非对称替代金属栅场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术涉及非对称替代金属栅场效应晶体管及其制造方法。一种非对称场效应晶体管(FET)器件，包括：半导体衬底；被设置在所述半导体衬底上的掩埋氧化物层；被设置在所述掩埋氧化物层上的延伸的源极区；以及被设置在所述掩埋氧化物层上的漏极区。所述非对称FET器件也包括被设置在所述延伸的源极区与所述漏极区之间的绝缘体上硅区域以及被设置在所述延伸的源极区与所述绝缘体上硅区域上方的栅极区。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总体上涉及半导体制造，更具体地，涉及具有非对称结构的场效应晶体管(FET)的制造。
技术介绍
在用于制造FET的典型替代栅工艺中，伪栅被光刻地形成在衬底上，间隔物(spacer)形成在伪栅的侧壁上，并且沉积电介质以覆盖栅极并且填充栅极之间的区域。然后所述电介质被抛光或者回蚀以便与伪栅共面。然后去除伪栅，在所述电介质中留下开口。在所述开口内，沉积栅极电介质，并且用栅极材料过填充所述开口的剩余部分。然后抛光所述结构，以便所述开口中的栅极材料和所述电介质共面。 除了低泄漏(S卩，低关断状态电流)以减小功耗之外，高性能的推动力需要要求大驱动电流的微电子部件的高速操作。在常规晶体管技术中，源极/漏极延伸部可能与器件的栅极区交叠(overlap)。该交叠在器件中引起叠加电容(overlap capacitance)。通常，源极/漏极延伸部与栅极区的交叠越大，叠加电容越大。在当前的FET构造中，源极延伸部与栅极区的交叠量近似等于漏极区延伸部与栅极区的交叠量。
技术实现思路
根据一个实施例，一种制造非对称场效应晶体管器件的方法包括:形成半导体结构，所述半导体结构具有衬底层、掩埋氧化物(BOX)层、具有源极和漏极区的绝缘体上半导体(SOI)层、所述SOI层上的伪栅以及围绕所述伪栅设置的偏移(offset)间隔物；去除所述伪栅和所述偏移间隔物的至少一部分以暴露所述SOI层的一部分；以及在所述SOI层的所述部分以及所述偏移间隔物之上沉积衬里(liner)层。所述方法也包括:向所述衬里层的第一部分中注入离子；在所述衬里层的第二部分上沉积氧化物膜；以及去除所述衬里层的所述第一部分以在所述氧化物膜与所述偏移间隔物之间形成沟槽。所述方法还包括:通过在所述SOI层的被设置在所述沟槽下方的部分中注入掺杂剂，形成延伸的源极区；去除所述氧化物膜以及所述衬里层的所述第二部分；以及在所述延伸的源极区、所述偏移间隔物、所述间隔物层和所述氮化物层的暴露部分上沉积高k层。所述方法也包括:在所述高k层之上沉积金属栅极层；以及在所述金属栅极层之上形成接触金属层。 根据另一个实施例，一种制造非对称场效应晶体管器件的方法包括:形成具有衬底层、掩埋氧化物(BOX)层、绝缘体上半导体(SOI)层的半导体结构；在所述SOI层上形成伪栅并且形成围绕所述伪栅设置的偏移间隔物；以及在所述SOI层的与所述偏移间隔物相邻的一个或多个暴露部分上生长外延硅区域；所述方法也包括:在所述外延硅区域以及所述偏移间隔物上沉积间隔物层；去除所述间隔物层的被设置在所述外延硅上方的部分；以及在所述SOI层中形成源极区和漏极区。所述方法还包括:在所述外延硅区域、所述间隔物层以及所述偏移间隔物之上沉积氮化物层；去除所述伪栅、所述氮化物层、所述间隔物层以及所述偏移间隔物的部分以暴露所述伪栅；以及去除所述伪栅。所述方法也包括:在所述SOI层、所述偏移间隔物、所述间隔物层和所述氮化物层的暴露部分之上沉积衬里层；向所述衬里层的第一部分中注入离子；以及在所述衬里层的未被注入离子的第二部分上沉积氧化物膜。所述方法还包括:通过去除所述衬里层的所述第一部分，在所述氧化物膜与所述偏移间隔物之间形成沟槽；通过在所述SOI层的位于所述沟槽下方的区域中注入掺杂剂，形成延伸的源极区；以及去除所述氧化物膜以及所述衬里层的所述第二部分。所述方法也包括:在所述延伸的源极区、所述偏移间隔物、所述间隔物层和所述氮化物层的暴露部分上沉积高k层；在所述高k层之上沉积金属栅极层；以及在所述金属栅极层之上形成接触金属层。 根据又一个实施例，一种非对称场效应晶体管(FET)器件包括:半导体衬底；被设置在所述半导体衬底上的掩埋氧化物层；被设置在所述掩埋氧化物层上的延伸的源极区；以及被设置在所述掩埋氧化物层上的漏极区。所述非对称FET器件也包括:被设置在所述延伸的源极区与所述漏极区之间的绝缘体上硅区域；以及被设置在所述延伸的源极区和所述绝缘体上硅区域上方的栅极区。 通过本专利技术的技术实现另外的特征和优点。本申请中详细描述了本专利技术的其它实施例和方面，这些实施例和方面被认为是要求保护的专利技术的一部分。为了更好地理解本专利技术的优点和特征，参考说明书和附图。 【附图说明】 在说明书的结尾处的权利要求中特别指出并且清楚地要求保护被认为是本专利技术的主题。从以下结合附图进行的详细描述，本专利技术的前述及其它特征和优点是显而易见的，在附图中: 图1A和IB是示例出根据示例性实施例形成具有非对称结构的场效应晶体管(FET)的方法的流程图。 图2是一半导体结构的横截面视图，该半导体结构用作根据示例性实施例制造具有非对称结构的FET的起始点。 图3示例出了根据示例性实施例在图2的结构上生长外延硅区域。 图4示例出了根据示例性实施例在图3的结构上沉积间隔物层。 图5示例出了根据示例性实施例从图4的结构去除间隔物层的一部分。 图6示例出了根据示例性实施例在图5的结构上形成源极区和漏极区并且沉积氮化物层。 图7示例出了根据示例性实施例平面化图6的结构。 图8示例出了根据示例性实施例从图7的结构去除伪栅。 图9示例出了根据示例性实施例在图8的半导体结构上沉积衬里层。 图10示例出了根据示例性实施例在图9的结构的衬里层的一部分上离子注入。 图11示例出了根据示例性实施例在图10的结构的一部分上沉积氧化物膜。 图12示例出了根据示例性实施例从图11的结构去除所述衬里层的一部分。 图13示例出了根据示例性实施例在图12的结构上形成延伸的源极区。 图14示例出了根据示例性实施例从图13的结构去除所述氧化物膜和剩余的衬里层。 图15示例出了根据示例性实施例在图14的结构上沉积高k层和金属栅极层。 图16示例出了根据示例性实施例在图15的结构上形成接触金属层。 【具体实施方式】 图1A和IB是示例出根据示例性实施例形成具有非对称结构的场效应晶体管(FET)的方法的流程图。在示例性实施例中，所述FET的非对称结构包括与栅极区具有不同的交叠量的源极区和漏极区。图2-16示例出了根据示例性实施例在形成具有非对称结构的FET的方法中的不同步骤时的半导体结构。 在示例性实施例中，可以将形成所述非对称FET的方法应用于平面FET或非平面FET (即，finFET或者三栅晶体管)。平面FET是其中电流与衬底处于同一平面内的FET。非平面FET是这样一种器件:其包括从晶片(衬底)平面凸出的鳍(fin)以及围绕着所述凸出的鳍的三面的栅极。电流沿着鳍的侧面(垂直于衬底的平面)垂直流动，由此电流在平面之外(非平面)。 参考图1A,示出了示例根据示例性实施例形成具有非对称结构的FET的方法100的流程图。如框102以及图2中所示，方法100开始于形成具有衬底层、掩埋氧化物(BOX)层、绝缘体上半导体(SOI)层、伪栅和偏移间隔物的半导体结构。接下来，如框104及图3中所示，所述方法包括在与所述偏移间隔物相邻的SOI层的暴露部分上生长外延硅区域。如框106以及图4中所示，方法100也包括在所述外延硅区域和偏移间隔物上沉积间隔物层。方法100也包括去除所述间隔物层的被设置在所述外延硅区域上方的部分，如框108及图5中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种非对称场效应晶体管(FET)器件，包括：半导体衬底；被设置在所述半导体衬底上的掩埋氧化物层；被设置在所述掩埋氧化物层上的延伸的源极区；被设置在所述掩埋氧化物层上的漏极区；被设置在所述延伸的源极区与所述漏极区之间的绝缘体上硅区域；被设置在所述延伸的源极区和所述绝缘体上硅区域上方的栅极区。

【技术特征摘要】
2013.07.18 US 13/945,0761.一种非对称场效应晶体管(FET)器件，包括: 半导体衬底； 被设置在所述半导体衬底上的掩埋氧化物层； 被设置在所述掩埋氧化物层上的延伸的源极区； 被设置在所述掩埋氧化物层上的漏极区； 被设置在所述延伸的源极区与所述漏极区之间的绝缘体上硅区域； 被设置在所述延伸的源极区和所述绝缘体上硅区域上方的栅极区。2.根据权利要求1所述的非对称FET器件，还包括:被设置在所述绝缘体上硅区域、所述延伸的源极区和所述漏极区上方的高k层。3.根据权利要求2所述的非对称FET器件，还包括:被设置在所述高k层与接触金属层之间的金属栅极层。4.根据权利要求1所述的非对称FET器件，其中，所述延伸的源极区的宽度大于所述漏极区的宽度。5.根据权利要求1所述的非对称FET器件，还包括:与所述栅极区的侧部相邻的一个或多个间隔物。6.根据权利要求1所述的非对称FET器件，其中，所述非对称FET器件是非平面FET。7.根据权利要求1所述的非对称FET器件，其中，所述非对称FET器件是平面FET。8.—种制造非对称场效应晶体管(FET)器件的方法，该方法包括: 形成半导体结构，所述半导体结构具有衬底层、掩埋氧化物(BOX)层、具有源极和漏极区的绝缘体上半导体(SOI)层、所述SOI层上的伪栅以及围绕所述伪栅设置的偏移间隔物； 去除所述伪栅和所述偏移间隔物的至少一部分以暴露所述SOI层的一部分； 在所述SOI层的所述部分以及所述偏移间隔物之上沉积衬里层； 向所述衬里层的第一部分中注入离子； 在所述衬里层的第二部分上沉积氧化物膜； 去除所述衬里层的所述第一部分以在所述氧化物膜与所述偏移间隔物之间形成沟槽； 通过在所述SOI层的被设置在所述沟槽下方的部分中注入掺杂剂，形成延伸的源极区； 去除所述氧化物膜以及所述衬里层的所述第二部分； 在所述延伸的源极区、所述偏移间隔物、所述间隔物层和所述氮化物层的暴露部分上沉积闻k层； 在所述高k层之上沉积金属栅极层；以及 在所述金属栅极层之上形成接触金属层。9.根据权利要求8所述的方法，其中，向所述衬里层的第一部分中注入离子包括以一角度向所述衬里层的表面注入离子。10.根据权利要求9所述的方法，其中，所述角度为从所述衬里层的所述表面的法线偏移约四十五度。1...

【专利技术属性】
技术研发人员：V·S·巴斯克，山下典洪，叶俊呈，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：美国;US