CN112635314A - 形成源/漏接触的方法及晶体管的制作方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种形成源/漏接触的方法及晶体管的制作方法。形成源/漏接触的方法：刻蚀出源极接触孔和漏极接触孔，所述源极接触孔底部为所述源极裸露的表面，所述漏极接触孔底部为所述漏极裸露的表面；在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内选择性外延生长高掺杂的SixGe1‑x层，所述高掺杂的类型与源极、漏极的掺杂类型相同，0≤x≤1；在所述源极和所述漏极裸露的表面形成激光吸收层，其余结构表面形成激光反射层；对所述激光吸收层进行激光退火，发生熔融；去除所述激光吸收层和所述激光反射层；之后在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内分别沉积金属，形成源极接触和漏极接触。本发明能有效降低源漏接触电阻。
Description
技术领域
本发明涉及半导体生产工艺领域，特别涉及形成源/漏接触的方法及晶体管的制作方法。
背景技术
在场效应晶体管中，源漏极的接触电阻大小对器件特性非常重要，现有技术追求高浓度掺杂以降低接触电阻，然而由于受到平衡固溶度的影响，掺杂存在饱和点，因此过高浓度掺杂对降低电阻无益，然而造成掺杂剂的浪费。
为此，提出本发明。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种形成源漏接触的方法，该方法能有效降低源漏接触电阻。
为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。
形成源/漏接触的方法，包括：
在半导体衬底上形成源极、漏极和栅极；
在所述源极的表面和漏极的表面形成介质层；
在所述介质层中刻蚀出源极接触孔和漏极接触孔，所述源极接触孔底部为所述源极裸露的表面，所述漏极接触孔底部为所述漏极裸露的表面；
在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内选择性外延生长掺杂的SixGe1-x层，所述掺杂类型与源极、漏极的掺杂类型相同，0≤x≤1；
在所述源极和所述漏极裸露的表面形成激光吸收层，其余结构表面形成激光反射层；
对所述激光吸收层覆盖的区域进行激光退火，发生熔融；
去除所述激光吸收层和所述激光反射层；
之后在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内分别沉积金属，形成源极接触和漏极接触。
晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
采用上文所述的方法形成源漏接触；
形成栅极接触；
引出电极。
与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：利用“选择性外延+激光退火熔融”的手段，使高掺杂的SixGe1-x层以源漏极的硅为籽晶层发生熔融，进而细化晶粒和修复晶格缺陷，这样一方面既降低了接触孔内SixGe1-x层的电阻；另一方面，通过掺杂元素从SixGe1-x层向源漏极的扩散运动提高了源漏区的掺杂浓度，使源漏极自身接触电阻降低。
附图说明
通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。
图1为本发明提供的形成有源/漏极的半导体结构示意图；
图2为图1结构上形成SixGe1-x层、激光吸收层和反射层后进行激光退火的示意图；
图3为激光退火后去除激光吸收层和反射层后的半导体结构示意图。
具体实施方式
以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。
如图1所示，本申请实施方式中的示例，衬底100可以为硅衬底，衬底100可以包括源极、漏极和栅极。根据现有技术公知的设计要求(例如P型衬底或者N型衬底)，衬底100可以包括各种掺杂配置。其他实施例中衬底100还可以包括其他基本半导体，例如锗或者绝缘体上硅SOI等，衬底100还可以包括化合物半导体，例如碳化硅、砷化镓、砷化铟或者磷化铟。典型地，衬底100的厚度可以是但不限于约几百微米，例如可以在400μm-800μm的厚度范围内。衬底100上形成的栅极，可以采用现有技术中前栅工艺或后栅工艺，栅极可以包括伪栅和承载伪栅的栅介质层。通常的，在栅极堆叠的侧壁上还可以形成侧墙，侧墙可以有多层结构。衬底上形成的源极、漏极可以通过向衬底100中注入P型或N型掺杂物或杂质而形成，源极、漏极也可以是通过选择性外延生长所形成的提升的源/漏极结构，其外延部分的顶部高于栅极堆叠底部。
接下来，在源极、漏极的表面形成介质层(例如氧化硅或其他高k介质材料)；光刻/刻蚀形成各种必需的接触孔，包括源极接触孔201、漏极接触孔202(图1未示出孔壁，仅示出了孔中的空腔区域)和栅极接触孔，为实现接触目的，各个接触孔的底部必然裸露出相应的结构表面(源极、漏极和栅极)。本发明是对源极接触孔201和漏极接触孔202的沉积进行改进，以降低源漏接触电阻。
具体地，如图2所示，在所述源极接触孔201和所述漏极接触孔202内选择性外延生长高掺杂的SixGe1-x层(图2中的203和204)，所述高掺杂的类型与源极、漏极的掺杂类型相同(同为P型掺杂或同为N型掺杂)，P型掺杂元素为B或Ga等，N型掺杂元素为P、As或Sb等，0≤x≤1，即选择性外延生长的材料可以是硅、锗硅或锗。若含有锗硅，则在优选的实施方式中，随着离所述源极和所述漏极的距离增加，Ge的含量降低，为后续激光退火过程中Ge的分凝预留空间。选择性外延生长时优选低温沉积，沉积温度控制在300～600℃范围内，该温度内更容易实现高浓度掺杂。SixGe1-x层的高掺杂量保持在1E18/cm3～1E21cm3范围内。
接下来，在所述源极和所述漏极裸露的表面形成激光吸收层(图2未示出)，其余结构表面形成激光反射层400。激光吸收层可选用任意对激光高吸收率的材料，包括但不限于典型的氮化硅。激光反射层可选用任意对激光高反射率的材料，包括但不限于典型的氮氧化硅。
有了激光吸收层和激光反射层的存在，就可以对半导体结构进行选择性激光火处理，激光吸收层覆盖的区域——源/漏接触区在激光作用下经过退火处理，发生熔融，尤其是高掺杂的SixGe1-x层以源/漏极的硅为籽晶层发生熔融，晶粒被细化，晶格缺陷也得到修复，掺杂元素也会向源/漏极扩散迁移，这样一方面既降低了接触孔内SixGe1-x层的电阻；另一方面，随着掺杂浓度提高源漏区自身接触电阻降低。以上激光退火的工艺条件优选为：100mJ/cm2～10J/cm2，为控制激光穿透深度，激光器为绿光或紫外激光器，波长范围<600nm(典型波长532nm、355nm、308nm、248nm、193nm)。
接下来去除所述激光吸收层和所述激光反射层，可采用干法刻蚀或者湿法刻蚀等常规技术去除，得到如图3所示的结构。
之后在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内分别沉积金属，形成源极接触和漏极接触，沉积手段包括但不限于化学气相沉积(CVD)、等离子体增强化学气相沉积(PECVD)、物理气相沉积(PVD)等，金属层可以是钛、铝、铜等典型金属材料。
随后，对金属进行退火处理，以形成金属硅化物，例如硅化钛，以减小源/漏区的接触电阻，提高器件性能。退火处理可以采用低功率激光退火，或者激光退火与其他退火的组合。
栅极接触孔的填充采用常规工艺即可，各个接触孔的填充顺序可任意调换。最后引出电极，即可得到N型晶体管或P型晶体管。
以上对本公开的实施例进行了描述。但是，这些实施例仅仅是为了说明的目的，而并非为了限制本公开的范围。本公开的范围由所附权利要求及其等价物限定。不脱离本公开的范围，本领域技术人员可以做出多种替代和修改，这些替代和修改都应落在本公开的范围之内。
Claims (10)
1.形成源/漏接触的方法，其特征在于，包括：
在半导体衬底上形成源极、漏极和栅极；
在所述源极的表面和漏极的表面形成介质层；
在所述介质层中刻蚀出源极接触孔和漏极接触孔，所述源极接触孔底部为所述源极裸露的表面，所述漏极接触孔底部为所述漏极裸露的表面；
在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内选择性外延生长掺杂的SixGe1-x层，所述SixGe1-x层的掺杂类型与源极、漏极的掺杂类型相同，0≤x≤1；
在所述源极和所述漏极裸露的表面形成激光吸收层，其余结构表面形成激光反射层；
对所述激光吸收层覆盖的区域进行激光退火，发生熔融；
去除所述激光吸收层和所述激光反射层；
之后在所述源极接触孔和所述漏极接触孔内分别沉积金属，形成源极接触和漏极接触。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述SixGe1-x层为多层锗含量不同的SixGe1-x薄膜堆叠而成，并且随着离所述源极和所述漏极的距离增加，Ge的含量降低。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光退火的工艺条件为：100mJ/cm2～10J/cm2，激光器为绿光或紫外激光器，波长范围<600nm。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述外延生长的温度为300℃～600℃。
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述激光吸收层的为氮化硅。
6.根据权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述反射层为氮氧化硅。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述介质层为氧化硅。
8.晶体管的制作方法，其特征在于，包括：
采用权利要求1-7任一项所述的方法形成源/漏接触；
形成栅极接触；
引出电极。
9.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述SixGe1-x层、所述源极和所述漏极的掺杂均为P型掺杂。
10.根据权利要求8所述的制作方法，其特征在于，所述SixGe1-x层、所述源极和所述漏极的掺杂均为N型掺杂。
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- 2020-12-10 CN CN202011436076.0A patent/CN112635314B/zh active Active
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