[發(fā)明專利]晶體管及其形成方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310157798.6
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN104124170A
• 公開（公告）日: 2014-10-29
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙猛
• 申請（專利權(quán)）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(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)明涉及半導體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種晶體管及其形成方法。

背景技術(shù)

在半導體工藝中，晶體管的閾值電壓等于形成溝道需要的柵極對源極的偏置電壓。如果柵極對源極的偏置電壓小于閾值電壓，就不會產(chǎn)生溝道。

柵極結(jié)構(gòu)底部的摻雜是決定閾值電壓的主要因素，晶體管的底部摻雜能通過在柵極結(jié)構(gòu)底部下的離子注入來調(diào)整，這種離子注入被叫做閾值調(diào)整注入。

目前，傳統(tǒng)的閾值調(diào)整注入方法可以通過摻雜注入閾值調(diào)整離子完成，通過在柵極結(jié)構(gòu)下面的襯底中形成合適的摻雜區(qū)，從而實現(xiàn)對半導體閾值電壓的調(diào)整。但是對所述襯底進行閾值調(diào)整離子摻雜之后會降低襯底內(nèi)載流子的遷移率。與本征半導體相比，進行閾值調(diào)整離子摻雜后的半導體材料中，閾值調(diào)整離子使得載流子的散射幾率增大，從而使載流子的遷移率下降，閾值調(diào)整離子的濃度越大，遷移率越小。載流子遷移率下降會提高晶體管的功耗，降低器件的電流承受能力和晶體管的開關(guān)速度。

所以，現(xiàn)有的晶體管在調(diào)整閾值電壓的同時，還需要提高其溝道區(qū)域的載流子的遷移率，改善短溝道效應。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管及其形成方法，所述晶體管的形成方法能夠在實現(xiàn)對晶體管的閾值電壓進行調(diào)整的同時，提高溝道內(nèi)的載流子遷移率。

為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案提供一種晶體管的形成方法，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(nèi)形成凹槽；在所述凹槽內(nèi)依次外延形成閾值調(diào)整層和載流子遷移層，所述載流子遷移層和閾值調(diào)整層填充滿所述凹槽，所述閾值調(diào)整層內(nèi)摻雜有閾值調(diào)整離子，所述載流子遷移層中閾值調(diào)整離子的摻雜濃度小于閾值調(diào)整層中的閾值調(diào)整離子的摻雜濃度；在所述凹槽上方形成柵極結(jié)構(gòu)。

可選的，在形成所述閾值調(diào)整層之前，在所述凹槽側(cè)壁表面形成隔離側(cè)墻，所述隔離側(cè)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(cè)壁。

可選的，所述隔離側(cè)墻的厚度為2nm～8nm。

可選的，所述半導體襯底的表面高于隔離側(cè)墻頂部5nm～20nm。

可選的，所述閾值調(diào)整層的厚度為10nm～50nm。

可選的，所述閾值調(diào)整離子為硼、銦、磷或砷中的一種或幾種。

可選的，所述閾值調(diào)整層中的閾值調(diào)整離子的濃度為5E17atom/cm³～1E19atom/cm³。

可選的，所述閾值調(diào)整層內(nèi)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(diào)整層中擴散阻擋離子的摻雜濃度為1E19atom/cm³～1.5E22atom/cm³。

可選的，所述載流子遷移層包括位于閾值調(diào)整層表面的阻擋層。

可選的，所述阻擋層的厚度為3nm～15nm。

可選的，所述阻擋層的材料為硅，并且所述阻擋層內(nèi)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。

可選的，所述阻擋層內(nèi)摻雜有閾值調(diào)整離子，所述阻擋層內(nèi)的閾值調(diào)整離子的濃度小于閾值調(diào)整層內(nèi)閾值調(diào)整離子的濃度，所述阻擋層內(nèi)的閾值調(diào)整離子的濃度為5E16atom/cm³～1E18atom/cm³。

可選的，所述載流子遷移層包括位于所述阻擋層表面的本征層。

可選的，所述本征層的厚度為10nm～25nm。

可選的，所述本征層的材料為硅。

可選的，所述本征層內(nèi)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/cm³～1E22atom/cm³。

可選的，所述載流子遷移層包括位于閾值調(diào)整層表面的阻擋層和位于所述阻擋層表面的本征層。

可選的，還包括，對所述載流子遷移層表面進行等離子體處理。

可選的，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。