[发明专利]一种不对称型源漏场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于微电子器件技术领域，涉及半导体器件和相关工艺制备方法，更具体的说，涉及场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

MOS场效应晶体管(MOSFET)是金属-氧化物-半导体场效应晶体管的简称，是利用电场效应来控制半导体中电流的一种半导体器件，只依靠一种载流子参与导电，故又称为单极型晶体管。MOS场效应晶体管可以用半导体硅、锗为材料，也可用化合物半导体砷化镓等材料制作，目前以使用硅材料的最多。通常MOS场效应晶体管由半导体衬底、源区和漏区、栅氧化层以及栅电极等几个主要部分组成，其基本结构一般是一个四端器件，它的中间部分是由金属-绝缘体-半导体组成的MOS电容结构，MOS电容的两侧分别是源区和漏区，在正常的工作状态下，载流子将从源区流入，从漏区流出，绝缘层上为栅极，在栅极上施加电压，可以改变绝缘层中的电场强度，控制半导体表面电场，从而改变半导体表面沟道的导电能力。

常规MOS场效应晶体管的源区和漏区是纯粹重掺杂PN结结构。这种PN结可以采用扩散、离子注入等制造工艺，将一定数量的杂质掺入半导体衬底在场效应晶体管的源区和漏区形成。然而，具有这种源漏结构的场效应晶体管其串联电阻比较大，短沟道效应严重，且不易按比例缩小。

如果将金属硅化物源漏来代替传统的重掺杂PN结源漏并应用在未来超缩微化的CMOS器件中，将会在一定程度上提高场效应晶体管的性能。金属硅化物源漏是指金属硅化物作为场效应的源极和漏极并且金属硅化物和硅衬底之间形成肖特基结，其主要优势是低的寄生电阻，优良的按比例缩小特性，简便的工艺制造，低的热预算以及抗闩锁效应或者绝缘体上的硅(SOI)里的浮体效应。然而，纯粹由肖特基结组成源漏的场效应晶体管也有许多潜在的问题，肖特基结常存在额外的漏电流和软击穿，这种源漏结构的场效应晶体管的可靠性目前还没有得到很好的研究。

混合结由肖特基结和PN结混合构成，具有工作电流高、开关速度快、漏电流小，击穿电压高等优点。

发明内容

为了解决传统重掺杂PN结型源漏场效应晶体管的高源漏串联电阻和肖特基结场效应晶体管高源漏泄漏电流等问题，本发明提出一种不对称型源漏场效应晶体管。

本发明提出的不对称型源漏场效应晶体管，包括半导体衬底、栅极结构、分别为混合结和PN结的源区和漏区，其中，所述源区和漏区结构不对称，其一由PN结构成，另外一个由混合结构成。所述混合结由肖特基结和PN结混合构成。

优选地，所述肖特基结由金属半导体化合物和所述半导体衬底接触构成，所述PN结是通过注入与所述半导体衬底掺杂类型不同的杂质离子并通过随后的热退火形成。

优选地，所述混合结中的所述金属半导体化合物与所述半导体衬底形成肖特基结，并同时与所述半导体衬底中的所述源区或漏区中的高掺杂区域形成欧姆接触。

优选地，所述半导体衬底是硅、锗、锗硅合金、SOI结构或GOI结构，所述半导体衬底的掺杂浓度在1*10¹⁴到1*10¹⁹cm^-3之间。

优选地，所述场效应晶体管进一步包括形成在所述半导体衬底中的浅槽隔离结构、位于所述浅槽隔离结构之上的伪栅结构和侧墙，所述侧墙位于所述栅极结构和所述伪栅的侧边。

优选地，所述的金属半导体化合物为硅化镍、锗化镍、硅化钴、锗化钴、硅化钛、锗化钛、硅化铂、锗化铂中的任意一种或者它们之中几种的混合物。

本发明还提出上述不对称型源漏的场效应晶体管的制造方法，包括：

提供一个半导体衬底，用浅槽隔离工艺形成隔离结构；

形成第一绝缘介质层，接着在所述第一绝缘介质层上形成一个电极层，然后通过光刻、刻蚀工艺对所述电极层和所述第一绝缘层进行图形化刻蚀，从而形成栅极结构和源区及漏区两侧的伪栅结构，并形成对应于源极和漏极区域的第一窗口和第二窗口，第二窗口的宽度小于第一窗口的宽度；

淀积形成第二绝缘介质层，该第二绝缘介质层厚度小于所述第一窗口宽度的一半并大于第二窗口宽度的一半，利用选择性各向异性刻蚀工艺对所述第二绝缘介质层进行刻蚀，从而沿着所述第一窗口两侧形成第一侧墙结构，刻蚀后所述的第二绝缘层仍然覆盖位于所述第二窗口区域的所述半导体衬底、不能形成侧墙结构；

进行第一次离子注入，在所述第一窗口处的所述半导体衬底中形成PN结；