[发明专利]包括掺杂的硅碳衬里层的半导体结构及其制造方法

说明书

技术领域

本发明通常涉及半导体结构。更具体而言，本发明涉及半导体结构内的沟道隔离。

背景技术

随着半导体结构和器件尺寸的减小，半导体器件中的几种新的效应变得更加显著。短沟道效应是在场效应器件中经常出现的一种特别有害的新效应。通常当栅极电极长度(即，线宽)尺寸减小到小于约200纳米时，便会出现短沟道效应。场效应器件中的短沟道效应通常表现为栅极电极对沟道区域的控制水平下降。典型地，这样的栅极电极对沟道区域的控制水平下降表现为折衷的场效应器件的电操作性能。

因此希望提供半导体结构及其制造方法，以提供短沟道效应被抑制的场效应半导体器件。

在半导体制造领域中，公知具有希望的性能的各种半导体结构及其制造方法。

在下列文献中公开了这样的半导体结构的具体实例及其制造方法：(1)Nishikawa等，在“Reduction of transient boron diffusion inpreamorphized Siby carbon implantation”，Appl.Phys.lett.，60(18)，1992年5月4日，pp.2270-72中；(2)Ban等，在“Suppression of Oxidation-EnhancedBoron Diffusion in Silicon by Carbon Implantation and Characterizationof MOSFET’s with Carbon-Implanted Channels”，IEEE Trans.onElectron Devices，44(9)，1997年9月，pp.1544-51中；以及(3)Gossmann等，在美国专利No.6,153,920中。上述公开每一个都描述了在特定的半导体结构内使用注入的碳作为硼掺杂剂扩散抑制剂。

随着半导体技术的进步，半导体结构和器件尺寸必然会继续减小。作为其结果，希望通过减小半导体结构和器件的尺寸来获得可以提供增强的性能的半导体结构和器件。

发明内容

本发明包括半导体结构(及其相关的制造方法)，所述半导体结构包括衬里层，所述衬里层包括活性(active)掺杂的硅碳材料。所述衬里层被插入到这样的区域之间：(1)半导体衬底内的台座(pedestal)形沟道区域；与(2)半导体材料层内的源极和漏极区域，所述半导体材料层位于所述衬里层上并进一步被所述台座形沟道区域横向分离。所述半导体材料层典型地包括不同于硅碳半导体材料的半导体材料，但是也可以包括这样的硅碳半导体材料，该硅碳半导体材料具有与所述衬里层相反的极性和比所述衬里层低的碳含量。

虽然本发明不排除其它的活性掺杂剂，然而典型和优选地，所述活性掺杂的硅碳材料内的活性掺杂剂包括硼掺杂剂。归因于使用硅碳材料用于所述衬里层，与用于所述半导体材料层的上面所列举的选项相比，使得不希望的掺杂剂扩散到所述台座形沟道区域的现象得到了减弱。

根据本发明的半导体结构包括半导体衬底，所述半导体衬底包括位于所述半导体衬底内的台座形沟道区域之上的栅极电极。所述特定的半导体结构还包括衬里层，所述衬里层位于所述台座形沟道区域的侧壁上并包括具有第一极性和第一碳含量的活性掺杂的硅碳材料。所述特定的半导体结构还包括源极区域和漏极区域，所述源极区域和漏极区域至少部分地位于这样的半导体材料层内，所述半导体材料层在所述衬里层上并进一步被所述台座形沟道区域横向分离。

根据本发明的另一特定的半导体结构还包括半导体衬底，所述半导体衬底包括位于所述半导体衬底内的台座形沟道区域之上的栅极电极。所述特定的其它的半导体结构还包括衬里层，所述衬里层包括位于所述台座形沟道区域的侧壁上的具有第一碳含量的硼掺杂的硅碳材料。所述特定的其它的半导体结构还包括源极区域和漏极区域，所述源极区域和漏极区域至少部分地位于这样的半导体材料层内，所述半导体材料层位于所述衬里层上并进一步被所述台座形沟道区域横向分离。

一种根据本发明的方法，包括至少使用位于所述半导体衬底之上的栅极电极作为掩模来蚀刻半导体衬底以在所述半导体衬底内形成台座形沟道区域。所述特定的方法还包括形成衬里层，所述衬里层邻接所述台座形沟道区域并包括具有第一极性和第一碳含量的活性掺杂的硅碳材料。所述特定的方法还包括在所述衬里层上形成半导体材料层，并进一步通过所述台座形沟道区域横向分离所述半导体材料层。所述特定的方法还包括形成源极区域和漏极区域，所述源极区域和漏极区域至少部分地位于所述半导体材料层内。

附图说明