[發明專利]具有超陡逆行阱的體鰭片FET及其制造方法

有效

• 申請號: 201310613247.6
• 申請日: 2013-11-27
• 公開（公告）號: CN103871893A
• 公開（公告）日: 2014-06-18
• 發明（設計）人: 蔡勁;K·K·陳;R·H·德納爾德;B·B·多里斯;B·P·林德爾;R·穆拉麗達;G·G·沙希迪
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L27/092
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

技術領域

本發明涉及半導體制造，更具體地，涉及具有逆行摻雜阱以減少或避免在體襯底中形成的鰭片FET中的穿通效應的器件和方法。

背景技術

穿通效應是在金屬氧化物場效應晶體管（MOSFET）中的源極和漏極區域之間發生的寄生泄漏電流。因為在漏極和源極區域之間存在寄生電流路徑，金屬氧化物半導體（MOS）晶體管的泄漏電流可能增加。在體MOSFET中存在這樣的寄生路徑，例如，在源極和漏極之間，但是在柵極下面更深處的區域中。因為電路位于遠離柵極的體中，所以此部分泄漏電流很難被柵極控制。此寄生電流疊加到亞閾值漏電流上導致功率損耗的增加。

在絕緣體上硅（SOI）襯底上構建的鰭片場效應晶體管（鰭片FET）具有基本減少了穿通效應的優點，因為掩埋氧化物的存在將鰭片底部處的漏極到源極耦合最小化。然而，在體襯底中，在鰭片下面的區域中穿通效應很明顯。一種減少穿通效應的方法是增加整個體襯底的摻雜水平。作為結果，漏極和源極耗盡區域將變得更小并且將不會建立寄生電流路徑。然而，此襯底的摻雜在后續處理期間向上擴散到鰭片，導致鰭片在鰭片的底部處具有比頂部更高的閾值電壓。為了抵消這一點，鰭片可以是錐形的（底部比頂部更寬）以在整個鰭片高度內保持基本均勻的閾值電壓。另外，向上到鰭片的隨機摻雜劑擴散會導致閾值電壓（Vt）變化。一個較佳備選是防止穿通、保持在整個鰭片高度內的均勻的閾值并且避免Vt波動。

發明內容

一種采用體襯底形成鰭片晶體管的方法，包括在體襯底中或者上形成超陡逆行阱（SSRW），所述阱包括第一導電類型摻雜劑的摻雜部分并且在所述體襯底中在未摻雜層下形成，所述SSRW在對應于鰭片結構的位置之下形成；在所述未摻雜層上生長鰭片材料；從所述鰭片材料形成所述鰭片結構；在所述鰭片結構上形成柵極結構；以及形成鄰近所述鰭片結構的源極和漏極區域以形成鰭片場效應晶體管。

另一種用體襯底形成鰭片晶體管的方法，包括：在所述體襯底上生長延伸區域；在所述體襯底中形成窄溝槽隔離區域以分離器件區域；掩蔽第一器件區域以在所述延伸區域中形成第一超陡逆行阱（SSRW），所述第SSRW包括在所述延伸區域的未摻雜部分之下的摻雜部分；不掩蔽所述第一器件區域并且掩蔽第二器件區域以形成第二SSRW，所述第二SSRW包括在所述延伸區域的未摻雜部分之下的摻雜部分，其中在所述第二SSRW中的摻雜與所述第一SSRW的極性相反；不掩蔽所述第二器件區域；在所述第一和第二SSRW上生長鰭片材料；從所述鰭片材料形成鰭片結構，所述鰭片材料在各自的器件區域中摻雜有導電類型與在各自的鰭片結構下的所述SSRW的摻雜劑相反的摻雜劑；在所述鰭片結構上形成柵極疊層；以及形成鄰近所述鰭片結構的源極和漏極區域以形成N-型和P-型鰭片場效應晶體管。

一種具有用體襯底形成的鰭片晶體管的器件，包括超陡逆行阱（SSRW），在體襯底上或中形成，所述阱包括在未摻雜層下的第一導電類型摻雜劑的摻雜部分，所述摻雜部分包括高摻雜接地面（ground?plane）；在SSRW上從鰭片材料形成鰭片結構，在鰭片結構上形成柵極疊層，以及形成鄰近所述鰭片結構的源極和漏極區域以形成鰭片場效應晶體管。

另一種具有用體襯底形成的鰭片晶體管的器件，包括體襯底，在體襯底上形成的延伸區域以及在體襯底中形成的窄溝槽隔離區域以分離器件區域。第一器件區域包括在所述延伸區域中的第一超陡逆行阱（SSRW），所述第一SSRW包括在所述延伸區域的未摻雜部分之下的摻雜部分。第二器件區域包括第二SSRW，所述第二SSRW包括在所述延伸區域的未摻雜層之下的摻雜部分，其中在所述第二SSRW中的摻雜與所述第一SSRW的極性相反。以鰭片材料形成的鰭片結構，所述鰭片材料在各自的器件區域中摻雜有導電類型與在各自的鰭片結構之下的所述SSRW的摻雜劑相反的摻雜劑。柵極疊層在所述鰭片結構上形成。源極和漏極區域鄰近所述鰭片結構形成以形成N-型和P-型鰭片場效應晶體管。

聯系附圖閱讀下列對示出的實施例的詳細描述，將明白這些和其它特征以及優點。

附圖說明

參考隨后的附圖，在下列優選實施例的詳細描述中，提供了本發明的細節：

圖1示出了根據本原理的具有含有兩個擴散阻擋層的超陡逆行阱(SSRW)的鰭片FET器件的部分截面圖；

圖2示出了根據本原理的具有在NFET中的鰭片下面形成的超陡逆行阱(SSRW)的鰭片FET器件的部分截面圖；

圖3示出了根據本原理的具有在PFET中的鰭片下面形成的超陡逆行阱（SSRW)的鰭片FET器件的部分截面圖；