一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法技术

本发明专利技术公开了一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括在SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙，在内偏移侧墙两侧形成第一抬高源漏区域，在第一抬高源漏区域上方的内偏移侧墙两侧形成第一外侧墙，在第一外侧墙两侧的第一抬高源漏区域上继续形成第二抬高源漏区域，在第二抬高源漏区域上方的第一外侧墙两侧继续形成第二外侧墙；通过形成具有阶梯形侧墙结构的低寄生电容全耗尽型绝缘层上硅金属氧化物半导体场效应晶体管，可以平衡源漏扩展区电阻和寄生电容的取舍，在保证源漏扩展区杂质分布不改变的同时，可减少抬高源漏区域与栅极间的寄生电容，具有流程简单、成本低廉等优点，并可适用于具有不同晶向的衬底。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体集成电路制造
，更具体地，涉及一种具有阶梯形侧墙结构的低寄生电容全耗尽型绝缘层上硅(FDSOI)金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的制造方法。
技术介绍
在现代集成电路技术中，使用抬高源漏区域(RSD)作为源极和漏极是一种有效提升晶体管性能的方法。RSD可以减小源极漏极电阻，将RSD和原位掺杂技术结合可以用来形成超浅结，从而可以有效减少源极漏极处的结电容。在FDSOI中，由于源漏区硅层很薄，为减小电阻，RSD更是几乎必须采用的技术。RSD的主要问题是仅通过栅极两侧的内偏移侧墙(offset spacer)与栅极相互隔离，导致栅极和源漏极之间寄生电容较大。在FDSOI中，由于源漏结电容很小，RSD和栅极间的寄生电容更是制约晶体管速度提升的主要因素。因此，如何改进侧墙形成工艺，以减小FDSOI中栅极和源漏极之间的寄生电容，已成为业界亟待解决的技术问题。一方面，业界已使用介电常数较低的材料形成侧墙，以减少寄生电容；另一方面，改变侧墙的几何结构，也可以进一步减少RSD和栅极间的寄生电容。美国专利US8828831B2公开了一种改变侧墙的几何结构以减少寄生电容的方法，其在形成内偏移侧墙后，先通过选择性外延生长出具有倾斜侧壁的牺牲抬高源漏区域(Dummy RSD)，经刻蚀除去牺牲抬高源漏区域后，再生长掺杂浓度较高的RSD作为源漏区域。然而，该方法需要在其最终的外侧墙结构底部带有一倾斜缺口，以平衡电阻和寄生电容之间的取舍。并且，在采用该方法生长具有倾斜侧壁的牺牲抬高源漏区域时，对绝缘体上半导体的晶向有着特殊要求，对表面清洁度的要求也较高；同时，引入牺牲抬高源漏区域的工艺也较为复杂。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，在保证源漏扩展区杂质分布不改变的同时，可减少抬高源漏区域与栅极间的寄生电容。为实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括以下步骤：步骤S01：提供一SOI衬底，在所述SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙；步骤S02：在内偏移侧墙两侧的所述SOI衬底上形成第一抬高源漏区域；步骤S03：在第一抬高源漏区域上方的内偏移侧墙两侧形成第一外侧墙；步骤S04：在第一外侧墙两侧的第一抬高源漏区域上继续形成第二抬高源漏区域；步骤S05：在第二抬高源漏区域上方的第一外侧墙两侧继续形成第二外侧墙。优选地，重复执行步骤S04、步骤S05，直至得到所需的抬高源漏区域及外侧墙总厚度。优选地，步骤S02和步骤S04中，通过选择性外延生长第一、第二抬高源漏区域。优选地，所述第一、第二抬高源漏区域厚度分别是5纳米至20纳米。优选地，所述第一、第二抬高源漏区域材料是经碳或锗掺杂的硅材料，或者是经硼、磷或砷原位掺杂的硅材料。优选地，所述第一、第二抬高源漏区域材料是经离子注入硼、氟化硼、磷或砷后的硅。优选地，所述离子注入浓度为1e13ions/cm2至1e17ions/cm2，注入能量为0.5keV至15keV。优选地，步骤S03和步骤S05中，通过在器件表面均厚淀积电介质材料，并采用反应离子蚀刻电介质材料，形成第一、第二外侧墙。优选地，所述第一、第二外侧墙厚度分别是4纳米至15纳米。优选地，所述第一、第二外侧墙材料是二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅之一或其不同组合之一。从上述技术方案可以看出，本专利技术通过在常规器件的栅结构和内偏移侧墙两侧以多道重复工艺方式，分步形成抬高源漏区域和外侧墙，以形成具有阶梯形侧墙结构的低寄生电容全耗尽型绝缘层上硅金属氧化物半导体场效应晶体管，可以平衡源漏扩展区(SDE)电阻和寄生电容的取舍，即在保证源漏扩展区杂质分布不改变的同时，可减少RSD和栅极间的寄生电容。本专利技术相比现有技术具有流程简单、成本低廉等优点，并可适用于具有不用晶向的衬底。附图说明图1-图6是根据本专利技术一较佳实施例的一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法的工艺步骤示意图。具体实施方式下面结合附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详细说明。需要说明的是，在下述的具体实施方式中，在详述本专利技术的实施方式时，为了清楚地表示本专利技术的结构以便于说明，特对附图中的结构不依照一般比例绘图，并进行了局部放大、变形及简化处理，因此，应避免以此作为对本专利技术的限定来加以理解。在以下本专利技术的具体实施方式中，请参阅图1-图6，图1-图6是根据本专利技术一较佳实施例的一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法的工艺步骤示意图。如图1-图6所示，本专利技术的一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括以下步骤：执行步骤S01：提供一SOI衬底，在所述SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙。请参阅图1。可通过常规CMOS工艺，在所述SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙。所述SOI衬底包括半导体衬底001、埋氧层002和顶层半导体薄膜003。在顶层半导体薄膜层003形成有浅沟槽隔离结构004，在顶层半导体薄膜003上形成有栅结构005和内偏移侧墙006。其中，半导体衬底001可以是任何半导体材料，例如包括但不限于单晶硅、多晶硅、锗化硅、锗或III-V半导体。埋氧层002可以通过注入或智能切割(Smart Cut)等方法形成，厚度可为4纳米至100纳米。顶层半导体薄膜003也可以是任何半导体材料，例如包括但不限于单晶硅、多晶硅、锗化硅、锗或III-V半导体，厚度可为4纳米至15纳米。浅沟槽隔离结构004可以是任何绝缘体材料，例如包括但不限于二氧化硅等介质。栅结构005可由电介质层和位于其上的非绝缘体构成；电介质层可以是任何电介质材料，例如包括但不限于二氧化硅、氮化硅或高介电常数材料如二氧化铪等，也可以由几种不同电介质材料堆叠而成，总厚度可为10埃至40埃；电介质层上的非绝缘体可以是任何半导体材料或导体材料，例如包括但不限于重掺杂多晶硅或金属等，或是由几种半导体和导体材料堆积而成。内偏移侧墙006可以是任何电介质材料，例如包括但不限于二氧化硅或氮化硅等，厚度可为5纳米至15纳米。执行步骤S02：在内偏移侧墙两侧的所述SOI衬底上形成第一抬高源漏区域。请参阅图2。可以通过选择性外延生长工艺，在顶层半导体薄膜003上生长并形成第一抬高源漏区域007。需要说明的是，在保证沟道两侧杂质浓度分布合理的条件下，第一抬高源漏区域007的厚度应尽可能小，以最大限度地减小抬高源漏区域的寄生电容。可通过原位掺杂方式，向第一抬高源漏区域007引入杂质离子，这时，第一抬高源漏区域007应保证一定的厚度，使其能为顶层半导体薄膜003提供足够数量的杂质离子；也可以通过注入方式引入杂质离子，则第一抬高源漏区域007同样应具有一定的厚度，以便为注入提供空间。第一抬高源漏区域的厚度可以是5纳米至20纳米，但是应小于所需抬高源漏区域的总厚度，较佳地，其厚度可以是抬高源漏区域总厚度的一半左右。执行步骤S03：在第一抬高源漏区域上方的内偏移侧墙两侧形成第一外侧墙。请参阅图3。较佳地，可采用在器件表面均厚淀积电介质材料方式，形成覆盖栅结构005、内偏移侧墙006和第一源漏抬高区域007表面的一层电介质008。请参阅图4。接着，可通过反应离子刻蚀(RIE)工艺，去除位于栅结构005正上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一SOI衬底，在所述SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙；步骤S02：在内偏移侧墙两侧的所述SOI衬底上形成第一抬高源漏区域；步骤S03：在第一抬高源漏区域上方的内偏移侧墙两侧形成第一外侧墙；步骤S04：在第一外侧墙两侧的第一抬高源漏区域上继续形成第二抬高源漏区域；步骤S05：在第二抬高源漏区域上方的第一外侧墙两侧继续形成第二外侧墙。

【技术特征摘要】
1.一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤S01：提供一SOI衬底，在所述SOI衬底上形成栅结构和内偏移侧墙；步骤S02：在内偏移侧墙两侧的所述SOI衬底上形成第一抬高源漏区域；步骤S03：在第一抬高源漏区域上方的内偏移侧墙两侧形成第一外侧墙；步骤S04：在第一外侧墙两侧的第一抬高源漏区域上继续形成第二抬高源漏区域；步骤S05：在第二抬高源漏区域上方的第一外侧墙两侧继续形成第二外侧墙。2.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于，重复执行步骤S04、步骤S05，直至得到所需的抬高源漏区域及外侧墙总厚度。3.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S02和步骤S04中，通过选择性外延生长第一、第二抬高源漏区域。4.根据权利要求1所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述第一、第二抬高源漏区域厚度分别是5纳米至20纳米。5.根据权利要求1、3或4所述的金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方...

【专利技术属性】
技术研发人员：师沛，
申请(专利权)人：上海集成电路研发中心有限公司，成都微光集电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31