晶體管及其形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)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)】
[0002]晶體管是半導(dǎo)體制造中的最基本元件，其廣泛適用于各種集成電路中。晶體管一般為對(duì)稱結(jié)構(gòu)，主要包括:位于半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源極和漏極。其中源極和漏極是通過高摻雜形成的，根據(jù)器件類型不同，可分為N型摻雜和P型摻雜。
[0003]隨著半導(dǎo)體技術(shù)的不斷發(fā)展，集成電路集成化程度越來越高，集成電路內(nèi)部的電路密度越來越大，所包含的元件數(shù)量也越來越多，半導(dǎo)體元件的尺寸也隨之減小。然而器件尺寸的不斷減小會(huì)導(dǎo)致器件的性能也受到很大的影響。例如，當(dāng)溝道的長度縮小到一定程度，晶體管開始表現(xiàn)出短溝道效應(yīng)，例如:載流子遷移率下降、閾值電壓增大以及漏極感應(yīng)勢(shì)壘下降(DIBL)等問題。由于晶體管的源極和漏極內(nèi)的摻雜離子容易向溝道區(qū)域內(nèi)進(jìn)行橫向擴(kuò)散，導(dǎo)致晶體管的橫向擊穿電壓減小，漏極感應(yīng)勢(shì)壘下降等問題也愈發(fā)顯著。并且隨著晶體管尺寸越小，上述問題越顯著。
[0004]因此,現(xiàn)有技術(shù)形成的晶體管的性能有待進(jìn)一步的提聞。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管及其形成方法，提高形成的晶體管的性能。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成凹槽；在任一凹槽靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁形成防擊穿層；在所述凹槽內(nèi)形成源漏極。
[0007]可選的，還包括:在形成所述防擊穿層的同時(shí)，形成輔助防擊穿層；其中所述輔助防擊穿層與防擊穿層分別位于相對(duì)的凹槽內(nèi)且所述輔助防擊穿層位于凹槽遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁。
[0008]可選的，形成所述防擊穿層的方法包括:對(duì)所述凹槽側(cè)壁進(jìn)行防擊穿離子注入，形成離子注入層；對(duì)所述離子注入層進(jìn)行烘焙處理，形成防擊穿層。
[0009]可選的，所述防擊穿層內(nèi)的防擊穿離子與半導(dǎo)體襯底材料的原子的摩爾比為
0.01?0.05,所述防擊穿層的厚度為2nm?50nm。
[0010]可選的，所述防擊穿離子包括碳離子、氮離子、氟離子或鍺離子。
[0011]可選的，所述碳離子的注入能量為0.5keV?1keV,劑量為lel4atom/cm2?lel5atom/cm2,注入角度為 15° ?45°。
[0012]可選的，所述烘焙處理采用爐管退火或尖峰退火工藝，所述爐管退火的溫度為800°C?900°C，時(shí)間為1min?30min，所述尖峰退火的溫度為950°C?1100°C，時(shí)間為5s ?30so ο
[0013]可選的，還包括在進(jìn)行防擊穿離子注入之后，進(jìn)行N等離子體注入，注入深度為5nm?50nm,注入濃度為lel9atom/cm3?le20atom/cm3,能量為IkeV?12keV,注入角度為15。?45°。
[0014]可選的，所述凹槽的剖面為U型、倒梯形或Σ形。
[0015]可選的，所述半導(dǎo)體襯底為絕緣體上硅襯底，包括底層硅層、位于底層硅層表面的絕緣層、位于絕緣層表面的頂層硅層。
[0016]可選的，所述凹槽的底部位于絕緣層表面。
[0017]可選的，所述源漏極的形成方法包括:形成填充滿所述凹槽的應(yīng)力層，對(duì)所述應(yīng)力層進(jìn)行摻雜離子注入。
[0018]可選的，所述應(yīng)力層的材料為SiGe、SiSn或SiC。
[0019]可選的，采用選擇性外延工藝形成所述應(yīng)力層。
[0020]可選的，所述應(yīng)力層的材料為SiGe時(shí)，所述選擇性外延工藝的溫度為600°C?800°C，所述應(yīng)力層中Ge與Si的摩爾比為0.1?0.45。
[0021]可選的，所述應(yīng)力層的材料為S i C時(shí)，所述選擇性外延工藝的溫度為68(TC?800°C，所述應(yīng)力層中C與Si的摩爾比為0.01?0.05。
[0022]可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和位于柵介質(zhì)層表面的柵極。
[0023]可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)還包括位于柵介質(zhì)層和柵極側(cè)壁表面的側(cè)墻。
[0024]為解決上述問題，本發(fā)明還提供一種采用上述方法形成的晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的凹槽；位于任一凹槽靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁的防擊穿層；位于所述凹槽內(nèi)的源漏極。
[0025]可選的，所述防擊穿層內(nèi)具有防擊穿離子，所述防擊穿離子包括碳離子、氮離子、氟離子或鍺離子，所述防擊穿離子與半導(dǎo)體襯底材料的原子的摩爾比為0.01?0.05。
[0026]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]本發(fā)明的晶體管的形成方法中，首先在半導(dǎo)體襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)，然后在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成凹槽，再在任一凹槽的靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁內(nèi)形成防擊穿層，然后再在所述凹槽內(nèi)形成源漏極。所述防擊穿層具有較高的擊穿電壓，能夠提高晶體管的源極和漏極之間的橫向擊穿電壓，從而提高晶體管的性能。
[0028]進(jìn)一步的，所述防擊穿層的形成方法包括:對(duì)所述凹槽側(cè)壁進(jìn)行防擊穿離子注入，形成離子注入層；對(duì)所述離子注入層進(jìn)行烘焙處理，形成防擊穿層。通過控制防擊穿離子注入的注入?yún)?shù)，能夠調(diào)整所述防擊穿層的摻雜濃度以及深度，從而調(diào)整所述防擊穿層的擊穿電壓。
【附圖說明】
[0029]圖1至圖5、圖10、圖11是本發(fā)明的實(shí)施例的晶體管的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖6至圖9為相同尺寸的Si與4H_SiC的電學(xué)特性的對(duì)比圖。
【具體實(shí)施方式】
[0031]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的晶體管的性能有待進(jìn)一步的提高。
[0032]由于晶體管的源極漏極內(nèi)的摻雜離子的橫向擴(kuò)散，容易導(dǎo)致晶體管的擊穿電壓下降，漏極感應(yīng)勢(shì)壘下降等問題，影響晶體管的性能。
[0033]本發(fā)明的實(shí)施例中，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成凹槽，然后在任一凹槽靠近柵極結(jié)構(gòu)一側(cè)的側(cè)壁內(nèi)形成防擊穿層，然后再在所述凹槽內(nèi)形成源漏極，從而使得所述防擊穿層位于晶體管的溝道區(qū)域與溝道區(qū)域一側(cè)的源漏極之間，提高晶體管的擊穿電壓，從而提聞晶體管的性能。
[0034]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0035]請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100。
[0036]所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底、硅鍺襯底、絕緣體上硅襯底其中的一種。在本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)待形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型，因此所述半導(dǎo)體襯底的類型不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0037]本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底100為絕緣體上硅襯底，包括底層硅層101、位于底層石圭層101表面的絕緣層102和位于絕緣層102表面的頂層娃層103。
[0038]請(qǐng)參考圖2，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括:位于部分半導(dǎo)體襯底100表面的柵介質(zhì)層201和位于所述柵介質(zhì)層201表面的柵極202。
[0039]所述柵介質(zhì)層201的材料為氧化硅或高K介質(zhì)材料，例如氧化鉿、氧化鋯等，所述柵極202的材料為多晶硅、摻雜的多晶硅或金屬等材料。
[0040]形成所述柵極結(jié)構(gòu)的方法包括:在所述半導(dǎo)體襯底100上依次形成柵介質(zhì)材料層和位于柵介質(zhì)材料層表面的柵極材料層；在所述柵極材料層表面形成圖形化掩膜層，所述圖形化掩膜層具有開口，所述開口暴露出部分柵極材料層的表面，限定柵極結(jié)構(gòu)的尺寸和位置；沿所述開口刻蝕柵極材料層和柵介質(zhì)材料層，形成柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵介質(zhì)層201和柵極202。
[0041]本實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)還包括位于柵介質(zhì)層201和柵極202側(cè)壁表面的側(cè)墻203。所述側(cè)墻203的材料可以是氧化硅和氮化硅，可以在后續(xù)工藝中保護(hù)所述柵極202和柵介質(zhì)層201。
[0042]請(qǐng)參考圖3，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成凹槽301。
[0043]所述凹槽301的剖面可以是U型、倒梯形或Σ形等不同的形狀，本實(shí)施例中，所述凹槽301的剖面形狀為倒梯形。
[0044]可以采用干法刻蝕工藝形成所述凹槽301，具體的，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體包括Cl2、CCl2F2, HBr或HCl等含鹵素元素的氣體。本實(shí)施例中，采用HBr和Cl2的混合氣體作為刻蝕氣體，O2作為緩沖氣體，其中HBr的流量為50sccm?lOOOsccm，Cl2的流量為50sccm?lOOOsccm, O2的流量為5sccm?20sccm,壓強(qiáng)