一种环栅晶体管及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种环栅晶体管及其制造方法，涉及半导体技术领域，以通过制造应力源结构的应力源层向沟道区施加应力，提升环栅晶体管的驱动性能。所述环栅晶体管包括：半导体基底、有源结构、栅堆叠结构和应力源结构。半导体基底具有埋氧层。有源结构形成在埋氧层上。有源结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅、锗硅或锗。栅堆叠结构环绕在沟道区的外周。应力源结构至少设置在沟道区的下方、且位于栅堆叠结构和埋氧层之间。应力源结构的材料为锗硅，且在有源结构位于沟道区内的部分的材料为锗硅的情况下，应力源结构和有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。

【技术实现步骤摘要】
一种环栅晶体管及其制造方法


[0001]本专利技术涉及半导体
，尤其涉及一种环栅晶体管及其制造方法。

技术介绍

[0002]随着半导体技术的发展，半导体器件的关键尺寸越来越小。当半导体器件的工艺节点达28nm以下时，对于环栅晶体管来说，通常可以采用源漏外延方式增加对沟道区的应力，从而提高载流子的迁移率，进而提升半导体器件的性能。
[0003]但是，采用现有的源漏外延工艺所形成的源区和漏区通常会存在大量缺陷，导致二者向沟道区施加应力的效果逐渐减弱，不利于提升环栅晶体管的驱动性能。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种环栅晶体管及其制造方法，以通过制造应力源结构的应力源层向沟道区施加应力，提升环栅晶体管的驱动性能。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供了一种环栅晶体管，该环栅晶体管包括：半导体基底、有源结构、栅堆叠结构和应力源结构。半导体基底具有埋氧层。有源结构形成在埋氧层上。有源结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅、锗硅或锗。栅堆叠结构环绕在沟道区的外周。应力源结构至少设置在沟道区的下方、且位于栅堆叠结构和埋氧层之间。应力源结构的材料为锗硅，且在有源结构位于沟道区内的部分的材料为锗硅的情况下，应力源结构和有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。
[0006]与现有技术相比，本专利技术提供的环栅晶体管中，有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅、锗硅或锗。另外，环栅晶体管还包括位于栅堆叠结构和埋氧层之间的应力源结构，该应力源结构的材料为锗硅。可以理解的是，在有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅或锗的情况下，应力源结构的材料与有源结构位于沟道区内的部分的材料不同。并且，在有源结构位于沟道区内的部分的材料为锗硅的情况下，应力源结构和有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。此时，应力源结构的材料与有源结构位于沟道区内的部分的材料也不相同。其次，应力源结构至少设置在沟道区的下方。在此情况下，在实际的制造过程中，在埋氧层上形成用于制造应力源结构的应力源层，并在应力源层上方形成用于制造沟道区的沟道层后，因应力源结构的材料不同于有源结构位于沟道区内的部分的材料，相应的应力源层的材料也不同于沟道层的材料；并且因不同材料之间的晶格常数不同，当两种不同材料的膜层形成异质结时可能会存在晶格失配问题，而在界面附近的应力源层和沟道层产生应力，从而通过外力的拉伸或压缩对沟道层施加应力，进而实现通过制造应力源结构的应力源层向采用沟道层制造的沟道区施加应力，解决了现有技术中因采用源漏外延工艺所形成的源区和漏区存在大量缺陷而导致二者向沟道区施加应力的效果逐渐减弱的问题，确保沟道区具有较高的载流子迁移率，提升环栅晶体管的驱动性能。
[0007]本专利技术还提供了一种环栅晶体管的制造方法，该环栅晶体管的制造方法包括：首
先，形成一半导体基底。半导体基底具有埋氧层。接下来，在埋氧层上形成应力源结构和有源结构。有源结构包括源区、漏区、以及位于源区和漏区之间的沟道区。有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅、锗硅或锗。应力源结构至少设置在沟道区的下方。应力源结构的材料为锗硅，且在有源结构位于沟道区内的部分的材料为锗硅的情况下，应力源结构和有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。接下来，形成环绕在沟道区外周的栅堆叠结构。应力源结构位于栅堆叠结构和埋氧层之间。
[0008]与现有技术相比，本专利技术提供的环栅晶体管的制造方法的有益效果可以参考前文所述的环栅晶体管的有益效果分析，此处不再赘述。
附图说明
[0009]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：
[0010]图1为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图一；
[0011]图2为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图二；
[0012]图3为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图三；
[0013]图4为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图四；
[0014]图5为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图五；
[0015]图6为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图六；
[0016]图7为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图七；
[0017]图8为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图八；
[0018]图9为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图九；
[0019]图10为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图十；
[0020]图11为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图十一；
[0021]图12为本专利技术实施例提供的环栅晶体管在制造过程中的结构示意图十二；
[0022]图13为本专利技术实施例提供的环栅晶体管的制造方法流程图。
[0023]附图标记：11为绝缘体上硅衬底，12为硅衬底，13为埋氧层，14为硅层，15为扩散层，16为应力源层，17为氧化硅层，18为半导体基底，19为叠层，20为牺牲层，21为沟道层，22为鳍部，23为第一区域，24为第二区域，25为第三区域，26为浅槽隔离结构，27为牺牲栅，28为侧墙，29为源区，30为漏区，31为应力源结构，32为介电层，33为沟道区，34为栅堆叠结构。
具体实施方式
[0024]以下，将参照附图来描述本公开的实施例。但是应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本公开的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本公开的概念。
[0025]在附图中示出了根据本公开实施例的各种结构示意图。这些图并非是按比例绘制的，其中为了清楚表达的目的，放大了某些细节，并且可能省略了某些细节。图中所示出的各种区域、层的形状以及它们之间的相对大小、位置关系仅是示例性的，实际中可能由于制造公差或技术限制而有所偏差，并且本领域技术人员根据实际所需可以另外设计具有不同形状、大小、相对位置的区域/层。
[0026]在本公开的上下文中，当将一层/元件称作位于另一层/元件“上”时，该层/元件可以直接位于该另一层/元件上，或者它们之间可以存在居中层/元件。另外，如果在一种朝向中一层/元件位于另一层/元件“上”，那么当调转朝向时，该层/元件可以位于该另一层/元件“下”。为了使本专利技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本专利技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术。
[0027]此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种环栅晶体管，其特征在于，包括：半导体基底，所述半导体基底具有埋氧层；有源结构，形成在所述埋氧层上；所述有源结构包括源区、漏区、以及位于所述源区和所述漏区之间的沟道区；所述有源结构位于沟道区内的部分的材料为硅、锗硅或锗；栅堆叠结构，环绕在所述沟道区的外周；应力源结构，至少设置在所述沟道区的下方、且位于所述栅堆叠结构和所述埋氧层之间；所述应力源结构的材料为锗硅，且在所述有源结构位于沟道区内的部分的材料为锗硅的情况下，所述应力源结构和所述有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗含量不同。2.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述应力源结构的材料内的锗含量沿底部至顶部的方向逐渐增大。3.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，在所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料与所述应力源结构的材料均含有锗的情况下，所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料与所述应力源结构的材料中锗含量的差值的绝对值大于等于20％、且小于等于50％。4.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述环栅晶体管的导电类型为N型；所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料为硅；或，所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料为锗硅、且所述有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗的含量小于所述应力源结构的材料中锗的含量。5.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述环栅晶体管的导电类型为P型；所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料为锗；或，所述有源结构位于所述沟道区内的部分的材料为锗硅、且所述有源结构位于沟道区内的部分的材料中锗的含量大于所述应力源结构的材料中锗的含量。6.根据权利要求1所述的环栅晶体管，其特征在于，所述应力源结构位于所述沟道区下方的部分的厚度大于等于10nm、且小于等于100nm；和/或，所述应力源结构的材料中锗的含量大于等于30％、且小于等于70％。7.根据权利要求6所述的环栅晶体管，其特征在于，所述应力源结构内掺杂有杂质、且所述应力源结构内的杂质的掺杂类型分别与所述源区和所述漏区内的杂质的掺杂类型相反；所述应力源结构靠近所述沟道区一侧的杂质的掺杂浓度大于等于1
×
10
17<...

【专利技术属性】
技术研发人员：李永亮，刘昊炎，罗军，王文武，
申请(专利权)人：中国科学院微电子研究所，
类型：发明
国别省市：