專利名稱：金屬氧化物半導體場效應晶體管的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種半導體器件，具體地說，涉及一種金屬氧化物半導體場效 應晶體管。
背景技術：
隨著半導體技術工藝的進步，成本更低、功耗更小、速度更快的半導體器 件已經成為半導體以及電子產業(yè)的普遍追求的目標之一。為了實現(xiàn)上述目標， 提高集成度，縮小單元面積，在同樣面積的芯片內制造更多的晶體管，半導體 器件的尺寸需要持續(xù)地隨著技術發(fā)展而進行微縮，柵極長度變得更短同時需要 降低源漏的寄生電容以提高器件的開關速度。為了獲得更短的柵長，通常的方 法是升級光刻設備。目前光刻機已經成為半導體制造中最為昂貴的設備， 一臺
193nm的光刻機的價格高達數(shù)千萬美元。升級光刻設備需要巨額的投入。
金屬氧化物半導體場效應晶體管中，源、漏極區(qū)的寄生電容可以分為兩部 分底部的寄生電容和側面的寄生電容。底部的寄生電容與源、漏極區(qū)的面積 成正比，側面的寄生電容與源、漏極區(qū)的周長及深度成正比。為了降低源、漏 極區(qū)的寄生電容，目前的方法是使用超淺結(ultra-shallow junction)工藝降 低源、漏極區(qū)的深度。然而，這種方法需要超淺離子注入設備和flash anneal ing (表面退火)設備，同樣需要增加設備上的投入。同時，由于在形成金屬硅化物 時存在的spiking(穿刺)問題，超淺結非常容易遇到spiking導致的漏電問題。

發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，突破光刻設備能夠實現(xiàn)的最小柵長的限制，降低源極區(qū)、漏極區(qū)的寄生電容。 為解決上迷技術問題，本發(fā)明提供一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，
該金屬氧化物半導體場效應晶體管包括 半導體襯底；
凹槽，形成在所述半導體襯底中； 柵極側墻，分別形成在所述凹槽的側壁上； 柵極介電層，形成在所述柵極側墻之間的凹槽底面上； 柵極，形成在所述柵極側墻和柵極介電層圍成的收容空間內； 輕摻雜漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻下方的半導體襯底內； 源極區(qū)和漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻兩側的半導體襯底表面下方， 并與兩側的輕摻雜漏極區(qū)相連。
進一步的，所述源極區(qū)、漏極區(qū)上還形成有金屬硅化物。
進一步的，所述柵極為N型或P型多晶硅柵極或者金屬柵極。
進一步的，所述柵極介電層為硅的氧化物、硅的氮氧化物、/(/02或者其他
高介電常數(shù)的介質層。
進一步的，所述4冊極側墻為氧化物、氮化物、氧化物與氮化物的組合或者 其他介質。
進一步的，所述的硅化物為鈦或鈷或鎳的硅化物，優(yōu)選地，所述鈷的硅化 物為Co572。
與傳統(tǒng)的金屬氧化物半導體場效應晶體管相比，本發(fā)明通過在半導體襯底
及柵極，從而突破了光刻設備能夠實現(xiàn)的最小柵長的限制，縮小了源極區(qū)和漏 極區(qū)之間形成的溝道長度。
而且，這種金屬氧化物半導體場效應晶體管通過在所述柵極側墻兩側的半 導體襯底表面下方分別形成源極區(qū)和漏極區(qū)，使源極區(qū)和漏極區(qū)高出溝道平面，提高了器件的性能。


圖1為本發(fā)明實施例中金屬氧化物半導體場效應晶體管的結構示意圖。
具體實施例方式
為了更清楚了解本發(fā)明的技術內容，特舉具體實施例并配合所附圖式說明 如下。
請參閱圖1,圖1為本發(fā)明實施例中的金屬氧化物半導體場效應晶體管結示
意圖。首先在硅片上根據(jù)需要摻雜離子形成P型或者N型離子阱半導體襯底1， 并在該半導體襯底1上挖有凹槽，并在所述凹槽的側壁上形成柵極側墻(spacer ) 6，所述柵極側墻6可以為氧化物、氮化物或氧化物與氮化物的組合物、比如二
氧化硅(購)、氮化硅(SW)、或其他介質，如FSG( f luorinated silicate glass: 摻雜氟的硅玻璃)等。
介電層2為硅的氧化物，如二氧化硅(&'q)硅的氮氧化物，如氮氧化硅，^^(92 (二氧化鉿)或者其他高介電常數(shù)的介質層，如403、 S!'3AT4、 ZK^等均可。本實 施例中，所述柵極介電層2為硅的氧化物二氧化硅。
在所述柵極側墻6和柵極介電層2圍成的收容空間內形成柵極7，所述柵極 7為N型或P型多晶硅柵極或者金屬柵極，根據(jù)所述半導體襯底1形成的離子 阱、源極區(qū)4和漏極區(qū)5類型而選擇相應的類型，比如當半導體襯底1為P型 離子阱、源極區(qū)4和漏極區(qū)5為N型時，柵極7需要為N型，反之，當半導體 襯底1為N型離子阱，源極區(qū)4和漏極區(qū)5為P型時，柵極7需要為P型。 如上所述，本實施例中，通過在半導體襯底1上先形成一較寬的凹槽，并 在此凹槽的側壁上形成柵^及側墻(spacer) 6，并在所述沖冊才及側墻6內、凹槽底 面上沉淀形成柵極介電層2以及柵極7，從而相應的實現(xiàn)縮小柵極長度，克服了光刻設備的光刻精度限制，大大降低了光刻精度的要求，這也意味著使用較老
的光刻設備來制造更先進的半導體，比如用于制造0. 13um制程的光刻設備可以 延遲使用到下一代0. 09um制程，從而減少了設備的投資，節(jié)省了大量的成本。
輕摻雜漏極區(qū)(LDD) 3，分別形成在所述纟冊極側墻6下方的半導體襯底1 內。LDD結構可以有效地降低器件的漏端最大電場，有效抑制了熱載流子效應， 從而可以減緩器件的退化，延長器件的使用壽命。
在所述柵極側墻6兩側的半導體襯底1表面下方形成源極區(qū)4和漏極區(qū)5， 分別與兩側的輕摻雜漏極區(qū)3相連。本實施例中，通過在柵極側墻6兩側形成 源極區(qū)4和漏極區(qū)5，使源極區(qū)4和漏極區(qū)5高出溝道平面，相對地增加了源極 區(qū)4和漏極區(qū)5的實際深度，從而保證較低的源極區(qū)4和漏極區(qū)5形成的串聯(lián) 電阻，但是與半導體襯底l交界處的深度很小，側面的寄生電容變得很小。從 而降低了源極區(qū)4和漏極區(qū)5的寄生電容，提高了器件的性能。也不必使用超 淺離子注入設備和flash annealing (表面退火)設備，減少設備上的投入。
另外，為了降低源極區(qū)4和漏極區(qū)5的寄生電阻，所述源極區(qū)4和漏極區(qū)5 上還沉積有金屬硅化物(s i 11 i c i de ) 8 ，所述金屬硅化物為77 (鈥)或Co (鈷)或
Ni (鎳)的硅化物，經過反應后形成硅化物77&'2 (硅化鈦)或者CoS/2 (硅化 鈷)或者NiSi (硅化鎳)，由于Co572的電阻特性更低，本實施例中，優(yōu)選為Co&'2 (硅化鈷)。
以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理、主要特征和本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè) 的技術人員應該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中 描述的只是說明本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下本發(fā)明還 會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內。本發(fā) 明要求保護范圍由所附的權利要求書及其等同物界定。
權利要求
1.一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于，包括半導體襯底；凹槽，形成在所述半導體襯底中；柵極側墻，分別形成在所述凹槽的側壁上；柵極介電層，形成在所述柵極側墻之間的凹槽底面上；柵極，形成在所述柵極側墻和柵極介電層圍成的收容空間內；輕摻雜漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻下方的半導體襯底內；源極區(qū)和漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻兩側的半導體襯底表面下方，并與兩側的輕摻雜漏極區(qū)相連。
2. 如權利要求1所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述源極區(qū)、漏極區(qū)還形成有金屬珪化物。
3. 如權利要求1所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述柵極為N型或P型多晶硅柵極或者金屬柵極。
4. 如權利要求1所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述柵極介電層為硅的氧化物、硅的氮氧化物、3/02或者其他高介電常數(shù)的介質 層。
5. 如權利要求1所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述柵極側墻為氧化物、氮化物、氧化物與氮化物的組合或者其他介質。
6. 如權利要求2所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述的金屬硅化物為鈦或鈷或鎳的硅化物。
7. 如權利要求6所述的金屬氧化物半導體場效應晶體管，其特征在于所 述鈷的硅化物為CV 5V2。
全文摘要
本發(fā)明公開一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，包括半導體襯底；凹槽，形成在所述半導體襯底中；柵極側墻，分別形成在所述凹槽的側壁上；柵極介電層，形成在所述柵極側墻之間的凹槽表面上；柵極，形成在所述柵極側墻和柵極介電層圍成的收容空間內；輕摻雜漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻下方的半導體襯底內；源極區(qū)和漏極區(qū)，分別形成在所述柵極側墻兩側的半導體襯底內，并與兩側的輕摻雜漏極區(qū)相連。本發(fā)明通過在半導體襯底上先形成一凹槽，再形成柵極側墻并在柵極側墻之間生長形成柵極介電層以及柵極，突破了光刻設備能夠實現(xiàn)的最小柵長的限制，縮小了源極區(qū)和漏極區(qū)之間形成的溝道長度。
文檔編號H01L29/10GK101593775SQ20091004979
公開日2009年12月2日 申請日期2009年4月22日 優(yōu)先權日2009年4月22日
發(fā)明者孔蔚然 申請人:上海宏力半導體制造有限公司