專利名稱：生產(chǎn)半導(dǎo)體器件的方法以及采用這種方法獲得的半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，該半導(dǎo)體器件包括場 效應(yīng)管，在該方法中，在具有襯底的硅半導(dǎo)體主體的表面上對其提供 了第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，所述源極和漏極區(qū)域位于掩 埋隔離區(qū)域上；并且在源極和漏極區(qū)域之間提供了與第一導(dǎo)電類型相
反的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域；還提供了通過柵極電介質(zhì)與半導(dǎo)體主
體的表面分離并位于溝道區(qū)域上的柵極區(qū)域，以及其中，在其中形成
了溝道區(qū)域的半導(dǎo)體主體中形成臺面，以及其中，在利用外延生長形 成的半導(dǎo)體區(qū)域中的臺面的兩側(cè)上形成源極和漏極區(qū)域，源極和漏極
區(qū)域從而接觸溝道區(qū)域。
背景技術(shù)：
在美國專利申請US2005/0173735 Al中可以知道在開篇中提到 的方法。其中描述了一種方法，在這種方法中，形成了耗盡阻擋層， 該層覆蓋了集成電路襯底的表面，該集成電路襯底與柵極圖案的相對 側(cè)鄰接，并沿MOSFET的溝道區(qū)域的側(cè)面的一部分延伸。源極/漏極 層被布置在該耗盡阻擋層上，并與沒有被耗盡阻擋層覆蓋的區(qū)域中的 溝道區(qū)域的側(cè)面電接觸。溝道區(qū)域從襯底的表面突出出來。耗盡阻擋 層是L形的，另一器件隔離層可能出現(xiàn)，其通過源極/漏極層和耗盡 阻擋層被布置在襯底的預(yù)定部分。該耗盡阻擋層可以包括被去除的 SiGe，隨后，用熱氧化之類的絕緣材料對腔進行填充。
這種方法的缺點是， 一方面，所獲得的FET不太適于高頻應(yīng)用， 特別是對于RF (Radio Fr叫uency，射頻)應(yīng)用，另一方面，該方法 自身不夠通用。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是避免上述的缺點，并提供一種產(chǎn)生適于
RF應(yīng)用的FET器件而且通用的方法。
為了實現(xiàn)這個目的，在開篇中所描述的類型的方法的特征在于 形成了在基本上半導(dǎo)體區(qū)域的整個厚度上與臺面接觸的半導(dǎo)體區(qū)域， 并且該半導(dǎo)體區(qū)域是在柵極電介質(zhì)的水平面下形成的。通過在柵極電 介質(zhì)的水平面下形成半導(dǎo)體區(qū)域，充分減小了源極/漏極區(qū)域和柵極 區(qū)域之間的電容耦合。以這種方式，顯著地改善了所獲得的FET的高 頻性能。通過保持該半導(dǎo)體區(qū)域與臺面的側(cè)面在該半導(dǎo)體區(qū)域的整個 厚度上接觸，由于從臺面的結(jié)晶側(cè)面開始的整個生長過程中現(xiàn)在還將 出現(xiàn)外延生長，所以改善了半導(dǎo)體區(qū)域的結(jié)晶度。特別是在晶體管的 溝道區(qū)域和源極/漏極區(qū)域之間的過渡區(qū)域中的更好的結(jié)晶度改善了 器件性能，還使根據(jù)本發(fā)明的方法更加通用。后者是由從臺面的側(cè)面 開始的外延生長允許在形成隔離區(qū)域頂部上的半導(dǎo)體區(qū)域之前己經(jīng) 形成隔離區(qū)域而引起的。
在優(yōu)選實施例中，源極和漏極區(qū)域被提供了延伸部分，并且是 利用沿臺面的兩次離子注入在半導(dǎo)體區(qū)域中形成的，在這些離子注入 中的一次離子注入過程中，在臺面的側(cè)面上出現(xiàn)了間隔層。這提供了 獲得具有想要的特性的晶體管的有效方式。
優(yōu)選地，具有延伸部分的源極和漏極區(qū)域被提供了叉指式梳狀 結(jié)構(gòu)。以這種方式獲得的晶體管具有非常良好的高頻性能。
在該實施例的優(yōu)選變型中，晶體管被沉陷的隔離區(qū)域所包圍，' 該隔離區(qū)域延伸進入半導(dǎo)體主體的深度比掩埋的隔離區(qū)域的更深。以 這種方式，將相鄰的晶體管之間的隔離與沉陷的隔離區(qū)域中的最優(yōu)設(shè) 計結(jié)合起來。本發(fā)明實現(xiàn)了在半導(dǎo)體區(qū)域包括SiGe的情況下，后者 可以從互相垂直的方向上被刻蝕掉。從而，可以從其中要形成沉陷隔 離的沉陷區(qū)域開始對在源極和漏極區(qū)域的指狀結(jié)構(gòu)下面要被形成的 SiGe區(qū)域進行刻蝕。以這種方式，這種沉陷隔離區(qū)域不需要出現(xiàn)在 源極/漏極區(qū)域的指狀結(jié)構(gòu)之間，這意味著晶體管可以占用最小的面 積，并可以具有極好的高頻特性。
在與此相關(guān)的另一個實施例中，通過形成包括硅和鍺的混合晶
體(在形成半導(dǎo)體區(qū)域后，通過選擇性刻蝕去除該混合晶體)的另一 個半導(dǎo)體區(qū)域，來形成該掩埋隔離區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的通用性的其他重要實施例的特征在于，在通過絕 緣層的全部沉積形成半導(dǎo)體區(qū)域之前(其后是去除絕緣層的一部分)， 形成該掩埋隔離區(qū)域。
在另一個實施例中，優(yōu)選地，在處理過程中，臨時間隔層保護 至少部分臺面的側(cè)面。這種保護或者針對特別用于去除均勻沉積的絕 緣層的刻蝕或針對局部氧化。類似氮化硅之類的材料是用于形成這種 臨時間隔層的適當材料。
最后，應(yīng)當注意的是，本發(fā)明還包括一種半導(dǎo)體器件，其包括 根據(jù)本發(fā)明的方法所獲得的場效應(yīng)晶體管。


參照結(jié)合附圖來閱讀下文描述的實施例，本發(fā)明的這些和其他 方面將變得清楚，并得到解釋，其中 '
圖l到圖13是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例來生產(chǎn)具有
場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面圖。
圖14到圖20是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第二實施例來生產(chǎn)具 有場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面 圖。
圖21到圖26是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第三實施例來生產(chǎn)具 有場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面 圖。
具體實施例方式
附圖是圖解性的，并沒有按照比例繪制，清楚起見，特地放大 了厚度方向上的尺寸。在不同的圖中，相應(yīng)的部分通常被給予了相同 的參考標號和相同的陰影線。
圖l到圖13是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第一實施例來生產(chǎn)具有 場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面圖。
在該示例中，用以形成器件10的方法以襯底11開始(見圖1)，在 這種情況下，該襯底11 (但不必然)包括硅并從而還形成了硅半導(dǎo) 體主體12的一部分，在該例中，該襯底11是p型導(dǎo)電性。在這里應(yīng) 當注意的是，襯底11還可以具有相反的導(dǎo)電性。而且，區(qū)域ll還可
以是(例如)相反導(dǎo)電性(例如，分別是P型和n型導(dǎo)電性)的硅襯 底中的n阱(或?qū)τ谀欠N情況的p阱)。要被形成的器件10 (在這 種情況下是麗0S)包含鄰近它的邊緣的隔離區(qū)域(諸如所謂的(淺/ 深)溝槽或LOCOS (Local Oxidation of Silicon,硅局部氧化)隔 離)，這種隔離在生產(chǎn)的早期階段形成，但在這里沒有在附圖中示出， 也不做單獨討論。實際上，器件10 (例如在CMOS器件10中)可以 包括很多麗0S和PM0S類型的晶體管。
例如通過沉積技術(shù)，但在該示例中通過熱氧化在半導(dǎo)體主體12 的表面形成柵極氧化層7 (見圖2)。在這個示例中，柵極電介質(zhì)層 7 (這里包含二氧化硅)的厚度為1.5nm。
在該柵極氧化層7上沉積形成層6的柵極區(qū)域(見圖3)，在這 個示例中，該柵極區(qū)域?qū)影ǘ嗑Ч鑼樱浜穸却蠹s為120nm。
然后(見圖4)，在該結(jié)構(gòu)上沉積硬掩模層13 (例如75nm厚的 氮氧化硅)，并采用光刻技術(shù)和刻蝕形成該硬掩模層13的圖案，以 形成柵極區(qū)域6的指狀結(jié)構(gòu)。
接下來(見圖5)，通過刻蝕(例如干法/等離子刻蝕)形成指 狀柵極區(qū)域6。
然后(見圖6)，形成間隔層20 (例如氮化硅)，這種間隔層 是通過保形沉積、之后進行回蝕/去除所述沉積的水平部分而形成的。
此后(見圖7)，(例如)通過利用干法/等離子刻蝕工藝對半 導(dǎo)體主體12進行刻蝕，在柵極區(qū)域6的每個指狀結(jié)構(gòu)下面形成臺面 M。臺面M的高度(即在半導(dǎo)體主體12中形成的部分)是(例如)100mn。
接下來(見圖8)，用絕緣層32填充臺面M和指狀柵極區(qū)域6 之間的空隙，在這個示例中，絕緣層32是二氧化硅，是通過類似CVD (Chemical Vapor Deposition,化學(xué)氣相沉積)的沉積工藝形成的。
隨后(見圖9)，在這個示例中利用CMP (Chemical Mechanical
Polishing,化學(xué)機械拋光)技術(shù)對結(jié)構(gòu)10進行平坦化處理。
此后(見圖IO)，通過刻蝕(回蝕)去除絕緣層32的一部分， 在這個示例中采用干法/等離子刻蝕工藝。產(chǎn)生的隔離區(qū)域3、 4(例 如)大約25mn厚，并被定位在要形成的晶體管的源極和漏極區(qū)域要 被定位的區(qū)域的下面。預(yù)定時間內(nèi)的刻蝕可以執(zhí)行這個步驟。如果(例 如不同絕緣材料的)刻蝕停止層被合并到絕緣層32中，這個回蝕將 不那么關(guān)鍵。
然后(見圖ll)，通過外延生長(這里是VPE(Vapor Phase Epitaxy: 氣相外延生長))形成半導(dǎo)體區(qū)域8。由于部分去除絕緣層32而再 次暴露的臺面M的側(cè)面在這里起用于外延生長工藝的起點的作用，在 這個示例中，這個外延生長工藝是橫向進行的。以這種方式，該掩埋 隔離區(qū)域3、 4是被從相鄰的兩個邊緣臺面M開始的半導(dǎo)體區(qū)域8掩 埋的，該半導(dǎo)體區(qū)域8是在生長硅區(qū)域之后形成的。半導(dǎo)體區(qū)域8 具有與溝道區(qū)域5相鄰的過渡區(qū)域，該過渡區(qū)域要被形成在具有高結(jié) 晶質(zhì)量的柵極區(qū)域6的下面。在該示例中，半導(dǎo)體區(qū)域8是非有意摻 雜的，或只是中度摻雜的。
隨后(見圖12)，例如通過選擇性濕法刻蝕工藝步驟去除臨時 間隔層20和硬掩模層13。
此后(見圖13)，采用兩個適當摻雜離子的離子注入來形成具 有延伸部分1A、 2A的源極和漏極1、 2。在鄰近柵極區(qū)域6并如上所 述形成的以及在這里包括二氧化硅的間隔層9出現(xiàn)的情況下執(zhí)行一 個注入。以這種方式，形成源極和漏極l、 2的高摻雜部分。在沒有 間隔層9的地方形成延伸部分1A、 2A。
最后，通過沉積金屬前電介質(zhì)(例如二氧化硅)、此后對其進 行圖案成形、沉積接觸金屬層(例如鋁)、此后再次形成接觸區(qū)域的 圖案，進一步完成M0SFET的制造。在圖中沒有示出這些步驟。還可 以使用一種(自對準)硅化物工藝來對源極和漏極區(qū)域1、 2以及柵 極區(qū)域6進行接觸。可以通過實施類似鋸切的分割技術(shù)來獲得單個器 件10。
圖14到圖20是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第二實施例生產(chǎn)具有
場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面圖。 這個示例的方法以與之前的示例的方法以及圖l到圖7所示方式相同 的方式開始。從而，這里我們參照第一個示例中的相應(yīng)部分的討論。 在第一個不同的步驟中(見圖14)，鄰近臺面M形成其他的臨
時間隔層21。在臨時間隔層20包括二氧化硅的情況下，對于這些間 隔層21，選擇不同的材料(例如氮化硅)。
接下來(見圖15)，通過局部外延生長工藝來形成另一個半導(dǎo) 體區(qū)域31。該區(qū)域31包括硅和鍺的混合晶體，其中，鍺含量大概是 20%，厚度大概是25nm。在這個示例中，區(qū)域31還包括在SiGe區(qū)域 頂部的一個薄的(例如5mn厚)純硅的保護/覆蓋區(qū)域。
隨后(見圖16),再次通過刻蝕去除臨時間隔層21。在這個示 例中，由于這些間隔層21包括氮化硅而間隔層20和硬掩模層13包 括二氧化硅，所以可以選擇性地采用熱磷酸來完成這個目的。
此后(見圖17)，通過外延生長來形成半導(dǎo)體區(qū)域8。在這個 示例中；由于去除間隔層21而再次暴露的臺面M的側(cè)面與半導(dǎo)體區(qū) 域31的上表面一起在這里起外延生長工藝的起點的作用。
然后(見圖18)，半導(dǎo)體區(qū)域31被轉(zhuǎn)化為隔離區(qū)域3、 4，隔 離區(qū)域3、 4位于要被形成的晶體管的源極/漏極區(qū)域的下面。在這個 示例中，通過對半導(dǎo)體區(qū)域31的SiGe進行選擇性刻蝕來完成這個目 的。可以采用形成在半導(dǎo)體主體中的腔來完成這個目的，在稍后的步 驟中，該腔用來形成更深的器件10隔離。盡管由于從垂直于表面的 方向可以抵達位于中間位置上的器件10的源極/漏極的指狀結(jié)構(gòu)，在 該表面上，還出現(xiàn)了環(huán)繞器件10的腔/沉陷隔離區(qū)域，所述腔/沉陷 的隔離區(qū)域(圖中未示出)不需要出現(xiàn)在器件10的單個源極/漏極指 狀結(jié)構(gòu)之間，但是可以對SiGe區(qū)域31進行刻蝕。出現(xiàn)在隔離區(qū)域3、 4中的空氣可以形成足夠的隔離。如果需要，例如，可以通過CVD或 熱氧化工藝，用絕緣材料填充空區(qū)域3、 4。
隨后(見圖19)，通過(例如)選擇性濕法刻蝕工藝步驟去除 臨時間隔層20和硬掩模層13。
此后(見圖20)，形成具有延伸部分1A、 2A的源極和漏極區(qū)域
1、 2。這個示例的最后階段與第一示例的最后階段相同。
圖21到圖26是在通過根據(jù)本發(fā)明方法的第三實施例來生產(chǎn)具 有場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的過程中，該器件在不同階段的截面 圖。這個示例的方法以與之前的示例的方法以及圖1到圖7所示方式 相同的方式開始。從而，這里我們參照第一個示例中的相應(yīng)部分的討 論。
在第一個不同的步驟中(見圖21)，鄰近柵極區(qū)域6和硬掩模 層13的指狀結(jié)構(gòu)，形成了臨時間隔層20。對于這些間隔層20，選擇 了雙間隔層結(jié)構(gòu)，包括L形部分20A以及條形部分20B， L形部分20A 包括氮化硅，條形部分20B包括二氧化硅。這樣構(gòu)造的間隔層20具 有以下優(yōu)點 一方面，它們保護柵極區(qū)域6不被熱氧化，另一方面， 它們允許在其他地方以選擇方式對氮化硅進行選擇性刻蝕。
接下來(見圖22)，以與前兩個示例類似的方式形成臺面M。 此后(見圖23)，臺面M的側(cè)面由其他的臨時間隔層21保護， 在這個示例中，其他的臨時間隔層21包括氮化硅。:
隨后(見圖24)，通過局部熱氧化形成掩埋隔離區(qū)域3、 4。 然后(見圖25)，通過利用熱磷酸的選擇性刻蝕，去除臨時間 隔層21。
此后(見圖26)，通過局部外延生長工藝形成包括硅的另一個 半導(dǎo)體區(qū)域31。和在第一個示例中一樣，通過從臺面M的側(cè)面開始 的橫向外延生長形成這個區(qū)域。
這個示例的生產(chǎn)的最后階段與前兩個示例的生產(chǎn)的最后階段 (例如)是相同的，這里就不進行分別討論了。出于這種原因，參照 這些示例的描述的對應(yīng)部分。
應(yīng)當注意的是，上述實施例描述了而不是限制了本發(fā)明，在不 脫離所附權(quán)利要求的范圍的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以設(shè)計出很多 可替換的實施例。例如在實施例中，其中形成了源極/漏極區(qū)域的外 延生長半導(dǎo)體區(qū)域是非有意摻雜的或只是中度摻雜的。然而，如果需 要的話，還可以將更高摻雜引入在這個區(qū)域中。在權(quán)利要求中，放置 在括號之間的任何參考標號不應(yīng)當被解釋為對權(quán)力要求的限制。"包
括"這個詞不排除那些沒有在權(quán)利要求中列出的其他元件或步驟的存 在。在元素之間的詞"一個"或"一種"不排除多個同類元素的出現(xiàn)。
權(quán)利要求
1.一種制造包括場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件的方法，在該方法中，在具有襯底(11)的硅半導(dǎo)體主體(12)的表面上對其提供了第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(1)和漏極區(qū)域(2)，所述區(qū)域位于掩埋隔離區(qū)域(3，4)上；以及提供了在源極和漏極區(qū)域(1，2)之間的與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域(5)；還提供了通過柵極電介質(zhì)(7)與半導(dǎo)體主體(12)的表面分隔并位于溝道區(qū)域(5)上的柵極區(qū)域(6)，以及其中，在其中形成了溝道區(qū)域(5)的半導(dǎo)體主體(12)中形成臺面(M)，以及其中，在利用外延生長形成的半導(dǎo)體區(qū)域(8)中的臺面(M)的兩個側(cè)面上形成源極和漏極區(qū)域(1，2)，源極和漏極區(qū)域(1，2)從而接觸溝道區(qū)域(5)，該方法的特征在于形成了在基本上半導(dǎo)體區(qū)域(8)的整個厚度上與臺面接觸的半導(dǎo)體區(qū)域(8)，并且所述半導(dǎo)體區(qū)域(8)被形成在柵極電介質(zhì)(7)的水平面下。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述源極和漏極區(qū) 域(1,2)被提供了延伸部分(1A,2A)，并采用兩個沿所述臺面(M) 的離子注入，在半導(dǎo)體區(qū)域(8)中形成所述源極和漏極區(qū)域(1， 2)， 在這些離子注入的一個離子注入過程中，間隔層(9)出現(xiàn)在所述臺 面(M)的側(cè)面上。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于具有延伸部分 (1A,2A)的源極和漏極區(qū)域(1,2)被提供了交叉梳狀結(jié)構(gòu)(1,2,r,2')
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于所述晶體管被沉陷 的隔離區(qū)域所環(huán)繞，所述沉陷隔離區(qū)域比所述掩埋隔離區(qū)域(3、 4) 延伸進入所述半導(dǎo)體主體(12)的深度更深。
5. 根據(jù)之前任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于通過形 成另一半導(dǎo)體區(qū)域(31)來形成所述掩埋隔離區(qū)域(3,4)，所述另 一半導(dǎo)體區(qū)域(31)包括硅和鍺的混合晶體，在形成半導(dǎo)體區(qū)域(8) 之后，通過選擇性刻蝕去除這些混合晶體。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1到4中的任何一項權(quán)利要求所述的方法，其 特征在于，在形成半導(dǎo)體區(qū)域(8)之前，通過絕緣層(32)的全部 沉積，之后去除所述絕緣層(32)的一部分，來形成所述掩埋隔離區(qū) 域(3， 4)。
7. 根據(jù)之前任何一項權(quán)利要求所述的方法，其特征在于在處理 過程中，臨時間隔層(20， 21)對至少部分臺面(M)的側(cè)面進行保 護。
8. 一種半導(dǎo)體器件(10)，其包括通過根據(jù)之前任何一項權(quán)利 要求二所述的方法獲得的場效應(yīng)晶體管。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種制造包括場效應(yīng)晶體管的半導(dǎo)體器件(10)的方法，在該方法中，在具有襯底(11)的硅半導(dǎo)體主體(12)的表面上對其提供了第一導(dǎo)電類型的源極區(qū)域(1)和漏極區(qū)域(2)，源極區(qū)域(1)和漏極區(qū)域(2)位于掩埋隔離區(qū)域(3，4)上；以及在源極和漏極區(qū)域(1，2)之間提供了與第一導(dǎo)電類型相反的第二導(dǎo)電類型的溝道區(qū)域(5)；還提供了通過柵極電介質(zhì)(7)與半導(dǎo)體主體(12)分離并位于溝道區(qū)域(5)上的柵極區(qū)域(6)，以及其中，在其中形成了溝道區(qū)域(5)的半導(dǎo)體主體(12)中形成臺面(M)，以及其中，在利用外延生長形成的半導(dǎo)體區(qū)域(8)中的臺面(M)的兩側(cè)上形成源極和漏極區(qū)域(1，2)，源極和漏極區(qū)域(1，2)從而接觸溝道區(qū)域(5)。根據(jù)本發(fā)明，形成了在基本上半導(dǎo)體區(qū)域的整個厚度上與臺面(M)接觸的半導(dǎo)體區(qū)域(8)，并且該半導(dǎo)體區(qū)域(8)是在柵極電介質(zhì)(7)的水平面下形成的。這種方法更加通用，這樣獲得的器件具有改善的高頻性能。
文檔編號H01L21/336GK101366106SQ200780001921
公開日2009年2月11日 申請日期2007年1月4日 優(yōu)先權(quán)日2006年1月5日
發(fā)明者吉爾貝托·庫拉托拉, 埃爾文·海普, 塞巴斯蒂安·努汀克, 菲利皮·默尼耶-貝拉爾德 申請人:Nxp股份有限公司