TW409293B

Gas immersion laser annealing method suitable for use in the fabrication of reduced-dimension integrated circuits

Abstract

A method for fabricating a plurality of shallow-junction metal oxide semiconductor field-effect transistors (MOSFETs) on a selected area of a silicon wafer, in the case in which the MOSFETs are spaced from one another by substantially transparent isolation elements. The method includes the step of flooding the entire selected area with laser radiation that is intended to effect the heating to a desired threshold temperature of only the selected depth of a surface layer of silicon that has been previously amorphized to this selected depth and then doped. This threshold temperature is sufficient to melt amorphized silicon but is insufficient to melt crystalline silicon. However, should the laser radiation be directly incident on both the substantially transparent isolation elements and the silicon surface, a variable portion of the energy of the incident radiation traveling through the substantially transparent isolation elements would be transferred to the silicon surfaces in contact with the isolation elements depending on the depth of the isolation elements thereby causing unpredictable additional heating of the silicon which would result in an unwanted shift in the fluence required to reach the melt threshold temperature in those silicon regions which reach the melt threshold temperature. To prevent this, a top layer stack of a dielectric and a highly radiation-absorbent material (e. g., silicon dioxide and tantalum nitride) is deposited over the selected area prior to the flooding of the entire selected area with laser radiation taking place. Atfer, the melted silicon has cooled and recrystallized, the top layer of highly radiation-absorbent material is stripped.

TW409293B, drawing sheet 1
Sheet 1 of 1

Term

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15 claims: 11 independent, 4 dependent

  1. 1
    一種在基體表面層一選取區域上製造多個分隔開的MOSFET中每一個的源極與汲極接面的至少某些部份之方法,該分隔開的MOSFET中每一個包括了其自身所獨立選取的n與p通道之一,其中該選取區域包括了由實質上對所選取波長雷射輻射透明的第一選取材料構成並被配置在正被製造的該多數個MOSFET中諸相鄰者的結晶矽材料之間的隔離元件,其中該方法包含了諸步驟:(a)非結晶化一表面層到正被製造之該多數個MOSFET的該結晶矽材料的所選取深度;(b)在相對應於正被製造的該多數個分隔開的MOSFET的每一單獨MOSFET之非結晶矽表面層中,選擇性地離子植入所選取劑量的供該單獨MOSFET用的適當的n或p種類之摻雜物;(c)在該基體之該表面層的整個選取區域上沈積至少一層第一選取厚度的第二選取材料,該第二選取材料的該層(1)是入射於其上之所選取波長雷射輻射的吸收劑(2)具有比結晶矽更高的融化溫度;以及(d)然後用一選取值的幾乎均勻的該所選取波長之能量雷射輻射注滿該層第二選取材料之該表面的整個選取區域,該選取值是使得在該選取區域下方的矽被加熱至足以融化非結晶矽但是不足以融化結晶矽的溫度;因此,在該融化的矽已經冷卻之後,它再次結晶。
  2. 2
    如申請專利範圍第1項之方法,其中步驟(c)包含步驟為:(d)在沈積該第二選取材料之前沈積一層第二選取厚度的第三選取材料,該第三選取材料顯出防止非結晶矽表面層因直接地與該第二選取材料接觸而被污染之特性。
  3. 3
    如申請專利範圍第2項之方法,其中:該第一與第三選取材料各自包含了SiO 2 並且該第二選取材料包含了鉭氮化物。
  4. 4
    如申請專利範圍第3項之方法,其中:該雷射輻射的該選取波長是308nm。
  5. 5
    如申請專利範圍第4項之方法,其中:該鈦氮化物第二選取材料的該第一厚度是在20nm到150nm的範圍,並且該SiO 2 第三選取材料的該第二厚度是在5nm到50nm的範圍。
  6. 6
    如申請專利範圍第5項之方法,其中:該第一厚度是大約30nm並且該第二厚度是大約15nm。
  7. 7
    如申請專利範圍第2項之方法,其中:該第一與第三選取材料各自包含了SiO 2 並且該第二選取材料包含了金屬、金屬氧化物、金屬氮化物、金屬碳化物、碳、鎢、或鉭中一選取者。
  8. 8
    如申請專利範圍第1項之方法,其中:該第一選取厚度是足以導致該第二選取材料吸收大於50%的所有入射於其上的該選取波長雷射輻射。
  9. 9
    如申請專利範圍第1項之方法,其中:該等MOSFET中每一個包括一閘極部份;以及MOSFET之該源極與汲極接面的該某些部份包含了該源極與汲極接面之深度少於150nm的延伸部份,在空間上位於與該MOSFET的閘極部份成毗鄰關係。
  10. 10
    如申請專利範圍第9項之方法,其中:MOSFET之該源極與汲極接面的該某些部份更包含了深度在80nm至200nm範圍的剩餘部份。
  11. 11
    如申請專利範圍第10項之方法,其中:該源極與汲極接面之該等剩餘部份具有大約120nm的深度。
  12. 12
    如申請專利範圍第1項之方法,其中:MOSFET之該源極與汲極接面的該某些部份包含了該源極與汲極接面之深度在80nm至200nm範圍的特定部份。
  13. 13
    如申請專利範圍第12項之方法,其中:該源極與汲極接面的該等特定部份具有大約120nm的深度。
  14. 14
    如申請專利範圍第3項之方法,其中該方法包含了又一步驟:(e)在該融化的矽已經再結晶之後,剝除該第二選取材料的該沈積層。
  15. 15
    如申請專利範圍第1項之方法,其中正被製造的該多數個MOSFET中相鄰者包含了一對CMOS場效電晶體。
Independent claims15