[發(fā)明專利]晶體管及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110340617.4
• 申請(qǐng)日: 2011-11-01
• 公開（公告）號(hào): CN103094340A
• 公開（公告）日: 2013-05-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 涂火金;三重野文健
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L29/78
• 分類號(hào): H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更高的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量、以及更多的功能，半導(dǎo)體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發(fā)展，因此，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary?Metal?Oxide?Semiconductor，CMOS)晶體管的柵極變得越來越細(xì)且長(zhǎng)度變得比以往更短。為了獲得較好的電學(xué)性能，通常需要通過控制載流子遷移率來提高半導(dǎo)體器件性能。該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵要素是控制晶體管溝道中的應(yīng)力。比如適當(dāng)控制應(yīng)力，提高了載流子(n-溝道晶體管中的電子，p-溝道晶體管中的空穴)遷移率，就能提高驅(qū)動(dòng)電流。因而應(yīng)力可以極大地提高晶體管的性能。

應(yīng)力襯墊技術(shù)在NMOS晶體管上形成張應(yīng)力襯墊層(tensile?stress?liner)，在PMOS晶體管上形成壓應(yīng)力襯墊層(compressive?stress?liner)，從而增大了PMOS晶體管和NMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流，提高了電路的響應(yīng)速度。據(jù)研究，使用雙應(yīng)力襯墊技術(shù)的集成電路能夠帶來24％的速度提升。

因?yàn)楣琛㈡N具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，即“金剛石”結(jié)構(gòu)，在室溫下，鍺的晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)，所以在PMOS晶體管的源、漏區(qū)形成硅鍺(SiGe)，可以引入硅和鍺硅之間晶格失配形成的壓應(yīng)力，進(jìn)一步提高壓應(yīng)力，提高PMOS晶體管的性能。相應(yīng)地，在NMOS晶體管的源、漏區(qū)形成碳硅(CSi)可以引入硅和碳硅之間晶格失配形成的拉應(yīng)力，進(jìn)一步提高拉應(yīng)力，提高NMOS晶體管的性能。

現(xiàn)有技術(shù)中，晶體管的形成方法為：

請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成淺溝槽隔離區(qū)103，形成位于所述半導(dǎo)體襯底100表面柵絕緣層105，形成覆蓋所述柵絕緣層105的柵電極層107，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成與位于所述柵絕緣層105、柵電極層107兩側(cè)且與其接觸的側(cè)墻109；

請(qǐng)參考圖2，以所述柵電極層107和側(cè)墻109為掩膜在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成底部平坦的U形開口111；

請(qǐng)參考圖3，在所述開口111內(nèi)填充滿硅鍺，形成源/漏區(qū)113。

然后現(xiàn)有技術(shù)在晶體管的源漏區(qū)域形成鍺硅的方法形成的應(yīng)力有限，載流子的遷移率的提高較小，晶體管的性能提高有限。

更多關(guān)于晶體管及其形成方法見公開號(hào)為“CN101789447A”的申請(qǐng)文件。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種提高載流子的遷移率的晶體管及其形成方法。

為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種晶體管，包括：

半導(dǎo)體襯底；

位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)；

位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的溝槽，所述溝槽的底部為V形；

位于所述溝槽內(nèi)的應(yīng)力層。

可選地，所述溝槽的剖面形狀為鉆石形。

可選地，所述溝槽的深度為

可選地，所述應(yīng)力層包括：位于所述溝槽表面的過渡層；位于所述過渡層表面且與所述溝槽的表面齊平的本征層，所述過渡層產(chǎn)生的應(yīng)力小于所述本征層產(chǎn)生的應(yīng)力。

可選地，所述過渡層的厚度為

可選地，所述應(yīng)力層的材料為SiGe或SiC。

可選地，所述過渡層中Ge或C的原子百分比含量為0％-25％；所述本征層中Ge或C的原子百分比含量為20％-45％。

本發(fā)明的實(shí)施例還提供了一種晶體管的形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底；

形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面柵極結(jié)構(gòu)；

在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽，所述溝槽的底部為V形；

在所述溝槽內(nèi)形成應(yīng)力層。

可選地，所述溝槽的形成步驟包括：采用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成開口，所述開口的側(cè)壁垂直于所述半導(dǎo)體襯底表面；采用濕法刻蝕工藝?yán)^續(xù)刻蝕所述具有開口的半導(dǎo)體襯底，形成底部為V形的溝槽。

可選地，所述干法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為：壓力為5-50mTorr；功率為400-750W；CF₄的氣體流量為20-200sccm；HBr的氣體流量為50-1000sccm；He的氣體流量為200-1000sccm；O₂的氣體流量為5-20sccm；溫度為40-80℃；偏置電壓為100-250V；刻蝕時(shí)間為20-80S。

可選地，所述濕法刻蝕工藝采用的化學(xué)試劑為堿性。