[发明专利]具有金属源漏的半导体结构及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造及设计技术领域，特别涉及一种具有金属源漏的半导体结 构及其形成方法。

背景技术

随着大规模集成电路不断向小尺寸、高效率等方向发展，其中的基本元件金属氧 化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的特征尺寸不断缩小，工作效率要求越来越高。 当前Si沟道晶体管向小尺寸发展主要面临两大问题：一是元件小型化之后导致的严重 漏电问题，二是Si材料本身电子迁移率低造成元件工作效率低的问题。

使用金属制作小尺寸金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)的源极和漏极， 是当前半导体器件源漏制作解决方案的可行途径之一。使用金属作为器件源漏，和半 导体沟道区域形成肖特基接触，可以极大降低器件的源漏串联电阻，并形成天然的突 变结。这有助于缓解或解决传统结构晶体管面临的源漏穿通、闩锁效应等问题。但是， 由于金属源漏与半导体衬底接触的特性，使其面临向衬底漏电较大的问题，导致器件 性能并不理想。

通过使用SOI(Silicon On Insulator，绝缘体上硅)，GeOI(Germenium On Insulator， 绝缘体上鍺)或类似的绝缘层上半导体结构，虽然可以降低漏电，但是绝缘材料的导 热率较低，在小尺寸容易积累大量热量导致器件性能下降甚至器件损坏。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决上述一种技术缺陷，特别是解决现有技术中半导体器 件源漏结构向衬底漏电较大的缺陷。

为达到上述目的，本发明一方面提出了一种具有金属源漏的半导体结构，包括： 衬底；形成在所述衬底之中的第一槽结构和第二槽结构；填充在所述第一槽结构和第 二槽结构之中的绝缘材料层；形成在所述衬底之上且位于所述第一槽结构和第二槽结 构之间的栅堆叠，和形成在所述栅堆叠两侧的一层或多层侧墙；分别形成在所述第一 槽结构和第二槽结构的所述绝缘材料层之上的金属源极和金属漏极，其中，所述金属 源极和金属漏极之间为沟道区；以及位于所述金属源极和所述沟道区之间的第一超薄 绝缘层，和位于所述金属漏极和所述沟道区之间的第二超薄绝缘层。

本发明另一方面还提出了一种具有金属源漏的半导体结构的形成方法，包括以下 步骤：提供衬底；在所述衬底上形成栅堆叠和所述栅堆叠两侧的一层或多层侧墙；刻 蚀所述衬底，以在所述衬底中、栅堆叠两侧形成第一槽结构和第二槽结构，所述第一 槽结构和第二槽结构之间形成沟道区；淀积绝缘材料，以在所述第一槽结构和第二槽 结构之中形成绝缘材料层；部分刻蚀所述绝缘材料层，以暴露部分所述沟道区的侧边 缘；在所述沟道区暴露的所述侧边缘处分别形成第一超薄绝缘层和第二超薄绝缘层； 在所述绝缘材料层之上分别形成金属源极和金属漏极。

本发明另一方面还提出了一种具有金属源漏的半导体结构，包括：衬底，所述衬 底表面形成有外延层；形成在所述衬底之中的第一槽结构和第二槽结构；填充在所述 第一槽结构和第二槽结构之中的绝缘材料层；所述第一槽结构和第二槽结构之间的所 述外延层为沟道区，形成在所述沟道区上的栅堆叠，和形成在所述栅堆叠两侧的一层 或多层侧墙；分别形成在所述第一槽结构和第二槽结构的所述绝缘材料层之上的金属 源极和金属漏极；以及位于所述金属源极和所述沟道区之间的，以及位于所述金属漏 极和所述沟道区之间的超薄绝缘层。

本发明再一方面还提出了一种具有金属源漏的半导体结构的形成方法，包括以下 步骤：提供衬底；嵌入所述衬底中形成第一槽结构和第二槽结构；填充所述第一槽结 构和第二槽结构，形成绝缘材料层；在所述衬底表面形成外延层，其中，形成在所述 第一槽结构和第二槽结构之间的所述外延层为沟道区；在所述沟道区上形成栅堆叠和 所述栅堆叠两侧的一层或多层侧墙，去除形成在所述绝缘材料层上的所述外延层；在 暴露的所述外延层上，形成超薄绝缘层；在所述绝缘材料层之上分别形成金属源极和 金属漏极。