[發明專利]場效應晶體管及形成場效應晶體管的方法

有效

• 申請號: 200810214604.0
• 申請日: 2008-08-28
• 公開（公告）號: CN101436612A
• 公開（公告）日: 2009-05-20
• 發明（設計）人: A·庫馬爾
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/12;H01L21/336
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所
• 代理人: 于 靜;李 崢

技術領域

本發明涉及半導體器件，更具體而言，涉及具有高擊穿電壓的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)及其制造方法。

背景技術

一方面，在絕緣體上硅(SOI)襯底上構建的金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)在體與其它的MOSFET部件之間提供較高的開態電流和較低寄生電容，優于在體襯底上構建的具有可比擬的尺寸的MOSFET。另一方面，由于“歷史效應”、或“浮體效應”，在SOI上構建的MOSFET傾向于在器件操作中具有較低的一致性，其中體電勢和隨后的SOI?MOSFET的開啟時序和開態電流依賴于SOI?MOSFET的過去歷史。此外，泄漏電流的水平同樣依賴于浮體的電壓，這對低功率SOIMOSFET的設計提出了挑戰。

SOI?MOSFET的體存儲了依賴于器件歷史的電荷，因此變為“浮”體。這樣，SOI?MOSFET呈現出難于預料和控制閾值電壓，并且閾值電壓隨時間改變。體電荷存儲效應導致動態亞閾值電壓(sub-Vt)泄漏和幾何上相等的鄰近器件的閾值電壓(Vt)失配。

與任何的MOSFET相同，SOI?MOSFET的源極、體和漏極形成寄生雙極晶體管。由于SOI?MOSFET的體是電浮置的，寄生雙極晶體管的基極同樣是浮置的。具有浮體的SOI?MOSFET具有的擊穿電壓為具有另外的相同部件并具有接地的基極的MOSFET的擊穿電壓的約1/8-1/10。浮體對SOI?MOSFET的可靠性具有不利影響。

在現有技術中已經提供了幾種方法用于減輕浮體對SOI?MOSFET的擊穿電壓的不利影響。在一種方法中，使SOI?MOSFET的體電接地，以便寄生雙極晶體管的基極也接地。在另一方法中，通過采用輕摻雜的漏極(LDD)結構來減小漏極中的電場。在又一方法中，增加少數載流子的壽命來降低寄生雙極晶體管的增益。通常通過減小碰撞電離速率或有效地從體中去除浮置電荷，這些方法通常有助于減小浮體效應。

然而，上述每一種方法均具有特定的缺點。用于使體接地的體接觸結構傾向于需要相對大的面積。同樣，這樣的體接觸結構的效果依賴于SOIMOSFET的尺寸。此外，這樣的器件是固有地不對稱，并且不能用于需要器件的對稱的應用，例如靜態隨機存儲器(SRAM)單元中的過柵(passgate)晶體管。輕摻雜的漏極結構增加了漏極擴展區域的電阻并減小了器件的開態電流。減小少數載流子的壽命增加了SOI?MOSFET的關態的泄漏電流。

考慮到上述，需要增加SOI?MOSFET的擊穿電壓而不會對器件性能產生不利影響。

具體而言，需要增加SOI?MOSFET的擊穿電壓而不需要附加的器件區域、不需要減小開態電流以及不需要增加關態電流。

發明內容

本發明通過提供包含硅基的體和包括寬帶隙半導體材料的漏極區域的場效應晶體管及其制造方法以抑制碰撞電離，從而滿足了上述需要。所述寬帶隙半導體材料具有比硅更大的帶隙。

在本發明中，提供了一種包括包含硅的體的場效應晶體管。在形成柵極介質、柵極電極、以及第一柵極隔離物之后，形成漏極側溝槽并使用寬帶隙半導體材料填充所述漏極側溝槽。可選地，形成源極側溝槽并使用硅鍺合金填充所述源極側溝槽以提高所述場效應晶體管的開態電流。進行暈圈注入以及源極和漏極離子注入以形成各種摻雜的區域。因為寬帶隙半導體材料具有比硅更寬的帶隙，歸因于在漏極中使用了寬帶隙半導體材料，可以減小碰撞電離，從而，與在漏極區域中采用了硅的晶體管相比，增加了場效應晶體管的擊穿電壓。

根據本發明的一個方面，提供了一種場效應晶體管，其包括：

體，包括包含硅的體部分和包含寬帶隙半導體材料的體部分；以及

漏極區域，包括鄰接所述包含寬帶隙半導體材料的體部分的包含寬帶隙半導體材料的漏極部分，其中所述包含寬帶隙半導體材料的體部分和所述包含寬帶隙半導體材料的漏極部分包括具有比硅更寬的帶隙的半導體材料。

在一個實施例中，所述場效應晶體管還包括垂直鄰接所述體的柵極介質。

在另一實施例中，所述漏極區域還包含鄰接所述柵極介質的包含硅的漏極部分。

在又一實施例中，所述包含寬帶隙半導體材料的體部分鄰接所述柵極介質。

在又一實施例中，所述體還包括鄰接所述包含寬帶隙半導體材料的體部分和所述柵極介質的漏極側暈圈區域。

在又一實施例中，所述場效應晶體管還包括源極區域，所述源極區域包括包含硅鍺合金的源極部分并鄰接所述體。

在又一實施例中，所述體區域還包括包含硅鍺合金的體部分。

在又一實施例中，所述源極區域還包括鄰接所述柵極介質的包含硅的源極部分。