[发明专利]晶体管以及形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及晶体管以及形成方法。

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，互补金属氧化物半导体(Complementary MetalOxide Semiconductor，CMOS)晶体管的栅极变得越来越细且长度变得比以往更短。然而，栅极的尺寸变化会影响半导体器件的电学性能，目前，主要通过控制载流子迁移率来提高半导体器件性能。该技术的一个关键要素是控制晶体管沟道中的应力。比如适当控制应力，提高了载流子(NMOS晶体管中的电子，PMOS晶体管中的空穴)迁移率，就能提高驱动电流。因而应力可以极大地提高晶体管的性能。

因为硅、锗具有相同的晶格结构，即“金刚石”结构，在室温下，锗的晶格常数大于硅的晶格常数，所以在PMOS晶体管的源/漏区形成硅锗(SiGe)，可以引入硅和锗硅之间晶格失配形成的压应力，进一步提高压应力，提高PMOS晶体管的性能。相应地，在NMOS晶体管的源/漏区形成硅碳(SiC)可以引入硅和硅碳之间晶格失配形成的拉应力，进一步提高拉应力，提高NMOS晶体管的性能。然而，由于NMOS晶体管的载流子是电子，且电子本身的迁移率相对PMOS晶体管的空穴而言要高，因此现有技术通常只在PMOS晶体管内的源/漏区形成西格玛形的以硅锗为材料的应力衬垫层，使晶体管沟道区的应力提高，进一步提高空穴的迁移率。

现有技术中，具有应力衬垫层的PMOS晶体管的形成方法为：

请参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面形成有栅极结构；其中，所述栅极结构包括：形成于半导体衬底100表面的栅介质层110，形成于栅介质层110表面的栅电极层111，以及形成于所述栅介质层110、栅电极层111两侧的侧墙112。

请参考图2，采用干法刻蚀紧邻所述栅极结构两侧的半导体衬底100，并形成开口102。

请参考图3，采用湿法刻蚀所述开口102，使所述开口102靠近沟道区的顶角向沟道区延伸，变成西格玛(sigma，∑)形。

请参考图4，在所述开口102(请参考图3)内形成应力衬垫层103，且所述应力衬垫层103的材料为硅锗或掺杂硼的硅锗，所述应力衬垫层103的形成工艺为选择外延沉积工艺。

然而，以现有技术形成的具有应力衬垫层的晶体管对于沟道区的载流子迁移率的提高较小，导致所形成的晶体管的性能提高有限。

更多关于具有应力衬垫层的晶体管的形成方法请参考公开号为US2007/0072380 A1的美国专利文件。

发明内容

本发明解决的问题是提供了晶体管以及形成方法，使晶体管内沟道区的载流子迁移率提高，从而提高晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提供了一种晶体管，包括：

半导体衬底；

位于所述半导体衬底表面的栅极结构；

位于紧邻所述栅极结构两侧的半导体衬底内的应力衬垫层；

所述应力衬垫层与半导体衬底相接触的表面具有种子层。

可选的，所述应力衬垫层为西格玛形。

可选的，所述种子层的材料为锗，所述应力衬垫层的材料为锗锡。

可选的，所述应力衬垫层中，锡在锗锡中的摩尔浓度为1％～10％。

可选的，所述应力衬垫层为外层和内层重叠结构。

可选的，所述种子层的材料为锗，所述应力衬垫层的外层为锗锡，内层为锡。

可选的，所述种子层的材料为硅锗，所述应力衬垫层的外层为锗，内层为锗锡。

可选的，所述种子层的厚度为1～20纳米。

本发明还提供一种晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底；

在所述半导体衬底表面形成栅极结构；

以所述栅极结构为掩膜，在紧邻所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成开口；

在所述开口的内侧表面形成种子层，在所述种子层表面形成应力衬垫层，所述应力衬垫层的表面与半导体衬底表面齐平。

可选的，所述应力衬垫层为西格玛形。

可选的，所述种子层的材料为锗，所述应力衬垫层的材料为锗锡。

可选的，所述应力衬垫层中，锡在锗锡中的摩尔浓度为1％～10％。

可选的，所述应力衬垫层为外层和内层重叠结构。

可选的，所述种子层的材料为锗，所述应力衬垫层的外层为锗锡，内层为锡。