專利名稱：晶體管及其形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管及其形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達到更高的運算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲量、以及更多的功能，半導(dǎo)體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發(fā)展，因此，互補金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)晶體管的柵極變得越來越細且長度變得比以往更短。為了獲得較好的電學(xué)性能，通常需要通過控制載流子遷移率來提高半導(dǎo)體器件性能。該技術(shù)的一個關(guān)鍵要素是控制晶體管溝道中的應(yīng)力。比如適當(dāng)控制應(yīng)力，提高了載流子(η-溝道晶體管中的電子，P-溝道晶體管中的空穴)遷移率，就能提聞驅(qū)動電流。因而應(yīng)力可以極大地提聞晶體管的性能。應(yīng)力襯墊技術(shù)在NMOS晶體管上形成張應(yīng)力襯墊層(tensile stress liner),在PMOS晶體管上形成壓應(yīng)力襯墊層(compressive stress liner),從而增大了 PMOS晶體管和NMOS晶體管的驅(qū)動電流，提高了電路的響應(yīng)速度。據(jù)研究，使用雙應(yīng)力襯墊技術(shù)的集成電路能夠帶來24%的速度提升。因為硅、鍺具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，即“金剛石”結(jié)構(gòu)，在室溫下，鍺的晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)，所以在PMOS晶體管的源、漏區(qū)形成硅鍺(SiGe)，可以引入硅和鍺硅之間晶格失配形成的壓應(yīng)力，進一步提聞壓應(yīng)力，提聞PMOS晶體管的性能。相應(yīng)地，在NMOS晶體管的源、漏區(qū)形成碳硅(CSi)可以引入硅和碳硅之間晶格失配形成的拉應(yīng)力，進一步提高拉應(yīng)力，提高NMOS晶體管的性能?，F(xiàn)有技術(shù)中，晶體管的形成方法為:請參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成淺溝槽隔離區(qū)103，形成位于所述半導(dǎo)體襯底100表面柵絕緣層105，形成覆蓋所述柵絕緣層105的柵電極層107，在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成與位于所述柵絕緣層105、柵電極層107兩側(cè)且與其接觸的側(cè)墻109 ；請參考圖2，以所述柵電極層107和側(cè)墻109為掩膜在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成底部平坦的U形開口 111 ；請參考圖3，在所述開口 111內(nèi)填充滿硅鍺，形成源/漏區(qū)113。然后現(xiàn)有技術(shù)在晶體管的源漏區(qū)域形成鍺硅的方法形成的應(yīng)力有限，載流子的遷移率的提聞較小，晶體管的性能提聞有限。更多關(guān)于晶體管及其形成方法見公開號為“CN101789447A”的申請文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種提高載流子的遷移率的晶體管及其形成方法。為解決上述問題，本發(fā)明的實施例提供了一種晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底；
位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(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)的溝槽，所述溝槽的底部為V形；位于所述溝槽內(nèi)的應(yīng)力層。可選地，所述溝槽的剖面形狀為鉆石形?？蛇x地，所述溝槽的深度為200-1000 A?？蛇x地，所述應(yīng)力層包括:位于所述溝槽表面的過渡層；位于所述過渡層表面且與所述溝槽的表面齊平的本征層，所述過渡層產(chǎn)生的應(yīng)力小于所述本征層產(chǎn)生的應(yīng)力?？蛇x地，所述過渡層的厚度為50-400 A?？蛇x地，所述應(yīng)力層的材料為SiGe或SiC?？蛇x地，所述過渡層中Ge或C的原子百分比含量為0% -25% ;所述本征層中Ge或C的原子百分比含量為20 % -45 %。本發(fā)明的實施例還提供了一種晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底；形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽，所述溝槽的底部為V形；在所述溝槽內(nèi)形成應(yīng)力層?？蛇x地，所述溝槽的形成步驟包括:采用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成開口，所述開口的側(cè)壁垂直于所述半導(dǎo)體襯底表面；采用濕法刻蝕工藝?yán)^續(xù)刻蝕所述具有開口的半導(dǎo)體襯底，形成底部為V形的溝槽。可選地，所述干法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:壓力為5-50mTorr ;功率為400-750W ；CF4的氣體流量為20-200sccm ；HBr的氣體流量為50-1000sccm ；He的氣體流量為200-1000sccm ；02的氣體流量為5_20sccm ;溫度為40_80°C ;偏置電壓為100-250V ;刻蝕時間為 20-80S。可選地，所述濕法刻蝕工藝采用的化學(xué)試劑為堿性。可選地，所述濕法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:化學(xué)試劑為TMAH或NH3.H2O,所述化學(xué)試劑中TMAH或NH3.H2O的質(zhì)量百分比為1% ~5% ;溫度為20_100°C ;刻蝕時間為30-100S?？蛇x地，所述開口的深度為150-450 A,所述溝槽的深度為200-1000 A?？蛇x地，形成所述應(yīng)力層采用的反應(yīng)氣體包括H2、HCl、GeH4、SiH4和B2H6 ;或者包括H2、HCl、GeH4' DCS、B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' SiH4 和 BH3 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' DCS 和BH3?？蛇x地，形成所述應(yīng)力層的工藝參數(shù)包括:溫度500-800°C ;壓力l_50Torr ；H2的氣體流量 l_50slm ;DCS、SiH4, HCl, GeH4, B2H6, BH3 的氣體流量為 l_200sccm?？蛇x地，還包括:在形成應(yīng)力層之前對所述半導(dǎo)體襯底表面及溝槽進行清洗，所述清洗采用的試劑為RCA和DHF。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實施例具有以下優(yōu)點:本發(fā)明實施例的晶體管，具有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)、且底部為V形的溝槽，位于所述V形的溝槽內(nèi)的應(yīng)力層，可以有效增大溝道區(qū)的橫向和縱向的應(yīng)力，提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加晶體管的驅(qū)動電流，提高晶體管的性能。本發(fā)明實施例的晶體管的形成方法中，采用干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的方法，形成的溝槽的形狀為V形，形成工藝簡單，并且所述V形的溝槽用于后續(xù)填充形成應(yīng)力層，有效增大了溝道區(qū)的橫向和縱向的應(yīng)力，提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加了晶體管的驅(qū)動電流，提聞了晶體管的性能。


圖1-圖3是現(xiàn)有技術(shù)的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實施例的晶體管的形成方法的流程結(jié)構(gòu)示意圖；圖5-圖9是本發(fā)明實施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖10-圖11是本發(fā)明實施例的晶體管的溝道區(qū)的應(yīng)力分布示意圖。
具體實施例方式由背景技術(shù)可知，現(xiàn)有的晶體管的形成方法在源、漏區(qū)形成硅鍺提高載流子的遷移率的較為有限，導(dǎo)致晶體管的驅(qū)動電流較小，從而使得晶體管的性能較差。本發(fā)明實施例的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的晶體管的形成方法，采用干法刻蝕的方法在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成底部平坦的U形溝槽，然后向所述溝槽內(nèi)填充硅鍺材料形成應(yīng)力層的方法存在問題。本發(fā)明實施例的發(fā)明人經(jīng)過進一步研究后發(fā)現(xiàn)，晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力大小與溝槽的形狀密切相關(guān)。經(jīng)過大量的試驗和仿真后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述溝槽底部的形狀為V形時，后續(xù)形成的應(yīng)力層對溝道區(qū)的應(yīng)力最大。更進一步的，本發(fā)明實施例的發(fā)明人還發(fā)明了一種形成上述V形溝槽的方法。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。在下面的描述中闡述了很多具體細節(jié)以便于充分理解本發(fā)明。但是本發(fā)明能夠以很多不同于在此描述的其它方式來實施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。其次，本發(fā)明利用示意圖進行詳細描述，在詳述本發(fā)明實施例時，為便于說明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是實例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明保護的范圍。此外，在實際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。請參考圖4，本發(fā)明的實施例的晶體管的形成方法，包括:步驟S201，提供半導(dǎo)體襯底；步驟S203，形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)；步驟S205，在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽，所述溝槽的底部為V形；步驟S207，在所述溝槽內(nèi)形成應(yīng)力層。具體的，請參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底300。所述半導(dǎo)體襯底300的材料為單晶硅，所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)303，用于隔離晶體管。在本發(fā)明的實施例中，所述半導(dǎo)體襯底300的晶向為〈110〉或〈100〉。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300也可以為其他的晶向，例如〈101〉、〈001〉、〈010〉等。請繼續(xù)參考圖5，形成位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的柵極結(jié)構(gòu)(未標(biāo)示)。
所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底300表面的柵介質(zhì)層305、位于所述柵介質(zhì)層305表面的柵電極層307、以及位于所述柵介質(zhì)層305和柵電極層307兩側(cè)且與其接觸的半導(dǎo)體襯底300表面的側(cè)墻309。在本發(fā)明的實施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟為:采用沉積工藝在所述半導(dǎo)體襯底300表面形成柵介質(zhì)層305 ;采用沉積工藝在所述柵介質(zhì)層305表面形成柵電極層307 ;采用沉積、刻蝕工藝在所述柵介質(zhì)層305和柵電極層307兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300表面形成側(cè)墻。其中，所述柵介質(zhì)層的材料為二氧化硅，所述柵電極層的材料為多晶硅或者金屬，所述側(cè)墻的材料為二氧化硅。請參考圖6，刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成開口 311。所述開口 311用于為后續(xù)形成V形的溝槽提供平臺。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，所述開口 311的形狀與后續(xù)形成的溝槽的形狀有關(guān)，當(dāng)所述開口 311的側(cè)壁垂直于所述半導(dǎo)體襯底300表面時，后續(xù)更易形成V形的溝槽。本發(fā)明實施例的開口 311的側(cè)壁垂直于所述半導(dǎo)體襯底300表面。所述開口 311的形成步驟為:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底300、柵極結(jié)構(gòu)的頂部和兩側(cè)的硬掩膜層(未圖示)，所述硬掩膜層具有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的圖形(未圖示)；以所述硬掩膜層為掩膜刻蝕所述半導(dǎo)體襯底300形成開口 311。所述開口 311的形成工藝為干法刻蝕。所述干法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:壓力為5-50mTorr ;功率為400-750W ；CF4的氣體流量為20_200sccm ；HBr的氣體流量為50-1000sccm ；He 的氣體流量為 200-1000sccm ；02 的氣體流量為 5_20sccm ;溫度為 40_80°C;偏置電壓為100-250V ;刻蝕時間為20-80S。在本發(fā)明的實施例中，所述干法刻蝕工藝的參數(shù)為:壓力為7mTorr ;功率為650W ；CF4的氣體流量為90sccm ；HBr的氣體流量為500sccm ；He的氣體流量為500SCCm ；02的氣體流量為8sCCm ;溫度為60°C ;偏置電壓為200V ;刻蝕時間為40S。本發(fā)明的實施例中，形成的所述開口 311的深度為150-450 A。需要說明的是，所述開口 311的側(cè)壁也可以不是垂直于所述半導(dǎo)體襯底300的表面，只需在后續(xù)濕法刻蝕形成溝槽時，適當(dāng)延長刻蝕的時間。請參考圖7，繼續(xù)刻蝕所述具有開口的半導(dǎo)體襯底300，形成底部為V形的溝槽313。刻蝕所述具有開口的半導(dǎo)體襯底300的形成工藝為濕法刻蝕工藝。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，濕法刻蝕時，不同晶向的半導(dǎo)體襯底300的腐蝕速率并不相同，例如在本發(fā)明的實施例中，〈110〉或〈100〉晶向的半導(dǎo)體襯底300的腐蝕速率較快，而〈111〉晶向的半導(dǎo)體襯底300的腐蝕速率較為緩慢，在開口的形狀確定的情況下，控制濕法刻蝕工藝中適當(dāng)?shù)膮?shù)，則可以形成底部為V形的溝槽313。所述濕法刻蝕工藝采用的化學(xué)試劑為堿性，例如TMAH(即(CH3)4NOH,四甲基氫氧化氨)或ΝΗ3.Η20。所述濕法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:化學(xué)試劑為TMAH或NH3.H2O,所述化學(xué)試劑中TMAH或NH3.H2O的質(zhì)量百分比為1% ~5% ;溫度為20_100°C ;刻蝕時間為30-100S。在本發(fā)明的實施例中，所述濕法刻蝕工藝的參數(shù)為:質(zhì)量百分比為2.37%的TMAH ;溫度為500C ;刻蝕時間80S。所述濕法刻蝕工藝后，形成的V形的溝槽313的剖面形狀為鉆石形，所述溝槽313的深度為200-1000 A。并且，所述V形的溝槽313用于后續(xù)填充SiGe或SiC，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，當(dāng)所述V形的溝槽的角度為30-90°時，后續(xù)形成的晶體管的溝道區(qū)的應(yīng)力更大，可以有效提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加了晶體管的驅(qū)動電流，提高了晶體管的性能。需要說明的是，當(dāng)所述開口的側(cè)壁不是垂直于半導(dǎo)體襯底300的表面時，適當(dāng)?shù)难娱L濕法刻蝕工藝的刻蝕時間，也可以形成底部為V形的溝槽。需要說明的是，為了不影響后續(xù)形成的應(yīng)力層的質(zhì)量，在形成應(yīng)力層之前對所述半導(dǎo)體襯底300表面及溝槽313進行清洗，所述清洗采用的試劑為RCA和DHF (diluted HF，稀釋的氫氟酸)。其中，所述RCA為本領(lǐng)域技術(shù)人員常用于清洗半導(dǎo)體器件的試劑，包括H2SO4和H2O2的混合液；或NH40H、H2O2和H2O的混合液；或HCl、H2O2和H2O的混合液。隨后形成位于所述溝槽313內(nèi)的應(yīng)力層(未標(biāo)示)。所述應(yīng)力層包括位于所述溝槽表面的過渡層；位于所述過渡層表面且與所述半導(dǎo)體襯底300表面齊平的本征層，所述過渡層產(chǎn)生的應(yīng)力小于所述本征層產(chǎn)生的應(yīng)力。請參考圖8，形成位于所述溝槽313表面的過渡層315。所述過渡層315用于防止應(yīng)力層的Ge或C原子的百分比含量過高，導(dǎo)致應(yīng)力層中的SiGe或SiC中產(chǎn)生晶格缺陷，影響溝道區(qū)的應(yīng)力。所述過渡層315的材料為SiGe或SiC，為使得形成的SiGe或SiC薄膜內(nèi)部不產(chǎn)生晶格缺陷，所述過渡層315中Ge或C的原子百分比含量不能太高，所述過渡層315產(chǎn)生的應(yīng)力小于后續(xù)形成的本征層產(chǎn)生的應(yīng)力，所述過渡層315中Ge或C的原子百分比含量為0% -25%。需要說明的是，所述過渡層315中Ge或C的原子百分比含量可以為0% -25%中一個特定的值，也可以為由0% -25%中的一個范圍，以保證形成的SiGe或SiC薄膜內(nèi)部不產(chǎn)生晶格缺陷。例如，在本發(fā)明的實施例中，所述過渡層315的材料為SiGe，其中Ge的原子百分比含量為12%。所述過渡層315的形成工藝為外延生長工藝或沉積工藝，所述過渡層315的厚度為50-400 A。在本發(fā)明的實施例中，采用外延生長工藝形成所述過渡層315，形成所述過渡層315采用的反應(yīng)氣體包括H2、HCl、GeH4' SiH4和B2H6 ;或者包括H2、HCl、GeH4' DCS (即SiH2Cl2)、B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' SiH4 和 BH3 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' DCS 和 BH3。形成所述過渡層315的工藝參數(shù)包括:溫度為500-800°C;壓力為l_50Torr ；H2的氣體流量為l-50slm ;DCS、SiH4、HCl、GeH4、B2H6、BH3 的氣體流量為 l_200sccm。請參考圖9，形成位于所述過渡層315表面且與所述半導(dǎo)體襯底300表面齊平的本征層317。所述本征層317和所述過渡層315共同構(gòu)成應(yīng)力層，用于使溝道區(qū)產(chǎn)生應(yīng)力，以提高載流子的遷移率，提高晶體管的驅(qū)動電流和其他性能。所述本征層317的材料為SiGe或SiC，為了使溝道區(qū)產(chǎn)生更大的應(yīng)力，所述本征層317中Ge或C的原子百分比含量較過渡層315中Ge或C的原子百分比含量高，為20% -45%。所述本征層317的形成工藝為外延生長工藝或沉積工藝。在本發(fā)明的實施例中，采用外延生長工藝形成所述本征層317，形成所述本征層317采用的反應(yīng)氣體包括H2、HC1、GeH4' SiH4 和 B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' DCS、B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' SiH4 和 BH3 ;或者包括H2、HCl、GeH4、DCS和BH3。形成所述本征層317的工藝參數(shù)包括:溫度為500-800°C;壓力為l_50Torr ；H2的氣體流量為l_50slm ;DCS、SiH4, HCl、GeH4, B2H6, BH3的氣體流量為l_200sccmo需要說明的是，由于所述過渡層315和所述本征層317中僅Ge的原子百分比含量不同，因此，在實際過程中，可以在形成過渡層315后通過改變反應(yīng)氣體中GeH4的氣體流量來形成本征層317。需要說明的是，也可以在所述V形的溝槽內(nèi)直接填充SiGe或SiC，形成某個特定濃度的應(yīng)力層。上述步驟完成之后，本發(fā)明實施例的晶體管的制作完成。本發(fā)明實施例采用干法刻蝕和濕法刻蝕工藝的方法形成了底部形狀為V形的溝槽，所述具有V形溝槽的晶體管的溝道區(qū)的應(yīng)力得到增大，溝道區(qū)的載流子的遷移率提高，晶體管的驅(qū)動電流增大，晶體管的性能更好，并且，本發(fā)明實施例的形成工藝簡單。相應(yīng)的，請繼續(xù)參考圖9，本發(fā)明的實施例還提供了一種晶體管，包括:半導(dǎo)體襯底300 ；位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的柵極結(jié)構(gòu)；位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的溝槽，所述溝槽的底部為V形；位于所述溝槽內(nèi)的應(yīng)力層。其中，所述半導(dǎo)體襯底300的晶向為〈110〉或〈100〉。所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層305、位于所述柵介質(zhì)層305表面的柵電極層307，以及位于所述柵介質(zhì)層305和柵電極層307兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300表面的側(cè)墻309。所述溝槽的剖面形狀為鉆石形；且深度為200-1000 A。所述應(yīng)力層的材料為SiGe或SiC。所述應(yīng)力層包括:位于所述溝槽表面的過渡層315，所述過渡層的厚度為50-400 A,所述過渡層中Ge或C的原子百分比含量為0% -25%；位于所述過渡層315表面且與所述溝槽的表面齊平的本征層317，所述本征層中Ge或C的原子百分比含量為20% -45%，所述過渡層315產(chǎn)生的應(yīng)力小于所述本征層317產(chǎn)生的應(yīng)力。本發(fā)明實施例的晶體管，由于具有了底部為V形的溝槽，所述V形的溝槽中形成有應(yīng)力層，所述溝槽的形狀與應(yīng)力層為溝道區(qū)帶來的應(yīng)力大小有關(guān)，V形的溝槽中形成的應(yīng)力層，可以為溝道區(qū)帶來更大的應(yīng)力，提高了溝道區(qū)載流子的遷移率，增大了晶體管的驅(qū)動電流，提聞了晶體管的性能。請參考圖10，圖10示出了本發(fā)明實施例的晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力的沿Y方向(即縱向，如圖9所示)的分布示意圖。從圖10可以看出，晶體管溝道區(qū)沿Y方向的應(yīng)力隨離溝道區(qū)中心(channel center)的距離的增大而逐漸減小。Y方向上，位于所述柵介質(zhì)層底部的半導(dǎo)體襯底表面處的應(yīng)力最大，在本發(fā)明的實施例中，為4E+09Pa，大于現(xiàn)有技術(shù)中晶體管溝道區(qū)產(chǎn)生的應(yīng)力。請參考圖11，圖11示出了本發(fā)明實施例的晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力的沿X方向(即縱向，如圖9所示)的分布示意圖。從圖11可以看出，晶體管溝道區(qū)沿X方向的應(yīng)力隨離溝道區(qū)中心最近處的應(yīng)力最大，可以達到3.5E+09Pa，大于現(xiàn)有技術(shù)中晶體管溝道區(qū)產(chǎn)生的應(yīng)力。
需要說明的是，所述溝道區(qū)中心指的是位于所述半導(dǎo)體襯底表面、并到相鄰兩溝槽之間距離相等的點。圖10和圖11進一步證明了發(fā)明人提出的具有V形溝槽的晶體管，在所述V形溝槽內(nèi)填充應(yīng)力層后，可以增大溝道區(qū)的應(yīng)力，提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加晶體管的驅(qū)動電流，提聞晶體管的性能。綜上，本發(fā)明實施例的晶體管，具有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)、且底部為V形的溝槽，位于所述V形的溝槽內(nèi)的應(yīng)力層，可以有效增大溝道區(qū)的橫向和縱向的應(yīng)力，提聞溝道區(qū)載流子的遷移率，增加晶體管的驅(qū)動電流，提聞晶體管的性能。本發(fā)明實施例的晶體管的形成方法中，采用干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合的方法，形成的溝槽的形狀為V形，形成工藝簡單，并且所述V形的溝槽用于后續(xù)填充形成應(yīng)力層，有效增大了溝道區(qū)的橫向和縱向的應(yīng)力，提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加了晶體管的驅(qū)動電流，提聞了晶體管的性能。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
1.一種晶體管，包括: 半導(dǎo)體襯底； 位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)； 其特征在于，還包括: 位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的溝槽，所述溝槽的底部為V形； 位于所述溝槽內(nèi)的應(yīng)力層。
2.按權(quán)利要求1所述的晶體管，其特征在于，所述溝槽的剖面形狀為鉆石形。
3.按權(quán)利要求1所述的晶體管，其特征在于，所述溝槽的深度為200-1000A。
4.按權(quán)利要求1所 述的晶體管，其特征在于，所述應(yīng)力層包括:位于所述溝槽表面的過渡層；位于所述過渡層表面且與所述溝槽的表面齊平的本征層，所述過渡層產(chǎn)生的應(yīng)力小于所述本征層產(chǎn)生的應(yīng)力。
5.按權(quán)利要求4所述的晶體管，其特征在于，所述過渡層的厚度為50-400A。
6.按權(quán)利要求1或4所述的晶體管，其特征在于，所述應(yīng)力層的材料為SiGe或SiC。
7.按權(quán)利要求4所述的晶體管，其特征在于，所述過渡層中Ge或C的原子百分比含量為0% -25% ;所述本征層中Ge或C的原子百分比含量為20% -45%。
8.一種晶體管的形成方法，包括: 提供半導(dǎo)體襯底； 形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)； 其特征在于，還包括: 在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽，所述溝槽的底部為V形； 在所述溝槽內(nèi)形成應(yīng)力層。
9.按權(quán)利要求8所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述溝槽的形成步驟包括:采用干法刻蝕工藝刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，形成開口，所述開口的側(cè)壁垂直于所述半導(dǎo)體襯底表面；采用濕法刻蝕工藝?yán)^續(xù)刻蝕所述開口的半導(dǎo)體襯底，形成底部為V形的溝槽。
10.按權(quán)利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:壓力為5-50mTorr ;功率為400-750W ；CF4的氣體流量為20_200sccm ；HBr的氣體流量為50-1000sccm ；He的氣體流量為200-1000sccm ；02的氣體流量為5_20sccm ;溫度為40-800C ;偏置電壓為100-250V ;刻蝕時間為20-80S。
11.按權(quán)利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述濕法刻蝕工藝采用的化學(xué)試劑為堿性。
12.按權(quán)利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述濕法刻蝕工藝的參數(shù)范圍為:化學(xué)試劑為TMAH或NH3.H2O,所述化學(xué)試劑中TMAH或NH3.H2O的質(zhì)量百分比為1% -5% ;溫度為20-100。。;刻蝕時間為30-100S。
13.按權(quán)利要求9所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述開口的深度為150-450 A,所述溝槽的深度為200-1000 A。
14.按權(quán)利要求8所述的晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述應(yīng)力層采用的反應(yīng)氣體包括 H2、HCl、GeH4' SiH4 和 B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' DCS、B2H6 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' SiH4 和 BH3 ;或者包括 H2、HCl、GeH4' DCS 和 BH3。
15.按權(quán)利要求14所述的晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述應(yīng)力層的工藝參數(shù)包括:溫度為 500-800°C;壓力為 l-50Torr ；H2 的氣體流量 l_50slm ;DCS、SiH4、HCl、GeH4、B2H6、BH3的氣體流量為l_200sccm。
16.按權(quán)利要求8所述的晶體管的形成方法，其特征在于，還包括:在形成應(yīng)力層之前對所述半導(dǎo)體襯底表面及溝槽進 行清洗，所述清洗采用的試劑為RCA和DHF。
全文摘要
本發(fā)明的實施例提供了一種晶體管，包括半導(dǎo)體襯底；位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(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)的溝槽，所述溝槽的底部為V形；位于所述溝槽內(nèi)的應(yīng)力層。相應(yīng)的，本發(fā)明的實施例還提供了一種晶體管的形成方法，包括提供半導(dǎo)體襯底；形成位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)；在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成溝槽，所述溝槽的底部為V形；在所述溝槽內(nèi)形成應(yīng)力層。本發(fā)明實施例中底部為V形的溝槽中填充應(yīng)力層，可以為溝道區(qū)帶來更大的應(yīng)力，有助于提高溝道區(qū)載流子的遷移率，增加晶體管的驅(qū)動電流，提高晶體管的性能。
文檔編號H01L29/06GK103094340SQ20111034061
公開日2013年5月8日 申請日期2011年11月1日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月1日
發(fā)明者涂火金, 三重野文健 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司