[发明专利]晶体管及其制造方法

说明书

本申请要求2010年2月19日向韩国知识产权局(KIP0)提交的第10-2010-0014932号韩国专利中请的优先权，该申请的内容通过引用全部包含于此。

技术领域

示例实施例涉及晶体管及其制造方法。更具体地讲，示例实施例涉及表现出高性能的高度集成的互补金属氧化物半导体(CMOS)晶体管及其制造方法。

背景技术

对形成具有高性能的高度集成的晶体管已经开展了各种研究。

例如，已经研究了将应力施加到晶体管沟道区域上的应力控制工艺。此外，也已经广泛开展了对形成晶体管的栅极绝缘层和栅电极的各种材料的研究。已经使用具有高介电性的材料代替氧化硅层来形成栅极绝缘层，并且金属化合物已经取代多晶硅来形成栅电极。此外，也已经研究了用于形成晶体管的基板的替代材料。

然而，由于形成在一个基板上的n型金属氧化物半导体(NMOS)晶体管和p型金属氧化物半导体(PMOS)晶体管可具有不同的电特性，所以通过相同的制造工艺形成NMOS晶体管和PMOS晶体管的工作会是不容易的。此外，用来形成NMOS和PMOS晶体管的每个元件的每种材料的物理特性可以是不同的，并且构成所述元件的材料的物理特性会具有折衷关系(trade-offrelationship)。因此，会通过复杂的制造工艺来形成最优的NMOS晶体管和PMOS晶体管。

发明内容

示例实施例提供了表现出高性能并具有良好特性的MOS晶体管。

示例实施例提供了在此描述的MOS晶体管的制造方法。

根据示例实施例，提供了一种晶体管。在一些实施例中，晶体管可包括：硅锗沟道层，形成在单晶硅基板的一部分上并在硅锗沟道层的内部或上表面部分包括Si-H键和/或Ge-H键；PMOS晶体管，设置在硅锗沟道层上；氮化硅层，设置在单晶硅基板、硅锗沟道层和PMOS晶体管的表面部分上，氮化硅层能够施加拉应力。

一些实施例可在单晶硅基板上包括NMOS晶体管。NMOS晶体管可包括包括第一栅极氧化物层图案、第一导电层图案和第一多晶硅层图案的第一栅极结构和形成在单晶硅基板中及第一栅极结构两侧的n型杂质的第一杂质掺杂区域。在一些实施例中，PMOS晶体管包括设置在硅锗沟道层上并包括第二栅极氧化物层图案、第二导电层图案和第二多晶硅层图案的第二栅极结构和形成在硅锗沟道层中及第二栅极结构两侧的p型杂质的第二杂质掺杂区域。

在此公开的一些实施例包括制造晶体管的方法。这样的方法可包括以下步骤：在单晶硅基板的一部分上形成硅锗沟道层；形成第一栅极结构和第二栅极结构。第一栅极结构可包括在单晶硅基板上的第一栅极氧化物层图案、第一导电层图案和第一多晶硅层图案，第二栅极结构可包括在硅锗沟道层上的第二栅极氧化物层图案、第二导电层图案和第二多晶硅层图案。方法可包括以下步骤：通过将n型杂质掺杂到第一栅极结构两侧的单晶硅基板中来形成第一杂质区域；通过将p型杂质掺杂到第二栅极结构两侧的硅锗沟道层中来形成第二杂质区域；在单晶硅基板、硅锗沟道层以及第一栅极结构和第二栅极结构的表面上形成氮化硅层。在一些实施例中，通过沉积气体氮化硅层能够去除硅锗沟道层的内部和/或表面部分的悬空键，沉积气体包括反应气体、气氛气体和氢气，并且氮化硅层能够施加拉应力。

一些实施例提供了如下情形：反应气体包括SiH₄和NH₃，气氛气体包括选自于由氮气、氩气和氦气组成的组中的至少一种气体。在一些实施例中，以反应气体的总流入体积的大约5％至大约700％引入氢气。

一些实施例提供了如下情形：单晶硅基板和硅锗沟道层具有相同的沟道方向。在一些实施例中，在形成硅锗沟道层的过程中，原子百分比为大约10％至大约60％的锗包括在硅锗沟道层中。一些实施例提供了如下情形：包括在第一栅极结构中的第一导电层图案和包括在第二栅极结构中的第二导电层图案包括相同的金属材料。在一些实施例中，第一导电层图案和第二导电图案包括不同的逸出功。