鰭式場效應(yīng)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，特別涉及一種錯式場效應(yīng)晶體管及其形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著半導(dǎo)體工藝技術(shù)的不斷發(fā)展，工藝節(jié)點逐漸減小，后柵（gate-last)工藝得到 了廣泛應(yīng)用，W獲得理想的闊值電壓，改善器件性能。但是當器件的特征尺寸進一步下降 時，即使采用后柵工藝，常規(guī)的M0S場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)也已經(jīng)無法滿足對器件性能的需求，多 柵器件作為常規(guī)器件的替代得到了廣泛的關(guān)注。錯式場效應(yīng)晶體管是一種常見的多柵器 件，得到了廣泛的應(yīng)用。
[0003] 另一方面，隨著娃基器件的尺寸縮小，受到娃材料自身的性質(zhì)限制，娃基器件的性 能無法再得到有效提高。通過高性能的材料與娃材料結(jié)合，例如在娃襯底表面形成III-V 族材料層作為晶體管的溝道材料，可W提供更好的載流子遷移率W及更高的驅(qū)動電流，可 W進一步提高半導(dǎo)體器件的性能。與采用娃材料作為溝道層的錯式場效應(yīng)晶體管相比，采 用III-V族材料作為溝道層的錯式場效應(yīng)晶體管的具有更高的性能。
[0004] 但是，由于III-V材料與娃襯底的晶格相差較大，在娃襯底上直接外延形成III-V 族材料層，會在所述III-V族材料層內(nèi)產(chǎn)生較高密度的缺陷，從而影響形成的錯式場效應(yīng) 晶體管的性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明解決的問題是提供一種錯式場效應(yīng)晶體管及其形成方法，提高形成的錯式 場效應(yīng)晶體管的性能。
[0006] 為解決上述問題，本發(fā)明提供一種錯式場效應(yīng)晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo) 體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成若干凹槽；在所述半導(dǎo)體襯底表面形成緩沖層，所述緩 沖層填充滿凹槽并覆蓋半導(dǎo)體襯底表面；刻蝕部分厚度的緩沖層，形成錯部；在錯部周圍 的緩沖層上形成絕緣層，所述絕緣層的表面低于錯部的頂部表面；在錯部表面形成溝道層； 在部分絕緣層表面和部分溝道層表面形成橫跨錯部的柵極結(jié)構(gòu)；在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的溝道層 內(nèi)形成源漏區(qū)。
[0007] 可選的，所述凹槽的頂部寬度為5皿~500皿。
[0008] 可選的，相鄰凹槽之間的間距為10皿~1000皿。
[0009] 可選的，所述凹槽的深度為8皿~1000皿。
[0010] 可選的，形成所述凹槽的方法包括：在半導(dǎo)體襯底表面形成具有若干開口的掩膜 層，沿所述開口刻蝕半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成若干凹槽。
[0011] 可選的，沿所述開口刻蝕半導(dǎo)體襯底的方法為濕法刻蝕工藝或干法刻蝕工藝。
[0012] 可選的，沿所述開口刻蝕半導(dǎo)體襯底的方法包括：采用干法刻蝕工藝對半導(dǎo)體襯 底進行第一刻蝕，然后再采用濕法刻蝕工藝對半導(dǎo)體襯底進行第二刻蝕，最終形成所述凹 槽。
[0013] 可選的，所述干法刻蝕工藝采用的刻蝕氣體為皿r和Cl2的混合氣體作為刻蝕 氣體，化作為緩沖氣體，其中皿r的流量為SOsccm~lOOOsccm，CI2的流量為SOsccm~ lOOOsccm, 〇2的流量為Ssccm~2〇sccm,壓強為SmTorr~SOmTorr,功率為 400W~75〇W, 化的氣體流量為5sccm~20sccm，溫度為4(TC~8(TC，偏置電壓為100V~250V;所述濕法 刻蝕工藝采用的刻蝕溶液為四甲基氨氧化饋溶液，溫度為3(TC~8(TC。
[0014] 可選的，所述凹槽的側(cè)壁為I：形。
[0015] 可選的，所述緩沖層包括第一緩沖層和位于第一緩沖層表面的第二緩沖層，所述 第一緩沖層填充滿凹槽并覆蓋半導(dǎo)體襯底的表面。
[0016] 可選的，位于半導(dǎo)體襯底表面的第一緩沖層的厚度為lOnm~500nm，第二緩沖層 的厚度為lOnm~500nm。
[0017] 可選的，所述第一緩沖層的材料和第二緩沖層的材料均半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體 襯底的晶格常數(shù)、第一緩沖層的晶格常數(shù)、第二緩沖層的晶格常數(shù)、溝道層的晶格常數(shù)逐漸 增大或逐漸減小。
[0018] 可選的，所述第一緩沖層的材料包括錯娃，第二緩沖層的材料包括鋼鉛神化合物 或磯化鋼。
[0019] 可選的，W第一緩沖層表面作為停止層，刻蝕所述第二緩沖層形成錯部。
[0020] 可選的，對所述第一緩沖層表面進行氧化處理，形成所述絕緣層，所述絕緣層的厚 度財0A~500A。
[0021] 可選的，采用選擇性外延工藝在所述錯部表面形成溝道層，所述溝道層的厚度為 Inm~lOnm，所述溝道層的材料包括鋼嫁神、鋼嫁蹄或蹄化嫁。
[0022] 為解決上述問題，本發(fā)明的技術(shù)方案還提供一種錯式場效應(yīng)晶體管，包括；半導(dǎo)體 襯底，所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成有若干凹槽；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的第一緩沖層，所述第 一緩沖層填充滿凹槽并覆蓋半導(dǎo)體襯底表面；位于第一緩沖層表面的錯部；位于錯部周圍 的第一緩沖層表面的絕緣層，所述絕緣層的表面低于錯部的頂部表面位于錯部表面的溝道 層；位于部分絕緣層表面和部分溝道層表面的橫跨錯部的柵極結(jié)構(gòu)；位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的 溝道層內(nèi)的源漏區(qū)。
[0023] 可選的，所述凹槽的頂部寬度為5皿~500皿，相鄰凹槽之間的間距為10皿~ lOOOnm,所述凹槽的深度為8nm~lOOOnm。
[0024] 可選的，所述第一緩沖層的材料和錯部的材料均半導(dǎo)體材料，所述半導(dǎo)體襯底的 晶格常數(shù)、第一緩沖層的晶格常數(shù)、錯部的晶格常數(shù)、溝道層的晶格常數(shù)逐漸增大或逐漸減 小。
[0025] 可選的，所述第一緩沖層的材料包括錯娃，錯部的材料包括鋼鉛神化合物或磯化 鋼。
[0026] 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有W下優(yōu)點：
[0027] 本發(fā)明的技術(shù)方案，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成若干凹槽后，再在所述半導(dǎo)體襯底表面 形成緩沖層，使所述緩沖層填充滿凹槽并覆蓋半導(dǎo)體襯底的表面，然后刻蝕部分厚度的緩 沖層形成錯部，再在錯部表面形成溝道層。所述緩沖層在外延生長的過程中，沿凹槽的內(nèi)壁 表面W及半導(dǎo)體襯底的表面生長。由于在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成了若干凹槽，所述凹槽具 有側(cè)壁W及底部表面，緩沖層的材料同時沿凹槽的側(cè)壁及底部表面生長，使得所述緩沖層 材料同時具有橫向及縱向的生長分量。所述緩沖層材料在生長過程中會產(chǎn)生缺陷，并且不 同生長方向的緩沖層材料內(nèi)具有不同方向的缺陷。在所述凹槽內(nèi)，隨著緩沖層材料的厚度 增加，不同生長方向上的緩沖層材料發(fā)生閉合，使得緩沖層材料內(nèi)的不同方向的位錯缺陷 之間互相抵消使緩沖層內(nèi)的缺陷數(shù)量減少，隨著不同方向上閉合的緩沖層材料的厚度的增 加，缺陷的數(shù)量也會逐漸降低，使得最終形成的緩沖層表面的缺陷較少，從而刻蝕部分厚度 的緩沖層形成的錯部表面的缺陷也較少，可W降低在錯部表面形成的溝道層內(nèi)的缺陷，進 而提高最終形成的錯式場效應(yīng)晶體管的性能。
[0028] 進一步的，所述凹槽的側(cè)壁為2形，可W使所述凹槽具有更多不同方向的側(cè)壁表 面，從而在半導(dǎo)體襯底上形成緩沖層時，緩沖層具有更多的生長方向，隨著緩沖層厚度增 加，可W進一步降低緩沖層內(nèi)的缺陷。
[0029] 進一步的，所述凹槽的頂部寬度為5nm~500nm，可W使得后續(xù)在所述凹槽內(nèi)形成 緩沖層時，沉積氣體容易進入所述凹槽內(nèi)，從而使的凹槽內(nèi)形成的緩沖層具有較高的質(zhì)量； 所述凹槽的深度為8nm~lOOOnm，使的凹槽的深寬比較低，在凹槽內(nèi)形成緩沖層時，不會在 所述緩沖層內(nèi)產(chǎn)生空洞等缺陷；相鄰凹槽之間的間距為lOnm~lOOOnm，使得在半導(dǎo)體襯底 內(nèi)形成的凹槽的數(shù)量較多，從而充分降低后續(xù)形成的緩沖層內(nèi)的缺陷。
[0030] 進一步的，所述緩沖層還可W包括位于半導(dǎo)體襯底表面的第一緩沖層和位于第一 緩沖層表面的第二緩沖層，刻蝕第二緩沖層形成錯部，然后在錯部表面形成溝道層，所述半 導(dǎo)體襯底、第一緩沖層、第二緩沖層W及溝道層的晶格常數(shù)逐漸增大或逐漸降低，所述第一 緩沖層和第二緩沖層與單層的緩沖層結(jié)構(gòu)相比，可W進一步降低相鄰材料層之間的晶格常 數(shù)的差異，減少相鄰材料層之間由于晶格常數(shù)差異而產(chǎn)生的缺陷，從而減少形成的溝道層 內(nèi)的缺陷，提高最終形成的錯式場效應(yīng)晶體管的性能。
【附圖說明】
[0031] 圖1至圖20是本發(fā)明的錯式場效應(yīng)晶體管的形成過程的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032] 如【背景技術(shù)】中所述，由于III-V族材料層與娃襯底的晶格常數(shù)相差較大，現(xiàn)有技 術(shù)中直接