场效应晶体管及其制备方法技术

本发明专利技术提供一种场效应晶体管及其制备方法，包括：提供半导体衬底，在半导体衬底上形成第一栅极叠层结构，在第一栅极叠层结构两侧形成第一侧墙；在所述第一侧墙外侧的半导体衬底上形成凹陷结构；在凹陷结构内形成绝缘介质层；进行原位掺杂，在所述绝缘介质层上方形成源漏结构；在所述源漏结构外侧的半导体衬底上形成隔离结构；通过采用后隔离工艺，使得在源漏区原位掺杂外延时以源漏区以外的半导体衬底为外延籽晶层，大大提高了外延的质量和速度。

【技术实现步骤摘要】
场效应晶体管及其制备方法
本专利技术属于超大规模集成电路制造
，涉及一种场效应晶体管及其制备方法。
技术介绍
对于平面型MOSFET，当沟道长度缩小时，短沟道效应将越来越严重。而对于先进的FDSOI(FullDepletionSemiconductoronInsulation)基板材料，可以有效地控制短沟道效应，但SOI有其自身缺点，主要有自加热效应(SelfHeatingEffect)和浮体效应(FloatingBodyEffect)，这些效应会影响SOI器件的性能，严重时会造成器件失效，为此，业界针对如何改善SOI器件的自加热效应和浮体效应已成为研究热点。其中，一种被称为准SOI的MOSFET器件可以很好地避免自加热效应和浮体效应。由于沟道区和半导体衬底相连，避免了自加热效应和浮体效应；由于源漏区下方垫有绝缘层，可以有效改善短沟道效应。北京大学黄如教授团队的专利技术专利(申请号201310697719.0)提出了一种制备准SOI源漏场效应晶体管器件的方法，所述方法可以应用在准SOI源漏HighKMetalGate前栅工艺或后栅工艺MOSFET制备中，但显然，所述方法具有明显的缺陷，所述缺陷主要有：1、源漏区原位掺杂外延要依靠源漏延伸区侧壁作为外延籽晶层，由于所述侧壁为干法刻蚀形成，表面难免存在较多晶格缺陷，很难保证外延层中没有位错(dislocation)发生，并且，仅仅依靠所述侧壁作为外延籽晶层，外延速度较慢。2、所述方法没有源漏区的自对准金属硅化(Salicide)工艺，这必然大大增加接触孔和源漏区的接触电阻，对于这种纳米级器件显然不合理。专利
技术实现思路
鉴于以上所述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种场效应晶体管及其制备方法，用于解决现有技术中由于源漏区原位掺杂外延依靠远楼延伸区侧壁作为外延籽晶层而导致的外延层中容易产生缺陷，且外延速度比较慢的问题，以及由于没有源漏区的Salicide工艺，使得接触孔及源漏区的接触电阻较大，进而影响纳米级器件性能的问题。为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术的实施例提供一种场效应晶体管的制备方法，至少包括以下步骤：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一栅极叠层结构；在所述第一栅极叠层结构两侧形成第一侧墙；在所述第一侧墙外侧形成凹陷结构；在所述凹陷结构内形成绝缘介质层；进行原位掺杂外延，在绝缘介质层上方形成源漏结构，进行原位掺杂外延时以凹陷结构外侧的半导体衬底作为籽晶层；在所述源漏结构外侧的半导体衬底上形成隔离结构；在一个实施例中，所述方法还包括以下步骤：对所述源漏结构上表面进行自对准金属硅化，在所述源漏结构上形成金属硅化物层；以及在金属硅化物层上形成接触孔及金属互连结构。在一个实施例中，所述第一栅极叠层结构从下至上依次包含氧化界面层，高介电常数材料层，功函数调节层及金属栅层。在一个实施例中，所述第一栅极叠层结构为假栅，从下至上依次包含栅氧化层、多晶硅层及栅极硬掩膜层，所述方法进一步包括：在形成源漏结构之后，去除所述第一栅极叠层结构，并在原有位置重新形成第二栅极叠层结构，所述第二栅极叠层结构从下至上依次包含氧化界面层，高介电常数材料层，功函数调节层及金属栅层。在一个实施例中，所述第一栅极叠层结构从下至上依次包含栅氧化层、多晶硅层及栅极硬掩膜层。在一个实施例中，所述凹陷结构为U型凹陷结构，其中，所述U型凹陷结构是通过各向异性干法刻蚀所述半导体衬底而形成。在一个实施例中，所述凹陷结构为Σ型凹陷结构，形成所述Σ型凹陷的方法包括：通过各向异性干法刻蚀所述半导体衬底而形成U型凹陷结构；在所述U型凹陷结构的基础上继续使用TMAH腐蚀液采用各向异性湿法腐蚀所述半导体衬底而形成；在一个实施例中，所述凹陷结构为S型凹陷形成所述S型凹陷的方法包括：通过各向异性干法刻蚀所述半导体衬底而形成U型凹陷结构；在所述第一侧墙和所述U型凹陷靠所述第一栅极叠层结构一侧侧壁上形成第二侧墙，所述第二侧墙延伸到所述第一侧墙下方；进行各向同性干法刻蚀形成S型凹陷；以及去除所述第二侧墙。在一个实施例中，所述方法通过选择性沉积形成所述绝缘介质层，使得所述绝缘介质层只保留于所述凹陷结构内，所述绝缘介质层的厚度小于所述凹陷结构的深度。在一个实施例中，在所述源漏结构外侧形成所述隔离结构的具体方法为：在所述源漏结构外侧进行刻蚀形成凹槽，所述凹槽的深度大于所述源漏结构的结深；以及在所述凹槽中填充隔离介质材料。在一个实施例中，源漏结构的厚度小于所述第一栅极叠层结构厚度的三分之二。本专利技术实施例还提供了一种场效应晶体管，所述场效应晶体管包含：半导体衬底，所述半导体衬底上表面具有带侧墙的栅极叠层结构；凹陷结构，所述凹陷结构位于所述侧墙两侧；绝缘介质层，位于所述凹陷结构底部，所述绝缘介质层的厚度小于所述凹陷结构深度；源漏结构，所述源漏结构位于所述绝缘介质层上方，所述源漏结构以所述凹陷结构外侧的所述半导体衬底作为籽晶层进行原位掺杂外延形成；以及隔离结构，形成于所述凹陷结构外侧的半导体衬底内。在一个实施例中，所述场效应晶体管还包含形成于源漏结构上表面的金属硅化物层。在一个实施例中，所述源漏结构的厚度小于所述栅极叠层结构厚度的三分之二。如上所述，本专利技术的场效应晶体管及其制备方法，具有以下有益效果：通过采用后隔离工艺，使得在源漏区原位掺杂外延时以源漏区以外的半导体衬底为外延籽晶层，有效地避免了在形成的外延层中存在位错缺陷的可能，大大提高了外延的质量和速度；同时，通过在源漏区进行自对准金属硅化(Salicide)工艺，有效地降低了接触孔及源漏区的接触电阻，进而提高了器件的性能。附图说明图1显示为本专利技术实施例一中提供的场效应晶体管的制备方法的流程图。图2至图20显示为本专利技术实施例一中提供的场效应晶体管的制备方法的结构示意图。图21至图22显示为本专利技术实施例二中提供的场效应晶体管的制备方法中形成第一栅极叠层结构的示意图。图23显示为本专利技术实施例二中提供的场效应晶体管的制备方法中通过化学机械抛光工艺平坦化第一氧化硅层的示意图。图24至图25显示为本专利技术实施例三中提供的场效应晶体管的制备方法中在源漏结构外侧形成隔离结构的示意图。图26显示为本专利技术实施例三中提供的场效应晶体管的制备方法中对源漏结构及多晶硅层上进行自对准金属硅化的示意图。元件标号说明1半导体衬底2第一栅极叠层结构21栅氧化层22多晶硅层23栅极硬掩膜层24氧化界面层25高介电常数层26功率函数调节层27金属栅层31第一侧墙32第二侧墙4凹陷结构41绝缘介质层51第一光刻胶层511第一开口52第二光刻胶层521第二开口61源漏结构62隔离结构7金属硅化物81第一氧化硅层82第二氧化硅层9金属互连结构D0栅氧化层以及多晶硅层的厚度之和D1绝缘介质层的厚度D2源漏结构的厚度D3形成隔离结构时刻蚀的深槽底部至半导体衬底表面的距离H1U型凹陷结构的深度H2形成Σ型凹陷结构过程中各向异性湿法腐蚀的深度H3形成S型凹陷结构过程中各向同性干法刻蚀的深度L1第二侧墙的厚度L2形成S型凹陷结构过程中横向刻蚀的宽度具体实施方式以下通过特定的具体实例说明本专利技术的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本专利技术的其他优点与功效。本专利技术还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一栅极叠层结构，在所述第一栅极叠层结构两侧形成第一侧墙；在所述第一侧墙外侧的部分所述半导体衬底上形成凹陷结构，在所述凹陷结构内形成绝缘介质层；进行原位掺杂外延，在所述绝缘介质层上方形成源漏结构，所述原位掺杂外延以所述凹陷结构外侧的所述半导体衬底作为籽晶层；以及在所述源漏结构外侧的半导体衬底上形成隔离结构。

【技术特征摘要】
1.一种场效应晶体管的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成第一栅极叠层结构，在所述第一栅极叠层结构两侧形成第一侧墙；在所述第一侧墙外侧的部分所述半导体衬底上形成凹陷结构，在所述凹陷结构内形成绝缘介质层；进行原位掺杂外延，在所述绝缘介质层上方形成源漏结构，所述原位掺杂外延以所述凹陷结构外侧的所述半导体衬底作为籽晶层；以及在所述源漏结构外侧的半导体衬底上形成隔离结构。2.如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述方法还包括：在所述源漏结构上表面进行自对准金属硅化，在所述源漏结构上形成金属硅化物层；以及在所述金属硅化物层上方形成金属互连结构。3.如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一栅极叠层结构从下至上依次包含氧化界面层，高介电常数材料层，功函数调节层及金属栅层。4.如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一栅极叠层结构为假栅，从下至上依次包含栅氧化层、多晶硅层及栅极硬掩膜层，所述方法进一步包括：在形成源漏结构之后，去除所述第一栅极叠层结构，并在原有位置重新形成第二栅极叠层结构，所述第二栅极叠层结构从下至上依次包含氧化界面层，高介电常数材料层，功函数调节层及金属栅层。5.如权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述第一栅极叠层结构从下至上依次包含栅氧化层、多晶硅层及栅极硬掩膜层。6.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于：所述凹陷结构为U型凹陷结构，其中，所述U型凹陷结构是通过各向异性干法刻蚀所述半导体衬底而形成。7.根据权利要求1所述的场效应晶体管的制备方法，其特征在于，所述凹陷结构为Σ型凹陷结构，形成所述Σ型凹陷的方法包括：通过各向异性干法刻蚀所述半导体衬底而形成U型凹陷结构；在所述U型凹陷结构的基...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄晓橹，
申请(专利权)人：中航重庆微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：重庆;85