阅读说明：本技术 半导体制程的方法 (Method for semiconductor process ) 是由 刘书豪 陈国儒 吴濬宏 陈佳政 陈亮吟 张惠政 王英郎 于 2019-05-09 设计创作，主要内容包括：本公开涉及一种半导体制程的方法。此处所述的实施例一般关于形成超浅接面于p型源极/漏极区中,且超浅接面具有高掺质浓度与低接点电阻。在一实施例中,方法包括形成源极/漏极区于基板上的主动区中,且源极/漏极区包含锗；进行采用镓的离子布植制程,以形成非晶区于源极/漏极区中；进行采用掺质的离子布植制程至非晶区中；以及对非晶区进行热制程。(The present disclosure relates to a method of semiconductor processing. Embodiments described herein generally relate to forming ultra-shallow junctions in p-type source/drain regions, with high dopant concentrations and low contact resistance. In one embodiment, a method includes forming source/drain regions in an active region on a substrate, the source/drain regions comprising germanium; performing an ion implantation process using gallium to form an amorphous region in the source/drain region; performing an ion implantation process using a dopant into the amorphous region; and performing a thermal process on the amorphous region.)

半导体制程的方法

技术领域

本发明实施例关于形成超浅接面于p型源极/漏极区中，且超浅接面具有高掺质浓度与低接点电阻。

背景技术

当半导体产业朝向纳米技术的制程节点迈进，以达更高的装置密度、更高的效能、与更低的成本时，在三维设计如鳍状场效晶体管面临制程与设计的问题。鳍状场效晶体管通常包含高高宽比的半导体鳍状物，且通道与源极/漏极区形成其中。栅极沿着鳍状结构的侧壁延伸至鳍状结构上(比如包覆鳍状结构)，可增加通道的表面积以制作更快、更可信、与更易控制的半导体晶体管装置。

鳍状场效晶体管装置通常包含半导体区，其用于形成源极区与漏极区。接着形成金属硅化物于半导体区的表面上，以减少接点电阻。然而随着尺寸缩小，上述装置出现新的挑战。

发明内容

本发明一实施例提供的半导体制程的方法，包括：形成源极/漏极区于基板上的主动区中，且源极/漏极区包含锗；进行采用镓的离子布植制程，以形成非晶区于源极/漏极区中；进行采用掺质的离子布植制程至非晶区中；以及对非晶区进行热制程。

附图说明

图1是一些实施例中，对应制作阶段的中间结构的立体图。

图2至图9是一些实施例中，对应多种制作阶段的个别中间结构的剖视图。

图10为一些实施例中，多种掺质轮廓的附图。

图11是一些实施例中，装置结构的部分剖视图。

附图标记说明：

A-A 剖面

210 金属层

213 第一区

214 硅化物层

215 上表面

217 第二区

219 非晶区

220 界面介电层

221 掺杂区

222 栅极介电层

223 结晶区

224 顺应层

226 栅极充填导电材料

228a、228b 置换栅极结构

230 第二层间介电层

231 预非晶布植制程

232 源极/漏极接点开口

233 热处理

234 导电结构

251 虚置栅极结构

253 沟槽

270 基板

274 鳍状物

278 隔离区

280 界面介电层

282 虚置栅极

284 遮罩

286 栅极间隔物

292 源极/漏极区

296 接点蚀刻停止层

297 第一层间介电层

890 插图

892 硅化物区

896 第一物种

898 第二物种

1012 第一轮廓

1014 第二轮廓

1016 第三轮廓

具体实施方式

下述公开内容提供许多不同实施例或实例以实施本发明的不同结构。下述特定构件与排列的实施例用以简化本发明而非局限本发明。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本发明的多个实例可采用重复标号及/或符号使说明简化及明确，但这些重复不代表多种实施例中相同标号的元件之间具有相同的对应关系。

此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“下侧”、“上方”、“上侧”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件亦可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。

下述的多种实施例一般关于采用掺质如镓离子，以形成非晶区于p型场效晶体管装置所用的源极/漏极区中。对p型场效晶体管而言，镓为合适掺质且具有高平衡的固体溶解度。镓在锗与含高浓度锗(如大于或等于约40原子％)的硅锗中的扩散现象慢。因此布制镓于硅锗中可形成超高掺质浓度的超浅接面于邻近源极/漏极区的上表面处，进而降低短通道效应及连接至源极/漏极区的接点电阻。在一些例子中，可省略后续的掺质布植制程。

上述内容概述了本发明中的一些实施例。可以预期的是，平面晶体管装置或三维晶体管装置如本发明实施例所述的鳍状场效晶体管可实施本发明实施例的概念。用于此处所述的实施例的一些例示性装置可包含水平的全环绕式栅极场效晶体管、垂直的全环绕式栅极场效晶体管、纳米线通道场效晶体管、应变的半导体装置、绝缘层上硅装置、具有鳍状物于冠状结构(如图11所示的结构)或非冠状结构上的鳍状场效晶体管、或其他装置，其可因预处理制程减少负载效应及/或取决于基板的成长相关的问题而得利。

图1是中间结构的例子的三维图。图1亦显示后续附图的剖面图所用的参考剖面。鳍状物274形成于半导体的基板270上。半导体的基板270可为或包含基体半导体基板、绝缘层上半导体基板、或类似物，其可掺杂p型或n型掺质或未掺杂。在一些实施例中，半导体的基板270的半导体材料可包含半导体元素如硅或锗、半导体化合物、半导体合金、或上述的组合。每一鳍状物274可提供主动区，即一或多个装置形成处。鳍状物274的制作方法，是在半导体的基板270上进行合适制程，包含遮罩、光微影、及/或蚀刻制程以形成沟槽253至基板270中，并保留自基板270向上延伸的鳍状物。鳍状物274的图案化方法可为任何合适方法。举例来说，鳍状物274的图案化方法可采用一或多道光微影制程，比如双重图案化或多重图案化制程。一般而言，双重图案化或多重图案化制程结合光微影与自对准制程，其产生的图案间距可小于单一的直接光微影制程所产生的图案间距。举例来说，一实施例形成牺牲层于基板上，并采用光微影制程图案化牺牲层。以自对准制程沿着图案化的牺牲层的侧部形成间隔物。接着移除牺牲层，再以保留的间隔物图案化鳍状物274并形成沟槽253。接着可将绝缘材料如氧化物(如氧化硅)、氮化物、类似物、或上述的组合填入沟槽253。绝缘材料可凹陷以形成隔离区278，且凹陷方法可采用可接受的蚀刻制程。绝缘材料凹陷后，鳍状物274自相邻的隔离区278之间凸起并高于隔离区278。

虚置栅极结构251形成于鳍状物274上。虚置栅极结构251位于鳍状物274上，且延伸方向垂直于鳍状物274。每一虚置栅极结构251包含界面介电层280、界面介电层280上的虚置栅极282、与虚置栅极282上的遮罩284。用于虚置栅极结构251的界面介电层280、虚置栅极282、与遮罩284的形成方法，可为依序形成个别的层状物，再图案化这些层状物成虚置栅极结构251。举例来说，用于界面介电层280的层状物可包含或可为氧化硅、氮化硅、类似物、或上述的多层。用于虚置栅极282的层状物可包含或可为硅(如多晶硅)或另一材料。用于遮罩284的层状物可包含或可为氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、类似物、或上述的组合。层状物的形成方法或沉积方法可为任何合适的沉积技术。接着图案化用于界面介电层280、虚置栅极282、与遮罩284的层状物，以形成用于虚置栅极结构251的界面介电层280、虚置栅极282、与遮罩284。举例来说，图案化方法可采用光微影与一或多道蚀刻制程。

图2至图9是对应多种制作阶段的个别中间结构的剖视图，其对应图1中的剖面A-A。图1中的剖面A-A为沿着两侧的源极/漏极区292之间的鳍状物274中通道的平面。

如图2所示，栅极间隔物286沿着虚置栅极结构251的侧壁(比如界面介电层280、虚置栅极282、与遮罩284的侧壁)形成，并位于鳍状物274上。举例来说，栅极间隔物286的形成方法可为顺应性地沉积一或多层用于栅极间隔物286的材料，再非等向蚀刻一或多层的材料。用于栅极间隔物286的一或多层材料，可不同于虚置栅极结构251所用的材料。在一些实施例中，栅极间隔物286可包含或可为介电材料，比如氮化硅、氮氧化硅、碳氮化硅、类似物、上述的多层、或上述的组合，且其沉积方法可为任何合适的沉积技术。

在形成栅极间隔物286之后，可形成源极/漏极区292于虚置栅极结构251的两侧上的鳍状物274中，如图3所示。在一些例子中，蚀刻凹陷于鳍状物274中的方法可采用虚置栅极结构251与栅极间隔物286作为遮罩。可外延(磊晶)成长材料于凹陷中，以形成源极/漏极区292。在一些实施例中，外延的源极/漏极结构可为***结构，其上表面高于鳍状物274的原本上表面。在额外或其他实施例中，源极/漏极区292的形成方法为采用虚置栅极结构251作为遮罩，并布植掺质至鳍状物274及/或外延的源极/漏极区292中。

源极/漏极区292所用的材料可包含或可为硅锗(Si_xGe_1-x，其中x介于近似0至1之间)、碳化硅、磷化硅、碳磷化硅、锗、III-V族半导体化合物、II-VI族半导体化合物、或类似物，端视晶体管的导电形态而定。举例来说，用于形成III-V族半导体化合物的材料可包含砷化铟、砷化铝、砷化镓、磷化铟、氮化镓、砷化铟镓、砷化铟铝、锑化镓、锑化铝、磷化铝、磷化镓、或类似物。在一些例子中，硅锗或硅可包含于p型装置如p型场效晶体管的源极/漏极区292中，而碳磷化硅或磷化硅可包含于n型装置如p型场效晶体管的源极/漏极区292中。源极/漏极区292设计以产生应变效应，因此分别增进n型场效晶体管通道与p型场效晶体管通道的载子移动率。源极/漏极区292相对于鳍状物274可为***结构并具有晶面，而晶面对应半导体的基板270其结晶平面。

此处所述的多种实施例提供p型装置所用的高掺质浓度，因此改良装置效能。虽然本发明实施例主要为p型装置，但应理解此概念亦可用于n型装置。在一些实施例中，用于p型装置的源极/漏极区292为硅锗，且硅锗中的锗浓度介于约0原子％至约100原子％之间，比如介于约20原子％至约60原子％之间，又比如约40原子％。硅锗中的锗浓度较高时(比如大于或等于20原子％)，可导入应变至晶体管通道，进而增加空穴(电洞)移动率与通道驱动电流。锗部分的浓度可为沿着源极/漏极区292的厚度方向的梯度浓度。举例来说，源极/漏极区292朝源极/漏极区292的上表面215的部分，在源极/漏极区292中具有最大锗浓度。而远离上表面215的锗浓度可随着源极/漏极区292中的深度增加而降低。因此源极/漏极区292可具有至少一高锗浓度区与一低锗浓度区。在图3所示的实施例中，用于p型装置的源极/漏极区292具有第一区213于源极/漏极区292的上表面215处(或邻近上表面215处)，以及第二区217于第一区213的径向外侧，且自第一区213至第二区217的锗浓度随着径向降低。在一些例子中，第一区213的锗浓度可介于约20原子％至约100原子％之间，比如介于约40原子％至约80％之间，且其他部分为硅。第二区217的锗浓度可介于约0原子％至约20原子％之间，比如介于约5原子％至约15原子％之间，且其他部分为硅。

在制程中改变含锗前驱物气流并固定含硅前驱物气流，即可得不同锗浓度。合适的含硅前驱物气体可包含或可为硅烷或较高硅烷(Si_xH_(2x+2)，如二硅烷、三硅烷、或四硅烷)、或任何上述的组合。合适的含锗前驱物气体可包含或可为锗烷、二锗烷、或任何上述的组合。源极/漏极区292的外延法可采用化学气相沉积、低压化学气相沉积、远端等离子体化学气相沉积、或类似方法。

如图4所示，依序形成接点蚀刻停止层296与第一层间介电层297于源极/漏极区292的表面、栅极间隔物286的侧壁与上表面、遮罩284的上表面、与隔离区278的上表面上，且其形成方法可采用任何合适的沉积技术。接点蚀刻停止层296可顺应性地沉积，且可包含或可为氮化硅、碳氮化硅、氮化碳、类似物、或上述的组合。第一层间介电层297可包含或可为四乙氧基硅烷氧化物、氧化硅、低介电常数的介电材料(如介电常数低于氧化硅的材料)、或类似物。接着可进行化学机械研磨以平坦化第一层间介电层297与接点蚀刻停止层296，并移除虚置栅极结构251的遮罩284，使第一层间介电层297与接点蚀刻停止层296的上表面与虚置栅极282的上表面齐平。

接着采用一或多道蚀刻制程移除虚置栅极结构251。在移除虚置栅极结构251之后，形成凹陷于栅极间隔物286之间(即移除虚置栅极结构251处)，并经由凹陷露出鳍状物274的通道区。接着形成置换栅极结构228a与228b于移除虚置栅极结构251所产生的凹陷中，如图4所示。置换栅极结构228a与228b可各自包含界面介电层220、栅极介电层222、一或多个视情况形成的顺应层224、与栅极充填导电材料226。界面介电层220沿着通道区形成于鳍状物274的上表面上。界面介电层220可为热氧化或化学氧化鳍状物274所形成的氧化物(如氧化硅)、及/或采用任何合适沉积技术所形成的氧化物(如氧化硅)、氮化物(如氮化硅)、及/或其他介电层。

栅极介电层222可顺应性地沉积于移除虚置栅极结构251所形成的凹陷中(比如沉积于栅极间隔物286的侧壁与界面介电层220上)，以及第一层间介电层297、接点蚀刻停止层296、与栅极间隔物286的上表面上。栅极介电层222可为或可包含氧化硅、氮化硅、高介电常数的介电材料、上述的多层、或其他介电材料。高介电常数的介电材料其介电常数可大于约7.0，且可包含铪、铝、锆、镧、镁、钡、钛、或铅的金属氧化物或金属硅酸盐、上述的多层、或上述的组合。

一或多个视情况形成的顺应层224可包含一或多个阻障层及/或盖层，与一或多个功函数调整层。一或多个阻障层及/或盖层可包含氮化钽、氮化钛、类似物、或上述的组合。一或多个功函数调整层可包含或可为碳化铝钛、氧化铝钛、氮化铝钛、类似物、或上述的组合。一或多个功函数调整层、阻障层、及/或盖层所用的材料选择，端视晶体管如p型场效晶体管或n型场效晶体管所需的临界电压而定。栅极充填导电材料226形成于一或多个顺应层224上(若形成顺应层224的话)及/或形成于栅极介电层222上。栅极充填导电材料226可填入虚置栅极结构251被移除后所留下的凹陷。栅极充填导电材料226可为或可包括含金属的材料如钨、钴、铝、钌、铜、上述的多层、上述的组合、或类似物。

平坦化制程如化学机械研磨可移除栅极充填导电材料226、一或多个顺应层224、与栅极介电层222位于第一层间介电层297、接点蚀刻停止层296、与栅极间隔物286的上表面之上的部分。置换栅极结构228a与228b可各自包含栅极充填导电材料226、一或多个顺应层224、栅极介电层222、与界面介电层220，如图4所示。

图4亦显示第二层间介电层230形成于栅极充填导电材料226、一或多个顺应层224、栅极介电层222、第一层间介电层297、栅极间隔物286、与接点蚀刻停止层296上。第二层间介电层230可包含或可为氧化硅、低介电常数的介电材料、氮氧化硅、磷硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硼磷硅酸盐玻璃、未掺杂的硅酸盐玻璃、有机硅酸盐玻璃、碳氧化硅、旋转涂布玻璃、旋转涂布聚合物、碳化硅材、上述的化合物、上述的复合物、类似物、或上述的组合。

在形成第二层间介电层230之后，形成源极/漏极接点开口232穿过第二层间介电层230、第一层间介电层297、与接点蚀刻停止层296以露出源极/漏极区292的至少一部分，如图4所示的例子。在一些实施例中，源极/漏极接点开口232可延伸至源极/漏极区292以利产生金属接点，其可延伸至源极/漏极区292的上表面或延伸至低于源极/漏极区292的上表面。举例来说，可图案化第二层间介电层230、第一层间介电层297、与接点蚀刻停止层296以形成源极/漏极接点开口232，且图案化方法可采用光微影与一或多道蚀刻制程。源极/漏极接点开口232可用于产生电性接点至晶体管的源极/漏极区292。

在形成源极/漏极接点开口232之后，进行预非晶布植制程231以非晶化露出的源极/漏极区292的一部分，即之后形成硅化物区处。如图5所示，预非晶布植制程注入杂质物种至源极/漏极区292中，以形成非晶区219。在一些例子中，非晶区219自源极/漏极区292之上表面向下的深度可介于约2nm至约20nm之间。在一实施例中，预非晶布植制程为离子布植制程，其将第一物种导入露出的源极/漏极区292，至少使源极/漏极区292的顶部转变成非晶结构。非晶区219可避免后续布植的掺质/杂质穿隧过晶格结构之间的空间，造成掺质/杂质深度超过所需的深度。因此后续的掺质/杂质可局限于非晶区219中的区域，及/或邻近源极/漏极区292的上表面。如此一来，后续形成的源极/漏极区292与导电结构之间的接点电阻可大幅下降。

在一些实施例中，欲掺杂的第一物种为III族元素如镓、铟、铊、或上述的组合。在一实施例中，第一物种为Ga⁶⁹。可在半导体的基板270上进行预非晶布植制程，而第二层间介电层230、第一层间介电层297、及/或接点蚀刻停止层296一并作为布植遮罩，以形成非晶区219于源极/漏极接点开口232所露出的源极/漏极区292中。非晶区219通常具有第一物种如镓随机分布其中。在一些实施例中，预非晶布植制程可产生高斯分布的第一物种于源极/漏极区292的晶格中，而峰值或最高的原子浓度靠近源极/漏极区292的上表面215，而较低浓度位于源极/漏极区292的较深处。在一些例子中，镓的峰值浓度为约1×10²²原子/cm³或更大，其垂直深度介于约2nm至约6nm之间，且镓浓度的梯度下降率可为约每2.5nm下降十倍。在一些例子中，镓的峰值浓度为约1×10²²原子/cm³或更大，其垂直深度介于约2nm至约8nm之间，且镓浓度的梯度下降率可为约每2.5nm下降十倍。

采用镓(如Ga⁶⁹)的预非晶布植制程可具有一些优点。在一些实施例中，预非晶布植制程采用镓作为第一物种具有优点，因为镓的原子半径(如元素尺寸)大于许多掺杂原子(如硼、锗、或硅)。因此镓较不会扩散深入硅锗的晶格结构中。这可让掺质轮廓在后续制程如退火之后，仍接近布植掺质时的轮廓。这可让制程在热预算上具有更多弹性。举例来说，可在多种高温制程前进行掺质布植。此外，镓在锗为主的源极/漏极区中通常比其他掺质物种(如硼)具有更高的固体溶解度，特别是在具有高浓度锗的区域(如第一区213)中。掺质溶解度越高，则可达越大量的掺质活化。即使在较高温度下，锗中的镓溶解度高且扩散慢，因此预非晶布植制程可在邻近源极/漏极区292的上表面215处产生高掺质浓度。因此预非晶布植制程可在源极/漏极区292的表面贡献较多空穴，以改善载子移动率。此外，由于镓较不会扩散，因此可缓和晶体管如鳍状场效晶体管中的短通道效应。因此可降低掺质拖曳问题，以更佳地控制漏极诱发阻障降低效应。一些应用可省略后续的掺质布植步骤，因为镓亦为用于p型装置的合适掺质。在预非晶布植制程与热处理后的多种掺质轮廓，将搭配图10进一步说明如下。

此处以镓作说明，但可预期尺寸大于主体材料(比如欲布植的基板)且在主体材料中具有高固体溶解度的化学元素，亦可用于预非晶源极/漏极区292的表面。

例示性的预非晶布植制程采用镓原子如下述。预非晶布植制程可包含产生镓离子，与布植镓离子至露出的源极/漏极区292。可由任何合适的镓离子源如固体、液体、或气体为主的离子源产生镓离子。在采用固体镓源的例子中，可将固体的含镓靶材如氮化镓、氧化镓、砷化镓、磷化镓或碘化镓置于等离子体腔室中。可采用钝气以在等离子体腔室中产生等离子体。接着加速等离子体离子，使其朝向含镓靶材撞击以形成镓离子。镓离子将布植至露出的源极/漏极区292中。若镓的剂量过高，则可能损伤通道与源极/漏极区292，并造成多种问题如临界电压偏移与漏极诱导阻障降低问题恶化。若掺杂剂量过低，则无法形成具有所需掺质浓度的浅接面以有效改变接点电阻。预非晶布植需依上述考量设计。在一实施例中，镓离子的布植能量介于约0.5keV至约20keV之间，比如介于约2keV至约6keV之间，而布植剂量介于约1×10¹⁵原子/cm²至2×10¹⁶原子/cm²之间。在一实施例中，镓离子的布植能量介于约0.5keV至约20keV之间，比如介于约2keV至约6keV之间，而布植剂量介于约5x10¹⁴原子/cm²至2×10¹⁶原子/cm²之间。在预非晶布植制程时的半导体的基板270其温度可维持在约-150℃至约450℃之间，比如约-100℃至约30℃之间。在一些例子中，在预非晶布植制程时的半导体的基板270其温度可维持在约-60℃。可斜向布植镓离子，且相对于垂直方向的斜向角度可介于约0度至约40度之间，比如约10度至约35度之间，又比如约20度。

应理解的是，可调整此处所述的参数使布植区有效地转换为非晶区，不管采用的第一物种为何。此外，虽然附图中的非晶区219局限于第一区213的边界内，一些实施例的非晶区219可延伸出第一区213。非晶区219的深度可视应用而变化，且可改变布植能量、基板温度、及/或倾斜角度以控制非晶区219的深度。

在形成非晶区219于露出的源极/漏极区292中之后，可进行掺质布植以将第二物种(如硼)导入露出的源极/漏极区292。掺质布植制程设计为进一步降低源极/漏极区292的接点电阻。由于第二物种的特性，可有效降低源极/漏极区292与后续形成的导电结构之间的接点电阻。特别的是，由于非晶区219中大原子尺寸的第一物种(如镓)的随机分布与大量悬吊键的存在，非晶区219中将捕获或局限大部分的第二物种。如此一来，在源极/漏极区292的表面处进行的掺质活化可大幅改善，因此进一步降低装置的接点电阻。

对p型装置而言，第二物种可包含硼、铝、镓、铟、铊或任何上述的组合。在一实施例中，第二物种为硼。在一些例子中，第二物种亦可包含n型掺质如磷、砷、锑、或类似物。若预非晶布植制程中采用的第一物种可提供装置所需及/或合适的导电性，则可视情况进行掺质布植制程。

采用离子布植制程所形成的第二物种，其布植的区域与第一物种布植的区域实质上相同，即形成掺杂区221于露出的源极/漏极区292中，如图6所示。掺杂区221可与非晶区219重叠，即第二物种可随机分布于含第一物种的非晶区219中。在一些实施例中，掺质布植制程可使第二物种分布于非晶区219中，而第二物种的峰值或最高浓度靠近源极/漏极区292的上表面，且较低浓度在非晶区219(或源极/漏极区292)中的较深处。在一实施例中，第二物种在垂直深度介于约2nm至约4nm的峰值浓度大于或等于约1×10²¹原子/cm³，而源极/漏极区292中的第二物种浓度自峰值浓度随着远离源极/漏极区的上表面215的方向下降。通过改变布植能量、基板温度、及/或倾斜角度，可控制掺杂区221的深度。虽然非晶区219通常比掺杂区221更大且更深地分布于源极/漏极区292中，一些实施例中的掺杂区221可延伸超出非晶区219的边界，并延伸至非晶区219的边界与第一区213的边界之间的区域。在一些实施例中，掺质区221可进一步延伸至第二区217中。在大部分的情况中，后续的退火制程会进一步增加掺质扩散。

在一实施例中，第二物种(如硼)的布植能量介于约0.5keV至约10keV之间，布植剂量介于约1×10¹²原子/cm²至约1×10¹⁶原子/cm²之间(比如约1×10¹⁵原子/cm²)。若需要的话，p型掺质可为斜向布植，且相对于垂直方向的斜向角度可介于约0度至约30度之间。

在视情况进行的掺质布植制程之后，进行热处理233以活化源极/漏极区292中的掺质。热处理233可进一步再结晶任何非晶的源极/漏极区。举例来说，热处理233可整合掺质原子至源极/漏极区292的晶格中，以重排非晶区219的结晶结构并再分布掺质分子(如第一物种与第二物种)。排列晶格与活化掺质可降低掺杂区的电阻。一旦完成热处理233，非晶区219可转变成结晶区223，如图7所示。结晶区223可具有第一物种与第二物种随机分布其中。在一些实施例中，结晶区223的第一物种与第二物种的峰值或较高浓度邻近源极/漏极区292的上表面215，而第一物种与第二物种的较低浓度(比峰值浓度低一个级数)在结晶区223中的较深处(朝远离上表面215的方向)。在一例中，结晶区223可为掺杂第一物种与第二物种的硅锗。在第一物种为镓且第二物种为硼的例子中，结晶区223可为掺杂镓及/或掺杂硼的硅锗。

在一实施例中，退火处理为毫秒退火制程。在一些实施例中，毫秒退火制程采用激光退火制程，以达毫秒范围的退火时间。进行毫秒等级的退火制程可具有优点，即使退火温度高(如850℃或更高)，极短时间的退火处理可活化源极/漏极区292中的掺质(如第一物种与第二物种)，但最小化源极/漏极区292中的掺质扩散。由于源极/漏极区292中的掺质活化具有最小扩散，因此可避免短通道效应。用于进行激光退火制程的腔室可为购自加州SantaClara的Applied Materials公司的Astra腔室。可以预期的是，可采用闪光灯退火制程或采用合适光学射线的任何进阶制程，以进行非常短时间(如毫秒等级)的退火。

激光退火制程的进行方式，可由能量源的激光束扫描越过源极/漏极区292的露出表面。激光束可依序施加至或扫描源极/漏极区292的多个部分。举例来说，激光束可退火源极/漏极区292的第一部分，接着可移开半导体的基板270及/或激光束，且激光束可退火源极/漏极区292的第二部分。能量源可为任何种类的激光如气体激光、准分子激光、固态激光、纤维激光、半导体激光、或类似物。激光束可具有固定能量通量。激光束施加至源极/漏极区292的露出表面时，相对于输送至源极/漏极区292的表面的能量可传输或扫描半导体的基板270(反之亦然)。在各种例子中，激光扫描速率可介于约15mm/秒至约650mm/秒之间，其可依应用所需的停留时间而变化。可操作激光束以具有所需范围的波长与强度。在一些实施例中，激光束的波长可介于约200nm至约20微米之间，比如介于约700nm至约1200nm之间，又比如介于约950nm至约1000nm之间，而激光束的强度可介于约0.1W/cm²至约10W/cm²之间。可进行激光退火制程，使激光照射其上的每一部分可瞬间升温至约800℃或更高，比如约850℃或更高，又比如介于约900℃至约1200℃之间。在激光退火制程时，腔室压力可维持在约10Torr至约850Torr之间。激光束的停留时间可介于约0.01毫秒至约10毫秒之间，比如介于约0.5毫秒至约5毫秒之间，又比如介于0.1毫秒至3毫秒之间。

在另一实施例中，热处理233为快速热退火制程与之后的毫秒退火(如前述的毫秒退火制程)。在此实施例中，快速热退火制程可再结晶或修复非晶区219的晶体结构，因为镓布植在源极/漏极区292中。后续的毫秒退火制程将重排或再分布掺质原子(如第一物种与第二物种)以活化掺质。由于毫秒退火制程的时间范围为毫秒等级，可最小化掺质扩散出源极/漏极区292的现象。可采用灯如卤素灯或闪光灯的阵列加热图7的中间结构，以进行快速热退火制程。在采用卤素灯进行退火制程的实施例中，可包含加热并维持图7的中间结构的温度至200℃或更高，比如介于约250℃至约350℃之间。卤素灯的光照射在图7的中间结构的露出表面上的时间介于约1秒至600秒之间(比如介于约10秒至约180秒之间)，以进一步加热图7的中间结构的表面(比如源极/漏极区292的上表面215)的温度到介于约400℃至约800℃之间(比如介于约550℃至约700℃之间或介于约200℃至约800℃之间)。在一些实施例中，可在毫秒退火制程后进行快速热退火制程。

在热处理233后，形成硅化物层于源极/漏极区292上。硅化物层可降低装置的接点电阻。在一些实施例中，硅化物层的形成方法可为形成金属如钛或钽于源极/漏极区292的露出表面上，并退火以使金属与源极/漏极区292的材料反应形成硅化物层。

在一实施例中，顺应的金属层210形成于露出的源极/漏极区292的表面上，并形成于第二层间介电层230、第一层间介电层297、与接点蚀刻停止层296的表面上，如图8所示。金属层210可为单层或多层堆叠。在金属层210为单层的例子中，金属层210可为或可包含钛、钽、或类似物。在采用双层堆叠作为金属层210的例子中，第一层可为或可包含钛、钽、或类似物，而第二层可为或可包含氮化钛、氧化钛、氮化钽、氧化钽、或类似物。第一层可形成于第二层上，反之亦然。金属层210的沉积方法可为原子层沉积、物理气相沉积、化学气相沉积、或任何合适的沉积技术。在采用双层结构的例子中，第一层的形成方法可为物理气相沉积，而第二层的形成方法可为原子层沉积。在一些实施例中，金属层210为钛层。在另一实施例中，金属层210为氮化钛层形成于钛层上的层状堆叠。

在沉积金属之后，进行退火制程使源极/漏极区292的上侧部分与金属层210反应形成硅化物层214，如图8所示。加热基板可导致硅化反应发生，不论金属层210接触源极/漏极区292的位置为何处。硅化反应可发生在源极/漏极区292与金属层210之间的界面，以及源极/漏极区292与金属层210之间的界面之外及/或周围的区域。在金属层210为层状堆叠(如钛与氮化钛)的一些例子中，底层(如钛)可与源极/漏极区292反应并完全转变成第一硅化物区。第一硅化物区的一部分可与结晶区223重叠。图8中的插图890为放大的部分附图，其显示硅化物层214的例子，且硅化物层214具有硅化物区892形成于源极/漏极区292与金属层210之间的界面。在金属层210为钛与氮化钛的层状堆叠时，硅化物区892可为钛硅化物如钛硅锗。硅化物区892可包含第一物种896如镓与第二物种898如硼，及/或第一物种896如镓与第二物种898如硼围绕硅化物区892。在插图890中放大第一物种896与第二物种898以利理解。在一些例子中，第二物种898大量分布于结晶区223中，因为结晶区223中具有大原子尺寸的第一物种896(如镓)的随机分布与大量悬吊键存在。在一些实施例中，第一物种896与第二物种898可沿着硅化物层214与结晶区223之间的界面随机分布。在一些实施例中，第一物种896与第二物种898可随机分布于硅化物区892中。在一些实施例中，第一物种896与第二物种898可沿着源极/漏极区292的厚度方向渐变地分布于硅化物区892中，而第一物种896与第二物种898的峰值浓度或较高浓度靠近源极/漏极区292的上表面215，且其较低浓度(比如比峰值浓度低至少一个级数的浓度)在源极/漏极区292中较深的位置。

举例来说，形成硅化物所采用的退火制程可为快速热退火，其温度介于约400℃至约650℃之间(比如约500℃)，且历时约5秒至约60秒之间。举例来说，硅化物层214的厚度可介于2nm至约20nm之间。在一些例子中，可由选择性蚀刻制程移除未反应的金属层210，而选择性蚀刻制程可攻击未反应的金属层210但不攻击硅化物层214。选择性蚀刻制程可为任何合适的湿蚀刻或干蚀刻制程。在一些例子中，未反应的金属层210可用于形成粘着层及/或阻障层。

如图9所示，形成导电结构234于源极/漏极接点开口232中以到源极/漏极区292。举例来说，每一导电结构234可包含顺应性的粘着层形成于源极/漏极接点开口232的露出表面中、阻障层形成于粘着层上、以及导电材料形成于阻障层上。在一些实施例中，衬垫层如介电间隔物衬垫层可位于源极/漏极接点开口232的露出表面上，并延伸至源极/漏极区292中。在此例中，阻障层可位于介电间隔物衬垫层的内部。介电间隔物衬垫层可在源极/漏极区292定义底部空穴以进行存取。在一些实施例中，介电间隔物衬垫层可延伸至源极/漏极区292中，且其深度不同于阻障层的深度。在一些实施例中，介电间隔物衬垫层可延伸至源极/漏极区，且其深度大于阻障层的深度。用于介电间隔物衬垫层的合适材料可包含但不限于碳氧化硅、氮氧化硅、氧化硅、氮化硅、或上述的组合。粘着层可为或可包含钛、钽、类似物、或上述的组合，且其沉积方法可为原子层沉积、化学气相沉积、或另一沉积技术。阻障层可为或可包含氮化钛、氧化钛、氮化钽、氧化钽、类似物、或上述的组合，且其沉积方法可为原子层沉积、化学气相沉积、或另一沉积技术。导电材料可沉积于阻障层上，并填入源极/漏极接点开口。导电材料可为或可包含钨、钴、钌、铝、金、银、上述的合金、类似物、或上述的组合，且其沉积方法可为化学气相沉积、原子层沉积、物理气相沉积、或另一沉积技术。在沉积导电材料之后，可采用平坦化制程如化学机械研磨移除多余的导电材料、阻障层、与粘着层。因此导电结构与第二层间介电层230的上表面可共平面。导电结构234可称作接点、插塞、或类似物。

图10是一些实施例中，预非晶布植制程与热制程之后的多种掺质轮廓的图表，图表显示自源极/汲辑区292的上表面朝向源极/漏极区292中的深度(如垂直深度)所对应的掺质浓度。图表显示硼浓度的第一轮廓1012，其预布植制程包含硼布植与之后的镓布植。图表显示硼浓度的第二轮廓1014，其预非晶布植制程包含镓布植与之后的硼布植。图表亦显示镓浓度的第三轮廓1016，其预非晶布植制程包含镓布植，且可在镓布植之前或之后进行硼布植。为了说明目的，源极/漏极区的固有材料为硅锗。在第二轮廓1014与第三轮廓1016所用的预非晶布植时，在约-60℃的温度下布植镓。用于第一轮廓1012、第二轮廓1014、与第三轮廓1016的热制程包含快速热退火，其于700℃下退火90秒。

如第二轮廓1014所示，当镓用于非晶化源极/漏极区时，在深度为约2nm至4nm的硼浓度，大于先采用硼以非晶化源极/漏极区的第一轮廓1012中深度为约2nm至4nm的硼浓度。第二轮廓1014指出非晶区中捕获大量的硼掺质，因为存在预非晶布植制程所布植的镓。因此在布植掺质如硼之前先布植镓的话，可在邻近源极/漏极区的表面处产生较高掺质浓度。第三轮廓1016显示镓在源极/漏极区的表面处(或与表面相邻处，其深度介于约1nm至约3nm之间)的峰值浓度为约1×10²²原子/cm³，因为镓的原子级尺寸较大且在锗中具有较高的固体溶解度。

虽然不同实施例中的装置结构可能不同，但可预期本发明的多种实施例能用于具有鳍状物于冠状结构上的鳍状场效晶体管。图11是一些实施例中，装置结构的部分剖视图。图11的结构可称作冠状结构，而图1的结构可称作非冠状结构。如图11所示，隔离区278的多个下侧表面可具有不同高度。在形成鳍状物274时图案化半导体的基板270，比如采用两个或更多图案化与蚀刻制程，即可得上述结构。

此处所述的多种实施例在布植第二掺质如硼之前，可采用镓使源极/漏极区的至少一部分非晶化，以形成高掺质浓度的源极/漏极区表面以用于p型场效晶体管装置。镓在锗中的固体溶解度高于硼，特别是在高浓度锗(约40原子％或更高)的硅锗中。因此镓可具有较高活化程度，进而比其他掺质贡献更多空穴以改良载子移动率。另一方面，镓布植产生的非晶区有助于捕获后续布植在源极/漏极区表面的掺质，以降低源极/漏极区与后续形成的导电结构之间的接点电阻。此外，由于镓因原子等级的尺寸较大而不易扩散，布植镓至硅锗中可在邻近源极/漏极区的上表面处产生高掺质浓度。因此可降低掺质拖曳的问题，以更佳地控制漏极诱导阻障下降效应。此外，由于镓亦为p型装置所用的合适掺质，一些实施例可省略后续的掺质布植步骤。

在一实施例中，提供半导体制程的方法。方法包括形成源极/漏极区于基板上的主动区中，且源极/漏极区包含锗；进行采用镓的离子布植制程，以形成非晶区于源极/漏极区中；进行采用掺质的离子布植制程至非晶区中；以及对非晶区进行热制程。

在一些实施例中，源极/漏极区为硅锗，其锗含量介于约20原子％至约80原子％之间。

在一些实施例中，采用镓的离子布植制程的镓剂量介于约1×10¹⁵原子/cm²至约2×10¹⁶原子/cm²之间。

在一些实施例中，离子布植制程的温度介于约-100℃至约30℃之间。

在一些实施例中，掺质为p型掺质。

在一些实施例中，掺质包括硼。

在一些实施例中，热制程包含激光退火制程，其激光束的停留时间介于约0.5毫秒至约5毫秒之间。

在另一实施例中，提供半导体制程的方法。方法包括形成源极/漏极区于基板上的主动区中，且源极/漏极区的锗浓度大于或等于约20原子％；形成介电层于主动区上；形成开口穿过介电层，以露出源极/漏极区的上表面的至少一部分；布植第一物种至露出的源极/漏极区中，且第一物种含镓；在布植第一物种之后，布植第二物种至露出的源极/漏极区中，且第二物种含p型掺质；对露出的源极/漏极区进行第一退火制程，且第一退火制程在第一温度区间下进行第一时间；在第一退火制程之后，对露出的源极/漏极区进行第二退火制程，且第二退火制程在第二温度区间下进行第二时间，第二温度区间高于第一温度区间，且第二时间小于第一时间；形成硅化物区于露出的源极/漏极区的上表面上；以及形成导电结构于开口中以到源极/漏极区的上表面。

在一些实施例中，源极/漏极区为硅锗，其锗浓度介于约40原子％至约80原子％之间。

在一些实施例中，布植至露出的源极/漏极区的第一物种剂量介于约1×10¹⁵原子/cm²至约2×10¹⁶原子/cm²之间。

在一些实施例中，布植至露出的源极/漏极区的第一物种剂量介于约5x10¹⁴原子/cm²至约2×10¹⁶原子/cm²之间。

在一些实施例中，布植第一物种的温度范围介于约-150℃至约450℃之间。

在一些实施例中，布植第一物种的温度范围介于约-100℃至约30℃之间。

在一些实施例中，布植第一物种的能量介于约0.5keV至约20keV之间，且布植的倾斜角度介于约10度至约35度之间。

在一些实施例中，第一退火制程包括快速热退火制程，第一温度区间介于约400℃至约800℃之间，且第一时间介于约1秒至约600秒之间，而第二退火制程包括激光退火制程，第二温度区间介于约900℃至约1200℃之间，且第二时间介于约0.5毫秒至约5毫秒之间。

在一些实施例中，第一退火制程包括快速热退火制程，第一温度区间介于约200℃至约800℃之间，且第一时间介于约1秒至约600秒之间，而第二退火制程包括激光退火制程，第二温度区间介于约900℃至约1200℃之间，且第二时间介于约0.5毫秒至约5毫秒之间。

在又一实施例中，提供结构。结构包括主动区，位于基板上，主动区包括源极/漏极区，源极/漏极区具有硅化物层位于其上；介电层，位于主动区上；以及导电结构，穿过介电层至主动区并接触源极/漏极区的硅化物层。源极/漏极区包括：第一区，邻近源极/漏极区的上表面，第一区与硅化物层的至少一部分重叠，第一区具有锗的第一浓度，第一区包含镓，镓的峰值浓度邻近源极/漏极区的上表面，且源极/漏极区中的镓浓度自峰值浓度随着远离源极/漏极区的上表面的方向降低；以及第二区，位于第一区与基板之间，第二区具有锗的第二浓度，且锗的第二浓度低于锗的第一浓度。

在一些实施例中，锗的第一浓度介于约20原子％至约100原子％之间，而锗的第二浓度介于约0原子％至约20原子％之间。

在一些实施例中，镓在垂直深度介于约2nm至约6nm处具有峰值浓度，其大于或等于约1×10²²原子/cm³。

在一些实施例中，镓在垂直深度介于约2nm至约8nm处具有峰值浓度，其大于或等于约1×10²²原子/cm³。

在一些实施例中，硅化物层为钛硅锗。

在一些实施例中，第一区还包括p型掺质。

在一些实施例中，p型掺质在垂直深度介于约2nm至约4nm之间具有峰值浓度，其大于或等于约1×10²¹原子/cm³，而源极/漏极区中的p型掺质浓度自峰值浓度随着远离源极/漏极区的上表面的方向减少。

上述实施例的特征有利于本技术领域中技术人员理解本公开。本技术领域中技术人员应理解可采用本公开作基础，设计并变化其他制程与结构以完成上述实施例的相同目的及/或相同优点。本技术领域中技术人员亦应理解，这些等效置换并未脱离本公开精神与范围，并可在未脱离本公开的精神与范围的前提下进行改变、替换、或变动。