[发明专利]晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，半导体器件为了达到更高的运算速度、更大的数据存储量、以及更多的功能，半导体器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向发展，因此，晶体管的栅极变得越来越细且长度变得比以往更短，短沟道效应也更易发生。现有的抑制短沟道效应的方法有：其一，增加源漏极之间的电阻，主要方法有采用轻掺杂源漏极工艺，或采用绝缘体上半导体材料作为衬底；其二，抑制载流子在源漏极之间的沟道中的载流子的迁移，主要方法有在沟道区、口袋区或晕区进行相反类型离子的过掺杂。

绝缘体上硅锗(SiGe on insulator，SGOI)是典型的绝缘体上半导体衬底材料。绝缘体上硅锗的优点包括：具有较高的载流子的迁移率，以及较低的接触电容。从而，以绝缘体上硅锗作为衬底形成的晶体管，其短沟道效应得以抑制的同时，性能也得以进一步的提高。

然而，由于绝缘体上硅锗材料的制造工艺复杂，导致绝缘体上硅锗晶圆的价格昂贵，且在绝缘体上硅锗衬底上形成的晶体管难以与硅衬底的半导体器件进行集成。

更多在绝缘体上硅锗上形成晶体管的方法可以参考美国公开号为US2007/0155130A1的专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，通过在硅衬底上形成悬空硅锗结构或在绝缘层上形成硅锗层结构，解决了现有技术中晶体管的短沟道效应，又避免了采用绝缘体上硅锗作为衬底制造晶体管的价格昂贵的问题，且采用硅衬底更易与其他基于硅衬底的半导体器件集成。

为解决上述问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面依次形成有第一硅锗层、第一硅层和第二硅锗层，所述半导体衬底具有第一区域和第二区域，所述第二区域在第一区域两侧；

在第二硅锗层表面形成硬掩膜层，去除第二区域的硬掩膜层、第二硅锗层和第一硅层直至暴露出第一硅锗层；

去除第一区域的第一硅锗层和第二硅锗层之间的第一硅层；

在第一区域的第一硅锗层和第二硅锗层之间形成隔离层；

去除硬掩膜层，在第二区域形成第二硅层直至与第二硅锗层表面齐平；

在第一区域的第二硅锗层表面形成栅极结构。

可选的，所述隔离层的材料为绝缘材料或空气。

可选的，所述绝缘材料为氧化硅、氮化硅或氧化铝。

可选的，在第二区域形成第二硅层直至与第二硅锗层表面齐平的工艺之前，还包括：去除第二区域的第一硅锗层直至暴露出半导体衬底。

可选的，所述第一硅锗层、第一硅层和第二硅锗层的形成工艺均为化学气相沉积法。

可选的，所述第一硅锗层、第一硅层和第二硅锗层厚度分别为1～200nm。

可选的，所述第一硅锗层和第二硅锗层中锗的掺杂浓度为1％～50％。

可选的，所述硬掩膜层为氧化硅或氮化硅的单层结构，或氧化硅和氮化硅多层交叠结构。

可选的，去除第一区域的第一硅锗层和第二硅锗层之间的第一硅层的工艺为湿法刻蚀法。

可选的，第一硅层相对于第一硅锗层和第二硅锗层的刻蚀选择比大于20。

可选的，所述湿法刻蚀的刻蚀液为碱基化学溶液。

可选的，所述碱基化学溶液为氢氧化钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵和邻苯二酚-乙烯二胺中的一种，或氢氧化钾、氢氧化铵、四甲基氢氧化铵和邻苯二酚-乙烯二胺中的二至四种组合。

可选的，所述在第二区域形成第二硅层直至与第二硅锗层表面齐平的工艺为选择性外延沉积法。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明实施例通过在硅衬底上依次沉积形成第一硅锗层、第一硅层和第二硅锗层，并去除第一区域的第一硅锗层和第二硅锗层之间的第一硅层，再在所述第一硅锗层和第二硅锗层之间形成隔离层，从而形成悬空硅锗结构或在绝缘层上形成硅锗层的结构，抑制短沟道效应，减少了漏电流，提高了晶体管的工作效率以及电性能，同时解决了直接采用绝缘体上硅锗晶圆作为衬底的价格昂贵的问题，且在硅衬底上便于集成其他基于硅衬底形成的半导体器件；

进一步的，所述第一硅锗层和第二硅锗层中锗的掺杂浓度为1％～50％，当锗的掺杂浓度高于50％，硅锗薄膜难于生长，当锗的掺杂浓度低于50％时，锗的掺杂浓度越高，去除第一区域的第一硅锗层和第二硅锗层之间的第一硅层的刻蚀效果越好。

附图说明

图1是本发明实施例的晶体管形成方法的流程示意图；