N型鳍式场效应晶体管及其形成方法
【专利摘要】一种N型鳍式场效应晶体管及其形成方法，其中，N型鳍式场效应晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底具有鳍部；形成横跨所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构两侧的鳍部内形成离子注入区；形成所述离子注入区后，去除所述栅极结构两侧的鳍部顶部；在剩余的所述鳍部表面形成掺杂有源漏离子的第一半导体材料层；在所述第一半导体材料层上形成第二半导体材料层；在所述第二半导体材料层上形成金属层；对所述金属层进行退火处理，形成接触电阻减小层。采用本发明的方法可以将鳍部顶部的位错缺陷去除，以提高后续在鳍部生长的第一半导体材料层的性能，进而提高后续形成的N型鳍式场效应晶体管的性能。
【专利说明】
N型韓式场效应晶体管及其形成方法
技术领域
[0001] 本发明设及半导体制造领域，尤其设及N型罐式场效应晶体管及其形成方法。
【背景技术】
[0002] 随着半导体产业向更低的技术节点的发展，渐渐开始从平面CMOS晶体管向=维 罐式场效应晶体管（FinFET)过渡。FinFET中，栅极结构至少可W从两侧对沟道进行控制， 具有比平面MOSFET器件强得多的栅对沟道的控制能力，能够很好的抑制短沟道效应。而且 相对其它器件具有更好的与现有的集成电路生产技术的兼容性。
[0003] 参考图1至图5,现有技术中的N型罐式场效应晶体管的形成方法如下：
[0004] 首先，参考图1和图2,提供半导体衬底10,所述半导体衬底10具有罐部11。具体 如下： 阳0化]所述半导体衬底10包括具有至少两个分立的凸起结构的娃衬底101和位于凸起 结构之间的绝缘层102,绝缘层102低于所述凸起结构。高于绝缘层102的凸起结构为罐部 11。
[0006] 接着，形成横跨罐部11的栅极结构12。其中栅极结构12包括栅氧层121和位于 栅氧层121之上的栅极层122。
[0007] 接着，在半导体衬底10、罐部11的顶部和侧壁、栅极结构12的顶部和侧壁形成第 一侧墙材料层13'。所述第一侧墙材料层13'包括位于底部的氧化娃层（图未示）和位于 氧化娃层之上的氮化娃层（图未示）。
[0008] 接着，继续参考图2,对栅极结构12两侧的罐部11进行LDD离子注入和化Io离子 注入，之后，进行退火处理，在栅极结构12两侧的罐部11内形成L孤离子注入区和化Io离 子注入区。
[0009] 接着，参考图3,形成LDD离子注入区和化Io离子注入区后，在第一侧墙材料层 13'上形成第二侧墙材料层（图未示）。所述第二侧墙材料层的材料为氮化娃。
[0010] 接着，对第一侧墙材料层13'和第二侧墙材料层进行回刻，在栅极结构12周围形 成栅极侧墙（图未示），在罐部11周围形成罐部侧墙。
[0011] 其中罐部侧墙包括氧化娃侧墙13a和位于氧化娃侧墙13a上的氮化娃侧墙14曰。 氮化娃侧墙14a是由第一侧墙材料层13'中的氮化娃层和第二侧墙材料层中的氮化娃层组 成。
[0012] 接着，继续参考图3,在罐部11表面原位渗杂生长有源漏离子的碳化娃层15,形成 了 N型罐式场效应晶体管的源极和漏极。其中，源漏离子为憐离子。
[0013] 接着，参考图4,在碳化娃层15的表面外延生长娃帽（Si Cap)层16。
[0014] 接着，在娃帽层16上形成金属层（图未示），对金属层进行退火，金属层与娃帽层 烙合形成金属娃化物层（图未示）。
[0015] 采用现有技术的方法形成的N型罐式场效应晶体管的性能不佳。
【发明内容】
[0016] 本发明解决的问题是采用现有技术的方法形成的N型罐式场效应晶体管的性能 不佳。
[0017] 为解决上述问题，本发明提供一种N型罐式场效应晶体管的形成方法，包括：
[0018] 提供半导体衬底，所述半导体衬底具有罐部；
[0019] 形成横跨所述罐部的栅极结构；
[0020] 在所述栅极结构两侧的罐部内形成离子注入区；
[0021] 形成所述离子注入区后，去除所述栅极结构两侧的罐部顶部；
[0022] 在剩余的所述罐部表面形成渗杂有源漏离子的第一半导体材料层；
[0023] 在所述第一半导体材料层上形成第二半导体材料层；
[0024] 在所述第二半导体材料层上形成金属层；
[00巧]对所述金属层进行退火处理，形成接触电阻减小层。
[00%] 可选的，所述罐部顶部大于等于所述罐部的六分之一且小于等于所述罐部的=分 之一。
[0027] 可选的，所述栅极结构形成后，所述离子注入区形成前，在所述罐部的顶部和侧壁 形成第一侧墙材料层；
[0028] 形成所述离子注入区后，去除所述栅极结构两侧的罐部顶部的步骤之前，在所述 第一侧墙材料层上形成第二侧墙材料层；
[0029] 对所述第一侧墙材料层和所述第二侧墙材料层回刻，在所述罐部周围形成罐部侧 墙；
[0030] 去除所述罐部侧墙的顶部。
[0031] 可选的，剩余罐部的高度大于剩余罐部侧墙的高度。
[0032] 可选的，所述离子注入区为LDD离子注入区和化Io离子注入区中的至少一种。
[0033] 可选的，所述第二半导体材料层渗杂有势垒降低离子。
[0034] 可选的，所述势垒降低离子包括硫离子、砸离子、神离子、錬离子和错离子中的至 少一种。
[0035] 可选的，形成第二半导体材料层的过程还包括对第二半导体材料层渗杂有憐离 子，所述憐离子的渗杂剂量大于所述势垒降低离子的渗杂剂量。
[0036] 可选的，所述第一半导体材料层为娃或碳化娃，所述第二半导体材料层的材料为 娃。
[0037] 可选的，所述接触电阻减小层的材料为金属娃化物。
[003引为解决上述问题，本发明提供一种N型罐式场效应晶体管，包括：
[0039] 具有罐部的半导体衬底；
[0040] 横跨所述罐部的栅极结构；
[0041] 位于所述栅极结构两侧罐部内的离子注入区；
[0042] 所述栅极结构两侧的罐部顶部被去除；
[0043] 位于所述顶部被去除的罐部表面的第一半导体材料层，所述第一半导体材料层渗 杂有源漏离子；
[0044] 位于所述第一半导体材料层上的接触电阻减小层。
[0045] 可选的，所述罐部顶部大于等于所述罐部的六分之一且小于等于所述罐部的=分 之一。
[0046] 可选的，所述被去除顶部的罐部周围还具有罐部侧墙，所述被去除顶部的罐部高 于所述罐部侧墙。
[0047] 可选的，所述离子注入区为L孤离子注入区和化Io离子注入区的至少一种。
[0048] 可选的，所述接触电阻减小层的底部界面具有电偶极子层。
[0049] 可选的，所述电偶极子层包括硫离子、砸离子、神离子、錬离子和错离子中的至少 一种的电偶极子层。
[0050] 可选的，所述接触电阻减小层的材料为金属娃化物。
[0051] 可选的，所述第一半导体材料层的材料为娃或碳化娃。
[0052] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有W下优点：
[0053] 在栅极结构两侧的罐部内形成离子注入区的过程中，会对罐部顶部造成晶格损 伤，而且在退火过程中，由于罐部的特征尺寸很小，很难将该罐部顶部的晶格损伤进行修 复。因此，罐部的顶部会形成有位错缺陷。本发明的技术方案中，将罐部的顶部去除就可W 将罐部顶部的位错缺陷去除，W提高后续在罐部生长的第一半导体材料层的性能，进而提 高后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。
【附图说明】
[0054] 图1是现有技术中的半导体衬底及在其上形成有栅极结构和侧墙材料层的立体 结构示意图； 阳化引图2是沿图1中AA方向的剖面结构示意图；
[0056] 图3和图4是继图2的步骤之后形成的现有技术的N型罐式场效应晶体管的剖面 流程结构示意图；
[0057] 图5是本发明中的半导体衬底及在其上形成有栅极结构和侧墙材料层的立体结 构不意图；
[0058] 图6是沿图5中BB方向的剖面结构示意图；
[0059] 图7至图11是继图6的步骤之后形成的本发明具体实施例的N型罐式场效应晶 体管的剖面流程结构示意图。
【具体实施方式】
[0060] 经过发现和分析，采用现有技术的方法形成的N型罐式场效应晶体管的性能不佳 的原因如下：
[0061] 结合参考图2,对栅极结构12两侧的罐部进行LDD离子注入和化Io离子注入的过 程中，会对罐部11的顶部造成严重的晶格损伤，而且，后续的退火操作也很难对罐部11的 顶部晶格损伤进行修复。原因如下：对于平面晶体管来说，LDD离子注入和化Io离子注入 会对衬底表面造成的损伤，后续的退火工艺能够进行及时修复。因为，该衬底内部具有大量 的单晶娃，可W在退火的过程中扩散生长至受损的衬底处。然而，对于罐式场效应晶体管来 说，罐部11的特征尺寸太小。罐部11顶部在LDD离子注入和化Io离子注入的过程中受损 后，即使进行相应的退火处理，娃衬底101中的单晶娃沿凸起结构的底部至罐部的顶部方 向修复生长非常困难，因此，娃衬底101中的单晶娃很难修复生长至罐部11的顶部。运样， 在罐部11的顶部形成位错缺陷（Twindefect)，影响后续形成的N型的罐式场效应晶体管的 性能。
[0062] 现有技术中，发明人在进行L孤离子注入和化Io离子注入的过程中将晶圆加热至 300至500°C，可W减小注入时对罐部顶部的损伤，但是晶圆上的光刻胶层会灰化，反而更 严重的影响后续形成的N型的罐式场效应晶体管的性能。为了解决上述技术问题，本发明 提供了一种N型的罐式场效应晶体管的形成方法，采用本发明的方法能够提高后续形成N 型罐式场效应晶体管的性能。
[0063] 为使本发明的上述目的和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体 实施例做详细的说明。
[0064] 首先，参考图5和图6,提供半导体衬底20,所述半导体衬底20具有罐部21。 阳0化]本实施例中，所述半导体衬底20包括具有至少两个分立的凸起结构的娃衬底201 和位于凸起结构之间的绝缘层202,绝缘层202低于所述凸起结构。高于绝缘层202的凸起 结构为罐部21。其中，绝缘层202的材料为氧化娃。
[0066] 其他实施例中，所述半导体衬底还可W为绝缘体上娃衬底，所述绝缘体上娃衬底 包括底部娃层、位于底部娃层上的绝缘层、位于绝缘层上的顶部娃层。刻蚀顶部娃层形成罐 部。
[0067] 具体为本领域技术人员熟知技术，在此不再寶述。
[0068] 接着，继续参考图5和图6,形成横跨所述罐部21的栅极结构22。
[0069] 本实施例中，所述栅极结构22包括栅介质层221和位于所述栅介质层221上的栅 极层222。栅介质层221的材料为氧化娃时，栅极层222的材料为多晶娃。栅介质层221 的材料为高k栅介质层时，栅极层222的材料为金属。其中，高k栅介质层的材料为册化、 AI2O3、Zr〇2、HfSiO、HfSiON、HfTaO 和 HfZrO。 阳070] 栅极结构22的具体形成方法为本领域技术人员的熟知技术。
[0071] 接着，继续参考图5和图6,在半导体衬底20、罐部21的顶部和侧壁、栅极结构22 的顶部和侧壁形成第一侧墙材料层23'。所述第一侧墙材料层23'包括位于底部的氧化娃 层（图未示）和位于氧化娃层之上的氮化娃层（图未示）。
[0072] 接着，对栅极结构22两侧的罐部进行L孤离子注入和化Io离子注入，之后，进行 退火处理，形成L孤离子注入区（图未示）和化Io离子注入区（图未示）。
[0073] 此时，罐部21的顶部的晶格受损，形成位错缺陷。
[0074] 参考图7,形成L孤离子注入区和化Io离子注入区后，在第一侧墙材料层23'上形 成第二侧墙材料层。所述第二侧墙材料层的材料为氮化娃。
[00巧]接着，对第一侧墙材料层23'和第二侧墙材料层进行回刻，形成栅极结构22周围 形成栅极侧墙，在罐部21周围形成罐部侧墙。
[0076] 其中罐部侧墙包括氧化娃侧墙23a和位于氧化娃侧墙23a上的氮化娃侧墙24曰。 氮化娃侧墙24a是由第一侧墙材料层23'中的氮化娃层和第二侧墙材料层氮化娃层组成。 阳077] 其中，氧化娃侧墙23a是氮化娃侧墙24a的应力缓冲层。如果没有氧化娃侧墙23a 的存在，氮化娃侧墙24a会对罐部21产生较大应力，再加上罐部21的尺寸较小，该较大应 力会使罐部21中的娃产生位错，从而严重影响后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。
[0078] 接着，参考图8和图9,去除所述栅极结构两侧罐部21的顶部。具体如下：
[0079] 本实施例中，先将罐部侧墙中的氮化娃侧墙24a自上而下去除部分高度，剩余的 氮化娃侧墙24的高度为化。
[0080] 其中，去除方法为干法刻蚀。刻蚀气体薄CHF3,稀释气体包括氣气。具体工艺条件 为：CHFs的流量为Isccm~200sccm ;氣气的流量为IOsccm~SOOsccm ;处理压力为：10~ 200mTorr，处理频率为0.1 Hz~1000 Hz ;源功率为50W~500W ;偏置功率为：OW~200W ;占 空比为10%~90%。
[0081] 形成高度为Hl的氮化娃侧墙24后，罐部侧墙中的氧化娃侧墙23a暴露出来，将罐 部侧墙中的氧化娃侧墙23a自上而下去除部分高度至剩余的氮化娃侧墙24处，形成剩余的 氧化娃侧墙23。剩余的氧化娃侧墙23的高度也为化。
[0082] 本实施例中，去除部分高度的氧化娃侧墙23a的方法为干法刻蚀。刻蚀气体包括 CaFs,稀释气体包括氣气。具体工艺条件为：CaFs的流量为5sccm~200sccm ;氣气的流量为 IOsccm~SOOsccm ;处理压力为：10~SOOmTorr,处理频率为0. 1化~1000化；源功率为 50W~500W ;偏置功率为：OW~200W ;占空比为10%~90%。
[0083] 采用上述条件将罐部侧墙的部分高度自上而下降低至Hl后，被该罐部侧墙包围 的罐部21会露出。而且，露出的罐部21的顶面呈向下凹陷，且凹陷面为只有一个弧度的规 则弧面。因此，露出罐部21的顶面均匀光滑。例如，露出的罐部顶部为一个规则的碗状凹 坑，该碗状凹坑的内侧壁均匀光滑。上述工艺条件需要精确控制，任何一项不符合要求，都 不能实现后续工艺中使露出的罐部21的顶面呈规则的、光滑均匀的下凹弧面。
[0084] 之后，将露出的罐部21的顶部进行干法刻蚀去除，剩余的罐部21的高度为肥。其 中，去除氮化娃侧墙前罐部原始高度为H。
[00化]本实施例中，剩余的罐部21的顶部也为呈向下凹陷，且凹陷面为只有一个弧度的 规则弧面，且弧面均匀光滑。原因如下：
[0086] 后续工艺中，在剩余罐部21的均匀光滑的顶面上形成第一半导体材料层的形状 规则，能够更好的对后续形成N型罐式场效应晶体管施加拉应力，从而提高后续形成的N型 罐式场效应晶体管的载流子的迁移率，进一步提高后续形成的N型罐式场效应晶体管的性 能。
[0087] 另外，在剩余罐部21的有规则、光滑均匀的顶面上形成的第一半导体材料的形状 规则，不会发生相邻的罐部上的第一半导体材料相连生长的现象，从而可W避免后续形成 的源极金属插塞之间或者漏极金属插塞之间的短路连接的现象出现。
[0088] 本实施例中，将罐部顶部去除，也就是将罐部顶部受损部分去除，可W消除位错缺 陷，从而提高后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。
[0089] 更进一步的，剩余罐部的高度肥为大于等于2/3H且小于等于5/6H。也就是说，罐 部顶部的被去除高度为大于等于1/細且小于等于1/3H。罐部21如果被去除的太多，影响 沟道的大小，从而会影响后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。罐部21如果被去除的 太少，罐部21顶部的位错缺陷消除不够，同样会影响后续形成的N型罐式场效应晶体管的 性能。
[0090] 需要说明的是，本实施例中，罐部侧墙的高度低于剩余罐部的高度，原因如下：后 续工艺中，会在剩余罐部21上原位渗杂生长或外延生长第一半导体材料层，而正因为后续 形成的罐式场效应晶体管的类型为N型，则第一半导体材料层的材料为碳化娃。而碳化娃 在剩余罐部21的生长过程是非常缓慢的。罐部侧墙的高度低于剩余罐部的高度，可W使剩 余的罐部的顶部完全露出，从而容易提高在剩余罐部21上生长第一半导体材料层的速度， 进而还可W加大第一半导体材料层的体积，W提高后续形成的N型罐式场效应晶体管的性 能。
[0091] 更进一步的，本实施例中，所述剩余罐部侧墙化为大于等于1/3H且小于2/3H。之 所W将罐部侧墙的高度降低至预设高度H1，原因如下：如果将罐部侧墙的高度降低的高度 太大，则后续在剩余罐部21上形成的第一半导体材料层的体积会过大，容易造成相邻的罐 部21上生长形成的第一半导体材料层相互连接的现象。如果将罐部侧墙的高度降低的高 度过小，则在相邻的剩余罐部21上生长形成的第一半导体材料层的速度会很慢，从而影响 后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。另一方面，在该位置处生长形成的第一半导体 材料层能够对沟道施加最佳效果的拉应力，而且生长的时间最短。
[0092] 其他实施例中，剩余罐部侧墙的高度等于剩余罐部的高度，也属于本发明的保护 范围。
[0093] 接着，参考图10,在剩余罐部21表面形成渗杂有源漏离子的第一半导体材料层 25。
[0094] 本实施例中，第一半导体材料层25的材料为碳化娃。渗杂在第一半导体材料层25 的源漏离子为憐离子。
[0095] 本实施例中，形成渗杂有源漏离子的第一半导体材料层25的方法为：原位渗杂生 长。之所W采用原位渗杂生长的方法形成渗杂有源漏离子的第一半导体材料层25,是因为， 该生长工艺相对于离子注入工艺容易控制，能够实现梯度渗杂。
[0096] 所述原位渗杂生长第一半导体材料层后，对第一半导体材料层进行源漏离子注 入，之后，对第一半导体材料层进行退火，形成源极和漏极。
[0097] 具体形成工艺为本领域技术人员的熟知技术，在此不再寶述。
[0098] 其他实施例中，也可W在露出的罐部上外延生长第一半导体材料层。之后，对第一 半导体材料层进行源漏离子注入和退火。也属于本发明的保护范围。
[0099] 形成第一半导体材料层25后，第一半导体材料层25对后续形成的N型罐式场效 应晶体管产生拉应力，W提高后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。 阳100] 接着，参考图11，在所述第一半导体材料层25上形成渗杂有势垒降低离子的第二 半导体材料层26。 阳101] 本实施例中，第二半导体材料层26的材料为娃。则势垒降低离子包括硫离子、砸 离子、神离子、錬离子和错离子中的至少一种。其他实施例中，第二半导体材料层的材料为 碳化娃，也属于本发明的保护范围。 阳102] 本实施例中，形成渗杂有势垒降低离子的第二半导体材料层26的方法为：原位渗 杂生长。在外延生长娃材料的过程中原位渗入含硫离子、砸离子、神离子、錬离子和错离子 中的至少一种渗杂气体。 阳103] 之所W采用原位渗杂生长的方法形成渗杂有势垒降低离子的第二半导体材料层 26。 是因为原位渗杂生长工艺相对于离子注入工艺容易控制，可W实现梯度渗杂。另一方 面可W防止向第二半导体材料层注入势垒降低离子过程中的对第二半导体材料层晶格造 成损伤。
[0104] 本实施例中，采用原位渗杂生长的方法形成渗杂有势垒降低离子的第二半导体材 料层26的同时，还在第二半导体材料层26中渗杂有憐离子。而且，憐离子的渗杂剂量大于 势垒降低离子的渗杂剂量。原因如下：憐离子的渗入可W使憐离子处于第二半导体材料层 26晶格中的非替代位上，形成接触电阻减小层的退火处理过程中，憐离子被激活，占据第二 半导体材料层的晶格。因为，第二半导体材料层26的接触电阻与渗入憐离子的剂量（Nd, n-type doping concentration)成反比，所W在第二半导体材料层26中渗杂有憐离子，并 且增大憐离子的渗杂剂量可W降低第二半导体材料层26的接触电阻。
[01化]其他实施例中，采用原位渗杂生长的方法形成渗杂有势垒降低离子的第二半导体 材料层的同时，不在第二半导体材料层中渗杂有憐离子，也属于本发明的保护范围。因为， 后续的退火工艺中，第一半导体材料层中的憐离子会扩散至第二半导体材料层。 阳106] 其他实施例中，也可W在露出的罐部上外延生长第二半导体材料层。之后，对第二 半导体材料层进行势垒降低离子注入。 阳107] 接着，在第二半导体材料层26上形成金属层（图未示）。
[0108] 本实施例中，金属层的材料为儀金属。儀金属层的方法为化学气相沉积法或者为 物理瓣射法。本实施例中，之所W选择儀金属，是因为：后续退火工艺中形成的儀娃化物颗 粒比较小，低电阻相被完全成核并且长大。另外，正因为儀娃化物颗粒比较小，它的电接触 也比较容易形成。
[0109] 其他实施例中，金属层还可W为钻金属、钢金属、销金属、粗金属、铁金属或鹤金属 等难烙金属，也属于本发明的保护范围。
[0110] 接着，对金属层进行退火处理，形成接触电阻减小层（图未示）。 阳111] 本实施例中，所述接触电阻减小层的材料为金属娃化物。具体材料为钻娃化物 (NiSiz)。退火处理为快速热退火（RTA)处理。具体溫度范围为大于等于150°C且小于等于 900 °C。
[0112] 形成接触电阻减小层的过程如下：金属层与第二半导体材料层在一起发生反应， 具体为金属层与第二半导体材料层烙合形成娃化物，也就是说，形成接触电阻减小层，W减 小后续在源极和漏极上形成的金属插塞与源极和漏极之间的接触电阻。
[0113] 本实施例中，第二半导体材料层26的厚度大于接触电阻减小层的厚度。正因为， 第二半导体材料层26内渗杂有憐离子，才使第二半导体材料层26的阻值减小。后续工艺 形成的源极插塞和漏极插塞与对应的源极和漏极之间的接触电阻值也不会受到影响。本实 施例中，形成渗杂有势垒降低离子的第二半导体材料层26的原因如下：
[0114] 在形成接触电阻减小层的退火处理的过程中，渗入第二半导体材料层26的势垒 降低离子会发生在接触电阻减小层的固溶度值小，在第二半导体材料层26的固溶度值大 的现象。因此，形成接触电阻减小层的过程中，大量的势垒降低离子会在接触电阻减小层的 底部边界析出。也就是说，会在接触电阻减小层与第二半导体材料层26的界面析出，并且 在接触电阻减小层与第二半导体材料层26的界面形成电偶极子（dipole)层，该电偶极子 层会产生一个和电子运动方向相同的电场，从而降低了第二半导体材料层26内的载流子 向金属跃迁的势垒宽度和高度至载流子可W直接向金属跃进，也就是说，降低了肖特基势 垒宽度和肖特基势垒高度（Schottky Barrier Hei曲t，取化），进而进一步降低了后续形成 的N型罐式场效应晶体管的源极和漏极上的寄生电阻P c，提高了后续形成的N型罐式场效 应晶体管的性能。
[011引需要说明的是：
[0116] (1)渗入第二半导体材料层的势垒降低离子为硫离子、砸离子、神离子和錬离子中 的至少一种时，势垒降低离子的剂量为大于等于lE13atom/cm 2且小于等于lE15atom/cm2。 其中，当势垒降低离子为一种W上的离子种类时，则势垒降低离子的剂量为一种W上离子 的总剂量。势垒降低离子的剂量如果太大，容易在第二半导体材料层26内引入过多的晶格 缺陷，从而影响后续形成的N型罐式场效应晶体管的性能。势垒降低离子的剂量如果太小， 降低了后续形成的N型罐式场效应晶体管的源极和漏极上的寄生电阻的效果不是最佳。
[0117] (2)如果势垒降低离子为错离子，则渗入错离子的第二半导体材料层26在退火工 艺不容易形成金属娃化物层。因此，渗入至第二半导体材料层26的错离子的剂量要小。本 实施例为大于等于lE13atom/cm 2且小于等于lE14atom/cm2。如果渗入第二半导体材料层 26的错离子的剂量太大，除了会在第二半导体材料层26内引入过多的缺陷外，还不利于后 续金属娃化物的形成。如果渗入第二半导体材料层26的错离子的剂量太小降低了后续形 成的N型罐式场效应晶体管的源极和漏极上的寄生电阻的效果不是最佳。
[0118] (3)如果势垒降低离子为错离子与其他势垒降低离子的混合物，则势垒降低离子 的总剂量为大于等于lE13atom/cm 2且小于等于lE15atom/cm2。其中，相对于其他势垒降低 离子，错离子的剂量的含量最少。
[0119] (4)为什么不在第一半导体材料层中渗杂势垒降低离子的原因如下：只有在形成 娃化物的快速热退火处理的过程中，势垒降低离子只在接触电阻减小层与第二半导体材料 层的界面析出，并且在接触电阻减小层与第二半导体材料层的界面形成电偶极子。因此，如 果在第一半导体材料层中渗杂势垒降低离子，并不会被析出，从而也不会产生电偶极子。
[0120] 当然，其他实施例中，接触电阻减小层的厚度等于第二半导体材料层的厚度也属 于本发明的保护范围。则形成接触电阻减小层的过程中，大量的势垒降低离子会在接触电 阻减小层的底部边界析出。也就是说，会在接触电阻减小层与第一半导体材料层25的界面 析出，并且在接触电阻减小层与第一半导体材料层25的界面形成电偶极子（dipole)层，该 电偶极子层会产生一个和电子运动方向相同的电场，从而降低了第一半导体材料层25内 的载流子向金属跃迁的势垒宽度，也就是说，降低了肖特基势垒宽度，进而降低了后续形成 的N型罐式场效应晶体管的源极和漏极上的寄生电阻，提高了后续形成的N型罐式场效应 晶体管的性能。也属于本发明的保护范围。 阳121] 参考图11，本发明还提供一种N型罐式场效应晶体管，包括：
[0122] 具有罐部的半导体衬底20 ;
[0123] 横跨所述罐部的栅极结构（参考图5);
[0124] 位于所述栅极结构两侧罐部内的离子注入区（图未示）； 阳1巧]所述栅极结构两侧的罐部21顶部被去除，
[01%] 位于所述顶部被去除的罐部21表面的第一半导体材料层25,所述第一半导体材 料层25渗杂有源漏罔子；
[0127] 位于所述第一半导体材料层25上的接触电阻减小层。
[0128] 本实施例中，所述罐部21顶部大于等于所述罐部的六分之一且小于等于所述罐 部的立分之一。
[0129] 本实施例中，所述被去除顶部的罐部周围还具有罐部侧墙，所述被去除顶部的罐 部高于所述罐部侧墙。
[0130] 本实施例中，所述离子注入区为LDD离子注入区和化Io离子注入区的至少一种。 阳131 ] 本实施例中，所述接触电阻减小层的底部界面具有电偶极子层。
[0132] 本实施例中，所述电偶极子层包括硫离子、砸离子、神离子、錬离子和错离子中的 至少一种的电偶极子层。 阳133] 本实施例中，所述接触电阻减小层的材料为金属娃化物。
[0134] 本实施例中，所述第一半导体材料层25的材料为娃或碳化娃。
[0135] 具体请参考N型罐式场效应晶体管的形成方法的实施例。
[0136] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当W权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种N型鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括： 提供半导体衬底，所述半导体衬底具有鳍部； 形成横跨所述鳍部的栅极结构； 在所述栅极结构两侧的鳍部内形成离子注入区； 形成所述离子注入区后，去除所述栅极结构两侧的鳍部顶部； 在剩余的所述鳍部表面形成掺杂有源漏离子的第一半导体材料层； 在所述第一半导体材料层上形成第二半导体材料层； 在所述第二半导体材料层上形成金属层； 对所述金属层进行退火处理，形成接触电阻减小层。2. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述鳍部顶部大于等于所述鳍部的六分之 一且小于等于所述鳍部的三分之一。3. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述栅极结构形成后，所述离子注入区形成 前，在所述鳍部的顶部和侧壁形成第一侧墙材料层； 形成所述离子注入区后，去除所述栅极结构两侧的鳍部顶部的步骤之前，在所述第一 侧墙材料层上形成第二侧墙材料层； 对所述第一侧墙材料层和所述第二侧墙材料层回刻，在所述鳍部周围形成鳍部侧墙； 去除所述鳍部侧墙的顶部。4. 如权利要求3所述的方法，其特征在于，剩余鳍部的高度大于剩余鳍部侧墙的高度。5. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述离子注入区为LDD离子注入区和Halo 离子注入区中的至少一种。6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二半导体材料层掺杂有势皇降低离 子。7. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述势皇降低离子包括硫离子、硒离子、砷 离子、锑离子和锗离子中的至少一种。8. 如权利要求6所述的方法，其特征在于，形成第二半导体材料层的过程还包括对第 二半导体材料层掺杂有磷离子，所述磷离子的掺杂剂量大于所述势皇降低离子的掺杂剂 量。9. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一半导体材料层为硅或碳化硅，所述 第二半导体材料层的材料为硅。10. 如权利要求9所述的方法，其特征在于，所述接触电阻减小层的材料为金属硅化 物。11. 一种N型鳍式场效应晶体管，包括： 具有鳍部的半导体衬底； 横跨所述鳍部的栅极结构； 位于所述栅极结构两侧鳍部内的离子注入区； 其特征在于，所述栅极结构两侧的鳍部顶部被去除； 位于所述顶部被去除的鳍部表面的第一半导体材料层，所述第一半导体材料层掺杂有 源漏尚子； 位于所述第一半导体材料层上的接触电阻减小层。12. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述鳍部顶部大于等于所述鳍部的六 分之一且小于等于所述鳍部的三分之一。13. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述被去除顶部的鳍部周围还具有鳍 部侧墙，所述被去除顶部的鳍部高于所述鳍部侧墙。14. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述离子注入区为LDD离子注入区和 Halo离子注入区的至少一种。15. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述接触电阻减小层的底部界面具有 电偶极子层。16. 如权利要求15所述的晶体管，其特征在于，所述电偶极子层包括硫离子、硒离子、 砷离子、锑离子和锗离子中的至少一种的电偶极子层。17. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述接触电阻减小层的材料为金属硅 化物。18. 如权利要求11所述的晶体管，其特征在于，所述第一半导体材料层的材料为硅或 碳化娃。
【文档编号】H01L21/336GK105826190SQ201510006054
【公开日】2016年8月3日
【申请日】2015年1月6日
【发明人】李勇
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司