无结场效应晶体管及其形成方法技术

本发明专利技术提供一种无结场效应晶体管及其形成方法，包括：提供具有第一区域以及第二区域的衬底；形成第一和第二掺杂区；形成第一和第二栅极结构；去除部分衬底以形成第一和第二开口；在所述开口中填充含有金属的材料层，以在所述第一和第二开口中形成源漏区。本发明专利技术还提供一种无结场效应晶体管，包括：衬底；第一和第二掺杂区；第一和第二栅极结构；第一和第二开口，所述第一和第二开口中具有作为源漏区的含有金属的材料层。本发明专利技术的有益效果自在于，源漏区与导电插塞之间的接触电阻较小且开启电流增加，提高了无结场效应晶体管的性能；简化了掺杂工艺的难度并在一定程度上减少掺杂区中可能发生的界面散射问题的程度。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及一种无结场效应晶体管及其形成方法。
技术介绍
金属-氧化层半导体场效晶体管(MetalOxideSemiconductorFieldEffectTransistor,MOSFET)中除了包含源漏区、栅极之外，在源漏区之间的沟道区中还存在诸如PN结、异质结等的沟道结(junction)。随着的MOSFET的特征尺寸逐渐减小，越来越多的问题开始逐渐显现。例如，随着MOSFET的尺寸减小，MOSFET在工作时的漏电程度增加。另外，为了进一步提高MOSFET的性能，尽量地减小源漏区之间的电阻也是较为关键的问题之一。一般来说，减小栅极的尺寸或者是调整源漏区的掺杂程度可以在一定程度上减小源漏区之间的电阻。但是随着特征尺寸的减小，掺杂工艺的难度增加，随着掺杂工艺难度的增加，通过掺杂来减小源漏区之间的电阻变得较为困难，而减小栅极的尺寸意味着沟道区的尺寸也相应的变小，这可能加剧MOSFET的短沟道效应。另外，由于现有技术中的MOSFET的源漏区均为掺杂的半导体材料，在后续形成与源漏区相连的导电插塞时，导电插塞(通常为金属材料)与源漏区之间存在着较大的接触电阻。晶体管漏电、源漏区之间的电阻较大、导电插塞与源漏区之间接触电阻较大等问题影响了晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种无结场效应晶体管及其形成方法，以优化晶体管的性能。为了解决上述问题，本专利技术提供一种无结场效应晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底具有第一区域以及第二区域；对所述第一区域的衬底进行第一掺杂以形成第一掺杂区，对所述第二区域的衬底进行第二掺杂以形成第二掺杂区，所述第一掺杂与所述第二掺杂类型不同；在衬底上形成第一栅极结构以及第二栅极结构，使所述第一栅极结构与所述第一掺杂区的位置相对应，并使第二栅极结构与所述第二掺杂区的位置相对应；去除位于所述第一和第二栅极结构之间的衬底以形成第一开口，并分别在第一栅极结构远离第二栅极结构一侧的衬底中以及第二栅极结构远离第一栅极结构一侧的衬底中形成第二开口；在所述第一开口和第二开口中填充含有金属的材料层，以在所述第一开口中形成共漏区并在所述第二开口中形成源区，或者，在所述第一开口中形成共源区并在所述第二开口中形成漏区。可选的，在第一开口和第二开口中填充含有金属的材料层的步骤包括：形成铝、钨、铜、镍、银、金、钛、氮化钛、碳化钽或者合金材料的材料层。可选的，在开口中填充含有金属的材料层以形成源区或者漏区的步骤之后，所述形成方法还包括：对所述含有金属的材料层进行退火处理。可选的，退火处理的步骤包括：采用快速热退火工艺对所述含有金属的材料层进行退火处理。可选的，提供衬底的步骤包括：提供基底；在所述基底上形成埋氧层；在所述埋氧层上形成半导体层；去除部分所述半导体层，以形成鳍；形成第一和第二掺杂区的步骤包括：在所述鳍中分别形成所述第一和第二掺杂区；形成第一和第二栅极结构的步骤包括：形成横跨所述鳍中第一掺杂区的第一栅极结构，并使第一栅极结构覆盖所述鳍的侧壁与顶部；形成横跨所述鳍中第二掺杂区的第二栅极结构，并使第二栅极结构覆盖所述鳍的侧壁与顶部；形成第一和第二开口的步骤包括：去除位于所述第一和第二栅极结构之间的鳍以形成第一开口，并分别在第一栅极结构远离第二栅极结构一侧的鳍中以及第二栅极结构远离第一栅极结构一侧的鳍中形成第二开口，所述第一开口以及第二开口露出所述埋氧层。可选的，提供基底的步骤包括：提供硅材料的基底；形成埋氧层的步骤包括：形成氧化硅埋氧层。可选的，形成埋氧层的步骤包括：使所述埋氧层的厚度在20～50纳米的范围内。可选的，在所述埋氧层上形成半导体层的步骤包括：形成硅、锗材料的半导体层。可选的，去除部分所述半导体层，以形成鳍的步骤包括：去除部分所述半导体层，使形成的鳍的厚度在10～100纳米的范围内。可选的，去除部分半导体层，以形成鳍的步骤包括：形成截面为三角形、矩形或者圆形的鳍。可选的，形成第一和第二掺杂区的步骤包括：使第一掺杂区以及第二掺杂区的掺杂浓度从衬底表面到衬底中心逐渐减小。可选的，形成第一和第二掺杂区的步骤包括：形成砷掺杂的第一掺杂区以及硼掺杂的第二沟掺杂区。可选的，形成第一和第二掺杂区的步骤包括：使砷的掺杂能量在5～40千电子伏的范围内，且掺杂剂量在1×1016～5×1016平方厘米的范围内；使硼的掺杂能量在1～10千电子伏的范围内，且掺杂剂量在1×1016～5×1016平方厘米的范围内。此外，本专利技术还提供一种无结场效应晶体管，包括：衬底，所述衬底具有第一区域以及第二区域；位于第一区域的衬底中的第一掺杂区以及位于第二区域的衬底中的第二掺杂区，所述第一和第二掺杂区的掺杂类型不同；位于第一掺杂区的衬底上的第一栅极结构以及位于所述第二掺杂区衬底上的第二栅极结构；所述第一和第二栅极结构之间的衬底中形成有含有金属的第一材料层，用作共漏区；第一栅极结构远离第二栅极结构的一侧以及第二栅极结构远离第一栅极结构的一侧的衬底中形成有含有金属的第二材料层，用作源区；或者，第一材料层用作共源区，第二材料层用作漏区。可选的，所述衬底包括：基底；形成于所述基底上的埋氧层；形成于所述埋氧层上的第一鳍和第二鳍，第一鳍与第二鳍分别掺杂不同掺杂类型的离子；所述第一栅极结构横跨所述第一鳍，且覆盖所述第一鳍的侧壁与顶部，所述第二栅极结构横跨所述第二鳍，且覆盖所述第二鳍的侧壁与顶部；所述第一材料层位于所述第一鳍和第二鳍之间，所述第二材料层位于所述第一鳍远离所述第一材料层的一侧以及所述第二鳍远离所述第一材料层的一侧。可选的，所述鳍的材料为硅或者锗材料。可选的，所述鳍的截面为三角形、矩形或者圆形。可选的，所述第一掺杂区以及第二掺杂区的掺杂浓度从衬底表面到衬底中心逐渐减小。可选的，所述第一掺杂区为砷掺杂区，所述第二掺杂区为硼掺杂区。可选的，所述含有金属的材料层的材料为铝、钨、铜、镍、银、金、钛、氮化钛、碳化钽或者合金材料。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：去除位于所述第一和第二栅极结构两侧的部分衬底以形成第一和第二开口，然后在所述第一和第二开口中填充含有金属的材料层，以形成源区、漏区、共源区或共漏区。由于金属的电阻远小于半导本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种无结场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底具有第一区域以及第二区域；对所述第一区域的衬底进行第一掺杂以形成第一掺杂区，对所述第二区域的衬底进行第二掺杂以形成第二掺杂区，所述第一掺杂与所述第二掺杂类型不同；在衬底上形成第一栅极结构以及第二栅极结构，使所述第一栅极结构与所述第一掺杂区的位置相对应，并使第二栅极结构与所述第二掺杂区的位置相对应；去除位于所述第一和第二栅极结构之间的衬底以形成第一开口，并分别在第一栅极结构远离第二栅极结构一侧的衬底中以及第二栅极结构远离第一栅极结构一侧的衬底中形成第二开口；在所述第一开口和第二开口中填充含有金属的材料层，以在所述第一开口中形成共漏区并在所述第二开口中形成源区，或者，在所述第一开口中形成共源区并在所述第二开口中形成漏区。

【技术特征摘要】
1.一种无结场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供衬底，所述衬底具有第一区域以及第二区域；
对所述第一区域的衬底进行第一掺杂以形成第一掺杂区，对所述第二区域
的衬底进行第二掺杂以形成第二掺杂区，所述第一掺杂与所述第二掺杂类
型不同；
在衬底上形成第一栅极结构以及第二栅极结构，使所述第一栅极结构与所
述第一掺杂区的位置相对应，并使第二栅极结构与所述第二掺杂区的位置
相对应；
去除位于所述第一和第二栅极结构之间的衬底以形成第一开口，并分别在
第一栅极结构远离第二栅极结构一侧的衬底中以及第二栅极结构远离第一
栅极结构一侧的衬底中形成第二开口；
在所述第一开口和第二开口中填充含有金属的材料层，以在所述第一开口
中形成共漏区并在所述第二开口中形成源区，或者，在所述第一开口中形
成共源区并在所述第二开口中形成漏区。
2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，在第一开口和第二开口中填
充含有金属的材料层的步骤包括：形成铝、钨、铜、镍、银、金、钛、氮
化钛、碳化钽或者合金材料的材料层。
3.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，在开口中填充含有金属
的材料层以形成源区或者漏区的步骤之后，所述形成方法还包括：
对所述含有金属的材料层进行退火处理。
4.如权利要求3所述的形成方法，其特征在于，退火处理的步骤包括：采用
快速热退火工艺对所述含有金属的材料层进行退火处理。
5.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，提供衬底的步骤包括：
提供基底；
在所述基底上形成埋氧层；
在所述埋氧层上形成半导体层；
去除部分所述半导体层，以形成鳍；
形成第一和第二掺杂区的步骤包括：在所述鳍中分别形成所述第一和第二
掺杂区；
形成第一和第二栅极结构的步骤包括：形成横跨所述鳍中第一掺杂区的第
一栅极结构，并使第一栅极结构覆盖所述鳍的侧壁与顶部；形成横跨所述
鳍中第二掺杂区的第二栅极结构，并使第二栅极结构覆盖所述鳍的侧壁与
顶部；
形成第一和第二开口的步骤包括：去除位于所述第一和第二栅极结构之间
的鳍以形成第一开口，并分别在第一栅极结构远离第二栅极结构一侧的鳍
中以及第二栅极结构远离第一栅极结构一侧的鳍中形成第二开口，所述第
一开口以及第二开口露出所述埋氧层。
6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，提供基底的步骤包括：提供
硅材料的基底；形成埋氧层的步骤包括：形成氧化硅埋氧层。
7.如权利要求5或6所述的形成方法，其特征在于，形成埋氧层的步骤包括：
使所述埋氧层的厚度在20～50纳米的范围内。
8.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，在所述埋氧层上形成半导体
层的步骤包括：形成硅、锗材料的半导体层。
9.如权利要求5或8所述的形成方法，其特征在于，去除部分所述半导体层，
以形成鳍的步骤包括：去除部分所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖德元，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31