一种InGaAs沟道自对准MOSFET器件结构的制作方法

文档序号:13220937阅读:152来源:国知局
技术领域本发明涉及半导体集成电路制造技术领域,具体涉及一种在InGaAs沟道层上制作自对准源漏的MOS器件结构,以提高CMOS器件性能,应用于高性能的CMOS技术领域。

背景技术:
Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料相对硅材料而言,具有高载流子迁移率、大的禁带宽度等优点,而且在热学、光学和电磁学等方面都有很好的特性。在硅基CMOS技术日益逼近它的物理极限后,Ⅲ-Ⅴ化合物半导体材料以其高电子迁移率特性有可能成为备选沟道材料,用来制作CMOS器件。然而,与III-V族半导体器件与硅器件有着许多不同的物理与化学性质,适合于硅器件的MOS结构与流程不一定可以应用到III-VMOS器件中。因此,需要在III-V族半导体上采用新的器件结构和新的制作流程,以充分发挥III-V族半导体材料的材料特性,提高MOS器件的直流特性与射频特性,以满足高性能III-V族半导体CMOS技术的要求。

技术实现要素:
(一)要解决的技术问题本发明的主要目的是提供一种源漏自对准的MOS器件结构,以实现低的源漏电阻,同时可以控制栅源与栅漏的间距,,满足高性能III-V族半导体CMOS技术在数字集成电路上的要求。(二)技术方案为达到上述目的,本发明提供了一种源漏自对准MOS器件结构,其包括如下:(1)在磷化铟衬底上采用MBE或者MOCVD的方式生长的InGaAs沟道层(101),厚度为100纳米到200纳米,P型掺杂,掺杂浓度为1-8×1017cm-3;(2)在InGaAs沟道层(101)上进行表面清洗、钝化后,采用原子层沉积或者MBE的方式,在其上生长高K介质层(102),介质层厚度为2-3纳米;(3)在高K介质层上,生长SiNx介质层,厚度为300纳米,再采用光刻掩膜、ICP刻蚀的方式形成假栅金属层;(4)在高K介质层(102)和SiNx假栅的基础上,在假栅两侧形成二氧化硅侧墙(103),侧墙厚度为5-30纳米;(5)采用自对准方式在源漏区形成离子注入区(105),该离子注入结深和掺杂浓度与沟道掺杂浓度相匹配,防止穿通效应;(6)采用自对准工艺在源漏离子注入区蒸发镍金属,低温合金,形成Ni-InGaAs半金属层,该金属层厚度为10-20纳米;(7)在Ni-InGaAs半金属层(106)上,采用自对准方式溅射W金属,形成的钨源漏金属层(107)和钨金属栅;(8)在钨源漏金属层(107)层上形成的接触金属。上述方案中的二氧化硅侧墙(103)是采用先制作SiNx介质假栅,然后采用PECVD沉积二氧化硅,最后采用ICP刻蚀方法制作的。上述方案中的Ni-InGaAs半金属层(106)是在制作完侧墙(103)、离子注入区后,采用电子束蒸发直接合金形成的,假栅上的镍金属,采用选择性腐蚀液腐蚀掉,腐蚀液为稀盐酸溶液,在离子注入区剩下Ni-InGaAs半金属层(106)。上述方案中的钨栅金属(104)是在去掉侧墙工艺后的假栅、以及源漏Ni-InGaAs半金属层(106)都制作完成后采用自对准的方法,与W源漏金属(107)一通溅射形成的。(三)有益效果从上述技术方案可以看出,本发明具有以下有益效果:本发明提供的这种InGaAs沟道自对准MOS器件结构,利用离子注入技术、Ni-InGaAs半金属层技术和源漏自对准W金属三大技术在源漏区形成低电阻薄膜电阻和接触电阻,从而减小了源漏寄生电阻;通过侧墙的隔离作用,使得栅和源漏的钨金属同时沉积,避免栅源和栅漏的不对称型,提高器件的一致性;通过栅槽刻蚀和侧墙保护工作后,可以使得沟道表面清洗工作中不至于引入源漏区的污染;由此,本器件结构采用工艺属于前栅工艺,降低了源漏寄生电阻、提高器件的实现成本、为InGaAs沟道MOS器件的实用化提高了解决方案。附图说明图1是本发明提供的InGaAs沟道自对准MOS器件结构示意图。图2是本发明提供的实施例结构示意图。具体实施方式为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,以下结合具体实施例,并参照附图,对本发明进一步详细说明。本发明提供的源漏自对准MOS器件结构,其结构包括如下:(1)在磷化铟衬底上采用MBE或者MOCVD的方式生长的InGaAs沟道层(201),厚度为100纳米到200纳米,P型掺杂,掺杂浓度为2×1017cm-3;(2)在InGaAs沟道层(201)上进行表面清洗、钝化后,采用原子层沉积的方式,在其上生长高K介质-三氧化二铝层(202),介质层厚度为3纳米;(3)在高K介质层上,生长SiNx介质层,厚度为300纳米,再采用光刻掩膜、ICP刻蚀的方式形成假栅金属层;(4)在高K介质层(202)和SiNx假栅的基础上,在假栅两侧形成二氧化硅侧墙(203),侧墙厚度为20纳米;(5)采用自对准方式在源漏区形成离子注入区(205),该离子注入结深和掺杂浓度与沟道掺杂浓度相匹配,防止穿通效应;(6)采用自对准工艺在源漏离子注入区蒸发镍金属,低温合金,形成Ni-InGaAs半金属层(206),该半金属层厚度为20纳米;(7)在Ni-InGaAs半金属层(206)上,采用自对准方式溅射W金属,形成的钨源漏金属层(207)和钨金属栅(204);(8)在钨源漏金属层(207)层上形成的接触金属(208)。在该器件结构中,侧墙(203)的介质主要采用PECVD生长SiO2,形成方法采用干法刻蚀时刻蚀速率横纵比大的特点形成。在该器件结构中,高k介质(202)其介电常数k大于20,远高于介电常数k=3.9的SiO2,以保证该高K栅介质105的等效氧化层厚度具有等比例缩小的能力,该高K栅介质106采用的材料包括氧化物、氮化物、氮氧化物、以及它们的任意混合、或者多层任意组合。在该器件结构中,Ni-InGaAs(206)层形成后,通过选择性腐蚀,去除假栅和侧墙上的镍金属,腐蚀液为稀盐酸。在该器件结构中,钨源漏自对准金属,是在去掉假栅后采用自对准方法直接溅射到源漏和栅区域上,侧墙上顶部的钨金属则是在器件完成后,采用涂胶刻蚀的方法刻蚀掉。以上所述的具体实施例,对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明,所应理解的是,以上所述仅为本发明的具体实施例而已,并不用于限制本发明,凡在本发明的精神和原则之内,所做的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。
当前第1页1 2 3 
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1