一种半导体器件及其制作方法、电子装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供一种半导体器件制作方法，该方法包括：步骤a：提供半导体衬底；步骤b：在所述半导体衬底上形成具有开口的绝缘层以及位于所述开口中的硅层，在所述开口区域以及所述开口区域下方的半导体衬底表层形成重掺杂区；步骤c：在所述绝缘层上形成沟道区域、栅极氧化层和栅极；步骤d：在所述栅极两侧形成源区和漏区；其中，所述源区和漏区与沟道区域形成肖特基接触。通过本发明专利技术的半导体器件制作方法，可改善器件的自热效应、漏致势垒降低效应和亚阈特性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，具体而言涉及一种半导体器件及其制作方法、电子装置。
技术介绍
在当代的信息社会中，在芯片集成密度最大化和电路性能最优化的双重驱动下，集成电路的核心MOSFET器件不断的按比例缩小。从70年代开始，由于离子注入工艺的开发，极小尺寸的MOSFET得以制造出来，同时建立了MOSFET按比例缩小理论。随着MOSFET器件尺寸的不断缩小，各种小尺寸效应逐渐显露出来。比如，随着沟道尺寸不断减小，短沟道效应和漏致势垒降低(DIBL)效应日益严重，致使器件的性能变差。同时漏致势垒降低(DIBL)效应会影响亚阈特性，比如使亚阈值摆幅(sub-threshold swing，或称S因子)退化，在大规模数字集成电路的缩小规则中，恒定电压缩小规则、恒定电场缩小规则等都不能减小S值，并且亚阈区泄漏电流使MOSFET器件关态特性变差，静态功耗变大。另外，随着单位面积功率密度的提高，器件的自热效应越趋明显。所谓自热效应(Self-heating effect)就是指器件工作是沟道电流产生的热量造成器件内部温度升高，导致器件特性退变的现象。自热效应对于芯片工作的稳定性、可靠性产生了很大影响，成为限制集成电路发展的重要因素。因此，有必要提出一种新的制作方法，以解决现有技术的不足。
技术实现思路
在
技术实现思路
部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本专利技术的
技术实现思路
部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。为了克服目前存在的问题，本专利技术一方面提供一种半导体器件制
作方法，该方法包括：步骤a：提供半导体衬底；步骤b：在所述半导体衬底上形成具有开口的绝缘层以及位于所述开口中的硅层，在所述开口区域以及所述开口区域下方的半导体衬底表层形成重掺杂区；步骤c：在所述绝缘层上形成沟道区域、栅极氧化层和栅极；步骤d：在所述栅极两侧形成源区和漏区；其中，所述源区和漏区与沟道区域形成肖特基接触。优选地，所述步骤b包括：在所述半导体衬底上形成绝缘层和覆盖所述绝缘层的图案化第一掩膜层；在所述开口底部外延形成硅层，并以所述图案化第一掩膜层为掩膜进行掺杂，以使所述硅层及所述硅层下方的半导体衬底表层成为重掺杂区域。优选地，所述开口的截面形状为“哑铃状”。优选地，所述步骤c包括：在所述硅层上方外延形成牺牲层；在所述牺牲层上方形成第二掩膜层；去除所述第一掩膜层；去除所述牺牲层；在所述绝缘层上外延形成包围所述第二掩膜层的半导体层，所述半导体层与所述开口对应的区域用作沟道区域；去除所述第二掩膜层，以在所述半导体层上形成沟槽；形成覆盖所述沟槽和所述半导体层的栅极氧化层和栅极材料层；蚀刻所述栅极氧化层和栅极材料层形成栅极。优选地，所述源区、漏区形成有硅化物。优选地，所述绝缘层为二氧化硅层。优选地，所述沟道区域为未掺杂层或轻掺杂层。优选地，所述重掺杂区为P型重掺杂区。本专利技术提供的半导体器件制作方法，一方面，使源漏区位于绝缘层上而使沟道区与半导体衬底连通，并且沟道区域采用未掺杂或轻掺杂层，而连通沟道区域和半导体衬底的区域采用重掺杂区，这样，源漏区除去与沟渠区相连的部分与半导体衬底之间用绝缘层隔开，只要源漏区厚度足够薄就可以有效抑制源漏穿通，同时由于源漏区与衬底之间用绝缘层隔开，可以减小源漏接触电容和源漏区到衬底的泄露电流。同时，沟道区可通过连通区向半导体衬底传递热量，减小器件的自热效应。并且，由于沟道区未掺杂或轻掺杂，则可以减小沟道电场，进而减小高电场引起的载流子迁移率退化。进一步地，由于沟道区与
衬底连通的区域为重掺杂区，能有效屏蔽漏端到源端的电场穿通，使得器件能够很好地抑制漏致势垒降低效应(DIBL)。另一方面，由于源区、漏区与沟道区域形成肖特基接触，利用肖特基势垒可有效地将结深做到零以使短沟道效应减至最小；源漏区域金属硅化物接触可以减小源漏串联电阻；通过多数载流子工作且肖特基势垒隧穿电流对栅电压非常灵敏，因而具有高的响应速度。此外，由于源漏区位于绝缘层上而使沟道区与半导体衬底连通，且源漏区与沟道区形成肖特基接触可获得良好的亚阈特性。综上所述，通过本专利技术的半导体器件制作方法，可改善器件的自热效应、漏致势垒降低效应和亚阈特性。为了克服目前存在的问题，本专利技术另一方面提出了一种半导体器件，该半导体器件包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上形成具有开口的绝缘层，位于开口内的硅层，以及位于开口上方的沟道区、栅极氧化层和栅极，以及位于所述栅极两侧的源区和漏区；其中，所述开口内和开口下方的半导体衬底表层形成重掺杂区；所述源区和漏区与所述沟道区域形成肖特基接触。优选地，所述源区、漏区形成有硅化物。优选地，所述绝缘层为二氧化硅层。优选地，所述沟道区域为未掺杂层或轻掺杂层。优选地，所述重掺杂区为P型重掺杂区。基于前述类似的理由，根据本专利技术的半导体器件，可改善器件的自热效应、漏致势垒降低效应和亚阈特性。为了克服目前存在的问题，本专利技术再一方面提出了一种电子装置，该电子装置包括本专利技术提出的上述半导体器件。由于本专利技术提出的电子装置包含本专利技术提出上述半导体器件，因而也具有类似的优点。附图说明本专利技术的下列附图在此作为本专利技术的一部分用于理解本专利技术。附图中示出了本专利技术的实施例及其描述，用来解释本专利技术的原理。附图中：图1是根据本专利技术一个实施方式制作半导体器件结构的工艺流程图；图2a-图2m根据本专利技术一个实施方式制作半导体器件的工艺流程中各步骤所获得的器件的剖视图；图3为本专利技术提供的半导体器件结构的剖面结构示意图；图4是根据本专利技术一个实施方式的电子装置的结构示意图。具体实施方式在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本专利技术更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本专利技术可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本专利技术发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。应当理解的是，本专利技术能够以不同形式实施，而不应当解释为局限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本专利技术的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本专利技术教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤a：提供半导体衬底；步骤b：在所述半导体衬底上形成具有开口的绝缘层以及位于所述开口中的硅层，在所述开口区域以及所述开口区域下方的半导体衬底表层形成重掺杂区；步骤c：在所述绝缘层上形成沟道区域、栅极氧化层和栅极；步骤d：在所述栅极两侧形成源区和漏区；其中，所述源区和漏区与沟道区域形成肖特基接触。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的制作方法，其特征在于，包括下述步骤：步骤a：提供半导体衬底；步骤b：在所述半导体衬底上形成具有开口的绝缘层以及位于所述开口中的硅层，在所述开口区域以及所述开口区域下方的半导体衬底表层形成重掺杂区；步骤c：在所述绝缘层上形成沟道区域、栅极氧化层和栅极；步骤d：在所述栅极两侧形成源区和漏区；其中，所述源区和漏区与沟道区域形成肖特基接触。2.根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述步骤b包括：在所述半导体衬底上形成绝缘层和覆盖所述绝缘层的图案化第一掩膜层；在所述开口底部外延形成硅层，并以所述图案化第一掩膜层为掩膜进行掺杂，以使所述硅层及所述硅层下方的半导体衬底表层成为重掺杂区域。3.根据权利要求2所述的制作方法，其特征在于，所述开口的截面形状为“哑铃状”。4.根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，所述步骤c包括：在所述硅层上方外延形成牺牲层；在所述牺牲层上方形成第二掩膜层；去除所述第一掩膜层；去除所述牺牲层；在所述绝缘层上外延形成包围所述第二掩膜层的半导体层，所述半导体层与所述开口对应的区域用作沟道区域；去除所述第二掩膜层，以在所述半导体层上形成沟槽；形成覆盖所述沟槽和所述半导体层的栅极氧...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘金华，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31