带有自对准硅化物接触件的高压场效应晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种场效应晶体管，该场效应晶体管包括形成在上覆于半导体衬底和栅极电极上的介电封盖掩模层中的开口内和

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】带有自对准硅化物接触件的高压场效应晶体管及其制造方法
[0001]相关申请
[0002]本申请要求
2021
年6月
15
日提交的美国非临时申请
17/348,305
号以及
2021
年6月
15
日提交的美国非临时申请
17/348,328
号的优先权权益；这些申请的全部内容以引用方式并入本文
。


[0003]本公开整体涉及半导体器件领域，并且具体地涉及包括自对准硅化物接触件的高压场效应晶体管及其制造方法
。

技术介绍

[0004]现有技术的高压场效应晶体管经常遭受表面击穿电压
。
此类晶体管通常具有复杂的延伸低掺杂漏极
(LDD)
结构，以便以过程复杂性和增加的成本为代价来改善表面击穿特性
。

技术实现思路

[0005]根据本公开的一个方面，提供了一种包括第一场效应晶体管的半导体结构
。
该第一场效应晶体管包括：第一掺杂阱，该第一掺杂阱位于衬底内并嵌入第一源极区和第一漏极区；上覆于第一掺杂阱上的第一栅极电介质
、
第一栅极电极和介电封盖掩模，其中介电封盖掩模包括横向围绕第一栅极电极的竖直延伸部分
、
上覆于第一栅极电极的顶表面的周边区域上的顶部部分以及在第一栅极电极的区域外部接触第一栅极电介质的顶表面的水平延伸部分；源极侧开口，该源极侧开口延伸穿过第一栅极电介质和介电封盖掩模的水平延伸部分并且上覆于第一源极区上；漏极侧开口，该漏极侧开口延伸穿过第一栅极电介质和介电封盖掩模的水平延伸部分并且上覆于第一漏极区上；第一源极侧金属
‑
半导体合金部分，该第一源极侧金属
‑
半导体合金部分接触第一源极区的顶表面并且位于源极侧开口内；和第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分，该第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分接触该第一漏极区的顶表面并且位于该漏极侧开口内；
[0006]根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法，该方法包括：在第一器件区中的衬底内形成第一掺杂阱；在第一掺杂阱上方形成栅极介电层；在栅极介电层上方形成第一栅极电极；在第一栅极电极和栅极介电层上方形成介电封盖掩模层；图案化介电封盖掩模层和栅极介电层，其中栅极介电层的图案化的部分包括第一栅极电介质，并且介电封盖掩模层的图案化的部分包括介电封盖掩模，介电封盖掩模包括位于第一栅极电极的相对的两侧上的源极侧开口和漏极侧开口；通过将掺杂剂注入位于源极侧开口和漏极侧开口下面的第一掺杂阱的部分中来形成第一源极区和第一漏极区；以及分别在该源极侧开口和该漏极侧开口内形成源极侧金属
‑
半导体合金部分和漏极侧金属
‑
半导体合金部分
。
[0007]根据本公开的又一方面，提供了一种包括第一场效应晶体管的半导体结构
。
该第一场效应晶体管包括：第一掺杂阱，该第一掺杂阱位于衬底内；上覆于第一掺杂阱上的第一
栅极电介质
、
第一栅极电极和第一侧壁间隔物；介电封盖掩模，该介电封盖掩模包括横向围绕第一栅极电极的竖直延伸部分
、
上覆于第一栅极电极的顶表面的周边区域上的顶部部分以及上覆于第一栅极电介质的区域外部的第一掺杂阱上的水平延伸部分，其中介电封盖掩模包括源极侧开口和漏极侧开口；凸起的第一源极区，该第一源极区位于介电封盖掩模中的源极侧开口内，并且提供与第一掺杂阱的第一
p
‑
n
结；和凸起的第一漏极区，该第一漏极区位于该介电封盖掩模中的该漏极侧开口内，并且提供与该第一掺杂阱的第二
p
‑
n
结
。
[0008]根据本公开的又一方面，提供了一种形成半导体结构的方法，该方法包括：在衬底内形成第一掺杂阱；在第一器件区中的第一掺杂阱上方形成第一栅极电介质
、
第一栅极电极和第一侧壁间隔物；在第一栅极电极和栅极介电层上方形成介电封盖掩模层；图案化介电封盖掩模层，其中连续栅极介电层的图案化的部分包括介电封盖掩模，介电封盖掩模包括位于第一栅极电极的相对的两侧上的源极侧开口和漏极侧开口；以及通过在该源极侧开口和该漏极侧开口内选择性地生长半导体材料的第一部分来分别形成第一源极区和第一漏极区
。
[0009]根据本公开的一个实施方案，提供了一种包括第一场效应晶体管的半导体结构
。
该第一场效应晶体管包括：第一掺杂阱，该第一掺杂阱位于衬底内并嵌入第一埋入式源极区和第一埋入式漏极区；上覆于第一掺杂阱上的第一栅极电介质和第一栅极电极；介电封盖掩模层，该介电封盖掩模层包括横向围绕该第一栅极电极的竖直延伸部分
、
上覆于该第一栅极电极的顶表面的周边区域上的顶部部分以及接触该第一掺杂阱的顶表面并且包括上覆于该第一埋入式源极区上的源极侧开口和上覆于该第一埋入式漏极区上的漏极侧开口的水平延伸部分；第一源极侧金属
‑
半导体合金部分，该第一源极侧金属
‑
半导体合金部分电连接到第一埋入式源极区，并且具有比第一埋入式源极区更大的水平横截面积；和第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分，该第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分电连接到该第一埋入式漏极区，并且具有比该第一埋入式漏极区更大的水平横截面积
。
[0010]根据本公开的另一方面，提供了一种形成半导体结构的方法，该方法包括：在衬底内形成第一掺杂阱；在第一器件区内的第一掺杂阱上方形成第一栅极电介质
、
第一栅极电极和第一侧壁间隔物；在该第一栅极电极
、
该第一侧壁间隔物和该第一掺杂阱的物理地暴露的表面上形成介电封盖掩模层；形成穿过接触该第一掺杂阱的该介电封盖掩模层的水平延伸部分的源极侧开口和漏极侧开口；通过经由源极侧开口和漏极侧开口注入掺杂剂来形成第一埋入式源极区和第一埋入式漏极区；通过分别穿过该源极侧开口和该漏极侧开口
、
横向地在该源极侧开口和该漏极侧开口上方以及在该源极侧开口和该漏极侧开口之上选择性地生长半导体材料的第一部分来形成第一凸起的源极区和第一凸起的漏极区；以及通过在该第一凸起的源极区和该第一凸起的漏极区上沉积金属材料的第一部分并且诱导第一金属
‑
半导体合金部分的形成来形成第一源极侧金属
‑
半导体合金部分和第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分
。
附图说明
[0011]图1是根据本公开的第一实施方案的在形成掺杂阱
、
栅极介电层
、
第一栅极电极材料层和介电垫层之后的第一示例性结构的竖直剖面图
。
[0012]图2是根据本公开的第一实施方案的在形成浅沟槽之后的第一示例性结构的竖直
剖面图
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种包括第一场效应晶体管的半导体结构，所述第一场效应晶体管包括：第一掺杂阱，所述第一掺杂阱位于衬底内并嵌入第一源极区和第一漏极区；上覆于所述第一掺杂阱上的第一栅极电介质
、
第一栅极电极和介电封盖掩模，其中所述介电封盖掩模包括横向围绕所述第一栅极电极的竖直延伸部分
、
上覆于所述第一栅极电极的顶表面的周边区域上的顶部部分以及在所述第一栅极电极的区域外部接触所述第一栅极电介质的顶表面的水平延伸部分；源极侧开口，所述源极侧开口延伸穿过所述第一栅极电介质和所述介电封盖掩模的所述水平延伸部分并且上覆于所述第一源极区上；漏极侧开口，所述漏极侧开口延伸穿过所述第一栅极电介质和所述介电封盖掩模的所述水平延伸部分并且上覆于所述第一漏极区上；第一源极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第一源极区的顶表面并且位于所述源极侧开口内；和第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第一漏极区的顶表面并且位于所述漏极侧开口内
。2.
根据权利要求1所述的半导体结构，其中所述第一场效应晶体管还包括：位于所述第一源极侧开口的周边部分处的源极侧介电间隔物，其中所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分由所述源极侧介电间隔物的内侧壁横向界定；和位于所述第一漏极侧开口的周边部分处的漏极侧介电间隔物，其中所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分由所述漏极侧介电间隔物的内侧壁横向界定
。3.
根据权利要求2所述的半导体结构，其中所述第一场效应晶体管还包括：第二掺杂阱，所述第二掺杂阱横向围绕所述第一掺杂阱并且在与所述第一掺杂阱的接合部处形成
p
‑
n
结；阱接触半导体区，所述阱接触半导体区上覆于所述第二掺杂阱上；和阱接触金属
‑
半导体合金部分，所述阱接触金属
‑
半导体合金部分接触所述阱接触半导体区
。4.
根据权利要求3所述的半导体结构，其中：所述第一场效应晶体管还包括位于所述第一栅极电介质的外侧壁上的阱接触介电间隔物；并且所述阱接触金属
‑
半导体合金部分接触所述阱接触介电间隔物
。5.
根据权利要求4所述的半导体结构，其中：所述阱接触介电间隔物
、
所述源极侧介电间隔物和所述漏极侧介电间隔物具有相同的材料组成和相同的横向厚度；所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分包含铂镍硅化物；并且所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分包含铂镍硅化物
。6.
根据权利要求2所述的半导体结构，其中：所述介电封盖掩模的所述顶部部分包括位于所述第一栅极电极的区域内的开口；环形介电间隔物接触所述介电封盖掩模的所述顶部部分内的所述开口的侧壁；并且第一栅极金属
‑
半导体合金部分位于所述第一栅极电极的顶表面上并且由所述环形介电间隔物横向界定
。
7.
根据权利要求1所述的半导体结构，其中：所述第一栅极电介质的外侧壁与所述介电封盖掩模的外侧壁竖直重合；所述第一栅极电介质的第一内侧壁横向围绕所述源极侧开口，并且与所述介电封盖掩模的第一内侧壁竖直重合；并且所述第一栅极电介质的第二内侧壁横向围绕所述漏极侧开口，并且与所述介电封盖掩模的第二内侧壁竖直重合
。8.
根据权利要求1所述的半导体结构，还包括第二场效应晶体管，所述第二场效应晶体管包括：第二掺杂阱，所述第二掺杂阱位于所述衬底内并嵌入第二源极区和第二漏极区；上覆于所述第二掺杂阱上的第二栅极电介质
、
第二栅极电极和侧壁间隔物；介电间隔物，所述介电间隔物横向围绕所述侧壁间隔物；第二源极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第二源极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第二源极区的顶表面并且接触所述介电间隔物；和第二漏极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第二漏极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第二漏极区的顶表面并且接触所述介电间隔物
。9.
一种形成半导体结构的方法，所述方法包括：在第一器件区中的衬底内形成第一掺杂阱；在所述第一掺杂阱上方形成栅极介电层；在所述栅极介电层上方形成第一栅极电极；在所述第一栅极电极和所述栅极介电层上方形成介电封盖掩模层；图案化所述介电封盖掩模层和所述栅极介电层，其中所述栅极介电层的图案化的部分包括第一栅极电介质，并且所述介电封盖掩模层的图案化的部分包括介电封盖掩模，所述介电封盖掩模包括位于所述第一栅极电极的相对的两侧上的源极侧开口和漏极侧开口；通过将掺杂剂注入位于所述源极侧开口和所述漏极侧开口下面的所述第一掺杂阱的部分中来形成第一源极区和第一漏极区；并且分别在所述源极侧开口和所述漏极侧开口内形成源极侧金属
‑
半导体合金部分和漏极侧金属
‑
半导体合金部分
。10.
根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：在所述源极侧开口和所述漏极侧开口的周边部分中并且在所述介电封盖掩模层上方形成介电间隔物材料层；各向异性地蚀刻所述介电间隔物材料层，其中：所述源极侧开口中的所述介电间隔物材料层的剩余部分包括源极侧介电间隔物；所述漏极侧开口中的所述介电间隔物材料层的剩余部分包括漏极侧介电间隔物；所述源极侧金属半导体合金部分形成在所述源极侧介电间隔物的内侧壁上；并且所述漏极侧金属半导体合金部分形成在所述漏极侧介电间隔物的内侧壁上
。11.
根据权利要求
10
所述的方法，所述方法还包括：在所述衬底中形成第二掺杂阱，其中所述第二掺杂阱横向围绕所述第一掺杂阱并且在与所述第一掺杂阱的接合部处形成
p
‑
n
结，并且其中在图案化所述介电封盖掩模层和所述栅极介电层时，所述第二掺杂阱的表面被物理地暴露；
通过在其中注入掺杂剂而在所述第二掺杂阱的上部区域中形成阱接触半导体区；以及在所述阱接触半导体区上形成阱接触金属
‑
半导体合金部分
。12.
根据权利要求
11
所述的方法，其中：形成在所述介电封盖掩模的外侧壁上和所述第一栅极电介质的外侧壁上的所述介电间隔物材料层的剩余部分包括阱接触介电间隔物；并且所述阱接触金属
‑
半导体合金部分形成在所述阱接触介电间隔物的侧壁上
。13.
根据权利要求9所述的方法，所述方法还包括：在第二器件区中的所述衬底上方形成第二栅极电极，其中所述介电封盖掩模层形成在所述第二栅极电极上方；用图案化光致抗蚀剂层覆盖所述介电封盖掩模层，其中所述图案化光致抗蚀剂层上覆于所述第一器件区的主要部分上并且不上覆于所述第二器件区上，并且其中所述图案化光致抗蚀剂层包括其中随后形成所述源极侧开口和所述漏极侧开口的区域上方的开口；采用所述图案化光致抗蚀剂层作为蚀刻掩模来各向异性地蚀刻所述介电封盖掩模层和所述栅极介电层，其中所述介电封盖掩模层的横向围绕所述第二栅极电极的剩余部分包括侧壁间隔物；通过将掺杂剂注入所述第二掺杂阱的未被所述第二栅极电介质或所述侧壁间隔物掩蔽的部分中来形成第二源极区和第二漏极区；以及分别在所述第二源极区和所述第二漏极区上形成第二源极侧金属
‑
半导体合金部分和第二漏极侧金属
‑
半导体合金部分
。14.
一种包括第一场效应晶体管的半导体结构，所述第一场效应晶体管包括：第一掺杂阱，所述第一掺杂阱位于衬底内；上覆于所述第一掺杂阱上的第一栅极电介质
、
第一栅极电极和第一侧壁间隔物；介电封盖掩模，所述介电封盖掩模包括横向围绕所述第一栅极电极的竖直延伸部分
、
上覆于所述第一栅极电极的顶表面的周边区域上的顶部部分以及上覆于所述第一栅极电介质的区域外部的所述第一掺杂阱上的水平延伸部分，其中所述介电封盖掩模包括源极侧开口和漏极侧开口；凸起的第一源极区，所述第一源极区位于所述介电封盖掩模中的所述源极侧开口内，并且提供与所述第一掺杂阱的第一
p
‑
n
结；和凸起的第一漏极区，所述第一漏极区位于所述介电封盖掩模中的所述漏极侧开口内，并且提供与所述第一掺杂阱的第二
p
‑
n
结
。15.
根据权利要求
14
所述的半导体结构，所述半导体结构还包括：第一源极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第一源极区的顶表面并且位于所述源极侧开口内；和第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分，所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分接触所述第一漏极区的顶表面并且位于所述漏极侧开口内
。16.
根据权利要求
15
所述的半导体结构，其中：所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分包含铂镍硅化物；所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分包含铂镍硅化物；所述第一源极侧金属
‑
半导体合金部分的周边侧壁和所述第一源极区的周边侧壁彼此
竖直重合，并且接触所述源极侧开口周围的所述介电封盖掩模的第一侧壁；并且所述第一漏极侧金属
‑
半导体合金部分的周边侧壁和所述第一漏极区的周边侧壁彼此竖直重合，并且接触所述漏极侧开口周围的所述介电封盖掩模的第二侧壁
。17.
根据权利要求
14
所述的半导体结构，其中所述第一
p
‑
n
结和所述第二
p
‑
n
结位于包括所述第一掺杂阱与所述介电封盖掩模之间的接合部的水平平面内
。18.
根据权利要求
14
所述的半导体结构，其中：所述第一掺杂阱包含第一单晶半导体材料；并且所述第一源极区和所述第一漏极区包含与所述第一单晶半导体材料外延地对准的相应第二单晶半导体材料
。19.
根据权利要求
14
所述的半导体结构，其中所述第一源极区与所述源极侧金属半导体合金部分之间的接合部以及所述第一漏极区与所述漏极侧金属半导体合金部分之间的接合部位于第一水平平面之间，所述第一水平平面包括所述介电封盖掩模的所述水平延伸部分的底表面和所述介电封盖掩模的所述水平延伸部分的顶表面
。20.
根据权利要求
14
所述的半导体结构，其中所述第一场效应晶体管还包括：第二掺杂阱，所述第二掺杂阱横向围绕所述第一掺杂阱并且在与所述第一掺杂阱的接合部处形成
p
‑
n
结；阱接触半导体区，所述阱接触半导体区上覆于所述第二掺杂阱上；和阱接触金属
‑
半导体合金部分，所述阱接触金属
‑
半导体合金部分接触所述阱接触半导体区，其中所述阱接触半导体区与所述阱接触金属
‑
半导体合金部分之间的接合部位于包括所述第一源极区和所述第一漏极区的底表面的水平平面下方
。21.<...

【专利技术属性】
技术研发人员：赤岩俊，中辻広志，石田昌司，藤乡光弘，
申请(专利权)人：桑迪士克科技有限责任公司，
类型：发明
国别省市：