專利名稱：晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種晶體管及其制造方法。更加特別地，本發(fā)明涉及一種包括具有改善的特性的雜質(zhì)區(qū)的晶體管及制造該晶體管的方法。
背景技術(shù)：
通常，半導(dǎo)體器件的晶體管包括形成在半導(dǎo)體襯底上的柵結(jié)構(gòu)、以及設(shè)置在襯底的鄰近柵結(jié)構(gòu)兩側(cè)部分的源/漏區(qū)。該柵結(jié)構(gòu)包括形成在襯底上的柵絕緣層圖形、形成在柵絕緣層圖形上的導(dǎo)電層圖形、形成在導(dǎo)電層圖形上的硬掩模層圖形、以及形成在導(dǎo)電層圖形側(cè)壁上的隔離壁。
導(dǎo)電層圖形選擇性地在襯底中形成溝道區(qū)，其電連接源區(qū)與漏區(qū)。源區(qū)向溝道區(qū)提供載流子，而漏區(qū)釋放出由源區(qū)提供的載流子。
在傳統(tǒng)晶體管中，源/漏區(qū)與襯底之間的界面可能由于快速電子導(dǎo)致的熱載流子現(xiàn)象而破壞。為防止熱載流子現(xiàn)象，提出了形成具有弱摻雜漏(LDD)結(jié)構(gòu)的源/漏區(qū)的方法。然而，在形成LDD結(jié)構(gòu)的工藝中，在熱處理雜質(zhì)從而形成源/漏區(qū)的同時，雜質(zhì)可能擴(kuò)散到襯底中，因而減小溝道區(qū)寬度。隨著半導(dǎo)體器件的高度集成，溝道區(qū)的寬度進(jìn)一步減小。這稱作短溝道效應(yīng)。在溝道區(qū)的寬度減小時，鄰近源區(qū)的耗盡層可以與鄰近漏區(qū)的耗盡層電連接，使得可能在晶體管中發(fā)生穿通(punch-through)。穿通是盡管未向?qū)щ妼訄D形施加閾值電壓但載流子通過溝道區(qū)在源區(qū)與漏區(qū)之間移動的現(xiàn)象。在晶體管中發(fā)生穿通時，該晶體管可能完全失效。
為防止LDD結(jié)構(gòu)中的短溝道效應(yīng)，美國專利No.6,599,803和美國專利No.6,605,498中公開了一種形成具有單漏(single drain)單元結(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)上述美國專利中公開的方法，在柵電極的兩側(cè)形成凹陷。在該凹陷中生長包括硅-鍺的外延層，從而形成單漏單元結(jié)構(gòu)。另外，在韓國專利特開公告No.2003-82820中公開了一種形成半導(dǎo)體器件的方法。根據(jù)上述韓國專利特開公告中公開的方法，在柵電極的兩側(cè)形成溝槽(trench)。在柵電極的側(cè)壁之下該溝槽中形成包括絕緣材料的隔離壁。
上述形成具有單漏單元結(jié)構(gòu)的晶體管的傳統(tǒng)方法可具有諸如相對低的電阻、陡峭的PN結(jié)、降低的熱積累等一些優(yōu)點(diǎn)。因此，傳統(tǒng)的形成晶體管的方法可以應(yīng)用于柵寬度低于約100nm的晶體管。
然而，通過傳統(tǒng)方法形成的晶體管還具有一些有待改進(jìn)的特性，諸如更低的電阻、更陡峭的PN結(jié)等。因此，傳統(tǒng)方法可能無法輕易地應(yīng)用于柵寬度低于約10nm的高集成的晶體管。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種高度集成的晶體管，該晶體管包括改善的結(jié)構(gòu)，其具有出色的電學(xué)特性。
本發(fā)明還提供一種形成晶體管的方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種晶體管，其包括半導(dǎo)體襯底，該襯底具有{100}晶面的第一表面、高度比第一表面低的{100}晶面的第二表面、以及連接第一表面與第二表面的{111}晶面的側(cè)面。柵結(jié)構(gòu)形成在第一表面上。外延層形成在第二表面和側(cè)面上。雜質(zhì)區(qū)鄰近柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，雜質(zhì)區(qū)具有與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面基本相一致的側(cè)面?；蛘撸總€雜質(zhì)區(qū)可以具有設(shè)置在柵結(jié)構(gòu)中心部分與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面之間的側(cè)面。
根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，環(huán)(halo)注入?yún)^(qū)形成在半導(dǎo)體襯底的與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面相接觸的部分。環(huán)注入?yún)^(qū)防止摻雜到雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種晶體管，其包括半導(dǎo)體襯底，該襯底具有{100}晶面的第一表面、位于第一表面兩側(cè)的{100}晶面的兩第二表面、以及分別連接第一表面與第二表面的{111}晶面的兩側(cè)面。第二表面的高度比第一表面低。柵結(jié)構(gòu)形成在第一表面上。兩外延層分別形成在第二表面和側(cè)面上。兩雜質(zhì)區(qū)分別形成在外延層中。
在一個實(shí)施例中，隔離部件分別形成在柵圖形的側(cè)壁上。在一個實(shí)施例中，側(cè)面位于隔離部件下。外延層可以包括硅-鍺。
在一個實(shí)施例中，雜質(zhì)區(qū)基本包括側(cè)面，雜質(zhì)區(qū)包括半導(dǎo)體襯底的側(cè)面與柵結(jié)構(gòu)的中心部分之間的側(cè)面。雜質(zhì)區(qū)可以用碳、硼或磷摻雜。
晶體管還可包括分別形成在半導(dǎo)體襯底的與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面接觸的部分的環(huán)注入?yún)^(qū)，環(huán)注入?yún)^(qū)防止雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。環(huán)注入?yún)^(qū)可以包括與雜質(zhì)區(qū)本質(zhì)上不同的導(dǎo)電類型。
在一個實(shí)施例中，外延層包括由{111}面的側(cè)面朝[111]方向生長的第一晶體結(jié)構(gòu)和由{100}面的第二表面朝[100]方向生長的第二晶體結(jié)構(gòu)。
外延層可以包括比半導(dǎo)體襯底的第一表面高的表面。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種制造晶體管的方法。在該制造晶體管的方法中，提供半導(dǎo)體襯底，其包括{100}晶面的第一表面、高度比第一表面低的{100}晶面的第二表面、以及連接第一表面與第二表面的{111}晶面的側(cè)面。柵結(jié)構(gòu)形成在第一表面上。在第二表面和側(cè)面上生長外延層。向外延層中注入雜質(zhì)從而形成雜質(zhì)區(qū)。
在一個實(shí)施例中，形成柵結(jié)構(gòu)包括在第一表面上形成柵絕緣層圖形；以及在柵絕緣層圖形上形成導(dǎo)電圖形。
該方法還可包括在導(dǎo)電層圖形上形成硬掩模層圖形。
該方法還可包括在導(dǎo)電層圖形的側(cè)壁上形成隔離部件。側(cè)面可位于隔離部件下。形成隔離部件可以包括在導(dǎo)電層圖形的側(cè)壁上形成第一隔離壁；以及在第一隔離壁上形成第二隔離壁。第一和第二隔離壁可以包括基本相同的材料。第一和第二隔離壁包括氮化物。
在一個實(shí)施例中，第二表面和側(cè)面通過部分蝕刻半導(dǎo)體襯底而形成。半導(dǎo)體襯底可以使用包括HCl、以及GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種的蝕刻氣體部分地蝕刻。半導(dǎo)體襯底可以在約500至700℃的溫度部分地蝕刻。在一個實(shí)施例中，該方法還包括在部分地蝕刻半導(dǎo)體襯底前將環(huán)摻雜劑注入半導(dǎo)體襯底中從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在部分地蝕刻半導(dǎo)體襯底期間部分地去除初步環(huán)注入?yún)^(qū)，從而形成與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，環(huán)注入?yún)^(qū)防止雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。在一個實(shí)施例中，環(huán)摻雜劑包括與雜質(zhì)區(qū)的導(dǎo)電類型基本不同的導(dǎo)電類型。
在一個實(shí)施例中，外延層包括硅-鍺。
在一個實(shí)施例中，外延層包括由{111}面的側(cè)面朝[111]方向生長的第一晶體結(jié)構(gòu)和由{100}面的第二表面朝[100]方向生長的第二晶體結(jié)構(gòu)。
在一個實(shí)施例中，外延層包括比半導(dǎo)體襯底的第一表面高的表面。
在一個實(shí)施例中，注入雜質(zhì)與生長外延層同時進(jìn)行。
在一個實(shí)施例中，雜質(zhì)包括碳、硼或磷。
根據(jù)本發(fā)明的一個實(shí)施例，在蝕刻半導(dǎo)體襯底從而形成第二表面和側(cè)面之前，將環(huán)摻雜劑注入半導(dǎo)體襯底中，從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)。在蝕刻工藝期間部分地去除初步環(huán)注入?yún)^(qū)，從而形成與側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，因而防止雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個實(shí)施例，雜質(zhì)在外延層生長的同時注入半導(dǎo)體襯底中。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種制造晶體管的方法。在該制造晶體管的方法中，在半導(dǎo)體襯底的{100}晶面的表面上形成柵圖形。在柵圖形的側(cè)壁上形成第一隔離壁。在第一隔離壁上形成第二隔離壁。部分地蝕刻半導(dǎo)體襯底鄰近柵圖形兩側(cè)的部分，從而形成暴露出部分柵圖形、第一隔離壁和第二隔離壁的凹陷。該凹陷具有高度低于所述表面的{100}晶面的底面和連接所述表面與底面的{111}晶面的側(cè)面。生長外延層從而填充凹陷。隨后將雜質(zhì)注入外延層中從而形成雜質(zhì)區(qū)。
在一個實(shí)施例中，側(cè)面位于第一和第二隔離壁下。
在一個實(shí)施例中，該方法還包括，在形成第二隔離壁前，使用第一隔離壁作為離子注入掩模將環(huán)摻雜劑注入半導(dǎo)體襯底中，從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在形成凹陷期間部分地去除初步環(huán)注入?yún)^(qū)，從而形成與半導(dǎo)體襯底的側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，環(huán)注入?yún)^(qū)防止雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。
在一個實(shí)施例中，進(jìn)行蝕刻部分半導(dǎo)體襯底使用包括HCl、以及GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種的蝕刻氣體。
在一個實(shí)施例中，蝕刻部分半導(dǎo)體襯底在約500至700℃的溫度進(jìn)行。
在一個實(shí)施例中，外延層包括比半導(dǎo)體襯底的表面高的表面。
在一個實(shí)施例中，外延層包括硅-鍺。
在一個實(shí)施例中，注入雜質(zhì)與生長外延層同時進(jìn)行。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供一種制造晶體管的方法。在該制造晶體管的方法中，在半導(dǎo)體襯底的{100}晶面的表面上形成柵圖形。在柵圖形的側(cè)壁上形成第一隔離壁。部分蝕刻半導(dǎo)體襯底的鄰近柵圖形兩側(cè)的部分，從而形成暴露部分柵圖形和第一隔離壁的凹陷。該凹陷具有高度低于所述表面的{100}晶面的底面和連接所述表面與底面的{111}晶面的側(cè)面。生長外延層從而填充凹陷。在第一隔離壁和外延層上形成第二隔離壁。隨后將雜質(zhì)注入外延層中從而形成雜質(zhì)區(qū)。
在一個實(shí)施例中，該方法還包括，在蝕刻部分半導(dǎo)體襯底前，使用第一隔離壁作為離子注入掩模將環(huán)摻雜劑注入半導(dǎo)體襯底中，從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在形成凹陷期間部分地去除初步環(huán)注入?yún)^(qū)，從而形成與凹陷的側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，環(huán)注入?yún)^(qū)防止雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底中。在一個實(shí)施例中，外延層包括比半導(dǎo)體襯底的表面高的表面。
根據(jù)本發(fā)明，由于雜質(zhì)區(qū)具有{111}晶面的側(cè)面，PN結(jié)可以陡峭地形成。因而可以防止雜質(zhì)區(qū)之間短溝道效應(yīng)的產(chǎn)生，從而獲得具有改善的電學(xué)特性的晶體管。


從對本發(fā)明的優(yōu)選方面更加具體的描述，將使本發(fā)明的上述及其它目的、特征和優(yōu)點(diǎn)變得明顯，如附圖所示，附圖中相同的附圖標(biāo)記在不同的視圖中始終表示相同的部件。圖不必按比例，相反重點(diǎn)放在說明本發(fā)明的原理上。圖中，為清楚起見夸大了層的厚度。
圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的截面圖；圖2至5為示出形成圖1的晶體管的方法的截面圖；圖6和7為示出形成根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖；圖8至12為示出形成根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖；圖13為示出根據(jù)本發(fā)明第四實(shí)施例的晶體管的截面圖；圖14至18為示出形成圖13的晶體管的方法的截面圖；圖19和20為示出形成根據(jù)本發(fā)明第五實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖；圖21至26為示出形成根據(jù)本發(fā)明第六實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖；以及圖27為示出根據(jù)本發(fā)明第七實(shí)施例的晶體管的截面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，將參照附圖更加全面地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例?？梢岳斫?，在諸如層、區(qū)域或襯底的元件被稱為在另一元件“上”或“到其上”時，其可以直接在該另一元件上，或者也可以存在居間的元件。
實(shí)施例1圖1為示出根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的截面圖。
參照圖1，本實(shí)施例的晶體管100包括諸如硅(Si)襯底或硅-鍺(Si-Ge)襯底的半導(dǎo)體襯底110、形成在半導(dǎo)體襯底110上的柵結(jié)構(gòu)120、形成在半導(dǎo)體襯底110的鄰近柵結(jié)構(gòu)120的部分的兩外延層150、以及分別形成在外延層150中的雜質(zhì)區(qū)。
半導(dǎo)體襯底110具有包括沿{100}面取向的硅的表面118。柵結(jié)構(gòu)120形成在襯底110的表面118上。
兩個凹陷112分別形成在表面118鄰近柵結(jié)構(gòu)120的部分處。凹陷112分別包括底面116和側(cè)面114。底面116包括沿{100}面取向的硅，而側(cè)面114包括沿{111}面取向的硅。每個底面116具有遠(yuǎn)低于襯底110的表面118的高度。每個側(cè)面114在底面116與表面118之間，從而連接底面116與表面118。由于{111}面的側(cè)面114被定位，側(cè)面114與底面116之間的角度約為54.7°。例如，在形成晶體管100的工藝中，該角度可以不小于約50°或約54.7°。當(dāng)側(cè)面114與底面116之間的角度優(yōu)選地在約50至約65°，優(yōu)選為約54.7至約65°的范圍內(nèi)時，側(cè)面114可以視作包括基本沿{111}面取向的硅。
柵結(jié)構(gòu)120包括形成在襯底110的表面118上的柵圖形130、以及形成在柵圖形130側(cè)壁上的隔離部件。
柵圖形130包括形成在襯底110的表面118上的柵絕緣層圖形132、形成在柵絕緣層圖形132上的導(dǎo)電層圖形134、以及形成在導(dǎo)電層圖形134上的硬掩模層136。
襯底110的表面118的在柵絕緣層圖形132下的部分起到選擇性地電連接一個雜質(zhì)區(qū)與另一個雜質(zhì)區(qū)的溝道層的作用。
柵絕緣層132可以包括氧化硅、氮氧化硅、金屬氧化物、金屬氮氧化物等。導(dǎo)電層圖形134可以包括金屬例如鎢(W)、銅(Cu)、鋁(Al)、金屬氮化物等。另外，硬掩模層136可以包括氮化硅。
每個隔離部件可具有雙隔離壁結(jié)構(gòu)。即，每個隔離部件包括第一隔離壁142和第二隔離壁144。第一隔離壁142形成在柵圖形130的側(cè)壁上，而第二隔離壁144位于第一隔離壁142上。由于隔離部件確保晶體管100足夠的溝道長度，因此可以防止晶體管100中產(chǎn)生短溝道效應(yīng)。具體而言，凹陷112的側(cè)面114在柵圖形130與第二隔離壁144之間。第一和第二隔離壁142和144可以包括基本相同的材料，例如氮化硅?；蛘?，第一和第二隔離壁142和144可以包括彼此不同的材料。例如，第一隔離壁142可以包括氧化物，而第二隔離壁144可以包括氮化物。另外，每個隔離部件可以具有單隔離壁結(jié)構(gòu)。
外延層150分別形成在凹陷112中。外延層150可以包括硅鍺。硅鍺膜由凹陷112的側(cè)面114和底面116生長，從而形成填滿凹陷112的外延層150。結(jié)果，每個外延層150具有{111}面的側(cè)面和{100}面的底面，使得外延層150可以具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)。
雜質(zhì)注入到外延層150中，從而在外延層150中形成雜質(zhì)區(qū)。雜質(zhì)可以包括碳(C)、硼(B)、磷(P)等。根據(jù)本實(shí)施例，每個雜質(zhì)區(qū)具有與外延層150基本相同的區(qū)域。因而，每個雜質(zhì)區(qū)可以具有基本與外延層150的側(cè)面一致的側(cè)面。
以下，將參照附圖詳細(xì)描述圖1的晶體管的制造方法。
圖2至5為示出制造圖1的晶體管的方法的截面圖。
參照圖2，柵圖形130形成在{100}晶面的表面118上。襯底110可以相當(dāng)于硅襯底或硅鍺襯底。具體而言，絕緣層(未示出)形成在襯底110的表面1l8上。絕緣層可以包括氧化物。導(dǎo)電層(未示出)形成在絕緣層上。導(dǎo)電層可以包括諸如鎢的金屬。硬掩模層(未示出)形成在導(dǎo)電層上。硬掩模層可以包括諸如氮化硅的氮化物。光致抗蝕劑圖形(未示出)形成在硬掩模層上。硬掩模層、導(dǎo)電層和絕緣層使用光致抗蝕劑圖形作為蝕刻掩模被部分地蝕刻，因而在襯底110的表面118上形成柵圖形130。柵圖形130包括絕緣層圖形132、導(dǎo)電層圖形134和硬掩模層圖形136。隨后，柵圖形上的光致抗蝕劑圖形通過灰化工藝和/或剝離工藝去除。
參照圖3，第一氮化物層(未示出)形成在襯底110上從而覆蓋柵圖形130。部分地蝕刻第一氮化物層從而在柵圖形130的側(cè)壁上形成第一隔離壁142。例如，第一氮化物層包括氮化硅。
第二氮化物層(未示出)隨后形成在襯底110上從而覆蓋柵圖形130和第一隔離壁142。例如，第二氮化物層包括氮化硅。部分地蝕刻第二氮化物層從而分別在第一隔離壁142上形成第二隔離壁144。因而，在柵圖形130的側(cè)壁上形成包括第一和第二隔離壁142和144的隔離部件。結(jié)果，包括柵圖形130和隔離部件的柵結(jié)構(gòu)120形成在襯底110上。
參照圖4，部分地蝕刻襯底110鄰近的柵結(jié)構(gòu)120兩側(cè)的部分，從而形成具有{111}晶面的側(cè)面114和{100}晶面的底面116的凹陷112?？梢酝ㄟ^使用包括氯化氫(HCl)的蝕刻氣體的干法蝕刻工藝蝕刻部分襯底110。當(dāng)凹陷112形成時，第一和第二隔離壁142和144的底面通過凹陷112暴露?？蛇x擇地，第一和第二隔離壁142和144的底面以及柵圖形130的一部分可以通過凹陷112暴露通常，廣泛使用采用HCl氣體在沉積室中蝕刻硅基材料的方法。在本實(shí)施例中，在沉積室中，HCl氣體不蝕刻硅基材料，而是蝕刻包括硅的襯底110的各部分。因而，本實(shí)施例的蝕刻工藝除沉積室外可以不需要額外的蝕刻室。另外，HCl氣體可以大量地生產(chǎn)和廣泛地使用，使得用于部分蝕刻襯底110的蝕刻工藝可以穩(wěn)定且簡單地進(jìn)行。另外，由于連續(xù)的蝕刻工藝和沉積工藝可以原位(in-situ)進(jìn)行，因此諸如清潔工藝的中間工藝可以省略，因而極大減少制造晶體管120所需的時間。
在本實(shí)施例中，部分襯底110可以在HCl氣體分壓約10乇(Torr)、溫度約850℃條件下蝕刻。另外，蝕刻氣體還可以包括諸如GeH4、SiH4、SiH2Cl2(dichlorosilane，二氯甲硅烷DCS)等的含氫的額外氣體。在蝕刻氣體包括含氫的額外氣體時，基于氣體之間的熱平衡(thermal equilibrium)，該含氫的額外氣體起到相對于HCl氣體的催化劑的作用。因此，由于蝕刻反應(yīng)氣體之間的熱平衡，HCl氣可以迅速蝕刻在襯底110的各部分處的硅。在蝕刻氣體包括預(yù)定體積比的HCl氣和額外的含氫氣體時，蝕刻氣體可以在約730℃的溫度通過約1nm/秒的蝕刻速度蝕刻硅。因而，在進(jìn)行蝕刻工藝約1分鐘時，每個凹陷112可以具有約50nm的深度。
使用包括HCl氣體和諸如GeH4、SiH4、SiH2Cl2氣體等的含氫氣體的蝕刻氣體，蝕刻部分襯底110的蝕刻工藝可以在約500至約850℃的溫度，優(yōu)選在約500至約700℃的溫度進(jìn)行。
參照圖5，含硅-鍺的源氣體例如GeH4、SiH4或SiH2Cl2被引到凹陷l12上。源氣體中的硅-鍺從凹陷112的側(cè)面l14和底面116外延生長，因而形成分別填充凹陷112的外延層150，如圖5中的虛線所示。例如，通過化學(xué)氣相沉積(CVD)工藝形成外延層150從而填充凹陷112。此處，由于每個凹陷112具有{111}晶面的側(cè)面114和{100}面的底面116，所以每個外延層150具有異質(zhì)晶體結(jié)構(gòu)；其中第一晶體結(jié)構(gòu)150a由側(cè)面114朝[111]方向生長，第二晶體結(jié)構(gòu)150b由底面116朝[100]方向生長。
或者，含硅-鍺的源氣體和包括碳、硼或磷的雜質(zhì)可以同時引到凹陷112上，因而形成以該雜質(zhì)摻雜的外延層150。
結(jié)果，包括雜質(zhì)區(qū)的晶體管120形成在襯底110上，雜質(zhì)區(qū)每個都具有基本與外延層150相同的區(qū)域。即，每個雜質(zhì)區(qū)可以具有基本與外延層150的側(cè)面一致的側(cè)邊界。
實(shí)施例2如圖7所示，本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管具有與圖1的晶體管基本相同的元件，除具有與外延層150的側(cè)面十分不同的側(cè)面的雜質(zhì)區(qū)170之外。雜質(zhì)區(qū)170的側(cè)面分別位于柵圖形130的中心部分與外延層150的側(cè)面之間。因此，關(guān)于本實(shí)施例晶體管的任何其它詳細(xì)描述將不再重復(fù)。
圖6和7為示出制造根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，制造晶體管的工藝基本與參照圖2至5描述的相同，除了形成雜質(zhì)區(qū)170的工藝。
參照圖6，通過離子注入工藝向外延層150中注入包括碳、硼、磷等的雜質(zhì)，如圖中箭頭所示。實(shí)施例1中，源氣體和雜質(zhì)同時提供到凹陷112中，從而形成實(shí)施例1中的以該雜質(zhì)摻雜的外延層150。然而，根據(jù)本實(shí)施例，在生長未摻雜的外延層150從而填充凹陷112后，雜質(zhì)被另外注入到未摻雜的外延層150中。
參照圖7，熱處理具有外延層150的襯底110，使得外延層150中的雜質(zhì)擴(kuò)散從而形成雜質(zhì)區(qū)170。雜質(zhì)區(qū)170相當(dāng)于晶體管的源/漏區(qū)。源/漏區(qū)鄰近柵結(jié)構(gòu)120的兩側(cè)。因而，包括柵結(jié)構(gòu)120和雜質(zhì)區(qū)170的晶體管形成在襯底110上。
如上所述，雜質(zhì)區(qū)170具有與外延層150的側(cè)面基本不同的側(cè)面。雜質(zhì)區(qū)170的每個側(cè)面位于柵圖形130的中心部分與外延層150的側(cè)面之間。具有這種側(cè)面的雜質(zhì)區(qū)170通過經(jīng)過用于退火襯底110的熱處理工藝向襯底110中擴(kuò)散雜質(zhì)而形成。或者，雜質(zhì)區(qū)170可以具有與上述外延層150基本相同的側(cè)面。
實(shí)施例3本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體管具有與圖1的晶體管基本相同的結(jié)構(gòu)。因此，將參照圖8至12描述制造本實(shí)施例的晶體管的方法。
圖8至12為示出制造根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，在第一隔離壁142形成于柵圖形130的側(cè)壁上之后，在第二隔離壁144形成于第一隔離壁142上之前，在凹陷112中形成外延層150。
參照圖8，在半導(dǎo)體襯底110的表面118上形成包括絕緣層圖形132、導(dǎo)電層圖形134和硬掩模層圖形136的柵圖形130。表面118包括沿{100}面取向的硅。
參照圖9，分別在柵圖形130的側(cè)壁上形成包括氮化物的第一隔離壁142。例如，第一隔離壁142包括氮化硅。
參照圖10，蝕刻表面118的鄰近柵圖形130兩側(cè)的部分，因而在表面118的這些部分形成凹陷112。凹陷112可以通過使用蝕刻氣體的干法蝕刻工藝形成。蝕刻氣體可以包括HCl、以及GeH4、SiH4和SiH2Cl2中之一。用于形成凹陷112的干法蝕刻工藝可以在與實(shí)施例1中所述的基本相同的蝕刻條件下進(jìn)行。凹陷112具有{111}面的側(cè)面114和{100}面的底面116。當(dāng)凹陷112通過部分地蝕刻襯底110形成時，第一隔離壁142的底面通過凹陷112暴露?？蛇x擇地，第一隔離壁142的底面以及柵圖形130的一部分可以通過凹陷112暴露。
參照圖11，將含硅-鍺的源氣體引入到凹陷112上。硅-鍺從凹陷112的側(cè)面114和底面116外延生長，從而分別在凹陷112中形成外延層150。由于每個凹陷112具有{111}面的側(cè)面114和{100}面的底面116，因此每個外延層150具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)；其中第一晶體結(jié)構(gòu)150a由側(cè)面114朝[111]方向生長，而第二晶體結(jié)構(gòu)150b由底面116朝[100]方向生長?？蛇x擇地，可以同時將含硅-鍺的源氣體和包括碳、硼或磷的雜質(zhì)引入到凹陷112上，從而形成以該雜質(zhì)摻雜的外延層150。
參照圖12，包括氮化物的第二隔離壁144分別形成在第一隔離壁上，從而在柵圖形130的側(cè)壁上形成隔離部件。隔離部件包括第一隔離壁142和第二隔離壁144。因而，包括柵圖形130和隔離部件的柵結(jié)構(gòu)120形成在襯底110上。例如，第二隔離壁144包括氮化硅。第二隔離壁144的底部分別位于外延層150上。因此，晶體管的雜質(zhì)區(qū)具有與外延層150的邊界基本相同的邊界。具體而言，每個雜質(zhì)區(qū)具有與外延層150的側(cè)面基本一致的側(cè)面。
可選擇地，可以向外延層150中注入包括碳、硼或磷的雜質(zhì)，從而形成具有與外延層150的側(cè)面不同的側(cè)面的雜質(zhì)區(qū)。雜質(zhì)區(qū)的每個側(cè)面位于柵圖形130的中心部分與外延層150的側(cè)面之間。
實(shí)施例4參照圖13，本發(fā)明第四實(shí)施例的晶體管200包括半導(dǎo)體襯底210、形成在半導(dǎo)體襯底210上的柵結(jié)構(gòu)220、鄰近柵結(jié)構(gòu)220的兩側(cè)形成的兩外延層250、形成在外延層250中的雜質(zhì)區(qū)、以及環(huán)(halo)注入?yún)^(qū)260。
半導(dǎo)體襯底210具有{100}晶面的表面218。兩凹陷212形成在表面218鄰近柵結(jié)構(gòu)220的側(cè)壁的部分。每個凹陷212包括{100}晶面的底面216和{111}晶面的側(cè)面214。底面216具有的高度遠(yuǎn)小于表面218的高度。側(cè)面214連接底面216與表面218。
柵結(jié)構(gòu)220包括形成在表面218上的柵圖形230、以及形成在柵圖形230側(cè)壁上的隔離部件。柵圖形230包括形成在表面218上的柵絕緣層圖形232、形成在柵絕緣層圖形232上的導(dǎo)電層圖形234、以及形成在導(dǎo)電層圖形234上的硬掩模層圖形236。隔離部件可以具有雙隔離壁結(jié)構(gòu)，其包括形成在柵圖形230的側(cè)壁上的第一隔離壁242以及形成在第一隔離壁242上的第二隔離壁244。凹陷212的每個側(cè)面214位于柵圖形230的中心部分與第二隔離壁244之間。
包括硅-鍺的外延層250形成在凹陷212中。外延層250分別具有{111}面的側(cè)面和{100}面的底面。
向外延層250中注入雜質(zhì)從而在外延層250中形成雜質(zhì)區(qū)。本實(shí)施例的雜質(zhì)區(qū)具有與外延層150的側(cè)面基本一致的側(cè)面。
環(huán)注入?yún)^(qū)260形成在半導(dǎo)體襯底210的鄰近凹陷212的側(cè)面214的部分。因而，環(huán)注入?yún)^(qū)260與外延層250的側(cè)面部分接觸。環(huán)注入?yún)^(qū)260具有與雜質(zhì)區(qū)基本不同的導(dǎo)電類型，因而防止雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到半導(dǎo)體襯底210中。
以下，將參照圖14至19詳細(xì)描述形成圖13的晶體管的方法。
圖14至19為示出制造根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖。
參照圖14，包括柵絕緣層圖形232、導(dǎo)電層圖形234和硬掩模層圖形236的柵圖形230形成在上述包括沿{100}面布置的硅的表面218上。
參照圖15，向半導(dǎo)體襯底210的鄰近柵圖形230兩側(cè)的部分中注入環(huán)摻雜劑，從而在襯底210的該些部分處形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)262。初步環(huán)注入?yún)^(qū)262具有與半導(dǎo)體襯底210基本一致的導(dǎo)電類型。在形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)262前，雜質(zhì)可以以相對低的濃度注入到半導(dǎo)體襯底210的該些部分，因而在襯底210的該些部分形成弱摻雜漏(LDD)區(qū)(未示出)。
參照圖16，第一隔離壁242形成在柵圖形230的側(cè)壁上。隨后，在第一隔離壁242上形成第二隔離壁244，從而在柵圖形230的側(cè)壁上形成隔離部件。第一和第二隔離壁242和244可以包括諸如氮化硅的氮化物。因此，包括柵圖形230及第一和第二隔離壁242和244的柵結(jié)構(gòu)220被形成在襯底210上。
參照圖17，部分地蝕刻初步環(huán)注入?yún)^(qū)262從而形成具有{111}面的側(cè)面214和{100}面的底面216的凹陷212。此處，環(huán)注入?yún)^(qū)260鄰近凹陷212的側(cè)面214形成。即，所保留的初步環(huán)注入?yún)^(qū)262分別相當(dāng)于環(huán)注入?yún)^(qū)260。當(dāng)凹陷212形成時，第一和第二隔離壁242和244的底面通過凹陷212暴露。可選擇地，第一和第二隔離壁242和244的底面以及柵圖形230的一部分可以通過凹陷212暴露。環(huán)注入?yún)^(qū)260與凹陷212的側(cè)面214相接觸。初步環(huán)注入?yún)^(qū)262可以使用蝕刻氣體蝕刻，該蝕刻氣體包括HCl、以及GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種。蝕刻初步環(huán)注入?yún)^(qū)262的蝕刻工藝在與實(shí)施例1的蝕刻工藝的蝕刻條件基本相同的蝕刻條件下進(jìn)行。
在本實(shí)施例中，與半導(dǎo)體襯底210的不存在環(huán)摻雜劑的其它部分相比，在初步環(huán)注入?yún)^(qū)262中硅與HCl之間的化學(xué)反應(yīng)可更活躍地發(fā)生。初步環(huán)注入?yún)^(qū)262可以相對于襯底210在垂直方向被快速蝕刻，使得沿垂直方向在初步環(huán)注入?yún)^(qū)262中形成凹陷212的時間可以縮短。結(jié)果，可以輕易地在隔離部件下形成{111}面的側(cè)面214。
參照圖18，包括硅-鍺的源氣體被引到凹陷212上。硅-鍺從凹陷212的側(cè)面214和底面216外延生長，從而分別在凹陷212中形成外延層250。由于凹陷212具有{111}面的側(cè)面214和{100}面的底面216，因此外延層250具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)；其中第一晶體結(jié)構(gòu)250a由側(cè)面214朝[111]方向生長而第二晶體結(jié)構(gòu)250b由底面216朝[100]方向生長。包括硅-鍺的源氣體和包括碳、硼或磷的雜質(zhì)可以同時被引到凹陷212上，從而形成以該雜質(zhì)摻雜的外延層250。
結(jié)果，晶體管200的雜質(zhì)區(qū)具有與外延層250的側(cè)面基本一致的邊界。
每個雜質(zhì)區(qū)具有與環(huán)注入?yún)^(qū)260的基本不同的導(dǎo)電類型。例如，當(dāng)環(huán)注入?yún)^(qū)260具有P型時，雜質(zhì)區(qū)具有N型，反之亦然。由于環(huán)注入?yún)^(qū)260具有與雜質(zhì)區(qū)的不同的導(dǎo)電類型，因此環(huán)注入?yún)^(qū)260抑制雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)半導(dǎo)體襯底210中。因此，可以有效防止由于接近設(shè)置晶體管的源區(qū)與漏區(qū)而產(chǎn)生的晶體管200的短溝道效應(yīng)。
實(shí)施例5本發(fā)明第五實(shí)施例的晶體管具有與圖13的晶體管基本相同的元件，除了具有與外延層250的側(cè)面不同的側(cè)面的雜質(zhì)區(qū)270。雜質(zhì)區(qū)270的每個側(cè)面位于柵圖形230的中心部分與外延層250的側(cè)面之間。因此，本實(shí)施例晶體管的任何其它詳細(xì)描述將不再重復(fù)。
圖19和20為示出制造根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，形成晶體管的工藝與參照圖14至18描述的第四實(shí)施例基本相同，除了形成雜質(zhì)區(qū)270的工藝(見圖20)外。因此，將詳細(xì)描述形成外延層250后的工藝。
參照圖19，通過離子注入工藝向外延層250中注入包括碳、硼或磷的雜質(zhì)。實(shí)施例4中，源氣體和雜質(zhì)同時提供到凹陷212上，從而形成摻雜的外延層250。然而，根據(jù)本實(shí)施例，在未摻雜的外延層250生長從而填滿凹陷212后，向未摻雜的外延層250中注入雜質(zhì)。
參照圖20，熱處理具有摻雜外延層250的襯底210，從而分別在外延層250中形成雜質(zhì)區(qū)270。雜質(zhì)區(qū)270相當(dāng)于晶體管的源/漏區(qū)。當(dāng)雜質(zhì)區(qū)270鄰近柵結(jié)構(gòu)220的兩側(cè)形成時，在襯底210上完成晶體管。
如上所述，在本實(shí)施例中，雜質(zhì)區(qū)270具有與外延層250不同的側(cè)面。即，雜質(zhì)區(qū)270的每個側(cè)面位于柵圖形230的中心部分與外延層250的側(cè)面之間。具有這種側(cè)面的雜質(zhì)區(qū)270通過經(jīng)用于熱處理襯底210的退火工藝將雜質(zhì)擴(kuò)散到襯底210中而形成?；蛘撸s質(zhì)區(qū)270可以具有與外延層250的側(cè)面基本一致的側(cè)面。
實(shí)施例6本發(fā)明第六實(shí)施例的晶體管具有與圖13的晶體管基本相同的結(jié)構(gòu)。因此，關(guān)于該晶體管結(jié)構(gòu)的任何其它詳細(xì)描述將不再重復(fù)。
圖21至26為示出制造根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的方法的截面圖。在本實(shí)施例中，在第一隔離壁242形成于柵圖形230的側(cè)壁上之后，在第二隔離壁244形成于第一隔離壁242上之前，形成外延層250。
參照圖21，在半導(dǎo)體襯底210的表面218上形成包括柵絕緣層圖形232、導(dǎo)電層圖形234和硬掩模層圖形236的柵圖形230。表面218包括沿{100}面取向的硅。
參照圖22，在柵圖形230的側(cè)壁上分別形成第一隔離壁242。例如，第一隔離壁242使用諸如氮化硅的氮化物形成。
參照圖23，使用第一隔離壁242作為離子注入掩模，向半導(dǎo)體襯底210的鄰近柵圖形230兩側(cè)的部分中注入環(huán)摻雜劑，因而在襯底210的該些部分形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)262。初步環(huán)注入?yún)^(qū)262具有與半導(dǎo)體襯底210基本相同的導(dǎo)電類型。在形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)262前，可以以相對較低的濃度向襯底210的該些部分中注入雜質(zhì)，從而在襯底210的該些部分形成LDD區(qū)(未示出)。
參照圖24，使用蝕刻氣體部分地蝕刻初步環(huán)注入?yún)^(qū)262，從而形成具有{111}面的側(cè)面214和{100}面的底面216的凹陷212。同時，靠近凹陷212的側(cè)面214形成環(huán)注入?yún)^(qū)260。第一隔離壁242的底面經(jīng)凹陷212暴露?？蛇x擇地，第一隔離壁242的底面以及柵圖形230的一部分通過凹陷212暴露。環(huán)注入?yún)^(qū)260與凹陷212的側(cè)面214相接觸。蝕刻氣體可以包括HCl、以及GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種。蝕刻初步環(huán)注入?yún)^(qū)262的蝕刻工藝在與實(shí)施例1基本相同的蝕刻條件下進(jìn)行。
參照圖25，將含硅-鍺的源氣體引入到凹陷212上，使得從凹陷212的側(cè)面214和底面216外延生長硅-鍺。因而，形成外延層250從而填充凹陷212。由于，凹陷212具有{111}面的側(cè)面214和{100}面的底面216，因此外延層250具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)；其中分別地，第一晶體結(jié)構(gòu)250a由側(cè)面214朝[111]方向生長而第二晶體結(jié)構(gòu)250b由底面216朝[100]方向生長。
可以同時將含硅-鍺的源氣體和包括碳、硼或磷的雜質(zhì)引入到凹陷212上，從而形成以該雜質(zhì)摻雜的外延層250。外延層250具有與雜質(zhì)區(qū)的邊界基本一致的邊界。
或者，可以向外延層250中注入包括碳、硼或磷的雜質(zhì)，從而形成側(cè)面基本與外延層250的側(cè)面不同的雜質(zhì)區(qū)270。雜質(zhì)區(qū)270的每個側(cè)面位于柵圖形230的中心與外延層250的側(cè)面之間。
參照圖26，第二隔離壁244形成在第一隔離壁242上，從而在柵圖形230的側(cè)壁上形成隔離部件。每個第二隔離壁244使用諸如氮化硅的氮化物形成。因而，包括隔離部件和柵圖形230的柵結(jié)構(gòu)220形成在襯底210上。第二隔離壁244分別位外延層250上。于是形成第二隔離壁244，因而在襯底210上完成本實(shí)施例的晶體管。
實(shí)施例7本發(fā)明第七實(shí)施例的晶體管包括與實(shí)施例1的晶體管基本相同的元件，除了高起的外延層。因此，關(guān)于本實(shí)施例晶體管的任何其它詳細(xì)描述將不再重復(fù)。
圖27為示出根據(jù)本實(shí)施例的晶體管的截面圖。
參照圖27，高起的(elevated)外延層155具有比半導(dǎo)體襯底110的表面118高的表面，盡管外延層155具有與實(shí)施例1中半導(dǎo)體襯底110的表面118基本相同的表面。
在本實(shí)施例中，制造晶體管的方法與參照圖2至4描述的上述方法基本相同，除了形成高起的外延層155的工藝。
現(xiàn)在參照圖27，與實(shí)施例1相比，含硅-鍺的源氣體例如包括GeH4、SiH4或SiH2Cl2的氣體，被引入到凹陷112上相對長的時間。硅-鍺從凹陷112的側(cè)面114和底面116外延生長，使得高起的外延層155被形成從而填充凹陷112，并向上突出。每個高起的外延層155因此具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)；其中第一晶體結(jié)構(gòu)155a由側(cè)面114朝[111]方向生長而第二晶體結(jié)構(gòu)155b由底面116朝[100]方向生長。同時，高起的外延層155具有比半導(dǎo)體襯底110的表面118高的表面。
或者，可以同時向凹陷112上引入含硅-鍺的源氣體和包括碳、硼或磷的雜質(zhì)，從而形成以該雜質(zhì)摻雜的高起的外延層155。
結(jié)果，晶體管100在襯底110上形成，從而包括具有與高起的外延層115的側(cè)面基本一致的邊界的雜質(zhì)區(qū)。雜質(zhì)區(qū)可以相當(dāng)于晶體管100的源/漏區(qū)。
或者，未如上所述在其中摻雜雜質(zhì)而形成高起的外延層155之后，向高起的外延層155中注入雜質(zhì)，從而形成相當(dāng)于源/漏區(qū)的高起的雜質(zhì)區(qū)。
根據(jù)本發(fā)明，外延層具有異質(zhì)結(jié)構(gòu)其中第一晶體結(jié)構(gòu)由{111}面的側(cè)面朝[111]方向生長而第二晶體結(jié)構(gòu)由{100}面的底面朝[100]方向生長。因此，晶體管的雜質(zhì)區(qū)可以具有{111}面的側(cè)面，從而可以防止雜質(zhì)區(qū)之間產(chǎn)生的短溝道效應(yīng)。
雖然已經(jīng)參照優(yōu)選實(shí)施例具體示出并描述了本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解，可以在不脫離由所附權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的基礎(chǔ)上可在其中做出形式和細(xì)節(jié)的各種改變。
本申請要求2004年8月20日提交的韓國專利申請No.2004-65736的優(yōu)先權(quán)，且其全部內(nèi)容在此作為參考引入。
權(quán)利要求
1.一種晶體管，包括半導(dǎo)體襯底，其具有{100}面的第一表面、高度比所述第一表面低的{100}面的第二表面、以及連接所述第一表面連接與所述第二表面的{111}面的側(cè)面；柵結(jié)構(gòu)，其形成在所述第一表面上；外延層，其形成在所述第二表面和所述側(cè)面上；以及雜質(zhì)區(qū)，其鄰近所述柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述柵結(jié)構(gòu)包括柵絕緣層圖形，其形成在所述第一表面上；以及導(dǎo)電圖形，其形成在所述柵絕緣層圖形上。
3.如權(quán)利要求2所述的晶體管，還包括硬掩模層圖形，其形成在所述導(dǎo)電層圖形上。
4.如權(quán)利要求2所述的晶體管，還包括隔離部件，其形成在所述導(dǎo)電層圖形的側(cè)壁上。
5.如權(quán)利要求4所述的晶體管，其中所述側(cè)面位于所述隔離部件之下。
6.如權(quán)利要求4所述的晶體管，其中所述隔離部件包括第一隔離壁，其形成在所述導(dǎo)電層圖形的所述側(cè)壁上；以及第二隔離壁，形成在所述第一隔離壁上。
7.如權(quán)利要求6所述的晶體管，其中所述第一和第二隔離壁包括基本相同的材料。
8.如權(quán)利要求7所述的晶體管，其中所述第一和第二隔離壁包括氮化物。
9.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述外延層包括硅-鍺。
10.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)包括與所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面基本一致的側(cè)面。
11.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)包括所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面與所述柵結(jié)構(gòu)中心部分之間的側(cè)面。
12.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)以碳、硼或磷摻雜。
13.如權(quán)利要求1所述的晶體管，還包括環(huán)注入?yún)^(qū)，其形成于所述半導(dǎo)體襯底的鄰近所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面的部分，所述環(huán)注入?yún)^(qū)防止所述雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體襯底中。
14.如權(quán)利要求13所述的晶體管，其中所述環(huán)注入?yún)^(qū)包括與所述雜質(zhì)區(qū)的導(dǎo)電類型基本不同的導(dǎo)電類型。
15.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述外延層包括從{111}面的所述側(cè)面朝[111]方向生長的第一晶體結(jié)構(gòu)，及從{100}面的所述第二表面朝[100]方向生長的第二晶體結(jié)構(gòu)。
16.如權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述外延層包括比所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面高的表面。
17.一種晶體管，包括半導(dǎo)體襯底，其具有{100}面的第一表面、高度比所述第一表面低的{100}面的兩第二表面、以及連接所述第一表面與所述第二表面的{111}面的兩側(cè)面；柵圖形，其形成在所述第一表面上；兩外延層，分別形成在所述第二表面和所述側(cè)面上；以及兩雜質(zhì)區(qū)，分別形成在所述外延層中。
18.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中隔離部件分別形成在所述柵圖形的側(cè)壁上。
19.如權(quán)利要求18所述的晶體管，其中所述側(cè)面位于所述隔離部件之下。
20.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述外延層包括硅-鍺。
21.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)包括與所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面基本一致的側(cè)面。
22.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)包括所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面與所述柵結(jié)構(gòu)的中心部分之間的側(cè)面。
23.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述雜質(zhì)區(qū)以碳、硼或磷摻雜。
24.如權(quán)利要求17所述的晶體管，還包括環(huán)注入?yún)^(qū)，其分別形成在所述半導(dǎo)體襯底的與所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面接觸的部分處，所述環(huán)注入?yún)^(qū)防止所述雜質(zhì)區(qū)中的雜質(zhì)擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體襯底中。
25.如權(quán)利要求24所述的晶體管，其中所述環(huán)注入?yún)^(qū)包括與所述雜質(zhì)區(qū)的導(dǎo)電類型基本不同的導(dǎo)電類型。
26.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述外延層包括從{111}面的所述側(cè)面朝[111]方向生長的第一晶體結(jié)構(gòu)和從{100}面的所述第二表面朝[100]方向生長的第二晶體結(jié)構(gòu)。
27.如權(quán)利要求17所述的晶體管，其中所述外延層包括比所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面高的表面。
28.一種制造晶體管的方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，該襯底具有{100}面的第一表面、高度比所述第一表面低的{100}面的第二表面、以及連接所述第一表面與所述第二表面的{111}面的側(cè)面；在所述第一表面上形成柵結(jié)構(gòu)；在所述第二表面和所述側(cè)面上生長外延層；以及向所述外延層中注入雜質(zhì)從而形成雜質(zhì)區(qū)。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中形成所述柵結(jié)構(gòu)包括在所述第一表面上形成柵絕緣層圖形；以及在所述柵絕緣層圖形上形成導(dǎo)電圖形。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在所述導(dǎo)電層圖形上形成硬掩模層圖形。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，還包括在所述導(dǎo)電層圖形的側(cè)壁上形成隔離部件。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中所述側(cè)面位于所述隔離部件之下。
33.如權(quán)利要求31所述的方法，其中形成所述隔離部件包括在所述導(dǎo)電層圖形的所述側(cè)壁上形成第一隔離壁；以及在所述第一隔離壁上形成第二隔離壁。
34.如權(quán)利要求33所述的方法，其中所述第一和第二隔離壁包括基本相同的材料。
35.如權(quán)利要求34所述的方法，其中所述第一和第二隔離壁包括氮化物。
36.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述第二表面和所述側(cè)面通過部分蝕刻所述半導(dǎo)體襯底而形成。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中所述半導(dǎo)體襯底使用包括GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種、以及HCl的蝕刻氣體部分地蝕刻。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中在約500至約700℃的溫度部分地蝕刻所述半導(dǎo)體襯底。
39.如權(quán)利要求36所述的方法，在部分地蝕刻所述半導(dǎo)體襯底前，還包括將環(huán)摻雜劑注入到所述半導(dǎo)體襯底中從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在部分地蝕刻所述半導(dǎo)體襯底期間部分地去除所述初步環(huán)注入?yún)^(qū)從而形成與所述半導(dǎo)體襯底的所述側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，所述環(huán)注入?yún)^(qū)防止所述雜質(zhì)擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體襯底中。
40.如權(quán)利要求39所述的方法，其中所述環(huán)摻雜劑包括與所述雜質(zhì)區(qū)的導(dǎo)電類型基本不同的導(dǎo)電類型。
41.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述外延層包括硅-鍺。
42.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述外延層包括從{111}面的所述側(cè)面朝[111]方向生長的第一晶體結(jié)構(gòu)和從{100}面的所述第二表面朝[100]方向生長的第二晶體結(jié)構(gòu)。
43.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述外延層包括比所述半導(dǎo)體襯底的所述第一表面高的表面。
44.如權(quán)利要求28所述的方法，其中注入所述雜質(zhì)與生長所述外延層同時進(jìn)行。
45.如權(quán)利要求28所述的方法，其中所述雜質(zhì)包括碳、硼或磷。
46.一種制造晶體管的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的{100}面的表面上形成柵圖形；在所述柵圖形的側(cè)壁上形成第一隔離壁；在所述第一隔離壁上形成第二隔離壁；蝕刻所述半導(dǎo)體襯底的鄰近所述柵圖形的兩側(cè)的部分，從而形成凹陷，該凹陷包括高度低于所述表面的{100}面的底面、以及連接所述表面與所述底面的{111}面的側(cè)面，該凹陷暴露出所述第一隔離壁和所述第二隔離壁或者所述第一隔離壁、所述第二隔離壁和所述柵圖形的一部分；在所述凹陷中生長外延層；以及將雜質(zhì)注入所述外延層中從而形成雜質(zhì)區(qū)。
47.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述側(cè)面位于所述第一和第二隔離壁之下。
48.如權(quán)利要求46所述的方法，在形成所述第二隔離壁前，還包括使用所述第一隔離壁作為離子注入掩模將環(huán)摻雜劑注入所述半導(dǎo)體襯底中從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在形成所述凹陷期間部分地去除所述初步環(huán)注入?yún)^(qū)從而形成與所述側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，所述環(huán)注入?yún)^(qū)防止所述雜質(zhì)擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體襯底中。
49.如權(quán)利要求46所述的方法，其中蝕刻所述半導(dǎo)體襯底的所述部分使用包括GeH4、SiH4和SiH2Cl2中的至少一種以及HCl的蝕刻氣體進(jìn)行。
50.如權(quán)利要求46所述的方法，其中蝕刻所述半導(dǎo)體襯底的所述部分在約500至約700℃的溫度進(jìn)行。
51.如權(quán)利要求46所述的方法，其中外延層包括比所述半導(dǎo)體襯底的所述表面高的表面。
52.如權(quán)利要求46所述的方法，其中所述外延層包括硅-鍺。
53.如權(quán)利要求46所述的方法，其中注入所述雜質(zhì)與生長所述外延層同時進(jìn)行。
54.一種制造晶體管的方法，包括在半導(dǎo)體襯底的{100}面的表面上形成柵圖形；在所述柵圖形的側(cè)壁上形成第一隔離壁；部分蝕刻所述半導(dǎo)體襯底的鄰近所述柵圖形的所述側(cè)壁的部分，從而形成包括高度低于所述表面的{100}面的底面以及連接所述表面與所述底面的{111}面的側(cè)面的凹陷，所述凹陷暴露出所述第一隔離壁或者所述第一隔離壁和所述柵圖形的一部分；分別在所述凹陷中生長外延層；在所述第一隔離壁和所述外延層上形成第二隔離壁；以及將雜質(zhì)注入所述外延層中從而形成雜質(zhì)區(qū)。
55.如權(quán)利要求54所述的方法，在蝕刻所述半導(dǎo)體襯底的所述部分前，還包括使用所述第一隔離壁作為離子注入掩模將環(huán)摻雜劑注入所述半導(dǎo)體襯底中，從而形成初步環(huán)注入?yún)^(qū)；并且在形成所述凹陷期間部分地去除所述初步環(huán)注入?yún)^(qū)，從而形成與所述凹陷的所述側(cè)面相接觸的環(huán)注入?yún)^(qū)，所述環(huán)注入?yún)^(qū)防止所述雜質(zhì)擴(kuò)散到所述半導(dǎo)體襯底中。
56.如權(quán)利要求54所述的方法，其中所述外延層包括比所述半導(dǎo)體襯底的所述表面高的表面。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種晶體管及其制造方法。本發(fā)明的晶體管包括半導(dǎo)體襯底，其具有{100}晶面構(gòu)成的第一表面、高度比第一表面低的{100}晶面構(gòu)成的第二表面、以及連接第一表面與第二表面的{111}晶面構(gòu)成的側(cè)面。柵結(jié)構(gòu)形成在第一表面上。外延層形成在第二表面和側(cè)面上。雜質(zhì)區(qū)鄰近柵結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成。雜質(zhì)區(qū)具有{111}面構(gòu)成的側(cè)面，從而可防止雜質(zhì)區(qū)之間產(chǎn)生的短溝道效應(yīng)。
文檔編號H01L21/336GK1738056SQ20051006394
公開日2006年2月22日 申請日期2005年3月30日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月20日
發(fā)明者上野哲嗣, 申東石, 李化成, 李 浩, 李承換 申請人:三星電子株式會社