專(zhuān)利名稱(chēng)：超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體エ業(yè)的進(jìn)歩，半導(dǎo)體器件的特征尺寸隨著工藝技術(shù)的革新而越來(lái)越小。器件的橫向尺寸不斷縮小的同時(shí)，器件的縱向尺寸也在相應(yīng)地縮小。特別是進(jìn)入到65納米及以下節(jié)點(diǎn)，要求源/漏區(qū)以及源/漏極延伸區(qū)相應(yīng)地變淺，結(jié)深低于100納米的摻雜結(jié)通常被稱(chēng)為超淺結(jié)(Ultra Shallow Junction，簡(jiǎn)稱(chēng)“USJ”)，超淺結(jié)可以更好地改善器件的短溝道效應(yīng)。隨著超淺結(jié)越來(lái)越淺，超淺結(jié)技術(shù)面臨的主要挑戰(zhàn)之ー是如何解決降低串聯(lián)寄生電阻和降低超淺結(jié)的結(jié)深之間的矛盾?，F(xiàn)有技術(shù)中，通常采用離子注入技術(shù)來(lái)形成超淺結(jié)，比如形成金屬氧化物半導(dǎo)體MOS晶體管的高摻雜源區(qū)與漏區(qū)。也就是說(shuō)，以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，用N型或者P型摻雜雜質(zhì)注入到半導(dǎo)體襯底中、然后進(jìn)行退火激活、形成淺的PN結(jié)，然后淀積金屬薄膜，進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物，并進(jìn)行濕法刻蝕除去剰余的金屬。當(dāng)晶體管尺寸縮小時(shí)，其柵極的長(zhǎng)度也會(huì)隨之變短。隨著柵極長(zhǎng)度的不斷縮短，要求源/漏極以及源/漏極延伸區(qū)相應(yīng)地變淺。目前通常利用超低能離子注入和毫秒級(jí)激光退火激活技術(shù)來(lái)形成超淺結(jié)。未來(lái)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的超淺結(jié)結(jié)深將小于10納米。由于超低能離子注入技木本身的巨大挑戰(zhàn)和退火激活時(shí)一般都會(huì)導(dǎo)致一定的雜質(zhì)擴(kuò)散，用常規(guī)的超低能離子注入和退火激活技術(shù)來(lái)形成適用于未來(lái)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的場(chǎng)效應(yīng)晶體管面臨著巨大的挑戰(zhàn)。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，使得在半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中能同步形成超淺結(jié)和超薄金屬硅化物，可以應(yīng)用在14納米、11納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，包含以下步驟A.提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；B.以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在所述半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜；C.對(duì)所述淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)；所述超淺結(jié)為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)；D.去除所述半導(dǎo)體襯底表面剰余的混合物薄膜，形成所述超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。本發(fā)明的實(shí)施方式還提供了一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包含半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)、超淺結(jié)、金屬硅化物；
其中，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體襯底上；所述超淺結(jié)和所述金屬硅化物在以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在所述半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜之后退火形成；所述超淺結(jié)為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)。本發(fā)明實(shí)施方式相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)而言，通過(guò)在形成了柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜，并對(duì)淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)；去除半導(dǎo)體襯底表面剰余的混合物薄膜，形成超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由于采用金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材淀積混合物薄膜，并進(jìn)行加熱退火，同步形成超淺結(jié)和超薄金屬娃化物，可以應(yīng)用在14納米、11納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。另外，在所述步驟C中，可以采用微波加熱進(jìn)行退火。在采用微波加熱進(jìn)行退火的步驟中，所述進(jìn)行微波加熱退火所采用的微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波。通過(guò)采用微波加熱退火技術(shù)，可以在相對(duì)較低的溫度下形成金屬硅化物和超淺結(jié)，使金屬娃化物能穩(wěn)定存在。另外，在所述步驟B中，將靶材離化成離子狀態(tài)，使其產(chǎn)生金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子，并在所述半導(dǎo)體襯底上加襯底偏壓。所述將靶材離化成離子狀態(tài)是通過(guò)在所述靶材上加第一偏壓實(shí)現(xiàn)的。通過(guò)將靶材離 子化，并通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上加襯底偏壓進(jìn)行混合物薄膜的淀積，一方面可以使金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子以一定的加速度淀積在半導(dǎo)體襯底表面，并擴(kuò)散一定的深度；另ー方面能提高在三維結(jié)構(gòu)上薄膜淀積的均勻性和穩(wěn)定性。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方式的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法的流程圖；圖2A至圖2E是本發(fā)明第一實(shí)施方式的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法的各步驟對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)剖面示意圖；圖3是本發(fā)明第一實(shí)施方式的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法中將金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物淀積在半導(dǎo)體襯底上的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的各實(shí)施方式進(jìn)行詳細(xì)的闡述。然而，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，在本發(fā)明各實(shí)施方式中，為了使讀者更好地理解本申請(qǐng)而提出了許多技術(shù)細(xì)節(jié)。但是，即使沒(méi)有這些技術(shù)細(xì)節(jié)和基于以下各實(shí)施方式的種種變化和修改，也可以實(shí)現(xiàn)本申請(qǐng)各權(quán)利要求所要求保護(hù)的技術(shù)方案。本發(fā)明的第一實(shí)施方式涉及ー種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，具體流程如圖1所示，包含以下步驟
步驟101，提供半導(dǎo)體襯底，并在半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)，如圖2A所示，201為半導(dǎo)體襯底，202為柵極結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體襯底可以為硅(Si)、鍺(Ge)、鍺化硅(SiGe)、II1-V半導(dǎo)體。柵極結(jié)構(gòu)包含柵極電介質(zhì)、柵極電極和沿著柵極電極和柵極電介質(zhì)側(cè)壁的隔離物，形成柵極結(jié)構(gòu)的方法與現(xiàn)有技術(shù)一致，在此不再贅述。步驟102，以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜，如圖2B所示，203為混合物薄膜。物理氣相沉積(PVD)是集成電路制造中使用的公知技木。在進(jìn)行PVD時(shí)，所需的涂層材料作為噴射靶材，被沉積到襯底上。如圖3所示，是PVD腔體的示意圖。將靶材301和形成了柵極結(jié)構(gòu)202的半導(dǎo)體襯底201放置在真空腔體300中，該腔體被抽真空并保持在非常低的壓カ(例如，小于10毫托)。在真空腔體300中充滿(mǎn)惰性氣體303，如氬氣，并通過(guò)泵送系統(tǒng)(圖中未示出)保持腔體內(nèi)所需的氣體壓力。使用常規(guī)方法，在低壓氣體中產(chǎn)生輝光放電等離子體，至少部分氣體離子化。如果靶材被施加適當(dāng)?shù)钠珘?，等離子體中的正離子可以朝向目標(biāo)加速，導(dǎo)致靶材305從靶電極噴出。部分被噴射的靶材沉積到半導(dǎo)體襯底201上，以形成混合物膜203。在本實(shí)施方式中，靶材是富含金屬的混合物，以多晶固體材料的形式存在。該混合物可以由金屬粉末和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的粉末混合，并通過(guò)熱處理或其他處理得到。靶材中的半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)均勻地分布在金屬中。其中，金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物中半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的含量在0. 1%至5%之間。金屬可以為為鎳N1、鉬Pt、鉬Pt，鈦Ti，鈷Co，鑰Mo中的任ー種或者它們?nèi)我饨M合形成的合金。半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)可以為P型摻雜硼(B)、氟化亞硼(BF2)、銦(Indium)中的任一種或者任意組合的混合物；或者N型摻雜磷(P)、砷(As)中的任一種或者任意組合的混合物。盡管靶材是金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物，但PVD法的エ藝流程與現(xiàn)有技術(shù)ー致，在此不再贅述。在淀積混合物薄膜之后，金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子會(huì)滲透到半導(dǎo)體襯底中，如圖2C中的204所示。步驟103，對(duì)淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)。在進(jìn)行退火吋，203混合物薄膜中的金屬會(huì)和半導(dǎo)體襯底反應(yīng)形成金屬硅化物，同時(shí)203混合物薄膜中的半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)向金屬硅化物、金屬硅化物與半導(dǎo)體襯底之間的界面、離子擴(kuò)散區(qū)與半導(dǎo)體襯底之間的界面以及半導(dǎo)體襯底中擴(kuò)散，在形成金屬硅化物的同時(shí)同步形成超淺結(jié)，如圖2D所示，205和207為源極或漏極的金屬硅化物接觸區(qū)，206和208為源極或漏極的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)。通常情況下，206和208的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)和半導(dǎo)體襯底之間形成PN結(jié)，而金屬硅化物205/207和雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)206/208之間形成歐姆接觸。但是，當(dāng)形成的206和208的雜質(zhì)擴(kuò)散區(qū)足夠小時(shí)(比如說(shuō)小于1. 5納米)，金屬硅化物和半導(dǎo)體襯底之間形成金屬半導(dǎo)體接觸。在本步驟中，可以采用常規(guī)的快速熱退火(RTP)進(jìn)行退火，也可以采用微波加熱進(jìn)行退火，其エ藝流程與常規(guī)的退火流程類(lèi)似 ，在相對(duì)較低的溫度下形成金屬硅化物和超淺結(jié)，使金屬硅化物能穩(wěn)定存在。此外，在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜時(shí)的襯底溫度可以在0至300°C之間。根據(jù)不同金屬硅化物的形成溫度和穩(wěn)定存在的最高溫度的不同，退火的溫度可以選擇在300至800°C之間。在步驟103中，金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)向半導(dǎo)體襯底擴(kuò)散，形成金屬硅化物；而金屬硅化物中含有的半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)，在退火時(shí)，會(huì)繼續(xù)向半導(dǎo)體襯底擴(kuò)散，形成超淺結(jié)。由于金屬硅化物的形成溫度和穩(wěn)定存在的溫度較低，比如硅化鎳(NiSi)、硅化鈷(CoSi2)、硅化鈦(TiSi2)的穩(wěn)定存在溫度分別是小于600、700、1000°C，因此，在相對(duì)較低的溫度下形成金屬硅化物和超淺結(jié)時(shí)，可能導(dǎo)致半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)在半導(dǎo)體襯底中不能充分激活，但是，如果能充分激活，則會(huì)形成PN結(jié)；而如果不能充分激活，則也可以形成金屬半導(dǎo)體結(jié)(即肖特基結(jié))；也就是說(shuō)，在形成超淺結(jié)和超薄金屬硅化物的過(guò)程中，形成的超淺結(jié)可以為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)。
此外，值得ー提的是，通過(guò)采用微波加熱退火技術(shù)，可以在相對(duì)較低的溫度下形成金屬硅化物和超淺結(jié)，使金屬硅化物能穩(wěn)定存在。此外，襯底上不同物質(zhì)材料吸收微波能量能力有不同，而且，微波加熱和襯底內(nèi)的缺陷(defect)緊密有夫，雜質(zhì)或其它因素導(dǎo)致的半導(dǎo)體晶格的損傷都可以看作是缺陷，缺陷越多，微波加熱效果越大，也就是缺陷能增強(qiáng)微波吸收的能力，針對(duì)這ー特點(diǎn)，采用微波加熱進(jìn)行退火可以提高加熱效率。此外，值得注意的是，由于混合物薄膜中含有金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)，所以，在進(jìn)行微波加熱退火時(shí)，微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)需要提供多模態(tài)和多頻率的電磁波，微波的中心頻率介于1. 5GHz至15GHz之間，使欲進(jìn)行加熱的材料得到充分加熱。此外，值得說(shuō)明的是，在進(jìn)行微波加熱時(shí)，微波加熱設(shè)備采用的微波電磁波在5. 8GHz附近呈高斯分布，可以以30Hz-50Hz的間隔進(jìn)行多頻率加熱，同時(shí)在腔體里面這些不同頻率的微波同時(shí)具有多模態(tài)(mult1-mode)的特征,這樣可以保證微波能量在腔體內(nèi)部分布的均勻性和一致性，進(jìn)ー步導(dǎo)致對(duì)襯底加熱時(shí)的均勻性和一致性。步驟104，去除半導(dǎo)體襯底表面剰余的混合物薄膜，形成超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，如圖2E所示。在本步驟中，可以采用常規(guī)的濕法刻蝕技術(shù)去除半導(dǎo)體襯底表面剰余的混合物薄膜，在此不再贅述。采用上述步驟的制備的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管中，金屬硅化物的厚度約為5至20納米，結(jié)深度約為I至15納米之間，在超淺結(jié)的源極/漏極區(qū)中的峰值摻雜濃度約為每立方厘米2 X 1019至2 X 1020個(gè)離子，柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度約為7至25納米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)施方式通過(guò)在形成了柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜，并對(duì)淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)；去除半導(dǎo)體襯底表面剰余的混合物薄膜，形成超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由于采用金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材淀積混合物薄膜，并進(jìn)行加熱退火，同步形成超淺結(jié)和超薄金屬硅化物，可以應(yīng)用在14納米、11納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。本發(fā)明的第二實(shí)施方式涉及ー種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法。第二實(shí)施方式在第一實(shí)施方式基礎(chǔ)上做了進(jìn)ー步改進(jìn)，主要改進(jìn)之處在于在本發(fā)明第二實(shí)施方式中，采用改進(jìn)的高功率脈沖磁控濺射技術(shù)(HiPIMS)進(jìn)行PVD淀積，通過(guò)將靶材離子化，并通過(guò)在半導(dǎo)體襯底上加襯底偏壓進(jìn)行混合物薄膜的淀積，一方面可以使金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子以一定的加速度淀積在半導(dǎo)體襯底表面，并擴(kuò)散一定的深度；另一方面能提高在三維結(jié)構(gòu)上薄膜淀積的均勻性和穩(wěn)定性。具體地說(shuō)，在步驟102中，將靶材離化成離子狀態(tài)，使其產(chǎn)生金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子，并在半導(dǎo)體襯底上加襯底偏壓。其中，將靶材離化成離子狀態(tài)是通過(guò)在靶材上加第一偏壓實(shí)現(xiàn)的。此外，第一偏壓可以為直流偏壓、交流偏壓或脈沖偏壓中的任ー種。第一偏壓的大小取決于使用的PVD系統(tǒng)，即PVD系統(tǒng)不同，該第一偏壓的大小也相應(yīng)地有所變化；一般來(lái)說(shuō)，第一偏壓的大小為200V 1000V，其中對(duì)于交流偏壓和脈沖偏壓來(lái)說(shuō)，上述大小指的是其有效值。另外，襯底偏壓為直流偏壓、交流偏壓或脈沖偏壓中的任ー種。襯底偏壓的大小是可調(diào)的，通過(guò)調(diào)整襯底偏壓的大小，可以調(diào)整擴(kuò)散至半導(dǎo)體襯底表面的金屬離子的數(shù)量，從而使得最終形成的金屬半導(dǎo)體化合物薄膜的厚度可調(diào)。一般來(lái)說(shuō)，襯底偏壓的大小為200疒1000V，其中對(duì)于交流偏壓和脈沖偏壓來(lái)說(shuō)，上述大小指的是其有效值。本發(fā)明第三實(shí)施方式涉及ー種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，如圖2E所示，包含半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)、超淺結(jié)、超薄金屬硅化物；其中，柵極結(jié)構(gòu)位于半導(dǎo)體襯底上；超淺結(jié)和超薄金屬硅化物在以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜之后進(jìn)行退火形成，其中，超淺結(jié)為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)。由于采用金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材淀積混合物薄膜，并進(jìn)行加熱退火，同步形成超淺結(jié)和超薄金屬娃化物，可以應(yīng)用在14納米、11納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。比如說(shuō)，金屬硅化物的厚度約為5至20納米，結(jié)深度約為I至15納米之間，在超淺結(jié)的源極/漏極區(qū)中的峰值摻雜濃度約為每立方厘米2X IO19至2X 102°個(gè)離子，柵極結(jié)構(gòu)的長(zhǎng)度約為7至25納米。

需要說(shuō)明的是，金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物中半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的含量在0. 1%至5%之間。金屬可以為為鎳(Ni)、鉬(Pt)、鉬(Pt)，鈦(Ti)，鈷(Co)，鑰(Mo)中的任ー種或者它們?nèi)我饨M合形成的合金。半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)可以為P型摻雜硼(B)、氟化亞硼(BF2)、銦(Indium)中的任一種或者任意組合的混合物；或者N型摻雜磷(P)、砷(As)中的任ー種或者任意組合的混合物。不難發(fā)現(xiàn)，本實(shí)施方式為與第一實(shí)施方式相對(duì)應(yīng)的系統(tǒng)實(shí)施例，本實(shí)施方式可與第一實(shí)施方式互相配合實(shí)施。第一實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)在本實(shí)施方式中依然有效，為了減少重復(fù)，這里不再贅述。相應(yīng)地，本實(shí)施方式中提到的相關(guān)技術(shù)細(xì)節(jié)也可應(yīng)用在第一實(shí)施方式中。本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員可以理解，上述各實(shí)施方式是實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的具體實(shí)施例，而在實(shí)際應(yīng)用中，可以在形式上和細(xì)節(jié)上對(duì)其作各種改變，而不偏離本發(fā)明的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，包含以下步驟 A.提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)； B.以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在所述半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜； C.對(duì)所述淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)；所述超淺結(jié)為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)； D.去除所述半導(dǎo)體襯底表面剩余的混合物薄膜，形成所述超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在所述步驟C中，采用快速熱退火RTP進(jìn)行退火； 或者采用微波加熱進(jìn)行退火。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在采用微波加熱進(jìn)行退火的步驟中，所述進(jìn)行微波加熱退火所采用的微波加熱設(shè)備的腔體在加熱時(shí)采用多模態(tài)和多頻率的電磁波。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在采用微波加熱進(jìn)行退火的步驟中，所述微波的中心頻率在1. 5GHZ至15GHZ之間；加熱時(shí)長(zhǎng)為I至30分鐘。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在所述步驟B中，將靶材離化成離子狀態(tài)，使其產(chǎn)生金屬離子和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)離子，并在所述半導(dǎo)體襯底上加襯底偏壓。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述將靶材離化成離子狀態(tài)是通過(guò)在所述靶材上加第一偏壓實(shí)現(xiàn)的。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述第一偏壓為直流偏壓、交流偏壓或脈沖偏壓中的任一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述襯底偏壓為直流偏壓、交流偏壓或脈沖偏壓中的任一種。
9.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬為鎳N1、鉬Pt、鈦Ti，鈷Co，鎢W，鑰Mo中的任一種或者它們?nèi)我饨M合形成的合金；
10.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)為硼B(yǎng)、氟化亞硼B(yǎng)F2、銦Indium中的任一種或者任意組合的混合物； 或者磷P、砷As中的任一種或者任意組合的混合物。
11.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物中半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的含量在O. 1%至5%之間。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為硅S1、鍺Ge、鍺化硅SiGe、II1-V半導(dǎo)體。
13.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在所述步驟B中，在所述半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜時(shí)的襯底溫度低于300°C。
14.根據(jù)權(quán)利要求1至8任一項(xiàng)所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制備方法，其特征在于，在所述步驟C中，所述退火的溫度為300至800°C。
15.一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，包含半導(dǎo)體襯底、柵極結(jié)構(gòu)、超淺結(jié)、金屬娃化物； 其中，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述半導(dǎo)體襯底上； 所述超淺結(jié)和所述金屬硅化物在以柵極結(jié)構(gòu)為掩膜，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在所述半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜之后退火形成； 所述超淺結(jié)為PN結(jié)，或者金屬半導(dǎo)體結(jié)。
16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述金屬為鎳N1、鉬Pt、鈦T1、鈷Co、鎢W、鑰Mo中的任一種或者它們?nèi)我饨M合形成的合金。
17.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)為硼B(yǎng)、氟化亞硼B(yǎng)F2、銦Indium中的任一種或者任意組合的混合物； 或者磷P、砷As中的任一種或者任意組合的混合物。
18.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物中半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的含量在O. 1%至5%之間。
19.根據(jù)權(quán)利要求15所述的超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底為硅S1、鍺Ge、鍺化硅SiGe、II1-V半導(dǎo)體。
全文摘要
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，公開(kāi)了一種超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管及其制備方法。本發(fā)明中，通過(guò)在形成了柵極結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體襯底上，以金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材，采用物理氣相沉積PVD法在半導(dǎo)體襯底上淀積混合物薄膜，并對(duì)淀積了混合物薄膜的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行加熱退火，形成金屬硅化物和超淺結(jié)；去除半導(dǎo)體襯底表面剩余的混合物薄膜，形成超淺結(jié)半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管。由于采用金屬和半導(dǎo)體摻雜雜質(zhì)的混合物做靶材淀積混合物薄膜，并進(jìn)行加熱退火，同步形成超淺結(jié)和超薄金屬硅化物，可以應(yīng)用在14納米、11納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103035533SQ20121053742
公開(kāi)日2013年4月10日 申請(qǐng)日期2012年12月12日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月12日
發(fā)明者吳東平, 周祥標(biāo), 許 鵬, 張衛(wèi), 張世理 申請(qǐng)人:復(fù)旦大學(xué)