[發明專利]晶體管及其形成方法

有效

• 申請號: 201110180768.8
• 申請日: 2011-06-29
• 公開（公告）號: CN102856204A
• 公開（公告）日: 2013-01-02
• 發明（設計）人: 三重野文健
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/10;H01L21/8238;H01L27/092
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種MOS晶體管的形成方法，包括：提供半導體襯底；在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層具有開口，所述開口暴露半導體襯底，所述開口兩側形成有源、漏區；其特征在于，還包括：在所述開口底部形成半導體填充層；形成填充滿所述開口的柵極結構。

2.依據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，在所述半導體襯底表面形成具有開口的介質層的步驟包括：在所述半導體襯底表面形成柵極結構；以所述柵極結構為掩膜，對半導體襯底進行摻雜，形成源、漏區；形成覆蓋所述柵極結構的介質層，并對所述介質層進行平坦化處理，直至暴露所述柵極結構；去除所述柵極結構，形成具有開口的介質層。

3.依據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述MOS晶體管為PMOS晶體管，所述半導體填充層的材料是n型Si_xGe_y。

4.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述n型Si_xGe_y中，x∶y的范圍是50-90∶50-10。

5.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述Si_xGe_y是Si₅₅Ge₄₅。

6.依據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述半導體填充層的厚度小于10nm。

7.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括形成所述半導體填充層后，對半導體襯底進行退火處理或者快速高溫熱氧化處理。

8.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括形成所述半導體填充層后，在惰性氣體環境中，在600-800攝氏度的退火溫度中對半導體襯底進行退火處理。

9.依據權利要求8所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述退火溫度為650-750攝氏度，退火時長為30-60分鐘。

10.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，還包括形成所述半導體填充層后，在950-1050攝氏度的退火溫度中進行激光退火，退火時長為0.1-0.5秒。

11.依據權利要求3所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，在形成半導體填充層的過程中，半導體填充層表面會有氧化層形成，采用稀氫氟酸去除所形成的氧化層。

12.依據權利要求1所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，形成填充滿所述開口的柵極結構的步驟包括：在填充層表面形成高k介質層，并對所述高k介質層進行退火處理。

13.依據權利要求12所述的MOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述退火處理的溫度是600-700攝氏度，退火時長為1小時。

14.一種由上述權利要求中任一項所形成的MOS晶體管，包括：半導體襯底，所述半導體襯底表面形成有具有開口的介質層；其特征在于，還包括：位于所述開口底部的半導體填充層；填充滿所述開口的柵極結構，位于所述柵極結構兩側半導體襯底內的源、漏區。

15.一種CMOS晶體管形成方法，包括：提供半導體襯底，所述半導體襯底包括NMOS區域和PMOS區域，以及隔離相鄰NMOS區域和PMOS區域的隔離結構；在所述半導體襯底表面形成介質層，所述介質層具有暴露位于PMOS區域的半導體襯底的開口，所述開口兩側形成有源、漏區；其特征在于，還包括：

在所述開口底部形成n型填充層；

在所述n型填充層表面形成填充滿所述開口的柵極結構。

16.依據權利要求15所述的CMOS晶體管形成方法，其特征在于，在所述n型填充層表面形成填充滿所述開口的柵極結構包括：在所述NMOS區域形成開口，所述開口暴露位于NMOS區域的半導體襯底；在暴露位于NMOS區域的半導體襯底的開口的表面，和暴露位于PMOS區域的半導體襯底的開口的表面形成高k介質層，并對所述高k介質層進行退火處理。