一种半导体器件包括栅电极（１）和栅绝缘层（２），两个都被间隔物（３）围绕且制造在由第一半导体材料制成的衬底（１００）的表面（Ｓ）上。该器件还包括源区（４）和漏区（５），两个都分别位于栅电极（１）两个相对侧上的衬底表面的下方。源区和漏区每个都包括设置在衬底（１００）上且在衬底（１００）和间隔物（３）之间延伸的第二半导体材料（６，７）的一部分。该第二材料具有比第一材料的熔点低的熔点。部分第二材料（６，７）组成源区（４）和漏区（５）的延伸部。该半导体器件可以是ＭＯＳ晶体管。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种制造在衬底表面上的半导体器件，包括特殊类型的延伸部(extension)。尤其是将它应用到根据MOS(“金属氧化物半导体”)技术制造的场效应晶体管。
技术介绍
延伸部(英文为“tip region(尖端区域)”)，还公知为术语LDD(“低掺杂漏极”)，是MOS晶体管的源区和漏区的部分，位于靠近设置在源极和漏极之间的沟道的各个端部。它们延伸到承载晶体管的衬底表面下方的浅深度，直至约50纳米处。一般在特定的步骤期间用低能量的注入束注入它们。它们具有与源区和漏区相同的导电类型，具有比源区和漏区低的电载流子浓度。尖端区域能够精确地控制在沟道端部的源区和漏区的导电性。于是能够获得批量生产的MOS晶体管的、高水平再现性的工作特性。随着晶体管的尺寸减小，也就是说硅上的集成度增加，制造MOS晶体管的尖端区域变得更困难。特别地，当进行载流子活化加热时，即使借助聚焦在尖端区域的激光(英文为“Laser Thermal Annealing(激光热退火)”或LTA)来产生这种热量，源极和漏极部分的掺杂元素也有在尖端区域扩散的趋势。于是由尖端区域给予的优点消失了。文献US 5,710,450公开了一种适宜于特别小尺寸晶体管的尖端区域的形成方法。它描述了几种类型的MOS晶体管，其包括不同于衬底材料的半导体材料的部分且其设置在源区和漏区内的衬底上。这些部分用作形成尖端区域的掺杂元素的来源。为了在尖端区域上赋予所需的电性能，使这些掺杂元素在给定加热期间在衬底中扩散。为了使这些掺杂元素有效扩散，并在尖端区域上形成电载流子的所需浓度，在加热期间的温度必需在800℃和1000℃之间。然而，该高的温度会导致在硅衬底和设置在每个晶体管周围的绝缘部分之间的界面处的材料局部熔化，该绝缘部分在本领域技术人员的术语中简称为STI(代表“浅沟槽绝缘体”)。它还会导致MOS晶体管栅电极变形。
技术实现思路
本专利技术的一个目的在于提出一种新颖型的半导体器件，包括与高集成度相适合的尖端区域，且其不具有前述的缺点。本专利技术涉及一种半导体器件，包括在第一半导体材料的衬底的部分表面上制造的栅电极和栅绝缘层。在与衬底表面平行的平面中，通过被称为间隔物的绝缘体围绕栅电极和栅绝缘层。栅绝缘层设置在衬底和栅电极之间。该器件还包括分别在栅电极两个相对侧的水平面处位于衬底表面下方的源区和漏区。源区和漏区每个都包含第一浓度的相同给定类型的电载流子。它们每个还包括第二半导体材料的部分，该第二半导体材料部分设置在与衬底表面垂直的方向上的栅绝缘层水平面下方的衬底上。第二材料的每个部分至少在衬底和间隔物之间部分地延伸部，基本上在所述垂直方向上直至与栅电极相对侧中的一个相一致的界限。为了建立具有小于所述第一浓度的第二浓度的所述给定类型的电载流子，用掺杂元素掺杂所述第二材料的部分。第二材料的部分具有比所述第一材料的熔点低的熔点。根据该专利技术，第二半导体材料的每个部分至少部分地完成了半导体器件的延伸部的功能。可以通过加热到衬底和延伸部的熔点之间的中间温度来选择性地使它熔化。这种加热活化了该部分的电载流子，而不会损伤该器件的其它元件。还能够在第二材料的每个部分中以基本均匀的方式分布掺杂元素。当借助激光进行加热时，第二材料的部分有利地具有大于对于相同光辐射的第一材料的吸收能力光辐射的吸收能力。当第一材料基于硅时，第二材料可以基于锗或者基于硅和锗的合金(由SixGe1-x类型制成的，其中x是0和1之间的数)。这是因为硅和锗的熔点分别约为900℃和500℃。本专利技术还涉及一种由上述类型制成的半导体器件的制造方法。附图说明将参考各图中所示实施例的实例进一步描述本专利技术，然而，并不限制本专利技术。图1是根据本专利技术第一变型制造的MOS晶体管的截面图；图2和3示出了制造根据图1的MOS晶体管的两个步骤；图4-7示出了制造根据本专利技术第二变型的MOS晶体管的步骤。具体实施例方式在这些图中，为了清楚起见，描述的各个电路部分的尺寸并不与实际的尺寸成比例。所有的这些图都是包括贴附到半导体衬底上的各种材料的半导体器件截面的视图。认为截面视图在与衬底的初始表面垂直的平面中。在各图中，相同的附图标记对应于相同的元件。衬底位于每个图的底部上，且D标明了与各图中向上取向的衬底初始表面垂直的方向。在下文中参考方向D使用术语“在……上”、“在……下”、“在……上方”、“在……下方”、“上”和“下”。在衬底100的表面上制造MOS晶体管，衬底100例如可由单晶硅制成。根据图1，它包括在导电沟道10的每一侧上通过在衬底10中掺杂制造的源区4和漏区5。区域4和5具有相同类型的导电性，n或p，与沟道10的导电类型不同。为此目的它们包含具有每立方厘米约2.1018个载流子的浓度的电载流子。在沟道10上方，在衬底100的表面S上设置栅绝缘层2。栅电极1使得能够穿过层2控制沟道10。层2例如由二氧化硅(SiO2)、氧化钽(Ta2O5)或氧化铪(HfO2)制成，且电极1例如由多晶硅制成。绝缘间隔物3例如由氮化硅(Si3N4)制成，围绕平行于表面S的电极1和层2。衬底100分别在区域4和5上方覆盖有两部分锗层6和7，其本身分别覆盖有两部分的硅层8和9。部分6和7位于存在于沟道10上方的表面S的水平面下方。层8和9的材料例如是导电的硅。部分8和9保护部分6和7不受易于损害后者电特性的任何氧化。部分6-8延伸到与间隔物3和衬底100之间的电极1的相对侧C1和C2一致的界限。还可以在电极1上存在两个辅助部分6bis和8bis，它们分别一方面与部分6和7的材料相同，另一方面与8和9的材料相同。部分8、8bis和9会有助于形成金属硅化物部分，用于分别在区域4、电极1和区域5上制造电接触。掺杂部分6和7，使得在这些部分内建立与区域4和5中相同类型的n或p电载流子。在部分6和7中的这些电载流子的浓度例如为每立方厘米约5.1017个载流子。于是部分6和7构成了MOS晶体管的尖端区域。现在描述以上MOS晶体管的制造方法。没有详细地公开根据本领域技术人员公知的方法所执行的处理的示范性步骤。仅给出了关于以给定的执行时间顺序的这些示范性步骤组合的指示，其具有本专利技术的特征。硅衬底100初始包括根据所设想晶体管的类型，即n或p类型的掺杂阱。根据图2，在衬底100的表面S的部分P1上形成层2。接下来在层2的上方形成电极1，且根据制造MOS晶体管一般所用方法中的一种，将间隔物3设置在与表面S平行的层2和电极1的周围。然后移除分别位于部分P1两个相对侧的、在衬底表面的两个横向部分P2和P3中的衬底100材料的两层表面膜(图3)。每个部分P2或P3在衬底100和间隔物3之间延伸，基本上在方向D上直到与电极2两侧C1或C2中的一个一致的界限。例如，通过在包含所选择的以便形成与衬底原子可溶的化合物的化学试剂的溶液中，选择性溶解衬底100的材料，来移除两层膜。当电极1与衬底100材料相同时，可以同时地移除电极1的上部分P4。分别在两个横向部分P2和P3水平面处、位于衬底100表面S下方形成源区4和漏区5。以相对于间隔物3的两侧C1和C2被称为“自对准的”方式，通过离子注入形成区域4和5。为了形成p或n型MOS晶体管，对于区域4和5的注入可以分别使用乙硼烷B2H4或磷化氢PH3本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种半导体器件，包括：－栅电极（１）和栅绝缘层（２），制作在具有给定熔点的第一半导体材料（１００）的衬底表面（Ｓ）的部分（Ｐ１）上，且在与衬底表面平行的平面中由绝缘间隔物（３；３０）围绕，栅绝缘层（２）设置在衬底（１００）和栅电极（ １）之间，以及－源区（４）和漏区（５），分别位于栅电极（１）两个相对侧的水平面处衬底表面（Ｓ）下面，每个区域都包含具有各自第一浓度的相同给定类型的电载流子，且每个区域都包括设置在垂直于衬底表面（Ｓ）的方向（Ｄ）上栅绝缘层（２）的水平 面下方的衬底上的第二半导体材料（６，７）的一部分，第二材料（６，７）的每个部分至少部分地在衬底（１００）和间隔物（３；３０）之间延伸，基本上在所述垂直方向（Ｄ）上直至与栅电极一侧（Ｃ１，Ｃ２）相一致的界限，为了建立具有比所述第一浓度小的第二浓度的所述给定类型的电载流子，用掺杂元素掺杂所述的第二材料的部分，且所述第二材料的部分具有比第一材料的熔点更低的熔点。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】FR 2003-4-24 03501271.一种半导体器件，包括-栅电极(1)和栅绝缘层(2)，制作在具有给定熔点的第一半导体材料(100)的衬底表面(S)的部分(P1)上，且在与衬底表面平行的平面中由绝缘间隔物(3；30)围绕，栅绝缘层(2)设置在衬底(100)和栅电极(1)之间，以及-源区(4)和漏区(5)，分别位于栅电极(1)两个相对侧的水平面处衬底表面(S)下面，每个区域都包含具有各自第一浓度的相同给定类型的电载流子，且每个区域都包括设置在垂直于衬底表面(S)的方向(D)上栅绝缘层(2)的水平面下方的衬底上的第二半导体材料(6，7)的一部分，第二材料(6，7)的每个部分至少部分地在衬底(100)和间隔物(3；30)之间延伸，基本上在所述垂直方向(D)上直至与栅电极一侧(C1，C2)相一致的界限，为了建立具有比所述第一浓度小的第二浓度的所述给定类型的电载流子，用掺杂元素掺杂所述的第二材料的部分，且所述第二材料的部分具有比第一材料的熔点更低的熔点。2.如权利要求1所要求的器件，其中所述第二材料的部分具有比第一材料对于相同光辐射的吸收能力更大的光辐射吸收能力。3.如权利要求1所要求的器件，其中第一材料基于硅，第二材料基于锗或者基于硅和锗的合金。4.如权利要求1所要求的器件，还包括所述第二材料的两个密封部分(8，9)，其分别设置在与衬底(100)相对的一侧上的第二材料(6，7)的部分之上。5.如权利要求4所要求的器件，其中每个密封部分(8，9)在间隔物(3)和在其上方设置了所述密封部分的第二材料(6，7)的部分之间延伸，基本上在所述垂直于衬底表面的方向(D)上，直至与对应于所述第二密封部分的栅电极的侧面(C1，C2)相一致的界限。6.如前述权利要求中之一所要求的器件，其特征在于所述的器件是MOS...
【专利技术属性】
技术研发人员：R埃尔法尔汗，
申请(专利权)人：NXP股份有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]
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