[发明专利]超浅结半导体场效应晶体管及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及超浅结半导体场效应晶体管及其制备方法。

背景技术

随着半导体工业的进步，半导体器件的特征尺寸随着工艺技术的革新而越来越小。器件的横向尺寸不断缩小的同时，器件的纵向尺寸也在相应地缩小。特别是进入到65纳米及以下节点，要求源/漏区以及源/漏极延伸区相应地变浅，结深低于100纳米的掺杂结通常被称为超浅结（Ultra Shallow Junction，简称“USJ”），超浅结可以更好地改善器件的短沟道效应。随着超浅结越来越浅，超浅结技术面临的主要挑战之一是如何解决降低串联寄生电阻和降低超浅结的结深之间的矛盾。

现有技术中，通常采用离子注入技术来形成超浅结，比如形成金属氧化物半导体MOS晶体管的高掺杂源区与漏区。也就是说，以栅极结构为掩膜，用N型或者P型掺杂杂质注入到半导体衬底中、然后进行退火激活、形成浅的PN结，然后淀积金属薄膜，进行加热退火，形成金属硅化物，并进行湿法刻蚀除去剩余的金属。当晶体管尺寸缩小时，其栅极的长度也会随之变短。随着栅极长度的不断缩短，要求源/漏极以及源/漏极延伸区相应地变浅。目前通常利用超低能离子注入和毫秒级激光退火激活技术来形成超浅结。未来技术节点的半导体场效应晶体管的超浅结结深将小于10纳米。由于超低能离子注入技术本身的巨大挑战和退火激活时一般都会导致一定的杂质扩散，用常规的超低能离子注入和退火激活技术来形成适用于未来技术节点的场效应晶体管面临着巨大的挑战。

发明内容

本发明的目的在于提供一种超浅结半导体场效应晶体管的制备方法，使得在半导体场效应晶体管中能同步形成超浅结和超薄金属硅化物，可以应用在14纳米、11纳米及以下技术节点场效应晶体管中。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种超浅结半导体场效应晶体管的制备方法，包含以下步骤：

A．提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成栅极结构；

B．以栅极结构为掩膜，以金属和半导体掺杂杂质的混合物做靶材，采用物理气相沉积PVD法在所述半导体衬底上淀积混合物薄膜；

C．对所述淀积了混合物薄膜的半导体衬底进行加热退火，形成金属硅化物和超浅结；所述超浅结为PN结，或者金属半导体结；

D．去除所述半导体衬底表面剩余的混合物薄膜，形成所述超浅结半导体场效应晶体管。

本发明的实施方式还提供了一种超浅结半导体场效应晶体管，包含：半导体衬底、栅极结构、超浅结、金属硅化物；

其中，所述栅极结构位于所述半导体衬底上；

所述超浅结和所述金属硅化物在以栅极结构为掩膜，以金属和半导体掺杂杂质的混合物做靶材，采用物理气相沉积PVD法在所述半导体衬底上淀积混合物薄膜之后退火形成；

所述超浅结为PN结，或者金属半导体结。

本发明实施方式相对于现有技术而言，通过在形成了栅极结构的半导体衬底上，以金属和半导体掺杂杂质的混合物做靶材，采用物理气相沉积PVD法在半导体衬底上淀积混合物薄膜，并对淀积了混合物薄膜的半导体衬底进行加热退火，形成金属硅化物和超浅结；去除半导体衬底表面剩余的混合物薄膜，形成超浅结半导体场效应晶体管。由于采用金属和半导体掺杂杂质的混合物做靶材淀积混合物薄膜，并进行加热退火，同步形成超浅结和超薄金属硅化物，可以应用在14纳米、11纳米及以下技术节点场效应晶体管中。

另外，在所述步骤C中，可以采用微波加热进行退火。在采用微波加热进行退火的步骤中，所述进行微波加热退火所采用的微波加热设备的腔体在加热时采用多模态和多频率的电磁波。

通过采用微波加热退火技术，可以在相对较低的温度下形成金属硅化物和超浅结，使金属硅化物能稳定存在。

另外，在所述步骤B中，将靶材离化成离子状态，使其产生金属离子和半导体掺杂杂质离子，并在所述半导体衬底上加衬底偏压。所述将靶材离化成离子状态是通过在所述靶材上加第一偏压实现的。

通过将靶材离子化，并通过在半导体衬底上加衬底偏压进行混合物薄膜的淀积，一方面可以使金属离子和半导体掺杂杂质离子以一定的加速度淀积在半导体衬底表面，并扩散一定的深度；另一方面能提高在三维结构上薄膜淀积的均匀性和稳定性。

附图说明

图1是根据本发明第一实施方式的超浅结半导体场效应晶体管的制备方法的流程图；

图2A至图2E是本发明第一实施方式的超浅结半导体场效应晶体管的制备方法的各步骤对应的结构剖面示意图；