晶体管及其形成方法技术

一种晶体管及其形成方法，所述晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构；在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽；在所述凹槽内壁内且填充满所述凹槽的应力层；在所述应力层表面形成过渡层；在所述过渡层表面形成盖帽层，所述盖帽层的表面高于半导体衬底的表面，且所述盖帽层与过渡层的晶格常数差异小于盖帽层与应力层的晶格常数差异。所述方法可以提高形成的晶体管的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种晶体管及其形成方法。
技术介绍
随着半导体技术的不断发展，半导体器件的尺寸逐渐缩小，晶体管的性能也受到影响。为了进一步提高晶体管的性能，应力工程被引入晶体管的制程中。对晶体管的沟道区域施加压应力可以提高沟道区域内的空穴迁移率，而对晶体管的沟道区域施加张应力，则可以提高沟道区域内的电子迁移率。由于电子在单晶硅中的迁移率大于空穴的迁移率，所以，现有技术通常通过应力工程提高PMOS晶体管的空穴迁移率，以使得PMOS晶体管的载流子迁移率与NMOS晶体管的载流子迁移率匹配。一般通过采用应力材料形成PMOS晶体管的源极和漏极，以对PMOS晶体管的沟道区域施加压应力，从而提高所述PMOS晶体管的沟道区域内的空穴迁移率。具体包括：在PMOS晶体管的栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽，然后再在所述凹槽内填充应力材料作为PMOS晶体管的源极和漏极。所述应力材料的晶格常数大于半导体衬底沟道区域的晶格常数，从而会对PMOS晶体管的沟道区域施加压应力。所述PMOS晶体管采用的应力材料一般为SiGe。现有技术也可以采用SiC作为NMOS晶体管的源极和漏极，进一步提高NMOS晶体管的载流子迁移率。但是，目前采用上述方法形成的晶体管的源极和漏极表面具有较多缺陷，使得源极和漏极的接触电阻较高，影响晶体管的性能。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管及其形成方法，提高晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构；在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽；在所述凹槽内壁内且填充满所述凹槽的应力层；在所述应力层表面形成过渡层；在所述过渡层表面形成盖帽层，所述盖帽层的表面高于半导体衬底的表面，所述盖帽层与过渡层的晶格常数差异小于盖帽层与应力层的晶格常数差异。可选的，所述盖帽层的生长速率大于过渡层的生长速率。可选的，所述应力层包括位于凹槽内壁表面的种子层和位于所述种子层表面的体层。可选的，所述种子层的材料为SiGe，所述体层的材料为SiGe，所述盖帽层的材料为SiGe，且所述种子层、体层和盖帽层内的Ge含量不相同；所述种子层的Ge含量小于体层的Ge含量，所述盖帽层内的Ge含量小于体层内的Ge含量。可选的，所述种子层内的Ge含量为5％～25％，所述体层内的Ge含量为25％～45％，盖帽层内的Ge含量为1％～15％。可选的，所述种子层的材料为SiC，所述体层的材料为SiC，所述盖帽层的材料为SiC，且所述种子层、体层和盖帽层内的C含量不相同；所述种子层的C含量小于体层的C含量，所述盖帽层内的C含量小于体层内的C含量。可选的，所述种子层内的C含量为1％～3％，所述体层内的C含量为3％～10％，盖帽层内的C含量为0.5％～2％。可选的，所述体层内具有P型或N型掺杂离子，所述体层内的P型或N型掺杂离子浓度为1E19atom/cm3～1E19atom/cm3。可选的，所述盖帽层内具有P或N型掺杂离子，所述盖帽层内的P型或N型掺杂离子浓度为1E19atom/cm3～1E19atom/cm3。可选的，所述过渡层的材料为Si，所述过渡层的厚度为可选的，采用选择性外延工艺形成所述种子层、体层和盖帽层，所述选择性外延工艺采用的外延气体包括锗源气体、硅源气体、HCl和H2，其中，锗源气体为GeH4，硅源气体包括SiH4或SiH2Cl2，锗源气体、硅源气体和HCl的气体流量为1sccm～1000sccm，H2的流量为0.1slm～50slm，温度为500℃～800℃，压强为1Torr～100Torr。可选的，形成所述体层和盖帽层的选择性外延工艺的外延气体还包括掺杂气体，所述掺杂气体包括B2H6，所述掺杂气体的流量为1sccm～1000sccm。可选的，所述锗源气体由碳源气体替代，所述碳源气体包括CH4。可选的，形成所述体层和盖帽层的选择性外延工艺的外延气体还包括掺杂气体，所述掺杂气体包括PH3，所述掺杂气体的流量为1sccm～1000sccm。可选的，采用选择性外延工艺形成所述过渡层，所述选择性外延工艺采用的外延气体包括硅源气体、HCl和H2，其中硅源气体包括SiH4或SiH2Cl2，所述硅源气体和HCl的气体流量为1sccm～1000sccm，H2的流量为0.1slm～50slm，温度为500℃～800℃，压强为1Torr～100Torr。可选的，所述凹槽具有垂直于半导体衬底表面的侧壁或Σ侧壁。可选的，所述种子层的厚度为20～30nm，所述盖帽层的厚度为10nm～20nm。为解决上述问题，本专利技术的技术方案还提供一种采用上述方法形成的晶体管，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅极结构；位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内的凹槽；位于所述凹槽内且填充满所述凹槽的应力层；位于所述应力层表面的过渡层；位于所述过渡层表面的盖帽层，所述盖帽层的表面高于半导体衬底的表面，且所述盖帽层与过渡层的晶格常数差异小于盖帽层与应力层的晶格常数差异。可选的，所述应力层包括位于凹槽内壁表面的种子层和位于所述种子层表面的体层。可选的，所述种子层的材料为SiGe，所述体层的材料为SiGe，所述盖帽层的材料为SiGe，所述种子层内的Ge含量为5％～25％，所述体层内的Ge含量为25％～45％，盖帽层内的Ge含量为1％～15％；或者，所述种子层的材料为SiC，所述体层的材料为SiC，所述盖帽层的材料为SiC，所述种子层内的C含量为1％～3％，所述体层内的C含量为3％～10％，盖帽层内的C含量为0.5％～2％。可选的，所述过渡层的材料为Si，厚度为所述种子层的厚度为20～30nm，所述盖帽层的厚度为10nm～20nm。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术的技术方案中，在半导体衬底上形成栅极结构之后，在栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽，然后在所述凹槽内形成应力层，再在所述应力层表面形成过渡层之后，在过渡层表面形成盖帽层。所述过渡层的沉积速率小于盖帽层的沉积速率，虽然所述过渡层与应力层的晶格常数之间具有差异，但是由于沉积速率缓慢，并且由于晶格具有弛豫特性，所以在所述过渡层与应力层的界面上的晶格常数会发生过渡，使得所述过渡层与应力层的界面上基本不存在或仅有少量的缺陷存在，且随着所述过渡层的厚度增加，所述缺陷逐渐消失，使得过渡层的表面没有缺陷，可以提高后续在过渡层表本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成栅极结构；在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽；在所述凹槽内壁内且填充满所述凹槽的应力层；在所述应力层表面形成过渡层；在所述过渡层表面形成盖帽层，所述盖帽层的表面高于半导体衬底的表面，所述盖帽层与过渡层的晶格常数差异小于盖帽层与应力层的晶格常数差异。

【技术特征摘要】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：
提供半导体衬底；
在所述半导体衬底上形成栅极结构；
在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽；
在所述凹槽内壁内且填充满所述凹槽的应力层；
在所述应力层表面形成过渡层；
在所述过渡层表面形成盖帽层，所述盖帽层的表面高于半导体衬底的表
面，所述盖帽层与过渡层的晶格常数差异小于盖帽层与应力层的晶格常数差
异。
2.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述盖帽层的生
长速率大于过渡层的生长速率。
3.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述应力层包括
位于凹槽内壁表面的种子层和位于所述种子层表面的体层。
4.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述种子层的材
料为SiGe，所述体层的材料为SiGe，所述盖帽层的材料为SiGe，且所述
种子层、体层和盖帽层内的Ge含量不相同；所述种子层的Ge含量小于体
层的Ge含量，所述盖帽层内的Ge含量小于体层内的Ge含量。
5.根据权利要求4所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述种子层内的
Ge含量为5％～25％，所述体层内的Ge含量为25％～45％，盖帽层内的Ge
含量为1％～15％。
6.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述种子层的材
料为SiC，所述体层的材料为SiC，所述盖帽层的材料为SiC，且所述种子
层、体层和盖帽层内的C含量不相同；所述种子层的C含量小于体层的C
含量，所述盖帽层内的C含量小于体层内的C含量。
7.根据权利要求6所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述种子层内的
C含量为1％～3％，所述体层内的C含量为3％～10％，盖帽层内的C含量
为0.5％～2％。
8.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述体层内具有
P型或N型掺杂离子，所述体层内的P型或N型掺杂离子的浓度为1E19
atom/cm3～1E19atom/cm3。
9.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述盖帽层内具
有P型或N型掺杂离子，所述盖帽层内的P型或N型掺杂离子的浓度为
1E19atom/cm3～1E19atom/cm3。
10.根据权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述过渡层的材
料为Si，所述过渡层的厚度为11.根据权利要求3所述的晶体管的形成方法，其特征在于，采用选择性外延
工艺形成所述种子层、体层和盖帽层，所述选择性外延工艺采用的外延气
体包括锗源气体、硅源气体、HCl和H2，其中，锗源气体为GeH4，硅源
气体包括SiH4或SiH2Cl2，锗源气体、硅源气体和HCl的气体流量为<...

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