[發明專利]晶體管及其形成方法

在審

• 申請號: 201310157798.6
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN104124170A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發明（設計）人: 趙猛
• 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;H01L29/06
• 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

1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底；

刻蝕所述半導體襯底，在所述半導體襯底內形成凹槽；

在所述凹槽內依次外延形成閾值調整層和載流子遷移層，所述載流子遷移層和閾值調整層填充滿所述凹槽，所述閾值調整層內摻雜有閾值調整離子，所述載流子遷移層中閾值調整離子的摻雜濃度小于閾值調整層中的閾值調整離子的摻雜濃度；

在所述凹槽上方形成柵極結構。

2.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，在形成所述閾值調整層之前，在所述凹槽側壁表面形成隔離側墻，所述隔離側墻頂部低于半導體襯底的表面，暴露出所述凹槽靠近半導體襯底表面的部分側壁。

3.根據權利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述隔離側墻的厚度為2nm～8nm。

4.根據權利要求2所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述半導體襯底的表面高于隔離側墻頂部5nm～20nm。

5.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值調整層的厚度為10nm～50nm。

6.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值調整離子為硼、銦、磷或砷中的一種或幾種。

7.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值調整層中的閾值調整離子的濃度為5E17atom/cm³～1E19atom/cm³。

8.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述閾值調整層內還具有擴散阻擋離子，所述擴散阻擋離子為Ge、C或Sn中的一種或幾種離子，所述閾值調整層中擴散阻擋離子的摻雜濃度為1E19atom/cm³～1.5E22atom/cm³。

9.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述載流子遷移層包括位于閾值調整層表面的阻擋層。

10.根據權利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的厚度為3nm～15nm。

11.根據權利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述阻擋層的材料為硅，并且所述阻擋層內還具有擴散阻擋離子，所述擴散阻擋離子為Ge、C或Sn中的一種或幾種離子，所述阻擋層中擴散阻擋離子的摻雜濃度為1E20atom/cm³～2.5E22atom/cm³。

12.根據權利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述阻擋層內摻雜有閾值調整離子，所述阻擋層內的閾值調整離子的濃度小于閾值調整層內閾值調整離子的濃度，所述阻擋層內的閾值調整離子的濃度為5E16atom/cm³～1E18atom/cm³。

13.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述載流子遷移層包括位于所述閾值調整層表面的本征層。

14.根據權利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述本征層的厚度為10nm～25nm。

15.根據權利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述本征層的材料為硅。

16.根據權利要求13所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述本征層內還具有擴散阻擋離子，所述擴散阻擋離子為Ge、C或Sn中的一種或幾種離子，所述本征層中擴散阻擋離子的摻雜濃度為1E19atom/cm³～1E22/cm3atom/cm³。

17.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述載流子遷移層包括位于閾值調整層表面的阻擋層和位于所述阻擋層表面的本征層。

18.根據權利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括，對所述載流子遷移層表面進行等離子體處理。

19.根據權利要求18所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述等離子體處理的等離子體源為N₂、Ar、F₂或H₂中的一種或多種氣體。

20.一種晶體管，其特征在于，所述晶體管采用權利要求1至19所述的任意一項權利要求所述的晶體管的形成方法所形成，包括：

半導體襯底；

位于所述半導體襯底內的凹槽；

位于所述凹槽內的閾值調整層和位于所述閾值調整層表面的載流子遷移層，所述閾值調整層和載流子遷移層填充滿所述凹槽，所述閾值調整層內摻雜有閾值調整離子，所述載流子遷移層中閾值調整離子的摻雜濃度小于閾值調整層中的閾值調整離子的摻雜濃度；

位于所述凹槽上方的柵極結構。