半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，所述方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区；采用第一覆盖层覆盖TFET区，并在第一覆盖层的保护下在CMOS区内形成CMOS轻掺杂漏区，以及进行第一退火工艺处理；去除第一覆盖层，形成TFET栅极侧墙以及CMOS栅极侧墙；在TFET区和CMOS区形成源漏掺杂区，并进行第二退火工艺处理；形成覆盖CMOS区的保护层，在保护层的保护下去除TFET栅极侧墙的至少一部分，并暴露出TFET栅极与TFET区的源漏掺杂区之间的半导体衬底；在TFET区内形成TFET轻掺杂漏区。本发明专利技术方案可以提高TFET轻掺杂漏区结面的浓度梯度，提高器件隧穿几率和开态电流。

Semiconductor devices and their formation methods

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的发展，器件的短沟道效应等负面影响也愈加严重。可以通过采用隧穿场效应晶体管(TunnelingField-effectTransistor，TFET)取代传统的金氧半场效晶体管(Metal-Oxide-SemiconductorField-EffectTransistor，MOSFET)来减小短沟道效应的影响。由于TFET亚阈值特性优秀，工作电压相比CMOS可大幅降低，因此适用于超低漏电超低功耗领域。与常规CMOS不同的是，TFET的源区与漏区的掺杂类型不同。在电路设计中，TFET往往需要搭配标准CMOS器件，因此TFET工艺与CMOS工艺往往设置为互相兼容。具体地，由于TFET驱动电流较低，电路中高频部分仍需要常规CMOS器件完成，因此采用TFET替代部分CMOS电路以达到降低功耗和漏电的目的。在现有TFET的制造工艺中，TFET轻掺杂漏区(LightlyDopedDrain，LDD)工艺与CMOSLDD工艺均在LDD退火(Anneal)工艺之前进行的，例如在CMOSLDD工艺之前或之后采用离子注入工艺形成TFETLDD，因此TFETLDD的掺杂离子会经历LDDAnneal以及形成源漏掺杂区之后的源漏退火(Source/DrainAnneal)，由于退火工艺中的高温会影响TFETLDD的掺杂离子的热预算，并且降低TFETLDD结面的浓度梯度，容易导致TFET隧穿几率以及驱动电流降低，器件隧穿几率和开态电流下降。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供一种半导体器件及其形成方法，可以提高TFETLDD结面的浓度梯度，从而增加TFET的隧穿几率以及驱动电流。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体器件的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区，所述TFET区和CMOS区的半导体衬底表面分别形成有TFET栅极以及CMOS栅极；采用第一覆盖层覆盖所述TFET区，并在所述第一覆盖层的保护下在所述CMOS区内形成CMOS轻掺杂漏区，以及进行第一退火工艺处理；去除所述第一覆盖层，形成TFET栅极侧墙以及CMOS栅极侧墙，所述TFET栅极侧墙覆盖所述TFET栅极的侧壁，所述CMOS栅极侧墙覆盖所述CMOS栅极的侧壁；在所述TFET区和CMOS区形成源漏掺杂区，并进行第二退火工艺处理；形成覆盖所述CMOS区的保护层，在所述保护层的保护下去除所述TFET栅极侧墙的至少一部分，并暴露出所述TFET栅极与所述TFET区的源漏掺杂区之间的半导体衬底；在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区。可选的，所述半导体器件的形成方法还包括：对所述TFET轻掺杂漏区进行第三退火工艺处理。可选的，所述第三退火工艺选自：尖峰退火、闪灯退火或激光退火。可选的，对所述TFET轻掺杂漏区进行第三退火工艺处理的工艺参数为：退火温度为1000摄氏度至1500摄氏度；退火时间为0.1毫秒至1分钟。可选的，所述半导体器件的形成方法还包括：形成金属硅化物，所述金属硅化物覆盖所述半导体衬底的表面。可选的，在所述形成金属硅化物之前，所述半导体器件的形成方法还包括：去除覆盖所述CMOS区的保护层。可选的，形成金属硅化物包括：在所述半导体衬底的表面沉积金属，以和所述半导体衬底、TFET栅极以及CMOS栅极反应形成所述金属硅化物。可选的，在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区之前，所述半导体器件的形成方法还包括：去除覆盖所述CMOS区的保护层。可选的，在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区包括：采用第二覆盖层覆盖所述TFET栅极以及所述TFET区的漏区，并在所述第二覆盖层的保护下在所述TFET区的源区内形成第一TFET轻掺杂漏区；去除所述第二覆盖层；采用第三覆盖层覆盖所述TFET栅极以及所述TFET区的源区，并在所述第三覆盖层的保护下在所述TFET区的漏区内形成第二TFET轻掺杂漏区；去除所述第三覆盖层。可选的，所述第一TFET轻掺杂漏区与所述第二TFET轻掺杂漏区的掺杂离子分别为N型离子和P型离子。可选的，在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区的工艺参数为：注入能量为0.5KeV至20KeV；注入剂量为1E14atom/cm2至5E15atom/cm2；注入角度为0度至7度。可选的，所述保护层的材料选自氧化硅以及无定形碳。可选的，形成TFET栅极侧墙包括：在所述TFET栅极的两侧形成第一氧化硅层；在所述第一氧化硅层上形成氮化硅层；在所述氮化硅层上形成第二氧化硅层；其中，所述第一氧化硅层、氮化硅层以及第二氧化硅层形成ONO结构的所述TFET栅极侧墙。可选的，去除所述TFET栅极侧墙的至少一部分包括：去除所述第二氧化硅层以及所述氮化硅层。可选的，去除所述第二氧化硅层以及所述氮化硅层包括：采用氢氟酸或反应离子刻蚀去除所述第二氧化硅层；和/或采用热磷酸去除所述氮化硅层。为解决上述技术问题，本专利技术实施例提供一种半导体器件，包括：半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区；TFET栅极以及CMOS栅极，所述TFET栅极位于所述TFET区的半导体衬底表面，所述CMOS栅极位于CMOS区的半导体衬底表面；CMOS轻掺杂漏区，所述CMOS轻掺杂漏区位于所述CMOS区的半导体衬底内；源漏掺杂区，所述源漏掺杂区位于所述TFET区和CMOS区内；TFET栅极侧墙，所述TFET栅极侧墙覆盖所述TFET栅极的侧壁；CMOS栅极侧墙，所述CMOS栅极侧墙覆盖所述CMOS栅极的侧壁；其中，所述TFET栅极侧墙的厚度小于所述CMOS栅极侧墙的厚度。与现有技术相比，本专利技术实施例的技术方案具有以下有益效果：在本专利技术实施例中，提供半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区，所述TFET区和CMOS区的半导体衬底表面分别形成有TFET栅极以及CMOS栅极；采用第一覆盖层覆盖所述TFET区，并在所述第一覆盖层的保护下在所述CMOS区内形成CMOS轻掺杂漏区，以及进行第一退火工艺处理；去除所述第一覆盖层，形成TFET栅极侧墙以及CMOS栅极侧墙，所述TFET栅极侧墙覆盖所述TFET栅极的侧壁，所述CMOS栅极侧墙覆盖所述CMOS栅极的侧壁；在所述TFET区和CMOS区形成源漏掺杂区，并进行第二退火工艺处理；形成覆盖所述CMOS区的保护层，在所述保护层的保护下去除所述TFET栅极侧墙的至少一部分，并暴露出所述TFET栅极与所述TFET区的源漏掺杂区之间的半导体衬底；在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区。采用上述方案，可以使TFET轻掺杂漏区的工艺顺序在两道退火工艺处理之后，有助于降低TFET轻掺杂漏区的掺杂离子的热预算，提高TFET轻掺杂漏区结面的浓度梯度，从而增加TFET器件的隧穿几率以及驱动电流。进一步，在本专利技术实施例中，对所述TFET轻掺杂漏区进行退火工艺处理采用尖峰退火、闪灯退火或激光退火，相比于采用炉管退火等退火温度较低、退火时间较长的退火工艺，可以更迅速地完成退火激活，降低TFET轻掺杂漏区的掺杂离子扩散程度，进一步降低TFET轻掺杂漏区的掺杂离子的热预算，提高TFET轻掺杂漏区结面的浓度梯度，从而增本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区，所述TFET区和CMOS区的半导体衬底表面分别形成有TFET栅极以及CMOS栅极；采用第一覆盖层覆盖所述TFET区，并在所述第一覆盖层的保护下在所述CMOS区内形成CMOS轻掺杂漏区，以及进行第一退火工艺处理；去除所述第一覆盖层，形成TFET栅极侧墙以及CMOS栅极侧墙，所述TFET栅极侧墙覆盖所述TFET栅极的侧壁，所述CMOS栅极侧墙覆盖所述CMOS栅极的侧壁；在所述TFET区和CMOS区形成源漏掺杂区，并进行第二退火工艺处理；形成覆盖所述CMOS区的保护层，在所述保护层的保护下去除所述TFET栅极侧墙的至少一部分，并暴露出所述TFET栅极与所述TFET区的源漏掺杂区之间的半导体衬底；在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括TFET区以及CMOS区，所述TFET区和CMOS区的半导体衬底表面分别形成有TFET栅极以及CMOS栅极；采用第一覆盖层覆盖所述TFET区，并在所述第一覆盖层的保护下在所述CMOS区内形成CMOS轻掺杂漏区，以及进行第一退火工艺处理；去除所述第一覆盖层，形成TFET栅极侧墙以及CMOS栅极侧墙，所述TFET栅极侧墙覆盖所述TFET栅极的侧壁，所述CMOS栅极侧墙覆盖所述CMOS栅极的侧壁；在所述TFET区和CMOS区形成源漏掺杂区，并进行第二退火工艺处理；形成覆盖所述CMOS区的保护层，在所述保护层的保护下去除所述TFET栅极侧墙的至少一部分，并暴露出所述TFET栅极与所述TFET区的源漏掺杂区之间的半导体衬底；在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区。2.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，还包括：对所述TFET轻掺杂漏区进行第三退火工艺处理。3.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第三退火工艺选自：尖峰退火、闪灯退火或激光退火。4.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，对所述TFET轻掺杂漏区进行第三退火工艺处理的工艺参数为：退火温度为1000摄氏度至1500摄氏度；退火时间为0.1毫秒至1分钟。5.根据权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，还包括：形成金属硅化物，所述金属硅化物覆盖所述半导体衬底的表面。6.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述形成金属硅化物之前，还包括：去除覆盖所述CMOS区的保护层。7.根据权利要求5所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成金属硅化物包括：在所述半导体衬底的表面沉积金属，以和所述半导体衬底、TFET栅极以及CMOS栅极反应形成所述金属硅化物。8.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区之前，还包括：去除覆盖所述CMOS区的保护层。9.根据权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，在所述TFET区内形成TFET轻掺杂漏区包括：采用第二覆盖层覆盖所述TFET栅极以及所述TFET区的漏区，并在所...

【专利技术属性】
技术研发人员：王文博，唐粕人，卜伟海，宁先捷，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31