不对称外延生长及其应用制造技术

本发明专利技术提供一种形成不对称场效晶体管的方法。该方法包括在半导体基板的顶上形成栅极结构，该栅极结构包括栅极堆叠和邻近于栅极堆叠侧壁的间隔体，且该栅极堆叠具有第一侧以及与第一侧相对的第二侧；从栅极结构的第一侧在基板中执行成角度的离子注入，从而形成邻近于第一侧的离子注入区，其中栅极结构防止成角度的离子注入到达邻近于栅极结构的第二侧的基板；以及在栅极结构的第一侧和第二侧在基板上执行外延生长。因此，离子注入区上的外延生长比未经历离子注入的区域慢得多。由外延生长在栅极结构的第二侧形成的源极区的高度高于由外延生长在栅极结构的第一侧形成的漏极区的高度。还提供一种由此形成的半导体结构。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】不对称外延生长及其应用相关申请的交叉引用本申请要求2009年11月9日提交美国专利商标局的美国专利申请（序列号为12/614,699，标题为AsymmetricEpitaxyandApplicationThereof（不对称外延生长及其应用））的优先权，其全部内容通过引用结合于此。
本专利技术总体涉及半导体器件制造的领域，并具体涉及通过不对称外延生长制造场效晶体管的方法。
技术介绍
由于各种集成电路器件的尺寸不断缩小，诸如场效晶体管（FET）的晶体管随之经历了性能及功耗两方面的显著改善。这些改善很大程度上可归因于其中使用的器件的尺寸的减小，这些器件尺寸的减小通常转化为晶体管的增加的通过电流（through-putcurrent），减小的电容、电阻。然而，由此类型的“典型”缩减（在器件尺寸方面）带来的性能改善进来遇到障碍，且在一些情况下当该缩减超过某一点时，由于与器件尺寸的持续减小相关联的不可避免的漏电流以及易变性的增大而受到挑战。通常，集成电路的功耗和性能源自且取决于集成电路可包含的器件的电容、电阻及漏电流，以及介电材料的性质等等，所述器件诸如电性结、导线。在场效晶体管的情况下，具体地，已发现漏极侧的电容和源极侧的电阻很大程度上影响FET的整体性能，且漏极侧的电容减小以及该源极侧的电阻减小可有助于进一步改善FET的性能。
技术实现思路
本专利技术的实施例提供一种形成不对称场效晶体管的方法。该方法包括在半导体基板顶上形成栅极结构，该栅极结构包括栅极堆叠和邻近于栅极堆叠侧壁的间隔体，且栅极结构具有第一侧以及与该第一侧相对的第二侧；从栅极结构的第一侧在基板中执行成角度的离子注入，从而形成邻近于第一侧的离子注入区，其中栅极结构防止成角度的离子注入到达邻近于栅极结构的第二侧的基板；以及在栅极结构的第一侧和第二侧在基板上执行外延生长。在一个实施例中，执行外延生长以在栅极结构的第二侧产生源极（或源极延伸）区并且在栅极结构的第一侧产生漏极（或漏极延伸）区，由外延生长形成的源极区的高度高于由外延生长形成的漏极区的高度。在一个实施例中，源极区和漏极区在栅极结构的第一侧和第二侧覆盖这些间隔体的至少一部分侧面。根据一个实施例，该方法进一步包括在执行成角度的离子注入之前，在栅极结构的第一侧和第二侧形成凹陷。在一个方面中，离子注入区形成在凹陷的顶面。在另一个实施例中，执行外延生长包括在栅极结构的第一侧生长漏极区，以及在栅极结构的第二侧生长源极区，漏极区的高度低于源极区的高度。在一个实施例中，基板为绝缘体上硅（SOI）基板，且该方法进一步包括在源极区和漏极区中执行离子注入，其中离子注入产生PN结，该PN结向下延伸且接触SOI基板内部的绝缘层。在另一个实施例中，执行成角度的离子注入包括将As或BF2的离子注入到邻近于栅极结构的第一侧的区域中的基板中实质上接近于基板的表面处。附图说明通过结合附图详细描述本专利技术，可更充分地理解和认识本专利技术，其中：图1为根据本专利技术实施例的形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图2为根据本专利技术另一实施例的形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图3为根据本专利技术又一实施例的形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图4为根据本专利技术实施例的形成具有不对称源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图5为根据本专利技术另一实施例的形成具有不对称源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图6为根据本专利技术又一实施例的形成具有不对称源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图7为根据本专利技术又一实施例的形成具有不对称源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；图8为根据本专利技术又一实施例的形成具有不对称源极/漏极的场效晶体管的方法的说明性图示；以及图9为根据本专利技术实施例的外延生长速率相对于执行离子注入的剂量的测试结果的示例性图示。应理解为了简单且清楚地示例，未必对附图中的元件按比例绘制。例如，为了清楚，一些元件的尺寸可相对于另外的部件被夸大。具体实施方式在下文的详细描述中，阐述许多具体细节以提供对本专利技术的各种实施例的透彻理解。然而，应理解可以在没有这些具体细节的情况下实施本专利技术的实施例。为了避免使得本专利技术的本质和/或实施例的描述变得模糊，在下文的详细描述中，可将本领域中已知的一些处理步骤和/或操作可结合在一起以用于陈述和/或说明的目的，而在一些示例中可能未对本领域中已知的处理步骤和/或操作进行详细描述。在其它示例中，可能完全不描述对本领域中已知的一些处理步骤和/或操作。另外，对一些熟知的器件处理技术可能不做详细描述，而在一些示例中，这些器件处理技术可参考引用的其它公开论文、专利和/或专利申请，从而避免使本专利技术的本质和/或实施例的描述变得模糊。应理解，下文的描述更集中于本专利技术的各种实施例的区别特征和/或要素。图1为根据本专利技术一个实施例的形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管（FET）的方法的说明性图示。例如，该方法可包括提供半导体基板110，在该半导体基板上一个或多个场效晶体管可随后形成为具有不对称的升高高度的源极/漏极。半导体基板110可为例如硅基板、绝缘体上硅（SOI）基板或可被认为适合于在其上形成半导体器件的任何其它基板。如在图1中，作为示例，半导体基板110示出为包括第一硅层111、在硅层111的顶上的绝缘层112及在绝缘层112的顶上的第二硅层113。绝缘层112可由二氧化硅（SiO2）、氮化硅或任何其它绝缘材料制成，而第二硅层113因为形成于绝缘体112的顶上，所以可称为绝缘体上硅（SOI）层。接着，为了形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管100，该方法可包括通过应用前端线（front-end-of-line;FEOL）技术的一个或多个工艺在基板110的顶上形成栅极堆叠120。栅极堆叠120可至少包括栅极介电层、栅极导体层121及硬掩模层122。诸如氮化硅（SiN）硬掩模的硬掩模层122可形成于栅极导体121的顶上，以防止在后续形成FET100的源极/漏极的步骤期间在栅极导体121（其也可能为硅）的顶上的硅的潜在外延生长。在形成栅极堆叠120之后，间隔体131和间隔体132可形成于栅极堆叠120的侧壁。间隔体131和间隔体132形成为界定例如栅极堆叠120左侧与右侧的区域，其中FET100的源极和漏极可以分别形成，如下文更详细地描述。此处，值得注意的是，本领域的技术人员将了解如上文所描述且在下文更详细地描述的本专利技术实施例并不限于形成FET的不对称的源极/漏极的上述方面。除FET的源极/漏极之外，本专利技术实施例可类似地应用于其它领域，诸如应用于形成不对称的源极/漏极延伸。例如在上述示例中，当间隔体131及间隔体132形成为具有实质上薄的厚度的偏移（off-set）间隔体时，下文描述的工艺可类似地应用于形成FET100的不对称源极/漏极延伸来替代不对称源极/漏极，或应用于除了形成不对称源极/漏极之外还形成FET100的不对称源极/漏极延伸。然而，在下文中，为了避免使本专利技术的本质变得模糊，以下的描述将主要集中于形成场效晶体管的不对称源极/漏极。图2为根据本专利技术另一实施例的形成具有不对称的升高高度的源极/漏极的场效晶体管的方本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2009.11.09 US 12/614,6991.一种方法，包括：在半导体基板(110、212/211)的顶上形成栅极结构，所述栅极结构包括栅极堆叠(120、220)和邻近于所述栅极堆叠的侧壁的多个间隔体(131/132、231/232)，且所述栅极结构具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；从所述栅极结构的所述第一侧在所述基板中执行成角度的离子注入(170、270)，从而形成邻近于所述第一侧的离子注入区(114、216)，其中所述栅极结构防止所述成角度的离子注入到达邻近于所述栅极结构的所述第二侧的所述基板；以及在所述栅极结构的该第一侧和第二侧在所述基板上执行外延生长(180、280)。2.如权利要求1所述的方法，其中所述执行外延生长在所述栅极结构的所述第二侧产生源极区(142、242)并且在所述栅极结构的所述第一侧产生漏极区(141、241)，由所述外延生长形成的所述源极区的高度高于由所述外延生长形成的所述漏极区的高度。3.如权利要求2所述的方法，其中所述源极区和所述漏极区覆盖所述栅极结构的所述第一侧和第二侧的所述间隔体的至少一部分侧面。4.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在执行所述成角度的离子注入之前，在所述栅极结构的所述第一侧和所述第二侧产生凹陷(215)。5.如权利要求4所述的方法，其中所述离子注入区(216)形成于所述凹陷的顶面。6.如权利要求5所述的方法，其中执行所述外延生长包括：在所述栅极结构的所述第一侧生长漏极区(241)以及在所述栅极结构的所述第二侧生长源极区(242)，所述漏极区的高度低于所述源极区的高度。7.如权利要求6所述的方法，其中所述基板为绝缘体上硅基板，该方法进一步包括：在所述源极区和所述漏极区中执行离子注入(290)，所述离子注入产生PN结(251)，该PN结向下延伸且接触所述绝缘体上硅基板内部的绝缘层(211)。8.如权利要求1所述的方法，其中所述执行成角度的离子注入包括：将As或BF2的离子注入到邻近于所述栅极结构的所述第一侧的区域中的所述基板中，在实质上接近于所述基板的表面处。9.如权利要求1所述的方法，进一步包括：在所述外延生长之前，在所述栅极堆叠的顶上形成硬掩模层且覆盖所述栅极堆叠，所述硬掩模防止所述栅极堆叠的顶上的所述外延生长。10.一种方法，包括：在半导体基板(110、212/211)的顶上形成栅极结构，所述栅极结构具有第一侧以及与所述第一侧相对的第二侧；从所述栅极结构的所述第一侧执行成角度的离子注入(170、270)，从而在邻近于所述第一侧的所述基板中形成离子注入区(114、216)，其中所述栅极结构防止所述成角度的离子注入到达邻近于所述栅极结构的所述第二侧的所述基板；以及在所述栅极结构的所述第一侧和第二侧在所述基板上执行外延生长(180、280)。11.如权利要求10所述的方法，其中以自所述基板的法线测量大于45度的角度执行所述离子注入，且所述角度足够大以确保邻近于所述栅极结构的所述第二侧的所述基板不接收离子注入或实质上接收极少的...

【专利技术属性】
技术研发人员：尹海洲，汪新慧，KK钱，任志斌，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：
国别省市：