[发明专利]MOS晶体管及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及集成电路制造工艺，特别涉及一种MOS晶体管及其制造方法。

背景技术

传统的MOS晶体管包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅极结构，所述栅极结构高出所述半导体衬底；位于所述栅极结构两侧的源漏区，所述源漏区位于所述半导体衬底中。随着半导体器件向高密度和小尺寸发展，MOS晶体管的尺寸也越来越小，MOS晶体管的沟道长度也越来越短，由此，MOS晶体管的源漏区耗尽区之间将过于接近，从而导致出现不希望的穿通(punch through)电流，产生了短沟道效应(Short Channel Effect，SCE)。

因此，本领域的技术人员通常采用轻掺杂区(Lightly Doped Drain，LDD)结构，形成源漏延伸区，在源漏延伸区注入较重的掺杂离子例如砷离子以形成浅结(Shallow Junction)，从而有效控制短沟道效应。如图1所示，其为现有的MOS晶体管的结构示意图。

如图1所示，MOS晶体管1包括：半导体衬底10；位于所述半导体衬底10上的栅极结构11，所述栅极结构11高出所述半导体衬底10；位于所述栅极结构11两侧的源漏延伸区12，所述源漏延伸区12位于所述半导体衬底10中；位于所述栅极结构11两侧的侧墙结构13，所述侧墙结构13高出所述半导体衬底10；位于所述侧墙结构13两侧的源漏区14，所述源漏区14位于所述半导体衬底10中。

如图1所示的MOS晶体管1较好地控制了短沟道效应，但是，由于源漏延伸区12的浅结，将导致源漏延伸区12具有非常大的串联电阻，该串联电阻的大小与源漏延伸区的结深负相关，即结深越深，串联电阻越小。此外，由于掺杂离子具有的扩散效应，位于栅极结构11两侧的源漏延伸区12也会在半导体衬底10中扩散，从而使得部分源漏延伸区12位于栅极结构11正下方，而且该扩散效应与源漏延伸区的结深成正相关，即源漏延伸区的结深越深，则源漏延伸区向栅极结构11的正下方的扩散越大，从而又将产生较大的短沟道效应问题。因此，在现有技术中，只能在较好地控制短沟道效应(浅结)和获取较小的源漏延伸区的串联电阻(结深较深)之间折中。

发明内容

本发明的目的在于提供一种MOS晶体管及其制造方法，以解决现有技术中，不能同时实现较好地控制短沟道效应和获取较小的源漏延伸区的串联电阻的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种MOS晶体管，包括：半导体衬底；栅极结构，包括位于所述半导体衬底中的第一栅极结构以及位于所述第一栅极结构上的第二栅极结构，所述第二栅极结构高出所述半导体衬底；位于所述栅极结构两侧的侧墙结构，所述侧墙结构高出半导体衬底；源漏扩展区，位于所述栅极结构两侧的半导体衬底中；以及源漏区，位于所述侧墙结构两侧的半导体衬底中。

可选的，在所述的MOS晶体管中，所述第一栅极结构的厚度为200埃～1500埃。

可选的，在所述的MOS晶体管中，所述栅极结构包括高K介质层和位于所述高K介质层中的金属层。

可选的，在所述的MOS晶体管中，还包括位于所述侧墙结构两侧的金属硅化物层，所述金属硅化物层位于所述源漏扩展区和所述半导体衬底的表面。

本发明还提供一种MOS晶体管，包括：半导体衬底；栅极结构，包括位于所述半导体衬底中的第一栅极结构以及位于所述第一栅极结构上的第二栅极结构，所述第二栅极结构高出所述半导体衬底；位于所述栅极结构两侧的侧墙结构，所述侧墙结构高出所述半导体衬底；源漏扩展区，包括位于栅极结构正下方的半导体衬底中的第一源漏扩展区以及位于栅极结构两侧的半导体衬底中的第二源漏扩展区；源漏区，位于所述侧墙结构两侧的半导体衬底中。

本发明还提供一种MOS晶体管的制造方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有虚拟栅极；以所述虚拟栅极为掩膜，进行离子注入工艺形成轻掺杂区，所述轻掺杂区包括第一轻掺杂区和第二轻掺杂区，所述第一轻掺杂区位于所述虚拟栅极正下方的半导体衬底中，所述第二轻掺杂区位于所述虚拟栅极两侧的半导体衬底中；在所述虚拟栅极两侧形成侧墙结构，所述侧墙结构高出半导体衬底；以所述虚拟栅极和侧墙结构为掩膜，进行离子注入工艺形成源漏区；去除所述虚拟栅极，露出所述半导体衬底和第一轻掺杂区；去除部分厚度的暴露出的半导体衬底和全部厚度的第一轻掺杂区，形成源漏扩展区，所述源漏扩展区包括第二轻掺杂区；在所述虚拟栅极的位置处形成栅极结构，所述栅极结构包括位于所述半导体衬底中的第一栅极结构以及位于所述第一栅极结构上的第二栅极结构，所述第二栅极结构高出所述半导体衬底。