晶体管及其形成方法技术

一种晶体管及其形成方法，所述晶体管的形成方法包括：提供衬底，所述衬底包括：第一半导体层、位于第一半导体层上的绝缘层和位于绝缘层表面的第二半导体层；在第二半导体层上形成栅极结构，栅极结构包括覆盖部分第二半导体层的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极；在栅极结构侧壁表面形成侧墙；在所述第二半导体层表面形成非晶硅层，非晶硅层覆盖侧墙且所述非晶硅层的表面与栅极结构的顶部表面齐平；对栅极结构两侧的非晶硅层进行金属横向诱导晶化处理，使非晶硅层转变为多晶硅层；回刻蚀所述多晶硅层，使多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面；在栅极结构两侧多晶硅层内形成源漏极。上述方法可以降低晶体管的成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种晶体管及其形成方法。
技术介绍
晶体管是半导体制造中的最基本元件，其广泛适用于各种集成电路中。晶体管一般包括：位于半导体衬底表面的栅极结构、位于栅极结构两侧的半导体衬底内的源极和漏极。其中源极和漏极是通过高掺杂形成的，根据器件类型不同，可分为N型掺杂(NMOS)和P型掺杂(PMOS)。为了提高降低晶体管的寄生电容，提高晶体管的工作效率，可以在绝缘底上硅衬底(SOI)上形成晶体管，所述绝缘底上硅包括：底层硅层、位于底层硅层表面的氧化硅层以及位于氧化硅层表面的顶层硅层。在绝缘底上硅衬底(SOI)上形成的晶体管通过氧化硅层与底层硅层之间隔离，从而可以降低晶体管的寄生电流。所述晶体管的沟道区域、源漏极均位于顶层硅层内，所述顶层硅层的厚度较小，容易形成沟道区域的全耗尽，从而可以有效抑制短沟道效应和漏致势垒降低效应。但是由于所述顶层硅层的厚度较小，无法形成良好的源漏金属接触，从而会导致晶体管的源漏极之间的源漏串联电阻较大，从而导致晶体管的驱动电流下降，影响晶体管的性能。现有技术中，通常形成抬高的源漏极10来降低源漏串联电阻Rext(请参考图1)。通常在栅极结构两侧的顶层硅层表面形成外延硅层，使得最终形成的源漏极10的厚度增加，由于源漏串联电阻Rext和源漏极10的体积成反比，所以，源漏极10的厚度越大，源漏串联电阻Rext越小。并且，源漏极10厚度增加大之后，可以在源漏极10表面形成有效的金属接触，从而进一步降低源漏串联电阻Rext。但是，现有技术形成具有抬高的源漏极结构的晶体管的成本较高。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管及其形成方法，降低形成的晶体管
成本。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底包括：第一半导体层、位于第一半导体层上的绝缘层和位于绝缘层表面的第二半导体层；在所述第二半导体层上形成栅极结构，所述栅极结构包括覆盖部分第二半导体层的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极；在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙；在所述第二半导体层表面形成非晶硅层，所述非晶硅层覆盖侧墙且所述非晶硅层的表面与栅极结构的顶部表面齐平；对所述栅极结构两侧的非晶硅层进行金属横向诱导晶化处理，使所述非晶硅层转变为多晶硅层；回刻蚀所述多晶硅层，使所述多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面；在所述栅极结构两侧多晶硅层内形成源漏极。可选的，进行金属横向诱导晶化处理的方法包括：在所述栅极结构、侧墙和非晶硅层表面形成具有开口的掩膜层，所述开口暴露出栅极结构两侧的非晶硅层的部分表面；在所述掩膜层和开口内壁表面形成诱导金属层；进行第一退火处理，使得非晶硅层在诱导金属层的诱导下晶化，转变为多晶硅层；去除所述诱导金属层和掩膜层。可选的，所述诱导金属层的材料为Al、Cu、Au、Ag、Ni或Pb。可选的，所述诱导金属层的厚度为1nm～20nm。可选的，采用溅射工艺、电子束蒸发形成所述诱导金属层。可选的，所述第一退火处理在N2、Ar、He或Ne氛围下进行，温度为350℃～600℃，时间为5h～20h。可选的，所述多晶硅层内的晶粒的宽度为0.8μm～1μm，晶粒的长度为1μm～15μm。可选的，还包括：在去除所述诱导金属层和掩膜层之后，进行第二退火处理，使所述多晶硅层内的晶粒尺寸增大。可选的，所述第二退火处理在N2、Ar、He或Ne氛围下进行，温度为650℃～1000℃，时间为10min～60min。可选的，所述掩膜层的材料为氮化硅或氧化硅。可选的，在形成所述侧墙之前，在所述栅极结构两侧的第二半导体层内进行轻掺杂离子注入。可选的，所述栅极结构还包括位于栅极顶部表面的保护层。可选的，形成所述栅极结构的方法包括：在所述衬底表面依次形成栅介质材料层、位于栅介质材料层表面的栅极材料层以及位于栅极材料层表面的保护材料层；刻蚀所述保护材料层、栅极材料层以及栅介质材料层至衬底表面，形成栅极结构。可选的，所述栅介质层的材料为氧化硅、栅极材料为多晶硅、保护层材料为氧化硅。可选的，采用低压化学气相沉积工艺形成所述非晶硅层，具体包括：采用SiH4作为沉积气体，SiH4的流量为30sccm～200sccm，温度为450℃～600℃，压强为200mTorr～400mTorr。可选的，采用湿法刻蚀工艺去除所述掩膜层和诱导金属层。可选的，采用硫酸和双氧水的混合溶液去除所述诱导金属层，所述硫酸和双氧水的混合溶液的温度为60℃～130℃。可选的，所述栅极结构长度小于100nm，所述栅极结构长度为栅极结构平行于栅极结构两侧的源漏极连线方向的尺寸。可选的，所述衬底为绝缘底上硅衬底。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种采用上述方法形成的晶体管，包括：衬底，所述衬底包括：第一半导体层、位于第一半导体层上的绝缘层和位于绝缘层表面的第二半导体层；位于所述第二半导体层上的栅极结构，所述栅极结构包括覆盖部分第二半导体层的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极；位于所述栅极结构侧壁表面的侧墙；位于所述第二半导体层表面的多晶硅层，所述多晶硅层覆盖侧墙且所述非晶硅层的表面，且所述多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面齐平；位于所述栅极结构两侧的多晶硅层内的源漏极。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案，在衬底上形成栅极结构之后，在栅极结构两侧的衬底表面形成与栅极结构顶部表面齐平的非晶硅层，然后对所述栅极结构两侧的非晶硅层进行金属横向诱导晶化处理，使所述非晶硅层转变为多晶硅层；然后刻蚀所述多晶硅层，使所述多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面，并且在所述多晶硅层内形成晶体管的源漏极。与直接采用外延工艺在第二半导体层表面形成晶体硅相比，形成非晶硅的沉积温度较低、沉积速率较快，能够有效降低工艺成本，提高效率。并且金属横向诱导晶化处理，过程的晶化温度较低，形成的多晶硅层内的缺陷密度低，形成所述多晶硅层的成本较低，且形成的多晶硅层的质量高，有利于提高形成的晶体管的性能。进一步，所述金属横向诱导晶化处理的方法包括：在所述栅极结构、侧墙和非晶硅层表面形成具有开口的掩膜层，所述开口暴露出栅极结构两侧的非晶硅层的部分表面；在所述掩膜层和开口内壁表面形成诱导金属层；进行第一退火处理，使得非晶硅层在诱导金属层的诱导下晶化，转变为多晶硅层；去除所述诱导金属层和掩膜层。在所述第一退火处理过程中，所述诱导金属层与非晶硅层反应形成金属硅化物层，在所述金属硅化物层与非晶硅的界面上，金属硅化物与硅进行替位交换，逐渐形成硅晶粒，随着晶粒的生长，最终金属硅化物层会形成空洞并破碎，紧接着，破碎后形成的金属硅化物的小团块发生扩散在非晶硅的顶层形成一个晶化区间。同时，由于诱导金属层仅覆盖部分非晶硅层，在被所述诱导金属层覆盖区域的边缘上，形成一定数量的金属硅化物的破碎团块，并在退火过程中，横向运动进入相连的非晶硅区域，在所述金属硅化物横向运动的路径上的非晶硅将全部被晶化，形成多晶硅层。进一步，在去除所述诱导金属层和掩膜层之后，还可以进行第二退火处理，使所述多晶硅层内的晶粒继续生长，从而进一步提高所述晶粒的尺寸，从而提高后续形成的源漏极内的载流子迁移率，提高形成的晶体管的性能。附图说明图1是本专利技术的现有技术的晶体管的结构示意图；图2是对非本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括：第一半导体层、位于第一半导体层上的绝缘层和位于绝缘层表面的第二半导体层；在所述第二半导体层上形成栅极结构，所述栅极结构包括覆盖部分第二半导体层的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极；在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙；在所述第二半导体层表面形成非晶硅层，所述非晶硅层覆盖侧墙且所述非晶硅层的表面与栅极结构的顶部表面齐平；对所述栅极结构两侧的非晶硅层进行金属横向诱导晶化处理，使所述非晶硅层转变为多晶硅层；回刻蚀所述多晶硅层，使所述多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面；在所述栅极结构两侧多晶硅层内形成源漏极。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底，所述衬底包括：第一半导体层、位于第一半导体层上的绝缘层和位于绝缘层表面的第二半导体层；在所述第二半导体层上形成栅极结构，所述栅极结构包括覆盖部分第二半导体层的栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极；在所述栅极结构侧壁表面形成侧墙；在所述第二半导体层表面形成非晶硅层，所述非晶硅层覆盖侧墙且所述非晶硅层的表面与栅极结构的顶部表面齐平；对所述栅极结构两侧的非晶硅层进行金属横向诱导晶化处理，使所述非晶硅层转变为多晶硅层；回刻蚀所述多晶硅层，使所述多晶硅层的表面低于栅极结构的顶部表面；在所述栅极结构两侧多晶硅层内形成源漏极。2.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，进行金属横向诱导晶化处理的方法包括：在所述栅极结构、侧墙和非晶硅层表面形成具有开口的掩膜层，所述开口暴露出栅极结构两侧的非晶硅层的部分表面；在所述掩膜层和开口内壁表面形成诱导金属层；进行第一退火处理，使得非晶硅层在诱导金属层的诱导下晶化，转变为多晶硅层；去除所述诱导金属层和掩膜层。3.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述诱导金属层的材料为Al、Cu、Au、Ag、Ni或Pb。4.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述诱导金属层的厚度为1nm～20nm。5.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，采用溅射工艺、电子束蒸发形成所述诱导金属层。6.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一退火处理在N2、Ar、He或Ne氛围下进行，温度为350℃～600℃，时间为5h～20h。7.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述多晶硅层内的晶粒的宽度为0.8μm～1μm，晶粒的长度为1μm～15μm。8.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在去除所述诱导金属层和掩膜层之后，进行第二退火处理，使所述多晶硅层内的晶粒尺寸增大。9.根据权利要求8所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二退火处理在N2、Ar、He或Ne氛围下进行，温度为650℃～1000℃，时间为10min～60min。10.根据权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述掩膜...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金华，
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