[发明专利]金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法，尤其涉及一种具有应变层的金属氧化物半导体场效应晶体管及其制造方法。

背景技术

金属氧化物半导体场效应晶体管由于具有高可靠度、低能量消耗及低成本等优势，已成为集成电路中的最重要元件。典型的金属氧化物半导体场效应晶体管是建构在硅基底上，包括一栅极、源极与漏极区以及位于栅极与基底之间的栅介电层。随着通讯等电子设备的进步，金属氧化物半导体场效应晶体管的运作速度必须愈来愈快。然而，因为受限于电子与空穴在硅中的移动速度，金属氧化物半导体场效应晶体管的应用范围也受到限制。

现有技术已提出一种金属氧化物半导体场效应晶体管，利用硅锗外延等材料来作为源极与漏极区，以提高电子与空穴的移动速度。与硅相比，锗具有较小的电子有效质量(electron effective mass)及空穴有效质量(holeeffective mass)，因此以硅锗为材料可以提高源极与漏极区的电子迁移率与空穴迁移率。再者，因为锗的晶格常数大于硅，因此硅锗外延具有应变层(strained layer)的功能，进一步提高了金属氧化物半导体场效应晶体管的效能。

然而，以硅锗外延为源极与漏极区的金属氧化物半导体场效应晶体管容易产生结构的缺陷。请参照图1，图1是现有一种金属氧化物半导体场效应晶体管的剖面示意图。此金属氧化物半导体场效应晶体管包括基底100、栅极102、栅介电层104、源极与漏极区106及金属硅化物层108。其中，金属硅化物层108是图1的结构中最后制造的部分。金属硅化物层108的制造方法包括自对准金属硅化物工艺(Self-aligned Silicide Process，SALICIDProcess)，此工艺容易在源极与漏极区106及隔离结构110的交界处112产生尖峰现象(Spiking)，使金属硅化物层108与基底100接触，因而造成结漏电(Junction Leakage)。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的是提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，以避免发生上述的尖峰现象。

本发明的另一目的是提供一种金属氧化物半导体场效应晶体管，以避免金属硅化物层与基底连接，换言之，能够避免结漏电的问题。

为达上述或是其他目的，本发明提出一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括提供基底，基底上已形成有栅极结构，并且于栅极结构两侧的基底中形成有数个隔离结构。于栅极结构两侧形成第一间隙壁。移除第一间隙壁两侧与隔离结构之间的部分基底，以形成凹陷。于凹陷中沉积一层源极与漏极层，且其中源极与漏极层的顶表面高于隔离结构的顶表面。于源极与漏极层两侧与隔离结构上形成第二间隙壁。之后，于源极与漏极层上形成一层金属硅化物层。

在本发明的一实施例中，于形成第二间隙壁之前，还包括移除部分隔离结构，而降低隔离结构的顶表面高度。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的形成方法例如是选择性外延沉积工艺。

本发明再提出一种金属氧化物半导体场效应晶体管的制造方法，包括提供基底，基底上已形成有栅极结构，并且于基底中形成有数个隔离结构。移除栅极结构两侧与这些隔离结构之间的部分基底，以形成凹陷。于凹陷中沉积源极与漏极层，其中源极与漏极层的顶表面高于隔离结构的顶表面。于栅极结构两侧及源极与漏极层两侧与隔离结构上形成间隙壁。之后，于源极与漏极层上形成一层金属硅化物层。

在本发明的一实施例中，于形成间隙壁之前，还包括移除部分隔离结构，而降低隔离结构的顶表面高度。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的形成方法例如是选择性外延沉积工艺。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的材料例如是硅锗。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的材料例如硅碳。

本发明又提出一种金属氧化物半导体场效应晶体管，此金属氧化物半导体场效应晶体管是由基底、数个隔离结构、栅极结构、源极与漏极层及间隙壁所构成。隔离结构配置于基底中。栅极结构配置于隔离结构之间的基底上。源极与漏极层位于栅极结构两侧与隔离结构之间的基底中，且源极与漏极层的顶表面高于隔离结构的顶表面。间隙壁位于栅极结构的侧壁，以及源极与漏极层的侧壁与隔离结构上。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的结构例如是外延。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的材料例如是硅锗。

在本发明的一实施例中，上述的源极与漏极层的材料例如是硅碳。