nFET器件及其制造方法与流程

专利检索2024-10-24  9


本发明涉及半导体,特别涉及一种nfet器件及其制造方法。


背景技术:

1、半导体器件已经广泛应用于人类生活的各个领域。随着半导体制造的规模化,器件性能已经大大提高。然而,众所周知,半导体器件的导通电流ion和截止电流ioff之间是一个此消彼长的关系,因此如何在不改变截止电流ioff的情况下加大导通电流ion对于提高半导体器件的性能至关重要。


技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种nfet器件及其制造方法,以解决现有技术中的nfet器件很难在不改变截止电流ioff的情况下加大导通电流ion的问题。

2、为了解决上述技术问题,本发明提供一种nfet器件的制造方法,所述nfet器件的制造方法包括:

3、提供基底结构,所述基底结构包括半导体衬底以及形成于所述半导体衬底上的栅极结构;

4、在所述栅极结构两侧的所述半导体衬底中形成开口;

5、在所述开口中外延生长掺磷硅外延层;

6、对所述掺磷硅外延层附加执行磷离子注入工艺;以及,

7、对所述掺磷硅外延层执行镭射退火工艺以形成重掺磷硅外延层,并形成源漏结构,所述重掺磷硅外延层自所述掺磷硅外延层表面延伸至所述掺磷硅外延层中,所述源漏结构包括所述掺磷硅外延层以及所述重掺磷硅外延层;

8、其中,所述重掺磷硅外延层包括四磷化三硅结构,所述重掺磷硅外延层的厚度介于20nm~30nm之间。

9、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,在所述开口中外延生长掺磷硅外延层中,磷离子的掺杂浓度介于1.0e20cm-3~8.0e20cm-3之间。

10、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,对所述掺磷硅外延层附加执行磷离子注入工艺中,离子注入能量介于4kev~6kev之间,离子注入剂量介于1.0e15cm-2~1.0e16cm-2之间。

11、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,对所述掺磷硅外延层执行镭射退火工艺以形成重掺磷硅外延层中,工艺温度介于1200℃~1250℃之间,工艺时长介于1μs~10μs之间。

12、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,提供基底结构中,所述基底结构还包括形成于所述半导体衬底上并且位于所述栅极结构两侧的侧墙结构以及形成于所述半导体衬底中的轻掺杂源漏区。

13、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,所述开口贯穿所述轻掺杂源漏区并且所述开口的底部较所述轻掺杂源漏区的底面深。

14、可选的,在所述的nfet器件的制造方法中,所述nfet器件的制造方法还包括:

15、形成层间介质层,所述层间介质层覆盖所述栅极结构、所述源漏结构以及所述半导体衬底;以及,

16、在所述层间介质层中形成栅极接触结构以及源漏接触结构,所述栅极接触结构和所述栅极结构连接,所述源漏接触结构和所述源漏结构连接。

17、本发明还提供一种nfet器件,所述nfet器件包括:

18、半导体衬底;

19、位于所述半导体衬底上的栅极结构;以及,

20、位于所述半导体衬底中并且位于所述栅极结构两侧的源漏结构,所述源漏结构包括掺磷硅外延层以及自所述掺磷硅外延层表面延伸至所述掺磷硅外延层中的重掺磷硅外延层;

21、其中,所述重掺磷硅外延层包括四磷化三硅结构,所述重掺磷硅外延层的厚度介于20nm~30nm之间。

22、可选的,在所述的nfet器件中,所述掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度介于1.0e20cm-3~8.0e20cm-3之间,所述重掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度大于所述掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度。

23、可选的,在所述的nfet器件中,所述nfet器件还包括:

24、层间介质层,所述层间介质层覆盖所述栅极结构、所述源漏结构以及所述半导体衬底;以及,

25、位于所述层间介质层中的栅极接触结构以及源漏接触结构,所述栅极接触结构和所述栅极结构连接,所述源漏接触结构和所述源漏结构连接。

26、在本发明提供的nfet器件及其制造方法中,通过外延生长工艺形成掺磷硅外延层,提高了所形成的掺磷硅外延层的质量与可靠性,进一步的,通过对所述掺磷硅外延层附加执行磷离子注入工艺以及镭射退火工艺,从而在所述掺磷硅外延层中形成重掺磷硅外延层,所述重掺磷硅外延层包括四磷化三硅(si3p4)结构,所述重掺磷硅外延层的厚度介于20nm~30nm之间,四磷化三硅结构的晶格常数小于硅的晶格常数,这将引起拉伸应力,从而能够在不改变截止电流ioff的情况下使得饱和电流idsat增加,也即能够在不改变截止电流ioff的情况下加大导通电流ion。



技术特征:

1.一种nfet器件的制造方法,其特征在于,所述nfet器件的制造方法包括:

2.如权利要求1所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,在所述开口中外延生长掺磷硅外延层中,磷离子的掺杂浓度介于1.0e20cm-3~8.0e20cm-3之间。

3.如权利要求1所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,对所述掺磷硅外延层附加执行磷离子注入工艺中,离子注入能量介于4kev~6kev之间,离子注入剂量介于1.0e15cm-2~1.0e16cm-2之间。

4.如权利要求1所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,对所述掺磷硅外延层执行镭射退火工艺以形成重掺磷硅外延层中,工艺温度介于1200℃~1250℃之间,工艺时长介于1μs~10μs之间。

5.如权利要求1~4中任一项所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,提供基底结构中,所述基底结构还包括形成于所述半导体衬底上并且位于所述栅极结构两侧的侧墙结构以及形成于所述半导体衬底中的轻掺杂源漏区。

6.如权利要求5所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,所述开口贯穿所述轻掺杂源漏区并且所述开口的底部较所述轻掺杂源漏区的底面深。

7.如权利要求1~4中任一项所述的nfet器件的制造方法,其特征在于,所述nfet器件的制造方法还包括:

8.一种nfet器件,其特征在于,所述nfet器件包括:

9.如权利要求8所述的nfet器件,其特征在于,所述掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度介于1.0e20cm-3~8.0e20cm-3之间,所述重掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度大于所述掺磷硅外延层中磷离子的掺杂浓度。

10.如权利要求8或9所述的nfet器件,其特征在于,所述nfet器件还包括:


技术总结
本发明提供了一种nFET器件及其制造方法,通过外延生长工艺形成掺磷硅外延层,提高了所形成的掺磷硅外延层的质量与可靠性,进一步的,通过对所述掺磷硅外延层附加执行磷离子注入工艺以及镭射退火工艺,从而在所述掺磷硅外延层中形成重掺磷硅外延层,所述重掺磷硅外延层包括四磷化三硅(Si<subgt;3</subgt;P<subgt;4</subgt;)结构,所述重掺磷硅外延层的厚度介于20nm~30nm之间,四磷化三硅结构的晶格常数小于硅的晶格常数,这将引起拉伸应力,从而能够在不改变截止电流Ioff的情况下使得饱和电流Idsat增加,也即能够在不改变截止电流Ioff的情况下加大导通电流Ion。

技术研发人员:王鹏鹏,袁海江,杨勇胜,林仲强
受保护的技术使用者:杭州积海半导体有限公司
技术研发日:
技术公布日:2024/5/29
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