[發明專利]晶體管的形成方法

有效

• 申請號: 201210039634.9
• 申請日: 2012-02-21
• 公開（公告）號: CN103258742A
• 公開（公告）日: 2013-08-21
• 發明（設計）人: 劉佳磊
• 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
• 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

技術領域

本發明涉及半導體制造技術領域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。

背景技術

隨著半導體制造技術的飛速發展，半導體器件為了達到更高的運算速度、更大的數據存儲量、以及更多的功能，半導體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發展，因此，晶體管的柵極變得越來越細且長度變得比以往更短，短溝道效應也更易發生。現有的抑制短溝道效應的方法有：其一，增加源漏極之間的電阻，主要方法有采用輕摻雜源漏極工藝，或采用絕緣體上半導體材料作為襯底；其二，抑制載流子在源漏極之間的溝道中的載流子的遷移，主要方法有在溝道區、口袋區或暈區進行相反類型離子的過摻雜。

絕緣體上硅鍺(SiGe?on?insulator，SGOI)是典型的絕緣體上半導體襯底材料。絕緣體上硅鍺的優點包括：具有較高的載流子的遷移率，以及較低的接觸電容。從而，以絕緣體上硅鍺作為襯底形成的晶體管，其短溝道效應得以抑制的同時，性能也得以進一步的提高。

然而，由于絕緣體上硅鍺材料的制造工藝復雜，導致絕緣體上硅鍺晶圓的價格昂貴，且在絕緣體上硅鍺襯底上形成的晶體管難以與硅襯底的半導體器件進行集成。

更多在絕緣體上硅鍺上形成晶體管的方法可以參考美國公開號為US2007/0155130A1的專利文件。

發明內容

本發明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，通過在硅襯底上形成懸空硅鍺結構或在絕緣層上形成硅鍺層結構，解決了現有技術中晶體管的短溝道效應，又避免了采用絕緣體上硅鍺作為襯底制造晶體管的價格昂貴的問題，且采用硅襯底更易與其他基于硅襯底的半導體器件集成。

為解決上述問題，本發明提供一種晶體管的形成方法，包括：

提供半導體襯底，所述半導體襯底表面依次形成有第一硅鍺層、第一硅層和第二硅鍺層，所述半導體襯底具有第一區域和第二區域，所述第二區域在第一區域兩側；

在第二硅鍺層表面形成硬掩膜層，去除第二區域的硬掩膜層、第二硅鍺層和第一硅層直至暴露出第一硅鍺層；

去除第一區域的第一硅鍺層和第二硅鍺層之間的第一硅層；

在第一區域的第一硅鍺層和第二硅鍺層之間形成隔離層；

去除硬掩膜層，在第二區域形成第二硅層直至與第二硅鍺層表面齊平；

在第一區域的第二硅鍺層表面形成柵極結構。

可選的，所述隔離層的材料為絕緣材料或空氣。

可選的，所述絕緣材料為氧化硅、氮化硅或氧化鋁。

可選的，在第二區域形成第二硅層直至與第二硅鍺層表面齊平的工藝之前，還包括：去除第二區域的第一硅鍺層直至暴露出半導體襯底。

可選的，所述第一硅鍺層、第一硅層和第二硅鍺層的形成工藝均為化學氣相沉積法。

可選的，所述第一硅鍺層、第一硅層和第二硅鍺層厚度分別為1～200nm。

可選的，所述第一硅鍺層和第二硅鍺層中鍺的摻雜濃度為1％～50％。

可選的，所述硬掩膜層為氧化硅或氮化硅的單層結構，或氧化硅和氮化硅多層交疊結構。

可選的，去除第一區域的第一硅鍺層和第二硅鍺層之間的第一硅層的工藝為濕法刻蝕法。

可選的，第一硅層相對于第一硅鍺層和第二硅鍺層的刻蝕選擇比大于20。

可選的，所述濕法刻蝕的刻蝕液為堿基化學溶液。

可選的，所述堿基化學溶液為氫氧化鉀、氫氧化銨、四甲基氫氧化銨和鄰苯二酚-乙烯二胺中的一種，或氫氧化鉀、氫氧化銨、四甲基氫氧化銨和鄰苯二酚-乙烯二胺中的二至四種組合。

可選的，所述在第二區域形成第二硅層直至與第二硅鍺層表面齊平的工藝為選擇性外延沉積法。

與現有技術相比，本發明具有以下優點：

本發明實施例通過在硅襯底上依次沉積形成第一硅鍺層、第一硅層和第二硅鍺層，并去除第一區域的第一硅鍺層和第二硅鍺層之間的第一硅層，再在所述第一硅鍺層和第二硅鍺層之間形成隔離層，從而形成懸空硅鍺結構或在絕緣層上形成硅鍺層的結構，抑制短溝道效應，減少了漏電流，提高了晶體管的工作效率以及電性能，同時解決了直接采用絕緣體上硅鍺晶圓作為襯底的價格昂貴的問題，且在硅襯底上便于集成其他基于硅襯底形成的半導體器件；

進一步的，所述第一硅鍺層和第二硅鍺層中鍺的摻雜濃度為1％～50％，當鍺的摻雜濃度高于50％，硅鍺薄膜難于生長，當鍺的摻雜濃度低于50％時，鍺的摻雜濃度越高，去除第一區域的第一硅鍺層和第二硅鍺層之間的第一硅層的刻蝕效果越好。

附圖說明

圖1是本發明實施例的晶體管形成方法的流程示意圖；