專利名稱：晶體管及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，特別涉及晶體管及其制作方法。
背景技術(shù)：
金屬-氧化物-半導(dǎo)體(MOS)晶體管是半導(dǎo)體制造中的最基本器件，其廣泛適用于各種集成電路中，根據(jù)主要載流子以及制造時的摻雜類型不同，分為NMOS和PMOS晶體管?，F(xiàn)有技術(shù)提供了一種晶體管的制作方法。請參考圖1至圖3，為現(xiàn)有技術(shù)的晶體管的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100上形成柵介質(zhì)層101和柵極102，所述柵介質(zhì)層101和柵極102構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)。繼續(xù)參考圖1，進行氧化工藝，形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的氧化層103。接著，請參考圖2，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成輕摻雜區(qū)104，所述輕摻雜區(qū)104通過離子注入形成。接著，請參考圖3，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)的側(cè)墻105。進行源/漏區(qū)重摻雜注入(S/D)，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成源區(qū)106和漏區(qū) 107。在公開號為CN101789447A的中國專利申請中可以發(fā)現(xiàn)更多關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的信
肩、ο在實際中發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有方法制作的晶體管短溝道效應(yīng)明顯，器件的性能不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種晶體管及其制作方法，抑制了晶體管的短溝道效應(yīng)，改善了晶體管的性能。為解決上述問題，本發(fā)明提供了一種晶體管的制作方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成支柱；在所述支柱的側(cè)壁形成隔離層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和支柱的外延層，所述外延層的厚度大于所述支柱的高度；在外延層表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述支柱上方；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)位于所述支柱和隔離層的兩側(cè)?？蛇x地，所述支柱的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)或絕緣材質(zhì)?？蛇x地，所述支柱的材質(zhì)為多晶硅，支柱的制作方法包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成多晶硅層；
刻蝕所述多晶硅層，形成所述支柱。可選地，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮化硅?？蛇x地，所述隔離層的厚度范圍為3 30納米?？蛇x地，所述支柱的寬度范圍為5納米 1微米?？蛇x地，所述外延層的厚度比所述支柱的高度高20 100納米。相應(yīng)地，本發(fā)明還提供一種晶體管，包括半導(dǎo)體襯底；外延層，位于所述半導(dǎo)體襯底上；柵極結(jié)構(gòu)，位于所述外延層上；支柱，位于所述柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層內(nèi)，所述支柱的高度小于所述外延層的厚度；隔離層，位于所述支柱的側(cè)壁；源區(qū)，位于所述支柱和隔離層一側(cè)的外延層內(nèi)；漏區(qū)，位于所述支柱和隔離層另一側(cè)的外延層內(nèi)?？蛇x地，所述支柱的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)、絕緣材質(zhì)?？蛇x地，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮化硅?？蛇x地，所述隔離層的厚度范圍為3 30納米?？蛇x地，所述支柱的寬度范圍為5納米 1微米。可選地，所述外延層的厚度比所述支柱的高度高20 100納米。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點通過在半導(dǎo)體襯底上形成支柱和位于支柱兩側(cè)的隔離層，然后，形成覆蓋所述支柱的外延層，在所述外延層內(nèi)形成位于所述支柱和隔離層兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū)。由于所述源區(qū)和漏區(qū)位于隔離層的兩側(cè)，從而所述隔離層可以防止所述源區(qū)和漏區(qū)的摻雜離子發(fā)生橫向擴散，改善了晶體管的短溝道效應(yīng)，并且減小源區(qū)或漏區(qū)與半導(dǎo)體襯底之間的結(jié)電容，減小了結(jié)漏電流，提高了器件的性能。


圖1 圖3是現(xiàn)有技術(shù)的晶體管制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的晶體管制作方法流程示意圖；圖5 圖10是本發(fā)明一個實施例的晶體管制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式現(xiàn)有方法制作的晶體管的短溝道效應(yīng)明顯，器件的性能不理想。隨著半導(dǎo)體工藝的發(fā)展，超淺結(jié)技術(shù)應(yīng)用于制作源區(qū)和漏區(qū)，源區(qū)和漏區(qū)之間的摻雜離子橫向擴散更加嚴重，從而使得所述的短溝道效應(yīng)更加明顯，并且源區(qū)和漏區(qū)與半導(dǎo)體襯底存在較大的結(jié)電容和結(jié)漏電流，從而降低了器件的響應(yīng)速度，影響了器件的性能。為了解決上述問題，發(fā)明人提出一種晶體管的制作方法，請參考圖4所示的本發(fā)明的晶體管制作方法流程示意圖，所述方法包括步驟Si，提供半導(dǎo)體襯底；
步驟S2，在所述半導(dǎo)體襯底上形成支柱；步驟S3，在所述支柱的側(cè)壁形成隔離層；步驟S4，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和支柱的外延層，所述外延層的厚度大于所述支柱的高度；步驟S5，在外延層表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述支柱上方；步驟S6，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)位于所述支柱和隔離層的兩側(cè)。下面將結(jié)合具體實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進行詳細地說明。首先，請參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底200。所述半導(dǎo)體襯底200材質(zhì)可以為硅或鍺硅。在所述半導(dǎo)體襯底200上形成多晶硅層211。所述多晶硅層211利用化學(xué)氣相沉積工藝制作。所述多晶硅層211用于制作支柱。所述支柱將在后續(xù)的工藝步驟中在其側(cè)壁制作隔離層，所述隔離層將用于隔離后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)。然后，請參考圖6，部分刻蝕所述多晶硅層211，在所述半導(dǎo)體襯底200上形成支柱 201。所述刻蝕為濕法刻蝕。本實施例中，所述支柱201的材質(zhì)為多晶硅。在其他的實施例中，所述支柱201的材質(zhì)還可以為單晶硅、鍺、氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅等。在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，所述支柱201的寬度應(yīng)考慮要形成的晶體管的溝道區(qū)的寬度而設(shè)計，優(yōu)選地，所述支柱201的寬度等于或略小于所述溝道區(qū)的寬度，在所述支柱 201上形成隔離層后，所述支柱201與隔離層的厚度之和與所述溝道區(qū)的寬度較為接近，從而使得所述隔離層可以有效隔離源區(qū)和漏區(qū)的摻雜離子的擴散。作為一個實施例，所述支柱201的寬度范圍為5納米 1微米，例如所述支柱201 的寬度可以為5納米、500納米或1微米。接著，請繼續(xù)參考圖6，形成覆蓋所述支柱201的側(cè)壁的隔離層202。所述隔離層 202位于后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)之間，所述隔離層202上方還將形成覆蓋所述支柱201和隔離層202的外延層。所述隔離層202位于后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)之間，從而所述隔離層202可以防止所述源區(qū)和漏區(qū)之間的摻雜離子橫向擴散，從而可以防止短溝道效應(yīng)的出現(xiàn)，并且所述支柱還可以減小源區(qū)和漏區(qū)與半導(dǎo)體襯底200之間的結(jié)電容。由于所述支柱頂部將形成外延層，所述外延層將作為所述源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道區(qū)，從而所述隔離層不會影響源區(qū)和漏區(qū)之間的導(dǎo)電溝道。作為本發(fā)明的一個實施例，所述隔離層202的材質(zhì)為絕緣材質(zhì)。所述絕緣材質(zhì)可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮化硅等。所述隔離層202可以為單層結(jié)構(gòu)，也可以為多層結(jié)構(gòu)。所述多層結(jié)構(gòu)可以為三層結(jié)構(gòu)，例如為氧化硅-氮化硅-氧化硅溝槽的ONO結(jié)構(gòu)。本實施例中，所述隔離層202的厚度范圍為3 30納米，優(yōu)選為5 30納米，例如所述隔離層202的厚度可以為5納米、10納米、20納米或30納米，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)實際需要進行具體的設(shè)置。然后，請參考圖7，在所述半導(dǎo)體襯底200上生長外延層203，所述外延層203覆蓋所述支柱201和隔離層202。所述外延層203利用外延生長工藝制作。所述外延層203的厚度應(yīng)大于所述支柱201的高度，從而位于支柱203上方的部
5分外延層203可以作為后續(xù)形成的源區(qū)和漏區(qū)之間的溝道區(qū)。作為一個實施例，所述外延層203的厚度比所述支柱201的高度大10 100納米。然后，請參考圖8，在所述外延層203上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述支柱上方。作為一個實施例，所述柵極結(jié)構(gòu)的制作方法包括在所述外延層203上形成柵介質(zhì)層204，所述柵介質(zhì)層204位于所述支柱201和隔離層202上方，所述柵介質(zhì)層204的材質(zhì)優(yōu)選為氧化硅，所述柵介質(zhì)層204的厚度范圍為 10 300埃；所述柵介質(zhì)層204上形成柵極205，所述柵極205位于所述柵介質(zhì)層204上方，所述柵極205的材質(zhì)為多晶硅。作為本發(fā)明的優(yōu)選實施例，在所述柵極結(jié)構(gòu)形成后，還需要在所述柵極結(jié)構(gòu)外側(cè)形成氧化層206，所述氧化層206用于保護所述柵極結(jié)構(gòu)，防止所述柵極結(jié)構(gòu)受到刻蝕工藝的損傷。本實施例中，所述氧化層206的厚度范圍為10 200埃。然后，請參考圖9，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層203內(nèi)形成輕摻雜區(qū)207。所述輕摻雜區(qū)207通過輕摻雜離子注入形成。輕摻雜離子注入作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)， 在此不做詳細的說明。接著，請參考圖10，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層208表面形成側(cè)墻208。作為一個實施例，所述側(cè)墻208為氧化硅-氮化硅-氧化硅構(gòu)成的ONO結(jié)構(gòu)。然后，以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻208為掩膜，進行源/漏離子注入，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層203內(nèi)形成源區(qū)209和漏區(qū)210。所述源區(qū)209和漏區(qū)210分別位于所述支柱201和隔離層202兩側(cè)的外延層203內(nèi)。所述源/漏離子注入形成源區(qū)209和漏區(qū)210 的方法作為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù)，在此不做詳細的說明。經(jīng)過上述方法，形成的晶體管結(jié)構(gòu)請參考圖10。所述晶體管包括半導(dǎo)體襯底200 ；外延層203，位于所述半導(dǎo)體襯底200上；柵介質(zhì)層204，位于所述外延層203上；柵極205，位于所述柵介質(zhì)層204上，所述柵極205和柵介質(zhì)層204構(gòu)成柵極結(jié)構(gòu)；支柱201，位于所述柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層203內(nèi)；隔離層202，覆蓋于所述支柱201的側(cè)壁；源區(qū)209，位于所述支柱201和隔離層202的一側(cè)的外延層203內(nèi)；漏區(qū)210，位于所述支柱201和隔離層202的另一側(cè)的外延層203內(nèi)；本實施例中，所述支柱201的材質(zhì)為多晶硅。在其他的實施例中，所述支柱201還
可以為氧化硅、氮化硅、碳化硅、氮氧化硅、鍺硅等。所述隔離層202材質(zhì)為絕緣材質(zhì)，例如所述隔離層202的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、 碳化硅或氮化硅。所述隔離層的厚度范圍為3 30納米。作為其他的實施例，所述支柱還可以為絕緣材質(zhì)構(gòu)成的柱狀結(jié)構(gòu)。作為本發(fā)明的一個實施例，所述支柱201的寬度范圍為5納米 1微米。所述外延層203的厚度高于所述支柱201的高度，從而位于所述支柱201的外延層203可以作為所述源區(qū)209和漏區(qū)210之間的導(dǎo)電溝道。作為一個實施例，所述外延層203的厚度比所述支柱的高度大10 100納米。綜上，本發(fā)明提供的晶體管及其制作方法，在源區(qū)和漏區(qū)之間形成隔離層，所述隔離層可以防止源區(qū)和漏區(qū)之間的摻雜離子擴散，減小了晶體管的短溝道效應(yīng)，防止源區(qū)和漏區(qū)與半導(dǎo)體襯底之間形成結(jié)電容，減小了結(jié)漏電流，改善了晶體管的性能。雖然本發(fā)明己以較佳實施例披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
權(quán)利要求
1.一種晶體管的制作方法，其特征在于，包括 提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成支柱； 在所述支柱的側(cè)壁形成隔離層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和支柱的外延層，所述外延層的厚度大于所述支柱的高度； 在外延層表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述支柱上方； 在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)位于所述支柱和隔離層的兩側(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管的制作方法，其特征在于，所述支柱的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)或絕緣材質(zhì)。
3.如權(quán)利要求3所述的晶體管的制作方法，其特征在于，所述支柱的材質(zhì)為多晶硅，支柱的制作方法包括在所述半導(dǎo)體襯底上形成多晶硅層； 刻蝕所述多晶硅層，形成所述支柱。
4.如權(quán)利要求1所述的晶體管的制作方法，其特征在于，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮化硅。
5.如權(quán)利要求1所述晶體管的制作方法，其特征在于，所述隔離層的厚度范圍為3 30納米。
6.如權(quán)利要求1所述的晶體管的制作方法，其特征在于，所述支柱的寬度范圍為5納米 1微米。
7.如權(quán)利要求1所述的晶體管的制作方法，其特征在于，所述外延層的厚度比所述支柱的高度高20 100納米。
8.一種晶體管，其特征在于，包括 半導(dǎo)體襯底；外延層，位于所述半導(dǎo)體襯底上； 柵極結(jié)構(gòu)，位于所述外延層上；支柱，位于所述柵極結(jié)構(gòu)下方的外延層內(nèi)，所述支柱的高度小于所述外延層的厚度； 隔離層，位于所述支柱的側(cè)壁； 源區(qū)，位于所述支柱和隔離層一側(cè)的外延層內(nèi)； 漏區(qū)，位于所述支柱和隔離層另一側(cè)的外延層內(nèi)。
9.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述支柱的材質(zhì)為半導(dǎo)體材質(zhì)、絕緣材質(zhì)。
10.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述隔離層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅、碳化硅或氮化硅。
11.如權(quán)利要求8所述晶體管，其特征在于，所述隔離層的厚度范圍為3 30納米。
12.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述支柱的寬度范圍為5納米 1微米。
13.如權(quán)利要求8所述的晶體管，其特征在于，所述外延層的厚度比所述支柱的高度高 20 100納米。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種晶體管及其制作方法，該方法包括提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成支柱；在所述支柱的側(cè)壁形成隔離層；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底和支柱的外延層，所述外延層的厚度大于所述支柱的高度；在外延層表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)位于所述支柱上方；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的外延層內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)位于所述支柱和隔離層的兩側(cè)。本發(fā)明解決了晶體管的短溝道效應(yīng)，提高了晶體管的性能。
文檔編號H01L29/78GK102479710SQ20101056008
公開日2012年5月30日 申請日期2010年11月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月24日
發(fā)明者趙猛 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司