一種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法
【專利摘要】本發明公開了一種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，在SOI襯底上，通過在源漏層淀積一層金屬，并連接在局部區域形成的高摻雜、激活的源漏區，可使串聯電阻得到顯著減小，從而解決了傳統技術中因使用硅化物摻雜層所帶來的接觸電阻高的問題。
【專利說明】
一種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法
技術領域
[0001]本發明涉及半導體集成電路技術領域，更具體地，涉及一種全耗盡絕緣層硅(FD S01)晶體管的形成方法。
【背景技術】
[0002] S0I(Silicon On Insulator，絕緣體上娃)作為一種全介質隔離技術，從上世紀60 年代開始受到了極大關注，在80年代后得到了較快的發展，并在90年代后期逐漸進入了商 業領域。S0I結構為器件與襯底間由一層埋層絕緣層隔開，該結構與體硅結構相比，有著許 多體硅結構所不可比擬的優勢，例如可以實現集成電路中元器件的介質隔離，從而徹底消 除了體硅CMOS電路中的寄生閂鎖效應。
[0003] SOI器件具有抗輻射能力強，功耗低，集成度高，抗干擾能力強等優點，而且器件可 以很好地等比例縮小，使得S0I技術在深亞微米器件中的應用具有較好的發展前景。
[0004] S0I工藝的具體優勢被稱為完全耗盡SOI(ro S0I)，在這種情況下，半導體的薄層 被完全耗盡，在源和漏之間的電子傳輸僅僅發生在柵極附近的薄溝道中。
[0005]然而，目前在ro soi器件的制作工藝中，都是使用傳統的互補金屬氧化物半導體 (CMOS)的工藝步驟，如使用離子注入和激活源、漏等。這樣得到的薄膜電阻和接觸電阻都非 常高，結果導致晶體管的串聯電阻也非常高，這些都將嚴重影響晶體管的電學性能。
[0006] 因此，鑒于以上原因，急需開發一種新的全耗盡絕緣層硅(FD S0I)晶體管的形成 方法，以解決上述問題。
【發明內容】
[0007] 本發明的目的在于克服現有技術存在的上述缺陷，提供一種全耗盡絕緣層硅(FD S0I)晶體管的形成方法，以解決接觸電阻高的問題。
[0008] 為實現上述目的，本發明的技術方案如下：
[0009] -種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，包括以下步驟：
[0010] 步驟一：提供一絕緣體上硅襯底，在所述絕緣體上硅襯底上形成柵極以及柵極側 墻；
[0011] 步驟二:在柵極以及柵極側墻兩側的絕緣體上硅襯底中形成源漏區圖形；
[0012] 步驟三:去除源漏區圖形中的硅材料，以在源漏區圖形位置形成凹槽；
[0013] 步驟四：淀積一金屬層，將凹槽填充，然后，去除凹槽以外多余的金屬層部分；
[0014] 步驟五:去除側墻；
[0015] 步驟六:執行選擇性外延原位摻雜淀積硅，并與金屬層相連，形成具有局部重摻雜 的源漏區。
[0016] 優選地，步驟一中，采用業界通用的半導體工藝形成所述柵極和側墻。
[0017] 優選地，步驟二和步驟三中，采用業界通用的光刻、刻蝕方法形成所述源漏區圖形 及凹槽。
[0018]優選地，步驟四中，采用物理氣相淀積的方法淀積所述金屬層。
[0019]優選地，所述金屬層材料為金屬Ni。
[0020] 優選地，所述金屬層的厚度為50~200Λ。
[0021] 優選地，步驟五中，采用業界通用的刻蝕方法去除所述側墻。
[0022]優選地，步驟六中，執行選擇性外延原位摻雜淀積硅時，采用的工藝溫度為400~ 550°C，反應氣體為二氯氫娃、氫氣和摻雜的氣體砷燒，或者為二氯氫娃、氫氣和摻雜的氣體 硼烷。
[0023] 優選地，步驟六中，執行摻雜濃度不低于1019cnf3。
[0024] 優選地，執行選擇性外延原位摻雜淀積硅時，對NM0S晶體管采用氣體砷烷進行摻 雜砷，對PM0S晶體管采用氣體硼烷進行摻雜硼。
[0025]從上述技術方案可以看出，本發明在SOI襯底上，通過在源漏層淀積一層金屬，并 與在局部區域通過選擇性外延原位摻雜淀積硅形成的高摻雜、激活的源漏區連接，可使串 聯電阻得到顯著減小，從而解決了傳統技術中因使用硅化物摻雜層所帶來的接觸電阻高的 問題。
【附圖說明】
[0026] 圖1是本發明一種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法的流程圖；
[0027] 圖2~圖7是本發明一較佳實施例中根據圖1的方法形成全耗盡絕緣層硅晶體管的 工藝結構示意圖。
【具體實施方式】
[0028] 下面結合附圖，對本發明的【具體實施方式】作進一步的詳細說明。
[0029]需要說明的是，在下述的【具體實施方式】中，在詳述本發明的實施方式時，為了清楚 地表示本發明的結構以便于說明，特對附圖中的結構不依照一般比例繪圖，并進行了局部 放大、變形及簡化處理，因此，應避免以此作為對本發明的限定來加以理解。
[0030]在以下本發明的【具體實施方式】中，請參閱圖1，圖1是本發明一種全耗盡絕緣層硅 晶體管的形成方法的流程圖；同時，請對照參閱圖2~圖7,圖2~圖7是本發明一較佳實施例 中根據圖1的方法形成全耗盡絕緣層硅晶體管的工藝結構示意圖，圖2~圖7可與圖1中的各 制作步驟相對應，以便于對本發明方法的理解。如圖1所示，本發明的一種全耗盡絕緣層硅 晶體管的形成方法，包括以下步驟：
[0031 ]如框S01所示，步驟一：提供一絕緣體上娃襯底，在所述絕緣體上娃襯底上形成柵 極以及柵極側墻。
[0032] 請參考圖2。首先，采用一絕緣體上硅(SOI)材料作為襯底100，然后，在所述絕緣體 上硅襯底100上，可采用業界通用的半導體工藝形成柵極102和柵極側墻101。
[0033] 如框S02所示，步驟二:在柵極以及柵極側墻兩側的絕緣體上硅襯底中形成源漏區 圖形。
[0034] 請參考圖3。接著，可采用業界通用的光刻方法定義出源漏區圖形103。
[0035]如框S03所示，步驟三:去除源漏區圖形中的硅材料，以在源漏區圖形位置形成凹 槽。
[0036]請參考圖4。接著，可采用業界通用的刻蝕方法，將源漏區圖形103中的硅材料去 除，從而在源漏區圖形103位置刻蝕形成凹槽。
[0037]如框S04所示，步驟四：淀積一金屬層，將凹槽填充，然后，去除凹槽以外多余的金 屬層部分。
[0038]請參考圖5。接著，可采用物理氣相淀積(PVD)的方法，在凹槽中淀積一層金屬層 104,并將凹槽填滿;然后，可采用業界通用的刻蝕方法去除凹槽以外多余的金屬層部分。
[0039] 作為一優選的實施方式，所述金屬層材料可采用金屬Ni以及其他任意適用金屬材 料進行淀積。較佳地，所述金屬層例如金屬Ni層104的淀積厚度可為~200Λ。
[0040] 如框S05所示，步驟五:去除側墻。
[0041] 請參考圖6。接著，可采用業界通用的刻蝕方法將柵極側墻101去除，暴露出側墻下 方位置的襯底硅。
[0042]如框S06所示，步驟六:執行選擇性外延原位摻雜淀積硅，并與金屬層相連，形成具 有局部重摻雜的源漏區。
[0043] 請參考圖7。最后，在暴露出的襯底硅位置，通過選擇性外延工藝進行原位摻雜淀 積硅，形成局部小區域的重摻雜的源漏區105。此局部小區域的重摻雜的源漏區105與金屬 層例如金屬Ni層104相連接，共同構成全耗盡絕緣層硅(FD SOI)晶體管器件的源漏區104和 105〇
[0044] 作為一優選的實施方式，上述執行選擇性外延原位摻雜淀積硅時，采用的工藝溫 度可為400~550°C，反應氣體可為二氯氫硅(DCS)、氫氣和摻雜的氣體砷烷，或者為二氯氫 硅、氫氣和摻雜的氣體硼烷;執行摻雜濃度應不低于l〇 19cnf3。并且，執行選擇性外延原位摻 雜淀積硅時，針對NM0S晶體管可采用氣體砷烷進行摻雜砷(As )，針對PM0S晶體管可采用氣 體硼烷進行摻雜硼(B)。
[0045] 綜上所述，相較于現有技術，本發明在SOI襯底上，通過在源漏層淀積一層金屬，并 與在局部區域通過選擇性外延原位摻雜淀積硅形成的高摻雜、激活的源漏區連接，可使串 聯電阻得到顯著減小，從而解決了傳統技術中因使用硅化物摻雜層所帶來的接觸電阻高的 問題
[0046] 以上所述的僅為本發明的優選實施例，所述實施例并非用以限制本發明的專利保 護范圍，因此凡是運用本發明的說明書及附圖內容所作的等同結構變化，同理均應包含在 本發明的保護范圍內。
【主權項】
1. 一種全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，包括以下步驟： 步驟一:提供一絕緣體上硅襯底，在所述絕緣體上硅襯底上形成柵極以及柵極側墻； 步驟二:在柵極以及柵極側墻兩側的絕緣體上硅襯底中形成源漏區圖形； 步驟三:去除源漏區圖形中的硅材料，以在源漏區圖形位置形成凹槽； 步驟四：淀積一金屬層，將凹槽填充，然后，去除凹槽以外多余的金屬層部分； 步驟五:去除側墻； 步驟六:執行選擇性外延原位摻雜淀積硅，并與金屬層相連，形成具有局部重摻雜的源 漏區。2. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟一中， 采用業界通用的半導體工藝形成所述柵極和側墻。3. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟二和步 驟三中，采用業界通用的光刻、刻蝕方法形成所述源漏區圖形及凹槽。4. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟四中， 采用物理氣相淀積的方法淀積所述金屬層。5. 根據權利要求1或4所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，所述金 屬層材料為金屬Ni。6. 根據權利要求1或4所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，所述金 屬層的厚度為50~2〇減。7. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟五中， 采用業界通用的刻蝕方法去除所述側墻。8. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟六中， 執行選擇性外延原位摻雜淀積硅時，采用的工藝溫度為400~550 °C，反應氣體為二氯氫硅、 氫氣和摻雜的氣體砷燒，或者為二氯氫娃、氫氣和摻雜的氣體硼燒。9. 根據權利要求1或8所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，步驟六 中，執行摻雜濃度不低于l〇19cnf 3。10. 根據權利要求1所述的全耗盡絕緣層硅晶體管的形成方法，其特征在于，執行選擇 性外延原位摻雜淀積硅時，對匪OS晶體管采用氣體砷烷進行摻雜砷，對PMOS晶體管采用氣 體硼烷進行摻雜硼。
【文檔編號】H01L21/336GK105931968SQ201610363634
【公開日】2016年9月7日
【申請日】2016年5月27日
【發明人】曾紹海, 李銘
【申請人】上海集成電路研發中心有限公司