制造场效应晶体管的方法以及半导体结构技术

通过减薄栅电极以提供厚度减小的栅电极，制造了具有减小的栅电容的半导体结构。所述栅电极是在形成邻接所述栅电极的隔离物层之后被减薄的。另外，还可以减小所述隔离物层的高度。所述隔离物层因此具有为相对于延伸区域定位本体源极／漏极所希望的增大的水平宽度，特别地，相对于所述隔离物高度的增大的水平宽度。所述厚度减小的栅电极可以被完全硅化，以提供减小的栅电阻。加高的源极／漏极层可以位于所述本体源极／漏极区域上。所述加高的源极／漏极层可以具有高于所述厚度减小的栅电极的顶面。另外，所述加高的源极／漏极层可以具有高于所述高度减小的隔离物层的顶面。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及半导体器件，例如场效应晶体管(FET)器件。更具体地说，本专利技术涉及制造半导体器件例如具有增强性能的场效应晶体管器件的有效方法。
技术介绍
集成电路通常包括作为有源开关元件的场效应晶体管器件。为了降低功率消耗，场效应晶体管被典型地被设置为互补掺杂对。各种因素影响场效应晶体管器件性能。这些因素的非限制实例包括尺寸、组分材料、机械应力效应和与掺杂相关的因素。最近，注意已经集中在当制造场效应晶体管器件时与栅电极的构成相关的性能效应。为此，因为全硅化(fully silicided)栅电极通常具有增强的导电性，利用全硅化栅电极制造的场效应晶体管器件是所希望的，且它们不易于发生多晶硅掺杂耗尽现象。与其它栅电极材料相比，全硅化栅电极还具有其它性能优点。本领域中已知采用硅化栅电极的各种场效应晶体管结构及其制造方法。例如，Xiang等人在美国专利6,562,718中公开了一种制造具有全硅化栅电极的场效应晶体管结构的方法。在′718专利中所公开的方法采用了位于场效应晶体管结构中的硅化源极/漏极区域对上而不是部分硅化栅电极上的屏蔽层，所以部分硅化栅电极可以完全硅化而不影响硅化源极/漏极区域。另外，Gong等人在美国专利6,902,994中公开了另外一种制造具有全硅化栅电极的场效应晶体管结构的方法。在′994专利中所公开的方法提供了在去除了用于在形成加高的源极/漏极区域对时保护硅栅电极的帽层后对加高的源极/漏极区域对和硅栅电极的同时硅化。此外，Lin等人在美国专利6,905,922中公开了一种在场效应晶体管结构中制造双全硅化栅电极的方法。该现有方法采用了当全硅化栅电极时形成在硅化源极/漏极区域对上的保护层。另外，Wen等人在美国专利申请公开号2005/0156238中还公开了一种硅化栅场效应晶体管结构及其制造方法。Wen等人的方法提供了当在场效应晶体管器件中硅化硅栅电极时保护硅化源极/漏极区域对。最后，Bu等人在美国专利申请公开号2005/0215055中还公开了一种硅化栅场效应晶体管结构及其制造方法。Bu等人的方法提供了在硅化源极/漏极区域对之前形成硅化栅电极。随着半导体器件技术继续发展，制造具有增强性能的场效应晶体管器件的需要继续存在。为此，具有硅化栅电极的其它场效应晶体管结构及其制造方法是所希望的。
技术实现思路
本专利技术提供了一种半导体结构，具体地说，场效应晶体管结构，及其制造方法。根据本专利技术的半导体结构包括具有使源极/漏极区域对隔离的沟道区域的半导体衬底。该结构还包括位于所述沟道区域上方的栅电极。在所述结构中，所述栅电极的顶面不高于所述源极/漏极区域对的顶面。制造本专利技术的结构的一种方法包括在其上至少包括具有第一厚度的栅电极的半导体衬底中形成延伸区域。当形成所述延伸区域时，所述栅电极用作掩模。该方法还包括采用所述栅电极和邻近其形成的水平隔离物层作为掩模，在所述半导体衬底中形成本体(intrinsic)源极/漏极区域。最后，该方法还包括将所述栅电极蚀刻至小于所述第一厚度的第二厚度，从而形成厚度减小的栅电极。制造根据本专利技术的半导体结构的另一种方法包括在其上至少包括栅电极叠层的半导体衬底中形成延伸区域。当形成所述延伸区域时，所述栅电极叠层用作掩模。所述栅电极叠层包括厚度减小的栅电极、在所述厚度减小的栅电极上的蚀刻停止层以及在所述蚀刻停止层上的垂直隔离物层。该方法还包括采用所述栅电极叠层和邻近其形成的水平隔离物层作为掩模，在所述半导体衬底中形成本体源极/漏极区域。最后，该方法包括采用所述蚀刻停止层作为停止层，从所述栅电极叠层剥离所述垂直隔离物层，然后进一步剥离所述蚀刻停止层以使所述厚度减小的栅电极暴露。在上述结构及其形成方法中，栅电极或厚度减小的栅电极可以被完全硅化。附图说明结合如下所述的对优选实施例的说明，将理解本专利技术的目的、特征和优点。结合形成该公开的材料部分的附图，将理解对优选实施例的说明。图1至图8示出了说明在制造根据本专利技术第一实施例的场效应晶体管器件时的渐进阶段的结果的一系列示意性截面图。图9至图17示出了说明在制造根据本专利技术第二实施例的场效应晶体管器件时的渐进阶段的结果的一系列示意性截面图。具体实施例方式下面将更详细地说明本专利技术，其提供了一种具有减小的栅厚度的半导体结构及其制造方法。首先参考图1-8，其示出了示例在制造根据本专利技术第一实施例的场效应晶体管器件时的渐进阶段的结果的一系列示意性截面图。图1示出了具有位于半导体衬底10中的延伸区域对12a和12b的半导体衬底10。延伸区域对12a和12b被在半导体衬底10中的沟道区域隔离。位于沟道区域上方的是栅电极叠层13。栅电极叠层13包括在半导体衬底10中的沟道区域上依次层叠的(1)栅极电介质14；(2)位于栅极电介质14上的硅栅电极16；以及(3)位于硅栅电极16上的帽层22。上述半导体衬底10的各层和结构可以包括材料，具有大小并且采用在半导体制造领域中常规的方法形成。半导体衬底10可以包括半导体材料，该半导体材料包括但不限于硅、锗、硅-锗合金、碳化硅、碳化硅-锗合金或化合物半导体材料。化合物半导体材料的非限制性实例包括砷化镓、砷化铟和磷化铟半导体材料。半导体衬底10可以包括(如图1概括示出的)体半导体衬底或者它可以可选地包括绝缘体上半导体衬底(当半导体衬底10另外包括和示出了使半导体衬底10中的下基底(lower base)半导体衬底与表面半导体层隔离的掩埋电介质层时，如可在图1中更具体示出的)。半导体衬底10还可以包括混合取向技术的半导体衬底，其还包括具有不同结晶学取向的多个区域。延伸区域对12a和12b包括适合于根据第一实施例制造的所希望的场效应晶体管的极性的N或P极性掺杂剂。采用栅电极叠层13(以及特别地硅栅电极16)作为掩模，并采用在半导体制造领域中一般常规的离子注入方法和材料，在半导体衬底10中形成延伸区域对12a和12b。延伸区域对12a和12b典型地具有N或P极性。各延伸区域对12a和12b典型地是采用每平方厘米约1e15至约2e15掺杂剂原子的掺杂剂剂量形成的。栅极电介质14可以包括一般常规的电介质材料，例如具有在真空中测得的约4至约20的介电常数的氧化硅、氮化硅和氧氮化硅。可选地，栅极电介质14通常可以包括其介电常数为20至至少约100的较高介电常数的电介质材料。这种较高介电常数的电介质材料可以包括但不限于氧化铪、硅酸铪、氧化钛、稀土氧化物、钛酸钡锶(BST)和锆钛酸铅(PZT)。电介质材料可以采用包括但不限于热或等离子体沉积或退火方法、化学气相沉积方法、原子层沉积方法以及物理气相沉积方法的方法形成。典型地，栅极电介质14包括具有约10至约70埃的厚度的热氧化硅材料。硅栅电极16可以包括多种硅材料以及其锗浓度为约零至约零至约100原子百分比的硅-锗合金材料中的任何一种。可选地，硅栅电极16可以包括层压体，其包括锗再加上多种硅材料中的任何一种。硅或硅-锗合金材料可以包括但不限于多晶材料和非晶材料。多晶硅和硅-锗合金材料是最常见的。硅栅电极16可以采用本领域中常规的方法沉积。这样的方法可以包括但不限于化学气相沉积方法和物理气相沉积方法。典型地，硅栅电极16包括具有约700至约1000埃厚度的多晶硅材料。帽层22可以包括多种帽本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构，包括：半导体衬底，具有使源极／漏极区域对隔离的沟道区域；以及栅电极，位于所述沟道区域上方，其中所述栅电极的顶面不高于所述源极／漏极区域对的顶面。

【技术特征摘要】
US 2006-3-24 11/308,4321.一种半导体结构，包括半导体衬底，具有使源极/漏极区域对隔离的沟道区域；以及栅电极，位于所述沟道区域上方，其中所述栅电极的顶面不高于所述源极/漏极区域对的顶面。2.根据权利要求1的半导体结构，其中所述栅电极的顶面低于所述源极/漏极区域对的顶面。3.根据权利要求1的半导体结构，其中所述栅电极是平面场效应晶体管的构件。4.根据权利要求1的半导体结构，还包括横向邻近所述栅电极的隔离物层，其中所述隔离物层的高度也不高于所述源极/漏极区域对的顶面。5.根据权利要求1的半导体结构，其中所述栅电极包括硅栅电极。6.根据权利要求1的半导体结构，其中所述栅电极包括硅化物栅电极。7.根据权利要求1的半导体结构，其中所述栅电极包括金属锗化物。8.根据权利要求1的半导体结构，其中所述源极/漏极区域对包括本体源极/漏极区域对和位于其上的加高的源极/漏极层对。9.根据权利要求8的半导体结构，其中所述加高的源极/漏极层对将机械应力赋予所述本体源极/漏极区域对。10.一种制造场效应晶体管的方法，包括以下步骤在其上至少包括具有第一厚度的栅电极的半导体衬底中形成延伸区域，所述栅电极用作掩模；采用所述栅电极和邻近其形成的水平隔离物层作为掩模，在所述半导体衬底中形成本体源极/漏极区域；以及将所述栅电极蚀刻至小于所述第一厚度的第二厚度，从而形成厚度减小的栅电极。11.根据权利要求10的方法，其中所述蚀刻形成了厚度减小的硅栅电极。12.根据权利要求11的方法，还包括使所述厚度减...

【专利技术属性】
技术研发人员：WC纳兹勒，S潘达，BL特塞尔，RS阿莫斯，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]