[發明專利]金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制造方法

有效

• 申請號: 200610081826.0
• 申請日: 2006-05-12
• 公開（公告）號: CN101071774A
• 公開（公告）日: 2007-11-14
• 發明（設計）人: 蔡振華;藍邦強;林育信;劉毅成;蔡成宗
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波;侯宇

技術領域

本發明涉及一種半導體元件及其制造方法，尤其涉及一種具有應變層的金屬氧化物半導體場效應晶體管及其制造方法。?

背景技術

一直以來，半導體工業以及芯片制造是朝向高效能及高集成度發展。為了使相同的面積的電路發揮更多的效能，芯片的特征尺寸及供電電壓(supply?voltage)會隨之減小。一般而言，若其他的參數不變，每個元件所消耗的電力會隨著開關頻率增加而增加。因此，盡管供電電壓與電容負載減小了，芯片所消耗的電力卻逐漸增加。此外，當場效應晶體管的尺寸縮小時，眾所周知的短溝道效應(short?channel?effect)會變得比較明顯，而使電力損耗的情形更加嚴重。?

改善短溝道效應的方法包括設置源極與漏極淺延伸(shallowsource/drain?extensions)。以一金屬氧化物半導體場效應晶體管的工藝為例，在定義柵極之后，先通過一掩模來進行一狹長范圍且高劑量的離子注入，而在溝道區(channel)的兩側形成淺延伸。接著，在柵極的側壁形成間隙壁，并于間隙壁以外的基底中形成源極與漏極層。之后進行退火工藝以活化摻入的離子，并使淺延伸內的摻雜劑向溝道區擴散。雖然向溝道區擴散的摻雜劑可以改善例如電擊穿效應(punch?through)等問題，這些摻雜劑擴散程度是難以控制的，而過量的摻雜劑會破壞晶體管的效能。?

此外，為了進一步改善短溝道效應，現有技術是利用光暈注入(haloimplant)來抑制所謂的電擊穿效應。然而，光暈注入的離子會減小漏極電流(drain?current)，且在柵極尺寸不斷縮小的情況下，此問題會特別地明顯，使晶體管的效能無法進一步提升。?

發明內容

本發明的目的是提供一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的制造方?法，以改善淺延伸內的摻雜劑向溝道區過度擴散的問題。?

本發明的另一目的是提供一種金屬氧化物半導體場效應晶體管，以提高漏極電流。?

為達上述或是其他目的，本發明提出一種金屬氧化物半導體場效應晶體管的制造方法。此方法是先提供一基底，基底上已形成有柵極結構，之后，移除柵極結構兩側的部分基底，以形成第一凹陷。接著，于第一凹陷中沉積源極與漏極延伸層(extension)，并于柵極結構兩側形成間隙壁。然后，移除間隙壁以外的部分源極與漏極延伸層及部分基底，以源極與漏極延伸層形成第二凹陷。然后，于第二凹陷中沉積源極與漏極層。?

為達上述或是其他目的，本發明再提出一種金屬氧化物半導體場效應晶體管。此金屬氧化物半導體場效應晶體管包括一基底、間隙壁、源極與漏極延伸層及源極與漏極層。其中，基底上配置有柵極結構，而間隙壁位于此柵極結構的側壁上。源極與漏極延伸層位于間隙壁以下的基底中，而源極與漏極層位于間隙壁以外的基底中。此外，源極與漏極層的深度大于源極與漏極延伸層的深度。源極與漏極延伸層及源極與漏極層均為應變層(strained?layer)。?

在本發明的一實施例中，上述的源極與漏極延伸層的結構例如是外延(epitaxy)，且源極與漏極延伸層的形成方法例如是選擇性外延沉積工藝。?

在本發明的一實施例中，上述的源極與漏極層的結構例如是外延，且源極與漏極層的形成方法例如是選擇性外延沉積工藝。?

在本發明的一實施例中，上述的源極與漏極延伸層的材料例如是硅鍺(silicon?germanium?alloy，SiGe)。此外，源極與漏極延伸層于鄰近基底的部分的鍺組成比(composition?ratio)可以大于遠離基底的部分的鍺組成比，且源極與漏極延伸層的鍺組成比例如是呈梯度(gradient)分布。?

在本發明的一實施例中，于形成源極與漏極延伸層之前，還包括于第一凹陷中形成一層摻雜劑擴散阻障層。此摻雜劑擴散阻障層的材料例如是硅鍺。此外，此摻雜劑擴散阻障層例如含有N型摻雜劑。?

在本發明的一實施例中，上述的源極與漏極延伸層例如是含有P型摻雜劑。此P型摻雜劑例如是在形成源極與漏極延伸層時進行原位摻雜而注入。此外，P型摻雜劑例如是硼離子。?

在本發明的一實施例中，上述的源極與漏極層的材料例如是硅鍺。此?外，源極與漏極層例如是含有P型摻雜劑。P型摻雜劑例如是硼離子。另外，P型摻雜劑例如是在形成該源極與漏極層時進行原位摻雜而注入。?