发明名称 半导体装置之制造方法及退火装置
摘要 本发明提供一种MOS电晶体,其系防止因闸极中之杂质扩散不足所导致之空乏化,而且具有低电阻又浅的杂质扩散层。本发明之半导体装置之制造方法具有:在单结晶之半导体基板上形成闸极绝缘膜之工序;在闸极绝缘膜上形成包含多结晶导电膜之闸极之工序;将杂质注入于闸极中及与闸极邻接或离间之半导体基板之表面层中之工序;以主要使注入于闸极中之杂质扩散,并抑制注入于半导体基板之表面层中之杂质扩散之温度,施行热处理之第1热处理工序;及以活化注入于半导体基板中之杂质之温度,利用比第1热处理高温短时间施行热处理之第2热处理工序。
申请公布号 TWI225712 申请公布日期 2004.12.21
申请号 TW092119564 申请日期 2003.07.17
申请人 东芝股份有限公司 发明人 伊藤贵之;须黑恭一
分类号 H01L29/78;H01L21/265 主分类号 H01L29/78
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路二○一号七楼
主权项 1.一种半导体装置之制造方法,其特征在于具有: 在单结晶之半导体基板上形成闸极绝缘膜之工序; 在前述闸极绝缘膜上形成包含多结晶导电膜之闸 极之工序; 将杂质注入于前述闸极中及与前述闸极邻接或离 间之前述半导体基板之表面层中之工序; 以主要使注入于前述闸极中之杂质扩散,并抑制注 入于前述半导体基板之表面层中之杂质扩散之温 度,施行热处理之第1热处理工序;及 以活化注入于前述半导体基板中之杂质之温度,利 用比前述第1热处理高温短时间施行热处理之第2 热处理工序者。 2.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法, 其中注入前述杂质之工序具有: 第1离子注入工序,其系于邻接前述闸极之区域之 半导体基板之表面层进行离子注入,以形成第1杂 质离子注入区域;及 第2离子注入工序,其系于与前述闸极离间之区域 之半导体基板之表面层进行离子注入,以形成比前 述第1杂质离子注入区域深的第2杂质离子注入区 域。 3.如申请专利范围第2项之半导体装置之制造方法, 其中并且 于前述第1离子注入工序后、前述第2离子注入工 序前, 具有与前述第2热处理工序同一条件之第3热处理 工序。 4.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法, 其中前述多结晶导电膜系多结晶Si膜。 5.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法, 其中前述第1热处理工序系以退火温度600℃以上950 ℃以下以及依据温度条件,退火时间1小时至5秒之 条件进行。 6.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法, 其中前述第1热处理工序系采用红外灯或电热板实 施。 7.如申请专利范围第6项之半导体装置之制造方法, 其中前述红外灯系卤素灯。 8.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法, 其中前述第2热处理工序系热处理时间为100ms以下 。 9.如申请专利范围第8项之半导体装置之制造方法, 其中前述第2热处理工序系使用照射时间可调整到 100ms以下之光源实施。 10.如申请专利范围第9项之半导体装置之制造方法 ,其中前述第2热处理工序系使用照射能量密度为10 ~60J/cm2之光源。 11.如申请专利范围第10项之半导体装置之制造方 法,其中前述光源系Xe闪光灯。 12.如申请专利范围第11项之半导体装置之制造方 法,其中前述Xe闪光灯之照射时间为10ms以下。 13.如申请专利范围第10项之半导体装置之制造方 法,其中前述光源系准分子雷射或YAG雷射。 14.如申请专利范围第1项之半导体装置之制造方法 ,其中前述第2热处理工序系 在事先以较前述第1热处理工序之热处理温度低之 温度预备加热前述半导体基板之状态进行。 15.如申请专利范围第14项之半导体装置之制造方 法,其中前述预备加热之温度为200~600℃。 16.如申请专利范围第14项之半导体装置之制造方 法,其中前述预备加热系使用红外灯或电热板实施 。 17.如申请专利范围第1至16项中任一项之半导体装 置之制造方法,其中前述第1热处理工序与前述第2 热处理工序系使用单一退火装置,于同一反应室内 连续地执行。 18.如申请专利范围第17项之半导体装置之制造方 法,其中 前述退火装置具有反应室,其系密闭收纳基板;第1 加热源,其具有设于前述反应室内之照射时间100ms 以下、照射能量密度10~60J/cm2之光源;及第2加热源, 其系包含卤素灯或电热板。 19.如申请专利范围第18项之半导体装置之制造方 法,其中前述第1加热源系Xe闪光灯。 20.一种退火装置,其特征在于具有: 反应室,其系密闭收纳基板; 第1加热源,其具有设于述反应室内之照射时间100ms 以下、照射能量密度10~60J/cm2之光源;及 第2加热源,其包含卤素灯或电热板。 21.如申请专利范围第20项之退火装置,其中前述第1 加热源系Xe闪光灯。 图式简单说明: 图1(a)-(f)系表示本发明之实施型态之半导体制造 方法之各工序之半导体装置之剖面图。 图2系表示本发明之实施型态之闪光灯退火工序之 温度曲线图。 图3系表示本发明之实施型态之预退火工序之温度 曲线图。 图4(a)(b)系表示采用关于本发明之实施型态之二阶 段退火法所制作之实施例之MOS闸与取代二阶段退 火仅采用闪光灯退火之比较例1以及采用以往之退 火方法之比较例2之各MOS闸之闸电容与闸电压之关 系图。 图5系表示采用关于本发明之实施型态之二阶段退 火法所制作之实施例之闸极与取代二阶段退火仅 采用闪光灯退火法所制作之比较例之闸极之硼(B) 之浓度分布图。 图6系表示以关于本发明之实施型态之制造方法所 得到之源极/汲极之扩张区域内之硼(B)之浓度分布 图。 图7系表示关于本发明之实施型态之预退火条件。 图8系表示连续进行关于本发明之其它实施型态之 预退火(第1热处理)与闪光灯退火(第2热处理)时之 温度曲线图。 图9系表示于同一反应室内包含Xe闪光灯与卤素灯 之退火装置之概略构成图。
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