本申请提供超薄绝缘体上硅器件及其形成方法，所述器件包括：绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括硅衬底以及依次位于所述硅衬底上的掩埋绝缘层、位于所述掩埋绝缘层上的隔离层、位于所述隔离层两侧的源极和漏极以及位于所述隔离层表面的顶层硅层；隔离结构，位于所述源极和漏极两侧的掩埋绝缘层表面，所述隔离结构的表面与所述顶层硅层的表面共面；栅极结构，位于所述源极和漏极之间的顶层硅层表面。本申请提供一种超薄绝缘体上硅器件及其形成方法，源极和漏极形成于顶层硅层下表面，可以降低源极和漏极的扩展电阻以及栅极到源极和漏极的寄生电容，提高器件可靠性。提高器件可靠性。提高器件可靠性。
【技术实现步骤摘要】
超薄绝缘体上硅器件及其形成方法
[0001]本申请涉及半导体
，尤其涉及一种超薄绝缘体上硅器件及其形成方法。
技术介绍
[0002]对于栅极长度小于25纳米甚至更小的MOSFET来说，完全耗尽的超薄绝缘体上硅(extremely thin silicon on insulator，ETSOI)器件是一个很好的选择。由于ETSOI在没有沟道掺杂或晕圈掺杂的情况下具有优异的短沟道控制，因此，器件不受随机掺杂剂波动的影响，并表现出良好的低阈值电压可变性。高性能的ETSOI器件，沟道厚度一般为2
‑
7纳米，栅极长度小于25nm，最小栅沟道长度和硅厚度的比值约为4，具有良好的沟道控制和器件性能。
[0003]然而，由于极薄的硅沟道，源极/漏极扩展电阻难以降低，并降低了器件性能。由于硅层非常薄，正常注入对于信噪比电阻调谐无效。通常，外延工艺用于形成凸起的源漏结构(也就是源极和漏极在硅沟道之上)，例如，外延硅用于NMOS，外延硅锗用于PMOS。通过这种技术，可以有效地降低源极/漏极扩展电阻。然而，为了获得更低的源极/漏极电阻，这种凸起的源极/漏极结构高度会更高，这将导致栅极和源极/漏极之间的寄生电容很大，从而降低器件性能，尤其是对射频MOSFET不利，例如射频前端模块中的低噪声放大器(LNA)和射频开关。
[0004]因此，有必要提供更有效、更可靠的技术方案。
技术实现思路
[0005]本申请提供一种超薄绝缘体上硅器件及其形成方法，可以降低源极和漏极的扩展电阻以及栅极到源极和漏极的寄生电容，提高器件可靠性。
[0006]本申请的一个方面提供一种超薄绝缘体上硅器件的形成方法，包括：提供绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括硅衬底以及依次位于所述硅衬底上的掩埋绝缘层、位于所述掩埋绝缘层上且交错分布的牺牲层和隔离层以及位于所述牺牲层和隔离层表面的顶层硅层；在所述顶层硅层表面形成保护层；依次刻蚀所述保护层，顶层硅层和部分所述牺牲层形成第一开口；沿所述第一开口刻蚀去除剩余牺牲层，在所述隔离层的两侧形成凹部；在所述凹部外延生长半导体材料分别形成源极和漏极；在所述第一开口中形成隔离结构；去除高于所述顶层硅层的隔离结构和保护层；在所述源极和漏极之间的顶层硅层表面形成栅极结构。
[0007]在本申请的一些实施例中，形成所述绝缘体上硅的方法包括：提供硅衬底；在所述硅衬底表面依次形成掩埋绝缘层和牺牲材料层；刻蚀所述牺牲材料层至暴露所述掩埋绝缘层，形成若干分隔的牺牲层；在所述若干分隔的牺牲层之间填充隔离层；提供第二硅衬底，在所述第二硅衬底的第一表面设定深度注入氢原子在所述第二硅衬底中形成剥离层；键合所述第二硅衬底的第一表面与所述硅衬底的牺牲层和隔离层；去除所述剥离层以及位于所述剥离层上的部分第二硅衬底，剩余的第二硅衬底形成顶层硅层。
[0008]在本申请的一些实施例中，去除所述剥离层以及位于所述剥离层上的部分第二硅衬底的方法包括：退火使所述第二硅衬底沿所述剥离层分开；使用化学机械研磨工艺使所述第二硅衬底与所述隔离层和所述牺牲层键合的部分形成所述绝缘体上硅的顶层硅层。
[0009]在本申请的一些实施例中，在所述凹部中分别形成源极和漏极的方法为原位掺杂的外延生长工艺。
[0010]在本申请的一些实施例中，在所述凹部中分别形成源极和漏极后，还包括：使用倾斜离子注入工艺在所述源极和漏极中注入惰性粒子以填充所述源极和漏极中的空洞。
[0011]在本申请的一些实施例中，所述倾斜离子注入工艺的注入能量为5至10KeV；所述倾斜离子注入工艺的注入剂量为1E14至5E15atom/cm2；所述倾斜离子注入工艺的注入角度为35至45度。
[0012]在本申请的一些实施例中，所述形成方法还包括：使用退火工艺激活所述源极和漏极中的掺杂离子和惰性粒子。
[0013]在本申请的一些实施例中，所述形成方法还包括：在所述顶层硅层以及所述源极和漏极侧壁形成修复层。
[0014]在本申请的一些实施例中，去除高于所述顶层硅层的隔离结构和保护层的方法包括：使用化学机械研磨工艺研磨所述保护层和所述隔离结构至高于所述顶层硅层表面设定高度；使用刻蚀工艺刻蚀去除剩余的高于所述顶层硅层的保护层和隔离结构。
[0015]在本申请的一些实施例中，所述形成方法还包括：在所述源极和漏极表面以及所述栅极结构表面形成金属硅化物。
[0016]在本申请的一些实施例中，所述牺牲层的厚度为50至500纳米，所述牺牲层的宽度大于0.5微米。
[0017]在本申请的一些实施例中，所述顶层硅层的厚度为2至7纳米。
[0018]本申请的另一个方面还提供一种超薄绝缘体上硅器件，包括：绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括硅衬底以及依次位于所述硅衬底上的掩埋绝缘层、位于所述掩埋绝缘层上的隔离层、位于所述隔离层两侧的源极和漏极以及位于所述隔离层表面的顶层硅层；隔离结构，位于所述源极和漏极两侧的掩埋绝缘层表面，所述隔离结构的表面与所述顶层硅层的表面共面；栅极结构，位于所述源极和漏极之间的顶层硅层表面。
[0019]在本申请的一些实施例中，所述器件还包括：修复层，位于所述顶层硅层以及所述源极和漏极侧壁。
[0020]在本申请的一些实施例中，所述器件还包括：金属硅化物，位于所述源极和漏极表面以及所述栅极结构表面。
[0021]在本申请的一些实施例中，所述源极和漏极的厚度为50至500纳米。
[0022]在本申请的一些实施例中，所述顶层硅层的厚度为2至7纳米。
[0023]本申请提供一种超薄绝缘体上硅器件及其形成方法，源极和漏极形成于顶层硅层下表面，可以降低源极和漏极的扩展电阻以及栅极到源极和漏极的寄生电容，提高器件可靠性。
附图说明
[0024]以下附图详细描述了本申请中披露的示例性实施例。其中相同的附图标记在附图
的若干视图中表示类似的结构。本领域的一般技术人员将理解这些实施例是非限制性的、示例性的实施例，附图仅用于说明和描述的目的，并不旨在限制本申请的范围，其他方式的实施例也可能同样的完成本申请中的专利技术意图。应当理解，附图未按比例绘制。
[0025]其中：
[0026]图1为本申请实施例所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法的流程图；
[0027]图2至图15为本申请实施例所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法中各步骤的结构示意图。
具体实施方式
[0028]以下描述提供了本申请的特定应用场景和要求，目的是使本领域技术人员能够制造和使用本申请中的内容。对于本领域技术人员来说，对所公开的实施例的各种局部修改是显而易见的，并且在不脱离本申请的精神和范围的情况下，可以将这里定义的一般原理应用于其他实施例和应用。因此，本申请不限于所示的实施例，而是与权利要求一致的最宽范围。
[0029]下面结合实施例和附图对本专利技术技术方案进行详细说明。
[0030]传统的ETSOI器件由于源极和漏极位于硅沟道之上，距离栅极近，具有相对较大的本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，包括：提供绝缘体上硅，所述绝缘体上硅包括硅衬底以及依次位于所述硅衬底上的掩埋绝缘层、位于所述掩埋绝缘层上且交错分布的牺牲层和隔离层以及位于所述牺牲层和隔离层表面的顶层硅层；在所述顶层硅层表面形成保护层；依次刻蚀所述保护层，顶层硅层和部分所述牺牲层形成第一开口；沿所述第一开口刻蚀去除剩余牺牲层，在所述隔离层的两侧形成凹部；在所述凹部外延生长半导体材料分别形成源极和漏极；在所述第一开口中形成隔离结构；去除高于所述顶层硅层的隔离结构和保护层；在所述源极和漏极之间的顶层硅层表面形成栅极结构。2.如权利要求1所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，形成所述绝缘体上硅的方法包括：提供硅衬底；在所述硅衬底表面依次形成掩埋绝缘层和牺牲材料层；刻蚀所述牺牲材料层至暴露所述掩埋绝缘层，形成若干分隔的牺牲层；在所述若干分隔的牺牲层之间填充隔离层；提供第二硅衬底，在所述第二硅衬底的第一表面设定深度注入氢原子在所述第二硅衬底中形成剥离层；键合所述第二硅衬底的第一表面与所述硅衬底的牺牲层和隔离层；去除所述剥离层以及位于所述剥离层上的部分第二硅衬底，剩余的第二硅衬底形成顶层硅层。3.如权利要求2所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，去除所述剥离层以及位于所述剥离层上的部分第二硅衬底的方法包括：退火使所述第二硅衬底沿所述剥离层分开；使用化学机械研磨工艺使所述第二硅衬底与所述隔离层和所述牺牲层键合的部分形成所述绝缘体上硅的顶层硅层。4.如权利要求1所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，在所述凹部中分别形成源极和漏极的方法为原位掺杂的外延生长工艺。5.如权利要求1所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，在所述凹部中分别形成源极和漏极后，还包括：使用倾斜离子注入工艺在所述源极和漏极中注入惰性粒子以填充所述源极和漏极中的空洞。6.如权利要求5所述的超薄绝缘体上硅器件的形成方法，其特征在于，所述倾斜离子注入工艺的注入能量为5至10KeV；所述倾斜离子注入工艺的注入剂量为1E1...
【专利技术属性】
技术研发人员：罗浩，陈勇，金海波，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：
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