[发明专利]一种互补结型场效应晶体管c-JFET器件及其后栅极的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种互补结型场效应晶体管(c-JFET)的制造方法以及c-JFET器件，更具体地，涉及一种c-JEFT的后金属栅极的制造方法。

背景技术

目前，随着晶体管尺寸的不断缩小，HKMG(high-k绝缘层+金属栅极)技术几乎已经成为制造小尺寸晶体管的必备技术。然而，在制造HKMG结构晶体管的工艺方面，存在着先栅极(Gate First)和后栅极(Gate Last)两种制造工艺。通常认为，使用Gate-first工艺实现HKMG结构的难点在于如何控制PMOS管的Vt电压(阈值电压)，为了实现PMOS管的Vt电压的降低，需要在先栅极工艺中引入相当多的器件结构的变化和设计，这大大增加了工艺的复杂程度和制造成本。因此，本发明的发明人认为，对于PMOS来说，后栅极工艺是一项更加适合的技术。

互补结型场效应晶体管c-JFET在当前已经得到了广泛的应用。现有的关于c-JFET的制造方法都采用了先栅极方法。现有技术中并没有介绍使用后金属栅极制造方法来制造c-JFET，也没有相关文献介绍这样的制造工艺。本发明人发现，使用后金属栅极制造方法来制造c-JFET可以取得非常好的效果。

发明内容

根据上述和其他方面，本发明提供了一种制造半导体器件的方法，包括：提供晶片；在所述晶片上形成第一导电类型的半导体层；在所述半导体层上形成伪栅极；在所述伪栅极两侧形成侧壁间隔物；在所述伪栅极两侧形成源区和漏区；去除所述伪栅极，在去除伪栅极所露出的开口中形成第二导电类型的第一半导体区；在所述开口中形成栅极。

在一个实施例中，在形成源区和漏区之后，进一步包括如下步骤：在所述源区和漏区中形成开口，该开口延伸穿过所述半导体层进入所述晶片；在所述源区和漏区中的开口中选择性地外延生长第二半导体区；在所述源区和漏区上形成绝缘层，覆盖所述第二半导体区；在所述绝缘层中形成开口，以暴露所述第二半导体区。

在一个实施例中，在去除所述伪栅极之后，通过去除伪栅极所露出的开口在所述半导体层下形成第二导电类型的阱。

在一个实施例中，所述阱位于所述半导体层下。

在一个实施例中，通过所述开口注入第二导电类型的离子，从而在所述半导体层下形成第二导电类型的阱。

在一个实施例中，通过注入As离子形成所述第二导电类型的阱。

在一个实施例中，所述第二导电类型的离子注入的条件为：30-50KeV，0.5-6.0E 16cm^-2。

在一个实施例中，去除伪栅极时一并去除位于所述伪栅极之下的栅极绝缘层。

在一个实施例中，在形成所述阱之后进行退火，所述退火是长脉冲快速退火，其退火条件为在约800-约1200℃的温度下退火约2ms-8ms。

在一个实施例中，去除伪栅极时保留位于所述伪栅极之下的栅极绝缘层，并且所述退火是具有附加的盖帽层的快速退火，所述退火的条件为在约700-约850℃的温度下退火约0.5-2min。

在一个实施例中，在所述开口中形成栅极的步骤还包括：在所述开口内通过外延生长形成第二导电类型的第一半导体区；在所述第一半导体区上沉积金属，以形成金属栅极。

在一个实施例中，所述第二半导体区的半导体材料是SiGe。

在一个实施例中，所述绝缘层所使用的材料与所述侧壁间隔物所使用的材料相同。

在一个实施例中，去除所述伪栅极，在去除伪栅极所形成的开口中形成第二导电类型的第一半导体区之后，沉积金属，从而在所述绝缘层的开口中形成到所述第二半导体区的金属接触以及在去除伪栅极所形成的开口中形成金属栅极。

在一个实施例中，所述第一半导体区的厚度可以为20nm-50nm。

在一个实施例中，所述第一导电类型是P型。

在一个实施例中，所述第二导电类型是N型。

在一个实施例中，通过外延生长掺杂磷(P)的半导体材料形成所述第二导电类型的第一半导体区。

在一个实施例中，所述半导体层包括锗。

在一个实施例中，将所述半导体层形成为具有50-100nm的厚度。

根据本发明的另一方面，提供了一种c-FET半导体器件，包括：衬底；位于所述衬底上的第一导电类型的半导体层；位于所述半导体层上的栅极；位于所述栅极与衬底之间的第二导电类型的半导体区；位于所述栅极两侧的源区和漏区；位于所述源区和漏区之间、在所述半导体层下方的第二导电类型的阱。