半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术公开了一种半导体器件的形成方法，包括：提供鳍部、沟道层和栅极结构，沟道层形成于鳍部顶部，栅极结构形成于沟道层顶部；刻蚀栅极结构两侧的部分沟道层，以形成位于余下沟道层一侧的漏区凹槽；在余下沟道层靠近漏区凹槽一侧的内部或者侧壁上形成隧穿层；和在漏区凹槽中形成漏区。形成隧穿层后，施加较小的电压，即可产生目标强度的沟道电流，提高半导体器件的性能。

Semiconductor device and its forming method

【技术实现步骤摘要】
半导体器件及其形成方法
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
随着半导体器件结构尺寸的不断减小，短沟道效应成为制约半导体器件功能提高的障碍。人们不断改进结构的分布，以及选择特殊的材料。如目前采用绝缘体上硅(SOI)形成沟道，减少了半导体器件的漏电。或者选用特殊的沟道材料提高沟道电子迁移率。随着半导体器件尺寸的进一步减小，要达到预期强度的沟道电流，需要增加电压，但是增大电压又会带来其他的问题。因此，现有技术亟须一种施加较小电压就可产生一定强度沟道电流的半导体器件。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了一种半导体器件的形成方法，漏区和沟道层之间形成有隧穿层，当漏区电压增大到一定值时，发生隧穿，沟道电流迅速增大。本专利技术提供了一种半导体器件，包括：鳍部、沟道层和栅极结构，沟道层设置于鳍部顶部，栅极结构设置于沟道层的顶部；源区和漏区，源区和漏区分别设置于栅极结构两侧的沟道层内；和隧穿层，隧穿层形成于栅极结构下方沟道层的内部或侧壁，且靠近漏区一侧。根据本专利技术的一个方面，当隧穿层形成于栅极结构下方沟道层的内部时，隧穿层与漏区相邻。根据本专利技术的一个方面，隧穿层覆盖漏区临近沟道层一侧的侧壁。根据本专利技术的一个方面，隧穿层的厚度尺寸范围为2nm～5nm。根据本专利技术的一个方面，隧穿层中包括硅离子和铟离子，或者硅离子和砷离子。根据本专利技术的一个方面，隧穿层中还包括碳离子。根据本专利技术的一个方面，隧穿层中离子浓度范围为3×1014/cm2～3×1015/cm2。根据本专利技术的一个方面，漏区的材料包括GaAsSb、GaAsN、GaAsIn中的一种或多种。根据本专利技术的一个方面，漏区的材料中还包括磷离子。根据本专利技术的一个方面，漏区和鳍部之间设置有材料层，材料层和漏区的材料中至少存在一种相同的元素。根据本专利技术的一个方面，沟道层的材料包括SiC、GaN、InGaP、InP、GaAs中的一种或多种。相应的，本专利技术还公开了一种半导体器件的形成方法，包括：提供鳍部、沟道层和栅极结构，沟道层形成于鳍部顶部，栅极结构形成于沟道层顶部；刻蚀栅极结构两侧的部分沟道层，以形成位于余下沟道层一侧的漏区凹槽；在余下沟道层靠近漏区凹槽一侧的内部或者侧壁上形成隧穿层；和在漏区凹槽中形成漏区。根据本专利技术的一个方面，隧穿层形成于漏区凹槽临近沟道的内壁中。根据本专利技术的一个方面，当隧穿层形成于余下沟道层内部时，隧穿层与漏区凹槽相邻。根据本专利技术的一个方面，形成隧穿层的工艺步骤包括：对余下沟道层临近漏区凹槽一侧的侧壁进行离子注入。根据本专利技术的一个方面，对漏区凹槽的内壁注入的离子包括硅离子和铟离子，或者包括硅离子和砷离子。根据本专利技术的一个方面，对漏区凹槽的内壁注入的离子还包括碳离子。根据本专利技术的一个方面，离子注入工艺的条件包括：工艺的能量范围为3Kev～5Kev，离子注入的方向与栅极结构侧壁之间的夹角为θ，5°≤θ≤20°，离子注入后，隧穿层中的离子浓度范围为3×1014/cm2～3×1015/cm2。根据本专利技术的一个方面，形成的隧穿层的厚度尺寸为l，范围为2nm≤l≤5nm。根据本专利技术的一个方面，当隧穿层形成于余下沟道层侧壁上时，隧穿层覆盖余下沟道层临近漏区凹槽一侧的侧壁。根据本专利技术的一个方面，当隧穿层形成于余下沟道层侧壁上时，形成隧穿层的工艺步骤包括：在余下沟道层临近漏区凹槽一侧的侧壁上形成介质层；和对介质层进行离子注入，以形成隧穿层。根据本专利技术的一个方面，形成沟道层的材料包括SiC、GaN、InGaP、InP、GaAs中的一种或多种。根据本专利技术的一个方面，形成漏区凹槽后，漏区凹槽的底部未暴露鳍部。根据本专利技术的一个方面，形成漏区的材料包括GaAsSb、GaAsN、GaAsIn中的一种或多种。根据本专利技术的一个方面，形成漏区的材料中还包括磷离子。与现有的技术方案相比，本专利技术的技术方案具备以下优点：半导体器件中包括隧穿层，隧穿层形成于栅极结构下方沟道层的内部或侧壁，且靠近漏区一侧。在漏区和沟道之间形成隧穿层后，后续施加电压时，能够提高漏区的电场强度，较小的漏区电压即可发生隧穿，从而较快产生隧穿电流。因此在较小的工作电压下，沟道电流强度可以达到预期的电流强度，提高了半导体器件的性能。进一步的，半导体器件中，隧穿层覆盖漏区临近沟道层一侧的侧壁。沟道层与漏区相邻一侧的整个侧壁被隧穿层覆盖，能够进一步提高漏区场强，进而进一步提高沟道层中电流的强度。相应的，在本专利技术公开的半导体器件的形成方法中，形成漏区凹槽后，在余下沟道层靠近漏区凹槽一侧的内部或者侧壁上形成隧穿层。形成隧穿层后，后续施加电压时，能够提高漏区的电场强度，较小的漏区电压即可发生隧穿，从而较快产生隧穿电流。因此在较小的工作电压下，沟道电流强度可以达到预期的电流强度，提高了半导体器件的性能。进一步的，当隧穿层形成于余下沟道层侧壁上时，隧穿层覆盖余下沟道层临近漏区凹槽一侧的侧壁。隧穿层覆盖沟道层临近漏区凹槽一侧的侧壁，能够进一步提高漏区场强，进而进一步提高沟道层中电流的强度。进一步的，形成漏区凹槽后，漏区凹槽的底部未暴露鳍部。后续漏区的材料和沟道层材料存在有相同的离子类型，漏区凹槽底部保留部分沟道区，便于后续漏区材料的生长。附图说明图1是根据本专利技术实施例半导体器件的侧视图；图2-图6是根据本专利技术的一个实施例的半导体器件的形成过程的结构示意图。具体实施方式如前所述，现有的半导体器件在工作时，较低电压下，沟道电流不能够达到预期值，较高的电压又容易发生漏电。经研究发现，造成上述问题的原因为：半导体器件尺寸的减小，沟道变得更窄，施加较大电压后，容易漏电，且沟道电流不能够达到预期的数值。为了解决该问题，本专利技术提供了一种半导体器件，在漏区和沟道之间形成隧穿层。特定离子构成的隧穿层在受到较小电压时，漏区电场强度发生变化，能够产生隧穿电流，提高了沟道电流的强度。现在将参照附图来详细描述本专利技术的各种示例性实施例。应理解，除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不应被理解为对本专利技术范围的限制。此外，应当理解，为了便于描述，附图中所示出的各个部件的尺寸并不必然按照实际的比例关系绘制，例如某些层的厚度或宽度可以相对于其他层有所夸大。以下对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，在任何意义上都不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和装置可能不作详细讨论，但在适用这些技术、方法和装置情况下，这些技术、方法和装置应当被视为本说明书的一部分。应注意，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义或说明，则在随后的附图的说明中将不需要对其进行进一步讨论。图1为根据本专利技术实施例半导体器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：/n鳍部、沟道层和栅极结构，所述沟道层设置于所述鳍部顶部，所述栅极结构设置于所述沟道层的顶部；/n源区和漏区，所述源区和所述漏区分别设置于所述栅极结构两侧的所述沟道层内；和/n隧穿层，所述隧穿层形成于所述栅极结构下方所述沟道层的内部或侧壁，且靠近所述漏区一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件，其特征在于，包括：
鳍部、沟道层和栅极结构，所述沟道层设置于所述鳍部顶部，所述栅极结构设置于所述沟道层的顶部；
源区和漏区，所述源区和所述漏区分别设置于所述栅极结构两侧的所述沟道层内；和
隧穿层，所述隧穿层形成于所述栅极结构下方所述沟道层的内部或侧壁，且靠近所述漏区一侧。


2.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，当所述隧穿层形成于所述栅极结构下方所述沟道层的内部时，所述隧穿层与所述漏区相邻。


3.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述隧穿层覆盖所述漏区临近所述沟道层一侧的侧壁。


4.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述隧穿层的厚度尺寸范围为2nm～5nm。


5.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述隧穿层中包括硅离子和铟离子，或者包括硅离子和砷离子。


6.根据权利要求5所述的半导体器件，其特征在于，所述隧穿层中还包括碳离子。


7.根据权利要求6所述的半导体器件，其特征在于，所述隧穿层中离子浓度范围为3×1014/cm2～3×1015/cm2。


8.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述漏区的材料包括GaAsSb、GaAsN、GaAsIn中的一种或多种。


9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述漏区的材料中还包括磷离子。


10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述漏区和所述鳍部之间设置有材料层，所述材料层和所述漏区的材料中至少存在一种相同的元素。


11.根据权利要求1所述的半导体器件，其特征在于，所述沟道层的材料包括SiC、GaN、InGaP、InP、GaAs中的一种或多种。


12.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
提供鳍部、沟道层和栅极结构，所述沟道层形成于所述鳍部顶部，所述栅极结构形成于所述沟道层顶部；
刻蚀所述栅极结构两侧的部分所述沟道层，以形成位于余下所述沟道层一侧的漏区凹槽；
在余下所述沟道层靠近所述漏区凹槽一侧的内部或者侧壁上形成隧穿层；和
在所述漏区凹槽中形成漏区。


13.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵猛，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，中芯国际集成电路制造北京有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31