[发明专利]形成浅接合的技术

说明书

技术领域

本揭示内容大体而言有关于半导体制造，且更特定而言，有关于形成浅接合(shallow junction)的技术。 

背景技术

离子注入(Ion implantation)是一种藉由利用受激离子(energizedion)直接轰击基板而向基板内沈积化学物质(chemical species)的工艺。在半导体制造中，离子注入机(ion implanter)主要用于掺杂工艺(doping process)，掺杂工艺改变目标材料的传导类型和水准。在集成电路(integrated circuit，IC)基板和其薄膜结构中的精确掺杂分布对于正常的IC效能常常是至关重要的。为了达成所要的掺杂分布，可能以不同的剂量和在不同的能量注入一种或多种离子物质。 

图1描绘了一种传统的离子注入机系统100，其中可根据本揭示内容的一实施例来实施低温离子注入的技术。如大多数离子注入机系统的典型情况，离子注入机系统100设于高真空环境中，离子注入机系统100可包括离子源102，其藉由电源101偏压至一定电位；以及，复合系列的束线组件(complex series of beam-line component)，离子束10穿过复合系列的束线组件。该系列的束线组件可包括(例如)提取电极(extraction electrode)104、90磁分析仪(90magnet analyzer)106、第一减速(D1)阶段(first deceleration(D1)stage)108、70磁准直仪(70magnetcollimator)110以及第二减速(D2)阶段(second deceleration(D2)stage)112。很像操纵光束的光学透镜系列，束线组件可在使离子束10朝向目标晶片转向之前过滤并 聚焦离子束10。在离子注入期间，目标晶片通常安装于压板114上，压板114可藉由有时被“台板(roplat)”的装置在一个或多个维度(例如，平移、旋转和倾斜)移动。 

随着半导体元件的持续小型化，对超浅接合的需求不断增加。举例而言，已做出巨大的努力来产生更好地活化、更浅且更陡的源极-漏极延伸接合(source-drain extension junction)来满足现代互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor，CMOS)元件的需要。 

为了在结晶硅晶片(crystalline silicon wafer)中产生陡的超浅接合，例如，可能会需要晶片表面的非晶化。一般而言，相对较厚的非晶硅(amorphous silicon)层可能是较佳的，因为薄非晶硅层可允许更显著的沟道效应(channeling)和因此更深的注入态掺杂剂原子深度分布(as-implanted dopant atoms depth distribution)和在超过非晶-结晶界面的末端(end-of-range，EOR)区中的更严重的注入后损伤。因此，更薄的非晶层可能会导致更深的接合深度，陡峭程度更低的掺杂分布、掺杂剂的不充分活化以及退火后更多的末端缺陷，其皆表示在现代CMOS元件小型化中的主要障碍，尤其是对于源极-漏极延伸掺杂。可利用预先非晶化注入(pre-amorphization implant，PAI)工艺来达成硅晶片的非晶化。至今，已在PAI工艺中使用了硅、锗或惰性气体原子离子以及某些外来分子离子物质(exotic molecular ion species)。