专利名称：修复离子注入损伤的方法
技术领域：
本发明涉及一种半导体制造エ艺技木，尤其涉及ー种修复离子注入损伤的方法。
背景技术：
随着时代的发展，从小規模集成电路发展到今天的百万芯片，其中单个元件特征图形尺寸的减小起了重要的推动作用，特征尺寸降低到45nm，甚至30nm以下。特征尺寸的减小和电路密度的增大带来了很多益处，在电路性能方面电路速度不断提高，传输距离缩短以及单个器件所占空间的减小使得信息通过芯片时所用的时间缩短，这种更快的性能使那些曾经等待计算机来完成一个简单工作的人获益匪浅。然而，元件密度的増加亦带来诸多问题，例如连线问题，制作损伤问题。
通常来说，集成电路的制作エ艺分为前端和后端。前端在半导体衬底上形成有源区、栅极以及相应的隔离结构等；后端在前端エ艺制作完成后，包括在半导体衬底表面，具体在有源区上方及栅极上方引出金属连线，以及封装、引脚连接等步骤。离子注入是将改变导电率的掺杂材料引入半导体衬底，以实现器件性能的标准技术，是形成有源区的关键步骤。在传统的离子注入系统中，所需要的掺杂材料在离子源中被离子化，离子被加速成具有规定的能量的离子束后被引向半导体衬底的表面。离子束中的高能离子掺入半导体材料并且被镶嵌到半导体材料的晶格之中。然而，离子注入会损伤所述半导体衬底表面，形成大量的晶格损伤。在后续形成金属连线过程中暴露问题。具体地，形成金属连线的过程包括对所述半导体衬底进行金属化处理，金属化处理过程包括物理气相沉积法在所述半导体衬底表面沉积金属层以及快速热退火处理，以形成金属硅化物；在处理过程中，金属层沉积在半导体衬底表面，会沿着受损晶格进入半导体衬底中，甚至进入栅极下方的沟道，导通沟道，造成器件开启和关闭失效。
发明内容
本发明要解决的技术问题是，提供ー种修复离子注入损伤的方法，防止后续金属化处理过程中沉积的金属进入所述半导体衬底内部，増加漏电流甚至造成器件穿通的问题。—种修复离子注入损伤的方法，包括以下步骤提供一半导体衬底，对所述半导体衬底实施离子注入エ艺，以在所述半导体衬底中形成源区和漏区；在氢气的氛围中对所述半导体衬底进行热处理工艺，以修复所述离子注入导致的所述源区和漏区表面的晶格损伤；对所述源区和漏区表面进行金属化处理；在所述源区和漏区上方形成金属连线。进ー步的，所述热处理工艺采用炉管加热法。进ー步的，所述热处理工艺的温度为450°C 500°C。进ー步的，所述热处理工艺的时间为IOmin 30min。进ー步的，在所述热处理工艺的过程中还通入氮气，以维持气压。进ー步的，所述氢气的流量为0. 5L/min lL/min。
进ー步的，所述金属化处理步骤包括在所述半导体衬底表面沉积金属层；对所述半导体衬底进行快速热退火处理。进ー步的，所述金属层为镍、钴或钛。进ー步的，所述形成金属连线包括以下步骤在所述半导体衬底表面沉积绝缘物质；刻蚀所述绝缘物质以形成金属连线通孔，所述金属连线通孔暴露出所述源极和漏极；在金属连线通孔内填充金属物质，从而形成金属连线；进ー步的，所述金属物质为铜、钨或铝中的ー种或其组合。综上所述，本发明所述方法能够修复离子注入对半导体衬底表面的晶格损伤，从而在后续金属化处理过程中，有效防止沉积的金属进入所述半导体衬底内部，从而减小漏电流、避免造成器件穿通的问题，提高器件良率。
图I为本发明一实施例中修复离子注入损伤的方法的简要流程示意图。图2-图6为本发明一实施例中修复离子注入损伤的方法的流程结构示意图。
具体实施例方式为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进ー步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。其次，本发明利用示意图进行了详细的表述，在详述本发明实例时，为了便于说明，示意图不依照一般比例局部放大，不应以此作为对本发明的限定。本发明的核心思想是通过在所述半导体衬底进行离子注入形成源区和漏区后，将半导体衬底置于氢气的氛围中加热处理工艺，以使源区和漏区表面因离子注入损伤的晶格在热环境中自我重组、修复。图I为本发明一实施例中修复离子注入损伤的方法的简要流程示意图。图2-图6为本发明一实施例中修复离子注入损伤的方法的流程结构示意图。所述修复离子注入损伤的方法包括以下步骤SOl :如图2所示，提供一半导体衬底100，在所述半导体衬底100上方已形成有相应的器件结构，例如栅极102和位于栅极102侧壁的栅极氧化层103等结构，其形成过程为常见技术，故在此不做赘述。接着，对所述半导体衬底100实施离子注入エ艺，以在所述半导体衬底100中形成源区101和漏区102，所述源区101和漏区102分别位于栅极氧化层103的两侧。S02 :如图3所示，在氢气的氛围中对所述半导体衬底100进行热处理工艺，以修复离子注入损伤；所述热处理工艺采用炉管加热法。其中较佳的，所述热处理工艺的温度为450°C 50CTC。所述热处理工艺的时间为IOmin 30min,在所述热处理工艺的过程中还通入氮气，以维持气压，所述氢气的流量为0. 5L/min lL/min。在热处理工艺过程中晶格在热环境中自我重组以修复离子注入损伤；此外，氢键进入栅极氧化层103与半导体衬底100界面的悬挂键结合，可改善热载流子注入效应的可靠性测试結果。S03 :如图4和图5所示，对所述源区101和漏区102表面进行金属化处理；所述金属化处理步骤包括首先，在所述源区101和漏区102表面沉积金属层201 ;接着，对所述半导体衬底100进行快速热退火处理，以形成金属化合物203。在本实施例中，所述半导体衬底100为硅衬底或硅化合物的衬底，故沉积金属层并进行快速热退火处理后，即在半导体衬底100表面形成金属硅化物。但半导体衬底的材质并不限制于此，其他种类材质的半导体衬底，亦可通过上述金属化处理步骤形成金属化合物203，以降低金属连线与源区101和漏区102接触电阻。其中所述金属层201可以为镍、钴或钛中的ー种或其组合。其中较佳的，所述金属层的材料为镍，当器件尺寸的缩小时，镍的电阻率减小程度小，同时在反应过程中消耗的硅较少，便于形成更浅的结；在快速热退火过程中，镍与半导体衬底100的硅发生反应，形成金属化娃。S04 :如图6所示，在所述半导体衬底100上方形成金属连线205。详细的，所述形成金属连线205可通过以下步骤形成首先，在所述半导体衬底表面沉积绝缘物质204 ;然后，刻蚀所述绝缘物质204以形成金属连线通孔，所述金属连线通孔暴露所述源极101和漏极102的部分表面；之后，在所述金属连线通孔内沉积金属物质，以形成金属连线205。其 中，所述金属物质可以为铜、钨或铝中的ー种或其组合。综上所述，本发明所述方法能够修复注入离子对半导体衬底表面的晶格损伤，从而在后续金属化处理过程中，有效防止沉积的金属进入所述半导体衬底内部，减小漏电流、避免造成器件开关失效的问题。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。
权利要求
1.ー种修复离子注入损伤的方法，其特征在于，包括以下步骤 提供一半导体衬底，并对所述半导体衬底进行离子注入エ艺，以在所述半导体衬底中形成源区和漏区； 在氢气的氛围中对所述半导体衬底进行热处理工艺，以修复所述离子注入エ艺导致的所述半导体衬底表面的晶格损伤； 对所述源区和漏区表面进行金属化处理； 在所述源区和漏区上方形成金属连线。
2.如权利要求I所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述热处理工艺采用炉管加热法。
3.如权利要求2所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述热处理工艺的温度为 450°C 500°C。
4.如权利要求2所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述热处理工艺的时间为 IOmin 30min。
5.如权利要求I所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，在所述热处理工艺的过程中还通入氮气，以维持气压。
6.如权利要求I所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述氢气的流量为0.5L/min lL/min。
7.如权利要求I所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述金属化处理步骤包括 在所述源区和漏区表面沉积金属层； 对所述半导体衬底进行快速热退火处理。
8.如权利要求7所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述金属层为镍、钴、钛或其组合。
9.如权利要求I所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在于，所述形成金属连线包括以下步骤 在所述半导体衬底表面沉积绝缘物质； 刻蚀所述绝缘物质以形成金属连线通孔，所述金属连线通孔暴露出所述源极和漏扱； 在所述金属连线通孔内填充金属物质，从而形成金属连线。
10.如权利要求9所述的修复离子注入损伤的方法，其特征在干，所述金属物质为铜、钨或铝中的ー种或其组合。
全文摘要
本发明提供一种修复离子注入损伤的方法，包括以下步骤提供一半导体衬底，对所述半导体衬底实施离子注入工艺；在氢气的氛围中对所述半导体衬底进行热处理工艺，以修复离子注入损伤；对所述半导体衬底进行金属化处理；在所述半导体衬底上方形成金属连线。所述方法能够修复离子注入对半导体衬底表面的晶格损伤，从而在后续金属化处理过程中，有效防止沉积的金属进入所述半导体衬底内部，从而减小漏电流、避免造成器件穿通的问题。
文档编号H01L21/335GK102655088SQ201110051920
公开日2012年9月5日 申请日期2011年3月4日 优先权日2011年3月4日
发明者徐宽, 胡巍强 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司