严重的结漏电等问题，从而使得这些衬底不适合用来制作电子元件。

发明内容

本申请的目的是通过以下技术方案实现的：

根据一个或多个实施例，本申请公开了一种半导体器件的制造方法，包括：

提供包括源/漏区和栅极堆叠的衬底；

在源/漏区表面形成光吸收层；

采用激光加热对形成有光吸收层的所述源/漏区进行非晶化注入处理，激光的能量为100mJ/cm

去除所述光吸收层以露出非晶化注入处理的所述源/漏区表面；

在露出的非晶化注入处理的所述源/漏区表面形成掺杂膜层；

对形成有掺杂膜层的所述源/漏区表面进行退火处理。

采用本申请的激光技术进行非晶化注入处理，以及随后的退火处理，能够同时替代了原有的预非晶化离子注入(PAI)和接触孔注入，从而有效减少以往再结晶层的下面区域所产生的缺陷，从而提高半导体器件的性能。同时，为了将激光技术有效适用于非晶化注入，在需要进行非晶化注入的表面形成激光吸收层，以提高激光能量的吸收效率。

本申请的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者，部分特征和优点可以从说明书中推知或毫无疑义地确定，或者通过实施本申请实施例了解。本申请的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本申请的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1-图4是本申请实施方式的制造方法示意图。

具体实施方式

下文将参照附图更完全地描述本申请，在附图中显示本申请的实施例。然而，本申请不局限于在这里阐述的实施例。相反地，提供这些实施例以便彻底地并完全地说明，并完全地将本申请的范围传达给本领域的技术人员。在附图中，为了清楚起见可能夸大了层和区域的厚度。全文中相同的数字标识相同的元件。如这里所使用的，术语“和/或”包括相关所列项目的一个或多个的任何和所有组合。

这里所使用的术语仅仅是为了详细的描述实施例而不是想要限制本申请。如这里所使用的，除非本文清楚地指出外，否则单数形式“一”、“该”和“所述”等也包括复数形式。还应当理解的是说明书中使用的术语“包括”说明所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但是不排除一个或多个其他的特征、整体、步骤、操作、元件、部件、和/或其组合的存在或者增加。

应该理解当将一元件例如层、区域或者衬底称为“在另一个元件上”或者延伸“到另一个元件之上”时，可以是直接在另一个元件上或者直接延伸到另一个元件之上或者存在中间元件。相反地，当将一元件称为“直接在另一个元件上”或者“直接延伸到另一个元件之上”，则就不存在中间元件。也应当理解的是当将一种元件称为“连接”或者“耦合”至另一个元件时，可以是直接地连接或者耦合到另一个元件或者存在中间元件。相反地，当将一种元件称为“直接连接”或者“直接耦合”至另一个元件时，就不存在中间元件。

应该理解，尽管这里可以使用术语第一、第二等等来描述不同的元件、组件、区域、层和/或部分，但是这些元件、组件、区域、层和/或部分不受这些术语的限制。这些术语仅仅用于将一个元件、组件、区域、层或者部分与另一个元件、组件、区域、层或者部分区分开。因而，在不脱离本申请精神的情况下，可以将下文论述的第一元件、组件、区域、层或者部分称作第二元件、组件、区域、层或者部分。

而且，相对术语，例如“下面”或者“底部”和“上面”或者“顶端”在这里用于描述如附图中展示的一个元件与另一个元件的关系。应该理解相对术语除了包括附图中所述的方向外还包括器件的不同方向。例如，如果翻转图中的器件，则被描述为在另一元件的下边的元件变为在另一个元件的上边。因此示范性术语“下面”根据图的具体方向包括“下面”和“上面”两个方向。同样地，如果翻转一个图中的装置，描述为“在其他的元件下面”或者“在其他的元件之下”的元件定向为在其它元件上方。因此，示范性术语“在下面”或者“在...之下”包括上面和下面两个方向。

这里参照示意性说明本申请的理想化实施例的横截面图(和/或平面图)来描述本申请的实施例。同样地，可以预计会存在因例如制造工艺和/或容差而导致的与示意图形状的偏离。因而，不将本申请的实施例认为是对这里说明的区域的具体形状的限制，而是包括由例如制造导致的形状的偏差。例如，说明为或者描述为矩形的蚀刻区域典型地具有圆的或者曲线特征。因而，图中说明的区域本质上是示意性的，它们的形状不表示装置区域的精确的形状也不限制本申请的范围。

除非另有限定，这里使用的全部术语(包括技术和科学名词)与本申请所属领域的普通技术人员通常所理解的具有同样的意义。还应当理解的是术语，例如在常用词典中定义的术语应当被解释为与相关技术的文献中的意义相协调，除非这里清楚地限定外，不解释为理想化或者过分形式意义。本领域的技术人员应当理解，对邻近另一部件配置的结构或功能部件的引用可能具有重叠或者在另一部件之下的部分。

本申请公开了一种半导体结构的制造方法，可以适用于需要非晶化离子注入的任何场合，并且也不局限于非晶化离子注入，只要其中涉及到注入处理，即可适用于本申请所公开的制造方法。

如图1所示，本申请实施方式中的示例，衬底100可以为硅衬底，衬底100可以包括源/漏区200和栅极堆叠300。根据现有技术公知的设计要求(例如P型衬底或者N型衬底)，衬底100可以包括各种掺杂配置。其他实施例中衬底100还可以包括其他基本半导体，例如锗，或者，衬底100可以包括化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或者磷化铟。典型地，衬底100的厚度可以是但不限于约几百微米，例如可以在400μm-800μm的厚度范围内。衬底上形成的源/漏区200可以通过向衬底100中注入P型或N型掺杂物或杂质而形成，源/漏区200也可以是通过选择性外延生长所形成的提升的源/漏极结构，其外延部分的顶部高于栅极堆叠底部。衬底100上形成的栅极堆叠300，可以采用现有技术中前栅工艺或后栅工艺，栅极堆叠可以包括伪栅和承载伪栅的栅介质层。通常的，在栅极堆叠的侧壁上还可以形成侧墙，侧墙可以有多层结构。

随后，如图1所示，可以在栅极堆叠300的顶面上形成光反射层400，具体的，可以先采用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)或其他合适的方法沉积形成一层光反射层，随后采用光刻工艺去除源/漏区200表面的光反射层400而仅保留栅极堆叠300顶面上的光反射层。光反射层400可以采用例如Ag等金属材料，也可以采用例如SiN或者SiON等材料，光反射率可以通过控制材料和光反射层的厚度加以调整控制。光反射层400可以有效避免栅极堆叠300不必要地被后续的激光处理影响。

随后，如图1所示，可以在源/漏区200表面形成光吸收层500，具体的，可以先采用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)或其他合适的方法沉积形成一层光吸收层，随后采用光刻工艺去除光反射层400表面的光吸收层500而仅保留源/漏区200表面的光吸收层500。光反射层500可以采用例如SiN或者SiO

随后，如图2所示，可以采用脉冲激光加热的方式对形成有光吸收层500的源/漏区200进行非晶化注入处理，破坏源/漏区200的接触区的晶格结构，使源/漏区200的接触区非晶化得到非晶硅(a-Si)层600。其中，激光源可以选用808nm/532/355nm/308nm/248nm的脉冲激光器，脉宽1ns-1us、频率1～100kHz，激光的能量为100mJ/cm

随后，如图3所示，可以去除源/漏区的非晶硅(a-Si)层600表面的光吸收层500，可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀等常规技术对光吸收层500进行刻蚀去除。然后可以在源/漏区的非晶硅(a-Si)层600表面形成扩散层700，具体的，可以先采用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)或其他合适的方法沉积形成一层扩散层，随后采用光刻工艺仅保留源/漏区的非晶硅(a-Si)层600表面的扩散层700。根据器件需要，扩散层700可以是掺杂氧化硼或氧化磷的氧化硅层，扩散层700作为后续退火处理中的固相扩散源。随后，如图3所示，对表面形成有扩散层700的源/漏区的非晶硅(a-Si)层600进行退火处理，以将作为固相扩散源的扩散层700中的掺杂元素例如硼元素扩散到源/漏区的接触区中，提高表面的掺杂浓度，进一步降低势垒。退火处理可以采用低功率激光退火，或者激光退火与其他退火的组合，激光可以选用与非晶化注入处理相同的激光器来发生。

随后，如图4所示，可以去除扩散层700，可以采用干法刻蚀或者湿法刻蚀等常规技术对扩散层700进行刻蚀去除。然后可以再在源/漏区的非晶硅(a-Si)层600表面形成金属层800，具体的，可以先采用化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)或其他合适的方法沉积形成一层金属层，随后采用光刻工艺仅保留源/漏区的非晶硅(a-Si)层600表面的金属层800。金属层例如可以是Ti，当然也不限于Ti，还可以选用Co、Ni或NiPt的金属或其合金薄膜。

随后，如图4所示，对表面形成有金属层800的源/漏区的非晶硅(a-Si)层600进行退火处理，以形成金属硅化物，例如硅化钛，以减小源/漏区的接触电阻，提高器件性能。退火处理可以采用低功率激光退火，或者激光退火与其他退火的组合，激光可以选用与非晶化注入处理和扩散退火处理相同的激光器来发生。

由于本申请中采用激光技术，进行非晶化注入处理以及随后的退火处理，能够同时替代了原有的预非晶化离子注入(PAI)和接触孔注入，从而有效减少以往再结晶层的下面区域所产生的缺陷，从而提高半导体器件的性能。同时，为了将激光技术有效适用于非晶化注入，在需要进行非晶化注入的表面形成激光吸收层，以提高激光能量的吸收效率。

在以上的描述中，对于各层的构图、刻蚀等技术细节并没有做出详细的说明。但是本领域技术人员应当理解，可以通过各种技术手段，来形成所需形状的层、区域等。另外，为了形成同一结构，本领域技术人员还可以设计出与以上描述的方法并不完全相同的方法。另外，尽管在以上分别描述了各实施例，但是这并不意味着各个实施例中的措施不能有利地结合使用。

以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。