[發(fā)明專利]晶體管及其形成方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310092798.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104064464A
• 公開(kāi)（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 趙猛
• 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): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78
• 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

1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底表面具有閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜，所述閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜表面具有阻擋薄膜，所述阻擋薄膜表面具有溝道薄膜，所述閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜內(nèi)具有摻雜離子，所述溝道薄膜為本征態(tài)，所述阻擋薄膜用于阻止閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜內(nèi)的摻雜離子穿透；

在所述溝道薄膜表面形成柵極結(jié)構(gòu)；

在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溝道薄膜表面形成第一側(cè)墻；

以所述柵極結(jié)構(gòu)和第一側(cè)墻為掩膜，刻蝕所述溝道薄膜、阻擋薄膜、閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜和部分半導(dǎo)體襯底，形成溝道層、阻擋層和閾值電壓調(diào)節(jié)層；

在所述閾值電壓調(diào)節(jié)層、阻擋層、溝道層和柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面形成摻雜層，所述摻雜層的表面不低于溝道層表面。

2.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述阻擋薄膜的材料為硅鍺、碳化硅或硅鍺碳，所述硅鍺、碳化硅或硅鍺碳材料為單晶材料，所述阻擋薄膜的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。

3.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述溝道薄膜的材料為硅，所述溝道薄膜的形成工藝為選擇性外延沉積工藝，所述溝道薄膜的厚度為5納米～20納米。

4.如權(quán)利要求3所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在所述溝道薄膜內(nèi)摻雜離子，所摻雜的離子為鍺和碳中的一種或兩種，所摻雜的離子與硅原子的摩爾比為0.01～0.5，所摻雜的離子通過(guò)原位摻雜工藝摻雜入溝道薄膜內(nèi)。

5.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜的材料為硅，所述硅材料內(nèi)摻雜有碳、鍺、錫和III-V族離子中的一種或多種組合，所述硅材料內(nèi)的摻雜離子通過(guò)原位摻雜工藝或離子注入工藝摻雜入硅材料內(nèi)。

6.如權(quán)利要求5所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜的形成工藝為：采用選擇性外延沉積工藝在半導(dǎo)體襯底表面形成硅層；采用離子注入工藝或原位摻雜工藝在所述硅層內(nèi)摻雜III-V族離子。

7.如權(quán)利要求5所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值電壓調(diào)節(jié)薄膜的形成工藝為：采用離子注入工藝對(duì)半導(dǎo)體襯底摻雜III-V族離子。

8.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：多晶硅層、以及位于所述多晶硅層表面的掩膜層，所述掩膜層的材料為氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一種或多種組合。

9.如權(quán)利要求8所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在溝道層和多晶硅層之間形成柵介質(zhì)層，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅或高K介質(zhì)材料。

10.如權(quán)利要求9所述晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料時(shí)，還包括：在溝道層和柵介質(zhì)層之間形成氧化硅層；在柵介質(zhì)層和多晶硅層之間形成保護(hù)層，所述保護(hù)層的材料為氮化鉭或氮化鉭。

11.如權(quán)利要求9所述晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述柵介質(zhì)層的材料為高K介質(zhì)材料時(shí)，在形成摻雜層之后，在所述摻雜層和第一側(cè)墻表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層表面與柵極結(jié)構(gòu)表面齊平；在形成介質(zhì)層之后，去除掩膜層和多晶硅層，以形成開(kāi)口；在所述開(kāi)口內(nèi)形成金屬柵。

12.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻的厚度為2納米～8納米，材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

13.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，還包括：在形成摻雜層之前，在所述溝道層、阻擋層和閾值電壓調(diào)節(jié)層兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面形成第二側(cè)墻，所述第二側(cè)墻的頂部低于所述溝道層的表面。

14.如權(quán)利要求13所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二側(cè)墻的材料為氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且所述第二側(cè)墻的材料與第一側(cè)墻的材料不同。

15.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述摻雜層的厚度為30納米～200納米。

16.如權(quán)利要求1所述晶體管的形成方法，其特征在于，所述摻雜層的材料為硅、硅鍺或碳化硅，所述摻雜層內(nèi)具有p型離子或n型離子，所述摻雜層的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。