專利名稱：結(jié)型場效應(yīng)管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種結(jié)型場效應(yīng)管及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著工藝節(jié)點的逐漸降低，現(xiàn)有技術(shù)為了減小金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)管(MOSFET)的短溝道效應(yīng)，通常會在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成應(yīng)力襯墊層作為源/漏電極層，以提高MOSFET的溝道區(qū)的載流子遷移率，增強MOSFET的性能。結(jié)型場效應(yīng)管(JFET)由于器件尺寸小，具有優(yōu)于MOSFET的優(yōu)點，有助于半導(dǎo)體器件進一步朝向高密度、小型化的方向發(fā)展。然而，隨著工藝節(jié)點的進一步降低，當(dāng)結(jié)型場效應(yīng)管的尺寸減小到一定程度時，同樣存在短溝道效應(yīng)的問題，所述短溝道效應(yīng)會影響結(jié)型場效應(yīng)管的性能，將會限制半導(dǎo)體技術(shù)的進一步發(fā)展。如何提高結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕其短溝道效應(yīng)成為亟需解決的問題。更多關(guān)于結(jié)型場效應(yīng)管的說明，請參考公開號為“CN1193193A”的中國專利。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種結(jié)型場效應(yīng)管及其形成方法，減小短溝道效應(yīng)，提高結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)的載流子遷移率。為解決上述問題，本發(fā)明的實施例提供一種結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)；形成位于所述阱區(qū)表面的第一絕緣層，所述第一絕緣層具有貫穿其厚度的應(yīng)力襯墊層圖形；以所述第一絕緣層為掩膜，沿所述應(yīng)力襯墊層圖形刻蝕所述阱區(qū)和部分厚度的半導(dǎo)體襯底，形成第一開口 ；向所述第一開口內(nèi)填充滿應(yīng)力襯墊層；形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述應(yīng)力襯墊層、第一絕緣層和部分阱區(qū)，且所述第二絕緣層定義出第一子?xùn)艌D形；沿所述第一子?xùn)艌D形，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子，于半導(dǎo)體襯底和阱區(qū)交界處形成第一子?xùn)?。可選地，所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50% ;當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%?？蛇x地，所述應(yīng)力襯墊層的形成步驟包括:采用選擇性外延工藝，形成填充滿所述第一開口的應(yīng)力襯墊薄膜；采用離子注入工藝向所述應(yīng)力襯墊薄膜內(nèi)注入離子，形成應(yīng)力襯墊層?？蛇x地，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，所述選擇性外延沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括:SiH4、SiH2Cl2, GeH4 和 H2。可選地，所述選擇性外延沉積工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-800°C，沉積腔室的壓強為 0.l-10Torr。可選地，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:能量為30-50kev，注入的離子濃度為lE19/cm3-lE20/cm3。可選地，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子的參數(shù)范圍為:能量為30_50kev，注入尚子的劑量為0.5-6.0E16/cm2?？蛇x地，所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型與所述阱區(qū)、應(yīng)力襯墊層的摻雜類型相反，且與所述第一子?xùn)诺膿诫s類型相同。可選地，還包括:在所述第一子?xùn)派戏降内鍏^(qū)表面形成第二子?xùn)?，所述第二子?xùn)排c所述應(yīng)力襯墊層表面齊平。可選地，所述第二子?xùn)诺膿诫s類型與所述第一子?xùn)?、半?dǎo)體襯底的摻雜類型相同?？蛇x地，所述第二子?xùn)诺男纬晒に嚍檫x擇性外延工藝和離子注入工藝?？蛇x地，所述選擇性外延工藝采用的反應(yīng)物包括SiH2Cl2和H2?？蛇x地，所述選擇性外延工藝的參數(shù)范圍為=SiH2Cl2的流量為50-400SCCm，H2的流量為 10-100slm。可選地，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-900°C，能量為30_50kev，注入尚子的劑量為0.5-6.0E16/cm2。可選地，還包括:形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第二子?xùn)疟砻娴慕饘俟杌飳??？蛇x地，所述金屬硅化物層的材料為硅化鎳或硅化鈷。可選地，所述金屬硅化物層的形成工藝為選擇性外延沉積工藝?？蛇x地，所述第二絕緣層的形成方法為:形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第一絕緣層表面的第一絕緣材料層，所述第一絕緣材料層具有第二開口圖形；以所述第一絕緣材料層為掩膜去除相鄰兩個應(yīng)力襯墊層之間的第一絕緣層，形成第二開口 ；在所述第二開口的側(cè)壁形成第二絕緣材料層，所述第二絕緣材料層內(nèi)具有第一子?xùn)艌D形，所述第二絕緣材料層和第一絕緣層材料層共同構(gòu)成第二絕緣層?？蛇x地，所述第二絕緣層的形成方法為:形成覆蓋所述應(yīng)力襯墊層和第一絕緣層表面的第三絕緣層，形成覆蓋所述第三絕緣層表面的光刻膠層，所述光刻膠層具有柵極圖形，以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第三絕緣層和第一絕緣層，形成第二絕緣層。本發(fā)明的實施例還提供了一種結(jié)型場效應(yīng)管，包括:半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)；位于所述阱區(qū)表面的絕緣層；應(yīng)力襯墊層，貫穿所述絕緣層和阱區(qū)，且延伸至所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)；第一子?xùn)?，位于相鄰兩個應(yīng)力襯墊層之間，且位于所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底的交界處，所述第一子?xùn)磐ㄟ^絕緣層、阱區(qū)與應(yīng)力襯墊層隔離。可選地，所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50% ;當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%?？蛇x地，所述第一子?xùn)诺牡撞颗c所述應(yīng)力襯墊層的底部齊平。
可選地，所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型與所述阱區(qū)、應(yīng)力襯墊層的摻雜類型相反，且與所述第一子?xùn)诺膿诫s類型相同?？蛇x地，還包括:位于所述阱區(qū)表面、且位于所述第一子?xùn)派戏降牡诙訓(xùn)?，所述第一子?xùn)藕偷诙訓(xùn)庞刹糠众鍏^(qū)隔開。可選地，所述第二子?xùn)诺谋砻媾c所述應(yīng)力襯墊層的表面齊平?？蛇x地，所述第二子?xùn)诺膿诫s類型與所述第一子?xùn)?、半?dǎo)體襯底的摻雜類型相同。可選地，還包括:位于所述應(yīng)力襯墊層和第二子?xùn)疟砻娴慕饘俟杌飳?。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點:以第一絕緣層為掩膜，在源/漏電極層處形成應(yīng)力襯墊層，形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第一絕緣層表面的第二絕緣層，并以第二絕緣層為掩膜形成第一子?xùn)抛鳛闁烹姌O層，形成工藝簡單，形成的結(jié)型場效應(yīng)管溝道區(qū)的應(yīng)力大，溝道區(qū)的載流子遷移率高，后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管的性能好。


圖1是本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法的流程示意圖；圖2-圖11是本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的結(jié)型場效應(yīng)管的尺寸減小時，會出現(xiàn)短溝道效應(yīng)，其溝道區(qū)的載流子遷移率降低，影響了結(jié)型場效應(yīng)管的性能。經(jīng)過研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)提高金屬氧化物半導(dǎo)體型場效應(yīng)管(MOSFET)的方法為在半導(dǎo)體襯底內(nèi)填充鍺硅(SiGe)或碳硅(SiC)形成應(yīng)力襯墊層作為源/漏電極層，提高溝道區(qū)的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，以達到提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕MOSFET的短溝道效應(yīng)的目的。經(jīng)過進一步發(fā)現(xiàn)，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，減輕結(jié)型場效應(yīng)管的短溝道效應(yīng)，也可以采用與減輕MOSFET的短溝道效應(yīng)相類似的方法，在用于形成結(jié)型場效應(yīng)管的源/漏電極層處，填充摻雜的鍺硅或碳硅作為應(yīng)力襯墊層，以提高溝道區(qū)的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，達到提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕結(jié)型場效應(yīng)管的短溝道效應(yīng)的目的。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施方式
做詳細的說明。請參考圖1，本發(fā)明的實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，包括:步驟S101，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)；步驟S103，形成位于所述阱區(qū)表面的第一絕緣層，所述第一絕緣層具有貫穿其厚度的應(yīng)力襯墊層圖形；步驟S105，以所述第一絕緣層為掩膜，沿所述應(yīng)力襯墊層圖形刻蝕所述阱區(qū)和部分厚度的半導(dǎo)體襯底，形成第一開口 ；步驟S107，向所述第一開口內(nèi)填充滿應(yīng)力襯墊層；步驟S109，形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述應(yīng)力襯墊層、第一絕緣層和部分阱區(qū)，且所述第二絕緣層定義出第一子?xùn)艌D形；
步驟S111，沿所述第一子?xùn)艌D形，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子，于半導(dǎo)體襯底和阱區(qū)交界處形成第一子?xùn)?。具體的，請參考圖2-圖11，圖2-圖11示出了本發(fā)明的實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖2，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)具有阱區(qū)201。所述半導(dǎo)體襯底200用于為后續(xù)工藝提供平臺。所述半導(dǎo)體襯底200的材料為單晶硅。所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型與所述阱區(qū)201的摻雜類型相反。在本發(fā)明的實施例中，后續(xù)形成的場效應(yīng)管為P溝道場效應(yīng)管(P-JFET)，因此，所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型為η型。即所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)摻雜有η型離子，例如磷離子、砷離子、銻離子等。所述阱區(qū)201用于作為形成源/漏電極層和溝道區(qū)的平臺。在本發(fā)明的實施例中，所述阱區(qū)201的摻雜類型為P型，即阱區(qū)201內(nèi)摻雜有P型離子，例如硼離子等。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，還包括:形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI) 203，所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)203貫穿所述阱區(qū)201厚度，并位于部分厚度的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)，用于隔離相鄰的結(jié)型場效應(yīng)管。需要說明的是，在本發(fā)明的實施例中，后續(xù)形成的場效應(yīng)管還可以為η溝道的場效應(yīng)管(n-JFET)，即所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型為p型，所述阱區(qū)201的摻雜類型為η型。請參考圖3，形成位于所述阱區(qū)201表面的第一絕緣層205，所述第一絕緣層205具有貫穿其厚度的應(yīng)力襯墊層圖形206。所述第一絕緣層205用于作為后續(xù)形成應(yīng)力襯墊層時的掩膜，保護阱區(qū)201不受損壞。所述第一絕緣層205的形成工藝為物理或化學(xué)氣相沉積工藝，所述第一絕緣層205的材料為氧化硅等絕緣材料，在此不再贅述?？紤]到本發(fā)明實施例的應(yīng)力襯墊層主要形成在源/漏電極層處，因此所述第一絕緣層205內(nèi)至少具有兩個應(yīng)力襯墊層圖形206，分別定義出源/漏電極層的位置，即兩個應(yīng)力襯墊層的位置。請參考圖4，以所述第一絕緣層205為掩膜，沿所述應(yīng)力襯墊層圖形刻蝕所述阱區(qū)201和部分厚度的半導(dǎo)體襯底200，形成第一開口 207。所述第一開口 207用于后續(xù)填充鍺硅(SiGe)薄膜或碳硅(SiC)薄膜形成應(yīng)力襯墊層。所述第一開口 207的形成工藝為干法刻蝕工藝，由于采用干法刻蝕工藝形成第一開口 207的工藝已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。請參考圖5，向所述第一開口內(nèi)填充滿應(yīng)力襯墊層209。所述應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型與所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型相反，與所述阱區(qū)201的摻雜類型相同，用于作為后續(xù)的源/漏電極層(未標示)。所述應(yīng)力襯墊層209的材料為鍺硅(SiGe)或碳硅(SiC)。所述鍺硅(SiGe)或碳硅(SiC)與硅具有相同的結(jié)構(gòu)，但具有不同的晶格常數(shù)，可以引起與應(yīng)力襯墊層209相鄰的硅內(nèi)部產(chǎn)生拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，即在結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)提供較大的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，以提高后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕小尺寸的結(jié)型場效應(yīng)管的短溝道效應(yīng)。在本發(fā)明的實施例中，所述結(jié)型場效應(yīng)管為P溝道結(jié)型場效應(yīng)管(P-JFET)，所述應(yīng)力襯墊層209的材料為鍺硅(SiGe)，所述應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型為P型，即摻雜有P型離子。
發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50%時，后續(xù)形成的P溝道結(jié)型場效應(yīng)管(P-JFET)溝道區(qū)的應(yīng)力大，載流子的遷移率高，短溝道效應(yīng)不明顯。所述應(yīng)力襯墊層209的形成工藝為沉積工藝和離子注入工藝。在本發(fā)明的實施例中，所述應(yīng)力襯墊層209的形成工藝選擇性外延沉積工藝(selective epitaxy)和離子注入工藝。其中，所述選擇性外延沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括:SiH4、SiH2Cl2、GeH4和H2，所述選擇性外延沉積工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-800°C，沉積腔室的壓強為0.1-1OTorr時，形成的應(yīng)力襯墊層209的質(zhì)量好。所述離子注入工藝的工藝參數(shù)范圍為:能量為30_50kev,注入的離子濃度為 1E19/cm3-lE20/cm3。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，當(dāng)所述結(jié)型場效應(yīng)管為η溝道結(jié)型場效應(yīng)管(n-JFET)時，所述應(yīng)力襯墊層209的材料為碳硅(SiC)。并且，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%時，后續(xù)形成的η溝道結(jié)型場效應(yīng)管(n-JFET)的溝道區(qū)的應(yīng)力大，載流子的遷移率高，短溝道效應(yīng)不明顯。請參考圖6，形成位于所述應(yīng)力襯墊層209和第一絕緣層205表面的第一絕緣材料層211，所述第一絕緣材料層211具有第二開口圖形(未標示)，以所述第一絕緣材料層211為掩膜去除相鄰兩個應(yīng)力襯墊層209之間的第一絕緣層205，形成第二開口 212。所述第一絕緣材料層211所述第一絕緣材料層具有第二開口圖形(未標示)，暴露出相鄰兩個應(yīng)力襯墊層209之間的第一絕緣層205，用于作為掩膜去除相鄰兩個應(yīng)力襯墊層209之間的第一絕緣層205，以利于后續(xù)形成柵電極層。所述第一絕緣材料層211的材料為絕緣材料，例如氧化硅。所述第一絕緣材料層211的形成工藝為沉積工藝，例如物理或化學(xué)氣相沉積，在此不再贅述。需要說明的是，本發(fā)明的實施例中，去除的相鄰兩個應(yīng)力襯墊層209之間的第一絕緣層205，指的是結(jié)型場效應(yīng)管對應(yīng)的源/漏電極層之間區(qū)域的第一絕緣層205，用于后續(xù)形成柵電極層。請參考圖7，在所述第二開口的側(cè)壁形成第二絕緣材料層213，所述第二絕緣材料層213內(nèi)具有第一子?xùn)艌D形215。所述第二絕緣材料層213用于后續(xù)作為掩膜形成第一子?xùn)?。所述第二絕緣材料層213的材料為絕緣材料。在本發(fā)明的實施例中，所述第一絕緣材料層211和第二絕緣材料層213共同構(gòu)成第二絕緣層，所述第二絕緣材料層213的材料與所述第一絕緣材料層211的材料相同，為氧化硅。所述第二絕緣材料層213的形成工藝為氧化沉積工藝(oxidation)或者在所述第二開口內(nèi)填充滿第二絕緣薄膜(未標示)，采用光刻技術(shù)定義出第一子?xùn)艌D形，然后以光刻膠層為掩膜，采用刻蝕工藝刻蝕所述第二絕緣薄膜，形成第二絕緣材料層213，所述第二絕緣材料層213內(nèi)具有第一子?xùn)艌D形215。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，還可以形成覆蓋所述應(yīng)力襯墊層209和第一絕緣層205表面的第三絕緣層(未圖示)，形成覆蓋所述第三絕緣層表面的光刻膠層，所述光刻膠層具有柵極圖形(未圖示)，然后以所述光刻膠層為掩膜，采用刻蝕工藝刻蝕所述第三絕緣層和第一絕緣層205，形成第二絕緣層，所述第二絕緣層具有暴露出阱區(qū)201的第一子?xùn)艌D形215，以利于后續(xù)形成柵電極層。請參考圖8，沿所述第一子?xùn)艌D形215，向所述阱區(qū)201和半導(dǎo)體襯底200內(nèi)注入離子，于半導(dǎo)體襯底200和阱區(qū)201交界處形成第一子?xùn)?17。所述第一子?xùn)?17底部與所述應(yīng)力襯墊層209的底部齊平，用于后續(xù)和第二子?xùn)殴餐瑯?gòu)成柵電極層。所述第一子?xùn)?17的摻雜類型與所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型相同，與所述阱區(qū)201和應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型相反。為了將離子注入至阱區(qū)201和半導(dǎo)體襯底的交界處，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子的參數(shù)范圍為:能量為30-50kev，注入離子的劑量為0.5-6.0E16/cm2。在本發(fā)明的實施例中，所述第一子?xùn)?17的摻雜類型為η型，向所述阱區(qū)201和半導(dǎo)體襯底200內(nèi)注入η型離子，注入η型離子時的工藝參數(shù)為:能量為45kev，注入的η型尚子的劑量為3.0E16/cm2。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，結(jié)型場效應(yīng)管中也可以僅形成第一子?xùn)?17，用于作為柵電極層。請參考圖9，在所述第一子?xùn)艌D形215內(nèi)的阱區(qū)201表面形成第二子?xùn)?19，所述第二子?xùn)?19與所述應(yīng)力襯墊層209齊平。所述第二子?xùn)?19和第一子?xùn)?17之間由部分阱區(qū)201隔開，所述第二子?xùn)?19和第一子?xùn)?17共同構(gòu)成柵電極層。位于所述第二子?xùn)?19和第一子?xùn)?17之間的部分阱區(qū)201即為溝道區(qū)，后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管的類型由溝道區(qū)離子的摻雜類型所決定。所述第二子?xùn)?19的摻雜類型和所述第一子?xùn)?17的摻雜類型相同，在本發(fā)明的實施例中，所述第二子?xùn)?19的摻雜類型為η型。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管為η溝道結(jié)型場效應(yīng)管時，所述第一子?xùn)?17和第二子?xùn)?19的摻雜類型為P型。所述第二子?xùn)?19的材料與所述第一子?xùn)?19的材料相同，例如硅。所述第二子?xùn)?19的形成工藝為選擇性外延沉積工藝和離子注入工藝。具體過程為:采用選擇性外延沉積工藝在第一子?xùn)艌D形215內(nèi)形成硅薄膜，所述硅薄膜的表面與應(yīng)力襯墊層209的表面齊平；采用離子注入工藝向所述硅薄膜內(nèi)摻雜離子。例如，在本發(fā)明的實施例中，為了形成P溝道結(jié)型場效應(yīng)管，所述采用離子注入工藝向所述硅薄膜內(nèi)摻雜離子為η型離子。其中，所述選擇性外延沉積工藝采用的反應(yīng)物包括SiH2Cl2和H2,所述選擇性外延沉積工藝的參數(shù)范圍為=SiH2Cl2的流量為50-400SCCm，H2的流量為lO-lOOslm。所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-900°C，能量為30-50kev，注入離子的劑量為
0.5-6.0E16/cm2。請參考圖10，刻蝕所述第二絕緣層形成第三開口 221，所述第三開口 221暴露出應(yīng)力襯墊層209。考慮到用作源/漏電極層的應(yīng)力襯墊層209和柵電極層后續(xù)會跟導(dǎo)電插塞電連接，用于外接電壓，實現(xiàn)結(jié)型場效應(yīng)管的工作，需要形成第三開口 221，暴露出應(yīng)力襯墊層209,用于電連接導(dǎo)電插塞。所述第三開口 221的形成工藝為刻蝕工藝，例如干法刻蝕。由于采用干法刻蝕工藝刻蝕第二絕緣層形成第三開口 221的工藝，已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。請參考圖11，向所述第三開口和第一子?xùn)艌D形內(nèi)形成金屬硅化物層223，所述金屬硅化物層223位于所述應(yīng)力襯墊層209和第二子?xùn)?19表面?？紤]到用作形成柵電極層的第二子?xùn)?19、用作形成源/漏電極層的應(yīng)力襯墊層209直接和導(dǎo)電插塞相連，會存在接觸電阻過大的問題，因此首先在所述應(yīng)力襯墊層209和第二子?xùn)?19表面形成金屬硅化物層223，用于減小柵電極層、源/漏電極層與導(dǎo)電插塞間的接觸電阻。所述金屬硅化物層223的材料為硅化鎳或硅化鈷。所述金屬硅化物層223的形成工藝為自對準工藝或選擇性外延沉積工藝，形成的金屬硅化物層223的質(zhì)量好，接觸電阻小。上述步驟完成后，本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管的制作完成。由于在源/漏電極層所在的區(qū)域形成了應(yīng)力襯墊層，增加了溝道區(qū)的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，提高了載流子遷移率，結(jié)型場效應(yīng)管的短溝道效應(yīng)得到有效緩解，形成的結(jié)型場效應(yīng)管的性能好。相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖11，本發(fā)明的實施例還提高了一種結(jié)型場效應(yīng)管，包括:半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)具有阱區(qū)201 ；位于所述阱區(qū)201表面的絕緣層(未標示)；應(yīng)力襯墊層209，貫穿所述絕緣層和阱區(qū)201，且延伸至所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)；第一子?xùn)?17，位于相鄰兩個應(yīng)力襯墊層209之間，且位于所述阱區(qū)201和半導(dǎo)體襯底200的交界處，所述第一子?xùn)?17通過絕緣層、阱區(qū)201與應(yīng)力襯墊層209隔離。其中，所述半導(dǎo)體襯底200用于為后續(xù)工藝提供平臺，所述半導(dǎo)體襯底200的材料為單晶硅；所述阱區(qū)201用于作為形成源/漏電極層和溝道區(qū)的平臺；所述應(yīng)力襯墊層209形成在結(jié)型場效應(yīng)管的源/漏電極層處，所述應(yīng)力襯墊層209的材料為鍺硅(SiGe)或碳硅(SiC)，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層209的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50%;當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層209的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%，用于在結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)提供較大的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，以提高后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕小尺寸的結(jié)型場效應(yīng)管的短溝道效應(yīng)；所述第一子?xùn)?17用于作為結(jié)型場效應(yīng)管的柵電極層，所述第一子?xùn)?17的底部與所述應(yīng)力襯墊層209的底部齊平。所述半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型與所述阱區(qū)201、應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型相反，且與所述第一子?xùn)?17的摻雜類型相同。在本發(fā)明的實施例中，所述半導(dǎo)體襯底200、第一子?xùn)?17的摻雜類型為η型，所述阱區(qū)201、應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型為ρ型，形成的結(jié)型場效應(yīng)管為P溝道結(jié)型場效應(yīng)管。需要說明的是，在本發(fā)明的其他實施例中，所述半導(dǎo)體襯底200、第一子?xùn)?17的摻雜類型為P型，所述阱區(qū)201、應(yīng)力襯墊層209的摻雜類型為η型，形成的結(jié)型場效應(yīng)管為η溝道結(jié)型場效應(yīng)管。在本發(fā)明的實施例中，結(jié)型場效應(yīng)管還包括:位于所述阱區(qū)201表面、且位于所述第一子?xùn)?17上方的第二子?xùn)?19，所述第一子?xùn)?17和第二子?xùn)?19由部分阱區(qū)201隔開。所述第一子?xùn)?17和第二子?xùn)?19共同構(gòu)成柵電極層，所述第二子?xùn)?19的摻雜類型與所述第一子?xùn)?17、半導(dǎo)體襯底200的摻雜類型相同，結(jié)型場效應(yīng)管的性能更好。為了使后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管的性能好，又不增大結(jié)型場效應(yīng)管的尺寸，本發(fā)明實施例中，所述第二子?xùn)?19的表面與所述應(yīng)力襯墊層209的表面齊平。進一步的，考慮到后續(xù)結(jié)型場效應(yīng)管通過導(dǎo)電插塞和外圍金屬線電連接時，如果導(dǎo)電插塞和柵電極層、源/漏電極層界面處的接觸電阻大，即導(dǎo)電插塞和第二子?xùn)?19、應(yīng)力襯墊層209界面處的接觸電阻大，會影響結(jié)型場效應(yīng)管的性能，例如響應(yīng)速度等，本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管還包括:位于所述應(yīng)力襯墊層209和第二子?xùn)?19表面的金屬硅化物層223，所述金屬硅化物層223的材料為硅化鎳或硅化鈷，以降低導(dǎo)電插塞和第二子?xùn)?19、應(yīng)力襯墊層209界面處的接觸電阻。本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管，由于源/漏電極層處形成有應(yīng)力襯墊層，所述應(yīng)力襯墊層為結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)提供了較大的拉應(yīng)力或壓應(yīng)力，提高了結(jié)型場效應(yīng)管的溝道區(qū)的載流子遷移率，提高了結(jié)型場效應(yīng)管的性能，并且本發(fā)明實施例的結(jié)型場效應(yīng)管，包括第一子?xùn)藕偷诙訓(xùn)?，所述第一子?xùn)藕偷诙訓(xùn)殴餐瑯?gòu)成柵電極層，進一步提高了結(jié)型場效應(yīng)管的性能。綜上，以第一絕緣層為掩膜，在源/漏電極層處形成應(yīng)力襯墊層，形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第一絕緣層表面的第二絕緣層，并以第二絕緣層為掩膜形成第一子?xùn)抛鳛闁烹姌O層，形成工藝簡單，形成的結(jié)型場效應(yīng)管溝道區(qū)的應(yīng)力大，溝道區(qū)的載流子遷移率高，后續(xù)形成的結(jié)型場效應(yīng)管的性能好。本發(fā)明雖然已以較佳實施例公開如上，但其并不是用來限定本發(fā)明，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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實質(zhì)對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)； 形成位于所述阱區(qū)表面的第一絕緣層，所述第一絕緣層具有貫穿其厚度的應(yīng)力襯墊層圖形； 以所述第一絕緣層為掩膜，沿所述應(yīng)力襯墊層圖形刻蝕所述阱區(qū)和部分厚度的半導(dǎo)體襯底，形成第一開口 ； 向所述第一開口內(nèi)填充滿應(yīng)力襯墊層； 形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述應(yīng)力襯墊層、第一絕緣層和部分阱區(qū)，且所述第二絕緣層定義出第一子?xùn)艌D形； 沿所述第一子?xùn)艌D形，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子，于半導(dǎo)體襯底和阱區(qū)交界處形成第一子?xùn)拧?br> 2.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe或SiC。
3.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50% ;當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%。
4.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述應(yīng)力襯墊層的形成步驟包括:采用選擇性外延工藝，形成填充滿所述第一開口的應(yīng)力襯墊薄膜；采用離子注入工藝向所述應(yīng)力襯墊薄膜內(nèi)注入離子，形成應(yīng)力襯墊層。
5.如權(quán)利要求4所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，所述選擇性外延沉積工藝采用的反應(yīng)氣體包括:SiH4、SiH2Cl2, GeH4和H2。
6.如權(quán)利要求4所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述選擇性外延沉積工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-800°C，沉積腔室的壓強為0.1-1OTorr。
7.如權(quán)利要求4所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:能量為30-50kev，注入的離子濃度為lE19/cm3-lE20/cm3。
8.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子的參數(shù)范圍為:能量為30-50kev，注入離子的劑量為0.5-6.0E16/cm2。
9.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型與所述阱區(qū)、應(yīng)力襯墊層的摻雜類型相反，且與所述第一子?xùn)诺膿诫s類型相同。
10.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括:在所述第一子?xùn)派戏降内鍏^(qū)表面形成第二子?xùn)?，所述第二子?xùn)排c所述應(yīng)力襯墊層表面齊平。
11.如權(quán)利要求10所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二子?xùn)诺膿诫s類型與所述第一子?xùn)?、半?dǎo)體襯底的摻雜類型相同。
12.如權(quán)利要求10所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二子?xùn)诺男纬晒に嚍檫x擇性外延工藝和離子注入工藝。
13.如權(quán)利要求12所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述選擇性外延工藝采用的反應(yīng)物包括SiH2Cl2和H2。
14.如權(quán)利要求12所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述選擇性外延工藝的參數(shù)范圍為=SiH2Cl2的流量為50-400sccm，H2的流量為10-100slm。
15.如權(quán)利要求12所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述離子注入工藝的參數(shù)范圍為:溫度為500-900°C，能量為30-50kev，注入離子的劑量為0.5-6.0E16/cm2。
16.如權(quán)利要求10所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，還包括:形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第二子?xùn)疟砻娴慕饘俟杌飳印?br> 17.如權(quán)利要求16所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述金屬硅化物層的材料為硅化鎳或硅化鈷。
18.如權(quán)利要求16所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述金屬硅化物層的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。
19.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二絕緣層的形成方法為:形成位于所述應(yīng)力襯墊層和第一絕緣層表面的第一絕緣材料層，所述第一絕緣材料層具有第二開口圖形；以所述第一絕緣材料層為掩膜去除相鄰兩個應(yīng)力襯墊層之間的第一絕緣層，形成第二開口 ；在所述第二開口的側(cè)壁形成第二絕緣材料層，所述第二絕緣材料層內(nèi)具有第一子?xùn)艌D形，所述第二絕緣材料層和第一絕緣層材料層共同構(gòu)成第二絕緣層。
20.如權(quán)利要求1所述的結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，其特征在于，所述第二絕緣層的形成方法為:形成覆蓋所述第三絕緣層表面的光刻膠層，所述光刻膠層具有柵極圖形，以所述光刻膠層為掩膜，刻蝕所述第三絕緣層和第一絕緣層，形成第二絕緣層。
21.一種結(jié)型場效應(yīng)管，包括: 半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)； 位于所述阱區(qū)表面的絕緣層； 應(yīng)力襯墊層，貫穿所述絕緣層和阱區(qū)，且延伸至所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)； 第一子?xùn)?，位于相鄰兩個應(yīng)力襯墊層之間，且位于所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底的交界處，所述第一子?xùn)磐ㄟ^絕緣層、阱區(qū)與應(yīng)力襯墊層隔離。
22.如權(quán)利要求21所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe或SiC。
23.如權(quán)利要求22所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時，Ge的原子百分比含量小于50% ;當(dāng)所述應(yīng)力襯墊層的材料為SiC時，C的原子百分比含量小于5%。
24.如權(quán)利要求21所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，所述第一子?xùn)诺牡撞颗c所述應(yīng)力襯墊層的底部齊平。
25.如權(quán)利要求21所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，所述半導(dǎo)體襯底的摻雜類型與所述阱區(qū)、應(yīng)力襯墊層的摻雜類型相反，且與所述第一子?xùn)诺膿诫s類型相同。
26.如權(quán)利要求21所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，還包括:位于所述阱區(qū)表面、且位于所述第一子?xùn)派戏降牡诙訓(xùn)牛龅谝蛔訓(xùn)藕偷诙訓(xùn)庞刹糠众鍏^(qū)隔開。
27.如權(quán)利要求26所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，所述第二子?xùn)诺谋砻媾c所述應(yīng)力襯墊層的表面齊平。
28.如權(quán)利要求26所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，所述第二子?xùn)诺膿诫s類型與所述第一子?xùn)?、半?dǎo)體襯底的摻雜類型相同。
29.如權(quán)利要求26所述的結(jié)型場效應(yīng)管，其特征在于，還包括:位于所述應(yīng)力襯墊層和第二子?xùn)疟砻娴慕饘偻藁飳?。
全文摘要
一種結(jié)型場效應(yīng)管的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有阱區(qū)；形成位于所述阱區(qū)表面的第一絕緣層，所述第一絕緣層具有貫穿其厚度的應(yīng)力襯墊層圖形；以所述第一絕緣層為掩膜，沿所述應(yīng)力襯墊層圖形刻蝕所述阱區(qū)和部分厚度的半導(dǎo)體襯底，形成第一開口；向所述第一開口內(nèi)填充滿應(yīng)力襯墊層；形成第二絕緣層，所述第二絕緣層覆蓋所述應(yīng)力襯墊層、第一絕緣層和部分阱區(qū)，且所述第二絕緣層內(nèi)定義出第一子?xùn)艌D形；沿所述第一子?xùn)艌D形，向所述阱區(qū)和半導(dǎo)體襯底內(nèi)注入離子，于半導(dǎo)體襯底和阱區(qū)交界處形成第一子?xùn)?。本發(fā)明實施例形成的結(jié)型場效應(yīng)管的載流子遷移率高，性能好。
文檔編號H01L29/06GK103187308SQ201110453500
公開日2013年7月3日 申請日期2011年12月29日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月29日
發(fā)明者三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司