P型鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法
【專利摘要】一種P型鰭式場效應(yīng)晶體管及其形成方法，其中，P型鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有鰭部；形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)；從鰭部頂部降低所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)鰭部的高度；在剩余的所述鰭部表面形成摻雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層；在所述第一半導(dǎo)體材料層上形成摻雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層；在所述第二半導(dǎo)體材料層上形成金屬層；對所述金屬層進(jìn)行退火處理，形成接觸電阻減小層。采用本發(fā)明的方法形成的P型鰭式場效應(yīng)晶體管降低了后續(xù)形成的P型鰭式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻，提高了后續(xù)形成的P型鰭式場效應(yīng)晶體管的性能。
【專利說明】
P型韓式場效應(yīng)晶體管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明設(shè)及半導(dǎo)體制造，尤其設(shè)及P型罐式場效應(yīng)晶體管及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)向更低的技術(shù)節(jié)點(diǎn)的發(fā)展，漸漸開始從平面CMOS晶體管向=維 罐式場效應(yīng)晶體管（FinFET)過渡。FinFET中，柵極結(jié)構(gòu)至少可W從兩側(cè)對溝道進(jìn)行控制， 具有比平面MOSFET器件強(qiáng)得多的柵對溝道的控制能力，能夠很好的抑制短溝道效應(yīng)。而且 相對其它器件具有更好的與現(xiàn)有的集成電路生產(chǎn)技術(shù)的兼容性。
[0003] 參考圖1至圖4,現(xiàn)有技術(shù)中的P型罐式場效應(yīng)晶體管的形成方法如下：
[0004] 首先，參考圖1和圖2,提供半導(dǎo)體襯底10,所述半導(dǎo)體襯底10具有罐部11。具體 如下： 陽0化]所述半導(dǎo)體襯底10包括具有至少兩個(gè)分立的凸起結(jié)構(gòu)的娃襯底101和位于凸起 結(jié)構(gòu)之間的絕緣層102,絕緣層102低于所述凸起結(jié)構(gòu)。高于絕緣層102的凸起結(jié)構(gòu)為罐部 11。
[0006] 接著，形成橫跨罐部11的柵極結(jié)構(gòu)12。其中柵極結(jié)構(gòu)12包括柵氧層121和位于 柵氧層121之上的柵極層122。
[0007] 接著，在半導(dǎo)體襯底10、罐部11的頂部和側(cè)壁、柵極結(jié)構(gòu)12的頂部和側(cè)壁形成側(cè) 墻材料層13。
[000引接著，在柵極結(jié)構(gòu)12的周圍形成柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻（圖未示），此時(shí)，罐部11的周圍沒 有側(cè)墻。
[0009] 接著，參考圖3,去除柵極結(jié)構(gòu)12兩側(cè)的罐部11，絕緣層102與剩余的凸起結(jié)構(gòu)相 平。
[0010] 接著，參考圖4,在剩余的凸起結(jié)構(gòu)頂面原位滲雜生長有源漏離子的錯(cuò)娃層14,形 成了 P型罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極。其中，源漏離子為棚離子。然后，在錯(cuò)娃層14 的表面外延生長娃帽（Si Cap)層15。
[0011] 接著，在娃帽層15上形成金屬層（圖未示），對金屬層進(jìn)行退火，金屬層與娃帽層 烙合形成金屬娃化物層（圖未示）。
[0012] 采用現(xiàn)有技術(shù)的方法形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能不佳。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0013] 本發(fā)明解決的問題是采用現(xiàn)有技術(shù)的方法形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能 不佳。
[0014] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種P型罐式場效應(yīng)晶體管的形成方法，
[0015] 包括：提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有罐部；
[0016] 形成橫跨所述罐部的柵極結(jié)構(gòu)；
[0017] 從罐部頂部降低所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)罐部的高度；
[0018] 在剩余的所述罐部表面形成滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層；
[0019] 在所述第一半導(dǎo)體材料層上形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層；
[0020] 在所述第二半導(dǎo)體材料層上形成金屬層；
[0021] 對所述金屬層進(jìn)行退火處理，形成接觸電阻減小層。
[0022] 可選的，所述滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層的形成方法包括：
[0023] 在所述第一半導(dǎo)體材料層上原位滲雜生長有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層， 或者，
[0024] 在所述第一半導(dǎo)體材料層上外延生長第二半導(dǎo)體材料層；
[00巧]對所述外延生長的第二半導(dǎo)體材料層進(jìn)行勢壘降低離子注入。
[00%] 可選的，所述勢壘降低離子包括侶離子、嫁離子、錯(cuò)離子和銅離子中的至少一種。
[0027] 可選的，所述勢壘降低離子為侶離子、嫁離子和銅離子中的至少一種時(shí)，所述勢壘 降低離子滲雜劑量為大于等于lE13atom/cm2且小于等于lE15atom/cm2; W28] 所述勢壘降低離子為錯(cuò)離子時(shí)，所述勢壘降低離子滲雜劑量為大于等于 lE13atom/cm2且小于等于 lE14atom/cm 2O
[0029] 可選的，形成第二半導(dǎo)體材料層的過程還包括對所述第二半導(dǎo)體材料層滲雜有棚 離子。
[0030] 可選的，所述棚離子的滲雜劑量大于所述勢壘降低離子的滲雜劑量。
[0031] 可選的，所述第二半導(dǎo)體材料層的材料為娃。
[0032] 可選的，所述接觸電阻減小層的材料為金屬娃化物。
[0033] 可選的，形成所述柵極結(jié)構(gòu)步驟之后，降低所述罐部高度的步驟之前還包括：
[0034] 在所述罐部周圍形成罐部側(cè)墻；
[0035] 從罐部頂部降低所述罐部高度至預(yù)設(shè)高度的過程中還包括從罐部側(cè)墻頂部降低 所述罐部側(cè)墻的高度至預(yù)設(shè)高度。
[0036] 可選的，所述預(yù)設(shè)高度為大于等于所述原始罐部高度的=分之一且小于原始罐部 高度的=分之二。
[0037] 可選的，所述第一半導(dǎo)體材料層的材料為錯(cuò)娃。
[003引為解決上述問題，本發(fā)明提供一種P型罐式場效應(yīng)晶體管，包括：
[0039] 具有罐部的半導(dǎo)體襯底；
[0040] 橫跨所述罐部的柵極結(jié)構(gòu)；
[0041] 位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的高度降低的罐部；
[0042] 位于所述高度降低的罐部表面的滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層；
[0043] 位于所述第一半導(dǎo)體材料層上的接觸電阻減小層；
[0044] 所述接觸電阻減小層的底部界面具有電偶極子層。
[0045] 可選的，所述電偶極子層包括侶離子、嫁離子、錯(cuò)離子和銅離子中的至少一種的電 偶極子層。
[0046] 可選的，所述接觸電阻減小層的材料為金屬娃化物。
[0047] 可選的，所述第一半導(dǎo)體材料層的材料為錯(cuò)娃。 W48] 可選的，所述高度降低的罐部周圍具有罐部側(cè)墻。
[0049] 可選的，所述高度降低后的罐部高度和罐部側(cè)墻高度為預(yù)設(shè)高度，所述預(yù)設(shè)高度 為大于等于原始罐部高度的=分之一且小于等于原始罐部高度的=分之二。
[0050] 可選的，所述接觸電阻減小層與所述第一半導(dǎo)體材料層之間具有第二半導(dǎo)體材料 層，所述第二半導(dǎo)體材料層內(nèi)滲雜有棚離子。
[0051] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點(diǎn)：
[0052] 在形成接觸電阻減小層的退火處理的過程中，滲入第二半導(dǎo)體材料層的勢壘降低 離子會(huì)發(fā)生在接觸電阻減小層的固溶度值小，在第二半導(dǎo)體材料層的固溶度值大的現(xiàn)象。 因此，形成接觸電阻減小層的過程中，大量的勢壘降低離子會(huì)在接觸電阻減小層的底部邊 界析出，并且在接觸電阻減小層的底部邊界形成電偶極子（dipole)層。該電偶極子層會(huì)產(chǎn) 生一個(gè)和電子運(yùn)動(dòng)方向相同的電場，從而降低了肖特基勢壘寬度和高度，進(jìn)而降低了后續(xù) 形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻，提高了后續(xù)形成的P型罐式場 效應(yīng)晶體管的性能。
【附圖說明】
[0053] 圖1是現(xiàn)有技術(shù)中的半導(dǎo)體襯底及在其上形成有柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻材料層的立體 結(jié)構(gòu)示意圖；
[0054] 圖2是沿圖1中AA方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖； 陽化5] 圖3和圖4是繼圖2的步驟之后形成的現(xiàn)有技術(shù)的P型罐式場效應(yīng)晶體管的剖面 流程結(jié)構(gòu)示意圖；
[0056] 圖5是本發(fā)明中的半導(dǎo)體襯底及在其上形成有柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻材料層的立體結(jié) 構(gòu)示意圖；
[0057] 圖6是沿圖5中BB方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0058] 圖7至圖9是繼圖6的步驟之后形成的本發(fā)明具體實(shí)施例的P型罐式場效應(yīng)晶體 管的剖面流程結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0059] 發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，采用現(xiàn)有技術(shù)的方法形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能不佳的原 因?yàn)樵谠礃O和漏極上形成的金屬娃化物層的寄生電阻太大。
[0060] 為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明 的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0061] 首先，參考圖5和圖6,提供半導(dǎo)體襯底20,所述半導(dǎo)體襯底20具有罐部21。
[0062] 本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底20包括具有至少兩個(gè)分立的凸起結(jié)構(gòu)的娃襯底201 和位于凸起結(jié)構(gòu)之間的絕緣層202,絕緣層202低于所述凸起結(jié)構(gòu)。高于絕緣層202的凸起 結(jié)構(gòu)為罐部21。其中，絕緣層202的材料為氧化娃。
[0063] 其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底還可W為絕緣體上娃襯底，所述絕緣體上娃襯底 包括底部娃層、位于底部娃層上的絕緣層、位于絕緣層上的頂部娃層?？涛g頂部娃層形成罐 部。
[0064] 接著，繼續(xù)參考圖5和圖6,形成橫跨所述罐部21的柵極結(jié)構(gòu)22。
[0065] 本實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)22包括柵介質(zhì)層221和位于所述柵介質(zhì)層221上的柵 極層222。柵介質(zhì)層221的材料為氧化娃時(shí)，柵極層222的材料為多晶娃。柵介質(zhì)層221 的材料為高k柵介質(zhì)層時(shí)，柵極層222的材料為金屬。其中，高k柵介質(zhì)層的材料為Hf〇2、 AI2O3、Zr〇2、HfSiO、HfSiON、HfTaO 和 HfZrO。
[0066] 柵極結(jié)構(gòu)22的具體形成方法為本領(lǐng)域技術(shù)人員的熟知技術(shù)。
[0067] 接著，繼續(xù)參考圖5和圖6,在柵極結(jié)構(gòu)22的周圍形成柵極側(cè)墻（圖未示），在罐 部21的周圍形成罐部側(cè)墻。
[0068] 具體形成方法如下：在半導(dǎo)體襯底20、罐部21的頂部和側(cè)壁、柵極結(jié)構(gòu)22的頂部 和側(cè)壁形成側(cè)墻材料層23'。側(cè)墻材料層23'包括底部的氧化娃層和位于底部的氧化娃層 上的氮化娃層。氮化娃層之所W在外側(cè)，是因?yàn)?，氮化娃層的硬度和機(jī)械強(qiáng)度較高，后續(xù)形 成的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻中，在外側(cè)的氮化娃層能夠更好的保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)在后續(xù)工藝步驟中不受 損傷。氧化娃層為氮化娃層的應(yīng)力緩沖層。
[0069] 接著，對側(cè)墻材料層23'進(jìn)行回刻，形成柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻和罐部側(cè)墻23a(參考圖7)。 柵極結(jié)構(gòu)側(cè)墻與罐部側(cè)墻23a的組成成分相同。W罐部側(cè)墻23a為例，罐部側(cè)墻包括位于 內(nèi)側(cè)的氧化娃側(cè)墻231和位于氧化娃側(cè)墻231上的氮化娃側(cè)墻232 (參考圖7)。如果沒有 氧化娃側(cè)墻231的存在，氮化娃側(cè)墻232會(huì)對罐部21產(chǎn)生較大應(yīng)力，再加上罐部21的尺寸 較小，該較大應(yīng)力會(huì)使罐部21中的娃產(chǎn)生位錯(cuò)，從而嚴(yán)重影響后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng) 晶體管的性能。
[0070] 接著，參考圖7,降低所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)罐部的高度和罐部側(cè)墻的高度至預(yù)設(shè)高度 Hlo
[0071] 其中，所述預(yù)設(shè)高度小于等于罐部高度。
[0072] 現(xiàn)有技術(shù)中，是直接采用干法刻蝕的方法同時(shí)降低罐部側(cè)墻與罐部的高度至預(yù)設(shè) 高度Hl的。但是由于罐部的特征尺寸非常小，再加上受罐部側(cè)墻的影響，使得降低罐部高 度的工藝非常難控制，通常在剩余罐部頂部會(huì)形成向上凸出的尖銳的棱角或者會(huì)形成向下 凹陷的錐形凹坑。因此，剩余的罐部頂部的形狀非常不規(guī)則且不均勻。后續(xù)在該剩余罐部 上形成錯(cuò)娃層時(shí)，錯(cuò)娃層的形狀也會(huì)非常不規(guī)則，從而影響錯(cuò)娃層對后續(xù)形成的P型罐式 場效應(yīng)晶體管施加的應(yīng)力大小，不利于提高P型罐式場效應(yīng)晶體管的載流子遷移率，進(jìn)而 會(huì)影響P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能。
[0073] 另外，每個(gè)剩余罐部頂部的形狀不規(guī)則，在不規(guī)則形狀的罐部頂部形成錯(cuò)娃層時(shí)， 會(huì)發(fā)生相鄰的剩余罐部上的錯(cuò)娃層相連生長的現(xiàn)象。后續(xù)形成的器件中，容易出現(xiàn)源極之 間的短路連接或漏極之間的短路連接現(xiàn)象，從而進(jìn)一步影響后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶 體管的性能。
[0074] 本實(shí)施例中，先將罐部側(cè)墻23a中的氮化娃側(cè)墻232自上而下去除高度h(圖未 示），其中，去除高度h與所述預(yù)設(shè)高度Hl之和小于原始罐部高度。接著將露出的氧化娃側(cè) 墻231去除高度h，接著將露出的罐部21去除高度h。依次循環(huán)重復(fù)所述的氮化娃側(cè)墻去 除高度h、氧化娃側(cè)墻去除高度h和罐部21去除高度h的步驟，直至將罐部側(cè)墻23a和罐部 21的高度減小至預(yù)設(shè)高度H1。
[00巧]其中，將罐部側(cè)墻23a中的氮化娃側(cè)墻232自上而下去除高度h的具體過程如下： 處理氣體為CHFs,稀釋氣體為氣氣。具體工藝條件為：CHFs的流量為Isccm~200sccm ;氣 氣的流量為IOsccm~SOOsccm;處理壓力為：10~200mTorr，處理頻率為0. mz~1000化； 源功率為50￥~500胖;偏置功率為：0胖~200胖；占空比為10%~90%。
[0076] 將露出的氧化娃側(cè)墻231去除高度h的具體過程如下： 陽077] 處理氣體為CaFs,稀釋氣體為氣氣。具體工藝條件為：CaFs的流量為5sccm~ 200sccm ;氣氣的流量為IOsccm~SOOsccm ;處理壓力為：10~200mTo;r;r，處理頻率為 0.1 Hz~1000 Hz ;源功率為50W~500W ;偏置功率為：OW~200W ;占空比為10%~90%。
[0078] 采用上述條件可W實(shí)現(xiàn)將露出的罐部側(cè)墻去除高度h，運(yùn)樣，之前被該罐部側(cè)墻包 圍的罐部21會(huì)露出。而且，露出的罐部21的頂面呈向下凹陷，且凹陷面為只有一個(gè)弧度的 規(guī)則弧面。因此，露出罐部21的頂面均勻光滑。例如，露出的罐部頂部為一個(gè)規(guī)則的碗狀凹 坑，該碗狀凹坑的內(nèi)側(cè)壁均勻光滑。其他實(shí)施例中，露出罐部的頂面也可W呈向上凸起的、 只有一個(gè)弧度的規(guī)則弧面，該頂面均勻光滑。上述具體工藝條件需要精確控制，任何一項(xiàng)不 符合要求，都不能實(shí)現(xiàn)使露出的罐部21的頂面呈規(guī)則的、光滑均勻的弧面。
[0079] 之后，將罐部側(cè)墻的高度自上而下降低h后，采用干法刻蝕的方法將露出的罐部 21去除高度h。此時(shí)，剩余的罐部與剩余的罐部側(cè)墻相平，而且剩余的罐部頂面光滑平坦。
[0080] 依次重復(fù)將所述氮化娃側(cè)墻去除高度h，之后，將氧化娃側(cè)墻去除高度h，露出的 罐部頂面為規(guī)則的，光滑均勻的弧面。再將罐部21去除高度h的步驟，直至將罐部側(cè)墻23a 和罐部21都去除至預(yù)設(shè)高度HI。最終剩余的罐部頂面光滑平坦。后續(xù)步驟中，在最終高度 的剩余罐部上光滑平坦的弧面上形成第一半導(dǎo)體材料層的形狀規(guī)則，能夠更好的對后續(xù)形 成P型罐式場效應(yīng)晶體管施加壓應(yīng)力，從而提高后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的載流 子的遷移率，進(jìn)一步提高后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能。
[0081] 另外，在最終高度的剩余罐部的有規(guī)則、光滑均勻的弧面頂部上形成的第一半導(dǎo) 體材料的形狀規(guī)則，不會(huì)發(fā)生相鄰的罐部上的第一半導(dǎo)體材料相連生長的現(xiàn)象，從而可W 避免后續(xù)形成的源極金屬插塞之間或者漏極金屬插塞之間的短路連接的現(xiàn)象出現(xiàn)。
[0082] 需要說明的是（1)剩余的罐部的周圍具有罐部側(cè)墻的原因如下：罐部側(cè)墻可W防 止后續(xù)在該剩余的罐部上形成的第一半導(dǎo)體材料層的體積過大。體積太大的第一半導(dǎo)體材 料層一方面對溝道不能施加有效的壓應(yīng)力。另一方面，如果柵極結(jié)構(gòu)為多晶娃柵極結(jié)構(gòu)，體 積太大的第一半導(dǎo)體材料層高于該多晶娃柵極結(jié)構(gòu)的幾率會(huì)很大。則后續(xù)工藝中，采用化 學(xué)機(jī)械研磨形成金屬柵極結(jié)構(gòu)的過程中，化學(xué)機(jī)械研磨會(huì)在第一半導(dǎo)體材料層上停止，并 不會(huì)在金屬柵極結(jié)構(gòu)處停止，從而使得金屬柵極結(jié)構(gòu)的厚度增加，影響后續(xù)形成的P型罐 式場效應(yīng)晶體管的性能。再者，相鄰的剩余罐部上如果形成體積過大的第一半導(dǎo)體材料層， 則該體積過大的第一半導(dǎo)體材料層會(huì)相連，同樣會(huì)發(fā)生源極金屬插塞之間或者漏極金屬插 塞之間的短路連接的現(xiàn)象。
[0083] (2)剩余罐部的高度與剩余罐部側(cè)墻的高度相等，都為預(yù)設(shè)高度Hl。原因如下：剩 余罐部的高度如果高于罐部側(cè)墻，則后續(xù)在剩余罐部上生長形成第一半導(dǎo)體材料層的速度 會(huì)很快，形成的第一半導(dǎo)體材料層的致密性欠佳，性能略差，后續(xù)對溝道施加的應(yīng)力略小。 剩余罐部的高度如果低于罐部側(cè)墻，則第一半導(dǎo)體材料層生長至與罐部側(cè)墻相平處的生長 難度較大，生長速度非常慢。
[0084] (3)預(yù)設(shè)高度Hl小于原始罐部高度時(shí)，更進(jìn)一步的，當(dāng)預(yù)設(shè)高度為大于等于原始 罐部高度的=分之一且小于等于原始罐部高度的=分之二時(shí)，后續(xù)工藝中，在該高度的罐 部上形成的第一半導(dǎo)體材料層與溝道的距離最為合適，因此，可W對后續(xù)形成的P型罐式 場效應(yīng)晶體管施加最佳效果的壓應(yīng)力。
[00化]其他實(shí)施例中，采用現(xiàn)有技術(shù)中的直接采用干法刻蝕的方法同時(shí)降低罐部側(cè)墻與 罐部至預(yù)設(shè)高度Hl的方法，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0086] 其他實(shí)施例中，去除高度h與預(yù)設(shè)高度Hl之和等于原始罐部高度，也屬于本發(fā)明 的保護(hù)范圍。運(yùn)樣，就可W不用進(jìn)行依次重復(fù)氮化娃側(cè)墻去除、氧化娃側(cè)墻去除和罐部21 去除的步驟，只需要進(jìn)行一個(gè)循環(huán)就可W實(shí)現(xiàn)將罐部和罐部側(cè)墻的高度降低至預(yù)設(shè)高度 Hlo
[0087] 其他實(shí)施例中，所述預(yù)設(shè)高度Hl等于零，運(yùn)時(shí)，剩余的凸起結(jié)構(gòu)的頂部與絕緣層 202相平。后續(xù)工藝中，在剩余的凸起結(jié)構(gòu)的頂面形成錯(cuò)娃層，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0088] 其他實(shí)施例中，罐部側(cè)墻的材料只為氧化娃層，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0089] 接著，參考圖8,在剩余的所述罐部21表面形成滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材 料層24。
[0090] 本實(shí)施例中，第一半導(dǎo)體材料層24的材料為錯(cuò)娃。滲雜在第一半導(dǎo)體材料層24 的源漏離子為棚離子。
[0091] 本實(shí)施例中，形成滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層24的方法為：原位滲雜生 長。之所W采用原位滲雜生長的方法形成滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層24,是因?yàn)椋?該生長工藝相對于離子注入工藝容易控制，能夠?qū)崿F(xiàn)梯度滲雜。
[0092] 所述原位滲雜生長第一半導(dǎo)體材料層后，對第一半導(dǎo)體材料層進(jìn)行源漏離子注 入，之后，對第一半導(dǎo)體材料進(jìn)行退火，形成源極和漏極。
[0093] 具體形成工藝為本領(lǐng)域技術(shù)人員的熟知技術(shù)，在此不再寶述。
[0094] 其他實(shí)施例中，也可W在剩余的罐部上外延生長第一半導(dǎo)體材料層。之后，對第一 半導(dǎo)體材料層進(jìn)行源漏離子注入和退火。也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0095] 形成第一半導(dǎo)體材料層后，第一半導(dǎo)體材料層24對后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶 體管產(chǎn)生壓應(yīng)力，W提高后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能。
[0096] 接著，參考圖9,在所述第一半導(dǎo)體材料層24上形成滲雜有勢壘降低離子的第二 半導(dǎo)體材料層25。
[0097] 本實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體材料層25的材料為娃。則勢壘降低離子包括侶離子、嫁 離子、錯(cuò)離子和銅離子中的至少一種。
[0098] 本實(shí)施例中，形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層25的方法為：原位滲 雜生長。在外延生長娃材料的過程中原位滲入含侶離子、嫁離子、錯(cuò)離子和銅離子中的至少 一種滲雜氣體。
[0099] 之所W采用原位滲雜生長的方法形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層 25,是因?yàn)?，原位滲雜生長工藝相對于離子注入工藝容易控制，可W實(shí)現(xiàn)梯度滲雜。另一方 面可W防止向第二半導(dǎo)體材料層注入勢壘降低離子過程中的對第二半導(dǎo)體材料層晶格造 成損傷。
[0100] 本實(shí)施例中，采用原位滲雜生長的方法形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材 料層25的同時(shí)，還在第二半導(dǎo)體材料層25中滲雜有棚離子。而且，棚離子的滲雜劑量大于 勢壘降低離子的滲雜劑量。原因如下：棚離子的滲入可W使棚離子處于第二半導(dǎo)體材料層 25晶格中的非替代位上，形成接觸電阻減小層的退火處理過程中，棚離子被激活，占據(jù)第二 半導(dǎo)體材料層的晶格。因?yàn)椋诙雽?dǎo)體材料層25的接觸電阻與滲入棚離子的劑量（Nd, n-type doping concentration)成反比，所W在第二半導(dǎo)體材料層25中滲雜有棚離子，并 且增大棚離子的滲雜劑量可W降低第二半導(dǎo)體材料層25的接觸電阻。 陽101] 其他實(shí)施例中，采用原位滲雜生長的方法形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體 材料層的同時(shí)，不在第二半導(dǎo)體材料層中滲雜有棚離子，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因?yàn)椋?后續(xù)的退火工藝中，第一半導(dǎo)體材料層中的棚離子會(huì)擴(kuò)散至第二半導(dǎo)體材料層。 陽102] 其他實(shí)施例中，也可W在剩余的罐部上外延生長第二半導(dǎo)體材料層。之后，對第二 半導(dǎo)體材料層進(jìn)行勢壘降低離子注入。 陽103] 接著，在第二半導(dǎo)體材料層25上形成金屬層（圖未示）。
[0104] 本實(shí)施例中，金屬層的材料為儀金屬。儀金屬層的方法為化學(xué)氣相沉積法或者為 物理瓣射法。本實(shí)施例中，之所W選擇儀金屬，是因?yàn)椋汉罄m(xù)退火工藝中形成的儀娃化物顆 粒比較小，低電阻相被完全成核并且長大。另外，正因?yàn)閮x娃化物顆粒比較小，它的電接觸 也比較容易形成。
[01化]其他實(shí)施例中，金屬層還可W為鉆金屬、鋼金屬、銷金屬、粗金屬、鐵金屬或鶴金屬 等難烙金屬，也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。 陽106] 接著，對金屬層進(jìn)行退火處理，形成接觸電阻減小層（圖未示）。
[0107] 本實(shí)施例中，所述接觸電阻減小層的材料為金屬娃化物。具體材料為儀娃化物 (NiSiz)。退火處理為快速熱退火（RTA)處理。具體溫度范圍為大于等于150°C且小于等于 900 °C。
[0108] 形成接觸電阻減小層的過程如下：金屬層與第二半導(dǎo)體材料層在一起發(fā)生反應(yīng)， 具體為金屬層與第二半導(dǎo)體材料層烙合形成娃化物，也就是說，形成接觸電阻減小層，W減 小后續(xù)在源極和漏極上形成的金屬插塞與源極和漏極之間的接觸電阻。
[0109] 本實(shí)施例中，第二半導(dǎo)體材料層25的厚度大于接觸電阻減小層的厚度。正因?yàn)椋?第二半導(dǎo)體材料層25內(nèi)滲雜有棚離子，才使第二半導(dǎo)體材料層25的阻值減小。后續(xù)工藝 形成的源極插塞和漏極插塞與對應(yīng)的源極和漏極之間的接觸電阻值也不會(huì)受到影響。本實(shí) 施例中，形成滲雜有勢壘降低離子的第二半導(dǎo)體材料層25的原因如下：
[0110] 在形成接觸電阻減小層的退火處理的過程中，滲入第二半導(dǎo)體材料層25的勢壘 降低離子會(huì)發(fā)生在接觸電阻減小層的固溶度值小，在第二半導(dǎo)體材料層25的固溶度值大 的現(xiàn)象。因此，形成接觸電阻減小層的過程中，大量的勢壘降低離子會(huì)在接觸電阻減小層的 底部邊界析出。也就是說，會(huì)在接觸電阻減小層與第二半導(dǎo)體材料層25的界面析出，并且 在接觸電阻減小層與第二半導(dǎo)體材料層25的界面形成電偶極子（dipole)層，該電偶極子 層會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和電子運(yùn)動(dòng)方向相同的電場，從而降低了第二半導(dǎo)體材料層25內(nèi)的載流子 向金屬躍遷的勢壘寬度和高度至載流子可W直接向金屬躍進(jìn)，也就是說，降低了肖特基勢 壘寬度和肖特基勢壘高度（Schottky Barrier Hei曲t，(()Bn)，進(jìn)而降低了后續(xù)形成的P型 罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻P C，提高了后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶 體管的性能。
[0111] 需要說明的是，（1)滲入第二半導(dǎo)體材料層的勢壘降低離子為侶離子、嫁離子 和銅離子中的至少一種時(shí)，勢壘降低離子的劑量為大于等于lE13atom/cm 2且小于等于 lE15atom/cm2。其中，當(dāng)勢壘降低離子為一種W上的離子種類時(shí)，則勢壘降低離子的劑量為 一種W上離子的總劑量。勢壘降低離子的劑量如果太大，容易在第二半導(dǎo)體材料層25內(nèi)引 入過多的晶格缺陷，從而影響后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的性能。勢壘降低離子的 劑量如果太小，降低了后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻的效 果不是最佳。
[0112] (2)如果勢壘降低離子為錯(cuò)離子，則滲入錯(cuò)離子的第二半導(dǎo)體材料層25在退火工 藝不容易形成金屬娃化物層。因此，滲入至第二半導(dǎo)體材料層25的錯(cuò)離子的劑量要小。本 實(shí)施例為大于等于lE13atom/cm 2且小于等于lE14atom/cm2。如果滲入第二半導(dǎo)體材料層 25的錯(cuò)離子的劑量太大，除了會(huì)在第二半導(dǎo)體材料層25內(nèi)引入過多的缺陷外，還不利于后 續(xù)金屬娃化物的形成。如果滲入第二半導(dǎo)體材料層25的錯(cuò)離子的劑量太小降低了后續(xù)形 成的P型罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻的效果不是最佳。
[0113] (3)如果勢壘降低離子為錯(cuò)離子與其他勢壘降低離子的混合物，則勢壘降低離子 的總劑量為大于等于lE13atom/cm 2且小于等于lE15atom/cm2。其中，相對于其他勢壘降低 離子，錯(cuò)離子的劑量的含量最少。
[0114] (4)為什么不在第一半導(dǎo)體材料層中滲雜勢壘降低離子的原因如下：只有在形成 娃化物的快速熱退火處理的過程中，勢壘降低離子只在接觸電阻減小層與第二半導(dǎo)體材料 層的界面析出，并且在接觸電阻減小層與第二半導(dǎo)體材料層的界面形成電偶極子。因此，如 果在第一半導(dǎo)體材料層中滲雜勢壘降低離子，并不會(huì)被析出，從而也不會(huì)產(chǎn)生電偶極子。
[0115] 當(dāng)然，其他實(shí)施例中，接觸電阻減小層的厚度等于第二半導(dǎo)體材料層的厚度也屬 于本發(fā)明的保護(hù)范圍。則形成接觸電阻減小層的過程中，大量的勢壘降低離子會(huì)在接觸電 阻減小層的底部邊界析出。也就是說，會(huì)在接觸電阻減小層與第一半導(dǎo)體材料層24的界面 析出，并且在接觸電阻減小層與第一半導(dǎo)體材料層24的界面形成電偶極子（dipole)層，該 電偶極子層會(huì)產(chǎn)生一個(gè)和電子運(yùn)動(dòng)方向相同的電場，從而降低了第一半導(dǎo)體材料層24內(nèi) 的載流子向金屬躍遷的勢壘寬度，也就是說，降低了肖特基勢壘寬度，進(jìn)而降低了后續(xù)形成 的P型罐式場效應(yīng)晶體管的源極和漏極上的寄生電阻，提高了后續(xù)形成的P型罐式場效應(yīng) 晶體管的性能。也屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0116] 參考圖9,本發(fā)明還提供一種P型罐式場效應(yīng)晶體管，包括：
[0117] 具有罐部的半導(dǎo)體襯底20 ;
[0118] 橫跨所述罐部的柵極結(jié)構(gòu)22 (請參考圖5);
[0119] 位于所述柵極結(jié)構(gòu)22兩側(cè)的高度降低的罐部21 ;
[0120] 位于所述高度降低的罐部21表面的滲雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層24 ; 陽121] 位于所述第一半導(dǎo)體材料層24上的接觸電阻減小層25 ;
[0122] 所述接觸電阻減小層25的底部界面具有電偶極子層（圖未示）。
[0123] 本實(shí)施例中，所述電偶極子層包括侶離子、嫁離子、錯(cuò)離子和銅離子中的至少一種 的電偶極子層。
[0124] 本實(shí)施例中，所述接觸電阻減小層的材料為金屬娃化物。
[01巧]本實(shí)施例中，所述第一半導(dǎo)體材料層的材料為錯(cuò)娃。
[0126] 本實(shí)施例中，所述高度降低的罐部周圍具有罐部側(cè)墻。
[0127] 本實(shí)施例中，所述高度降低的罐部21和罐部側(cè)墻高度為預(yù)設(shè)高度，所述預(yù)設(shè)高度 為大于等于所述原始罐部高度的=分之一且小于等于原始罐部高度的=分之二。
[0128] 本實(shí)施例中，所述接觸電阻減小層與所述第一半導(dǎo)體材料層之間具有第二半導(dǎo)體 材料層，所述第二半導(dǎo)體材料層內(nèi)滲雜有棚離子。
[0129] 具體請參考P型罐式場效應(yīng)晶體管的形成方法的實(shí)施例。
[0130] 雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)W權(quán)利要求所 限定的范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種P型鰭式場效應(yīng)晶體管的形成方法，其特征在于，包括： 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底具有鰭部； 形成橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)； 從鰭部頂部降低所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)鰭部的高度； 在剩余的所述鰭部表面形成摻雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層； 在所述第一半導(dǎo)體材料層上形成摻雜有勢皇降低離子的第二半導(dǎo)體材料層； 在所述第二半導(dǎo)體材料層上形成金屬層； 對所述金屬層進(jìn)行退火處理，形成接觸電阻減小層。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述摻雜有勢皇降低離子的第二半導(dǎo)體材 料層的形成方法包括： 在所述第一半導(dǎo)體材料層上原位摻雜生長有勢皇降低離子的第二半導(dǎo)體材料層，或 者， 在所述第一半導(dǎo)體材料層上外延生長第二半導(dǎo)體材料層； 對所述外延生長的第二半導(dǎo)體材料層進(jìn)行勢皇降低離子注入。3. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述勢皇降低離子包括鋁離子、鎵離子、鍺 離子和銦離子中的至少一種。4. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述勢皇降低離子為鋁離子、鎵離子和銦 離子中的至少一種時(shí)，所述勢皇降低離子摻雜劑量為大于等于lE13atom/cm 2且小于等于 lE15atom/cm2; 所述勢皇降低離子為鍺離子時(shí)，所述勢皇降低離子摻雜劑量為大于等于lE13atom/cm2 且小于等于lE14atom/cm2。5. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成第二半導(dǎo)體材料層的過程還包括對所 述第二半導(dǎo)體材料層摻雜有硼離子。6. 如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述硼離子的摻雜劑量大于所述勢皇降低 離子的摻雜劑量。7. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二半導(dǎo)體材料層的材料為硅。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述接觸電阻減小層的材料為金屬硅化物。9. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，形成所述柵極結(jié)構(gòu)步驟之后，從鰭部頂部降 低所述鰭部高度的步驟之前還包括： 在所述鰭部周圍形成鰭部側(cè)墻； 從鰭部頂部降低所述鰭部高度至預(yù)設(shè)高度的過程中還包括從鰭部側(cè)墻頂部降低所述 鰭部側(cè)墻的高度至預(yù)設(shè)高度。10. 如權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，所述預(yù)設(shè)高度為大于等于原始鰭部高度的 三分之一且小于原始鰭部高度的三分之二。11. 如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料層的材料為鍺硅。12. -種P型鰭式場效應(yīng)晶體管，包括： 具有鰭部的半導(dǎo)體襯底； 橫跨所述鰭部的柵極結(jié)構(gòu)； 位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的高度降低的鰭部； 位于所述高度降低的鰭部表面的摻雜有源漏離子的第一半導(dǎo)體材料層； 位于所述第一半導(dǎo)體材料層上的接觸電阻減小層； 其特征在于，所述接觸電阻減小層的底部界面具有電偶極子層。13. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述電偶極子層包括鋁離子、鎵離子、 鍺離子和銦離子中的至少一種的電偶極子層。14. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述接觸電阻減小層的材料為金屬硅 化物。15. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述第一半導(dǎo)體材料層的材料為鍺硅。16. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述高度降低的鰭部周圍具有鰭部側(cè) 墻。17. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述高度降低的鰭部和鰭部側(cè)墻高度 為預(yù)設(shè)高度，所述預(yù)設(shè)高度為大于等于所述原始鰭部高度的三分之一且小于等于原始鰭部 高度的三分之二。18. 如權(quán)利要求12所述的晶體管，其特征在于，所述接觸電阻減小層與所述第一半導(dǎo) 體材料層之間具有第二半導(dǎo)體材料層，所述第二半導(dǎo)體材料層內(nèi)摻雜有硼離子。
【文檔編號(hào)】H01L29/78GK105826374SQ201510006082
【公開日】2016年8月3日
【申請日】2015年1月6日
【發(fā)明人】李勇, 居建華, 陳林林
【申請人】中芯國際集成電路制造(上海)有限公司