[发明专利]晶体管及其形成方法

权利要求书

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，所述半导体衬底表面具有若干隔离层，相邻隔离层之间形成开口，所述开口底部具有阈值电压调节层，所述阈值电压调节层内具有掺杂离子；

在所述阈值电压调节层表面形成阻挡层、以及位于所述阻挡层表面的沟道层，所述沟道层为本征态，所述阻挡层用于阻止阈值电压调节层内的掺杂离子穿透；

在所述沟道层表面形成栅极结构，所述栅极结构的表面与隔离层表面齐平；去除所述隔离层直至暴露出半导体衬底为止；

在去除所述隔离层之后，在所述阈值电压调节层、阻挡层、沟道层和栅极结构两侧的半导体衬底表面形成掺杂层，所述掺杂层的表面不低于沟道层表面。

2.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的材料为硅锗、碳化硅或硅锗碳，所述硅锗、碳化硅或硅锗碳材料为单晶材料。

3.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阻挡层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。

4.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述沟道层的材料为硅，所述沟道层的形成工艺为选择性外延沉积工艺，所述沟道层的厚度为5纳米～20纳米。

5.如权利要求4所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在所述沟道层内掺杂离子，所述掺杂离子为锗和碳中的一种或两种，所述掺杂离子与硅原子的摩尔比为0.01～0.5，所述掺杂离子通过原位掺杂工艺掺杂入沟道层内。

6.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阈值电压调节层的材料为硅，所述硅材料内掺杂有碳、锗、锡和III-V族离子中的一种或多种组合，所述阈值电压调节层形成于所述开口底部的半导体衬底表面、或开口底部的半导体衬底内。

7.如权利要求6所述晶体管的形成方法，其特征在于，当所述阈值电压调节层位于开口底部的半导体衬底表面时，所述阈值电压调节层的形成工艺为：采用选择性外延沉积工艺在所述开口底部的半导体衬底表面形成硅层；采用离子注入工艺或原位掺杂工艺在所述硅层内掺杂III-V族离子。

8.如权利要求6所述晶体管的形成方法，其特征在于，当所述阈值电压调节层位于开口底部的半导体衬底内时，所述阈值电压调节层的形成工艺为：采用离子注入工艺在所述开口底部的半导体衬底内掺杂III-V族离子。

9.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，去除所述隔离层的工艺为回刻蚀工艺，并在回刻蚀所述隔离层时，使所述隔离层在所述阻挡层和沟道层两侧的半导体衬底表面形成第一侧墙，所述第一侧墙的顶部低于沟道层表面。

10.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成栅极结构之前，在所述开口的侧壁表面形成第二侧墙。

11.如权利要求10所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二侧墙的材料与隔离层的材料不同，所述第二侧墙的形成工艺为：在所述隔离层表面、以及开口的侧壁和底部表面沉积第二侧墙层；刻蚀去除隔离层表面和开口底部的第二侧墙层。

12.如权利要求11所述晶体管的形成方法，其特征在于，在所述刻蚀工艺之后，采用表面处理工艺使沟道层的表面光滑，所述表面处理工艺的气体为氢气或氩气，工艺参数为：气体流量0.1标准升/分钟～5标准升/分钟，处理温度为100摄氏度～600摄氏度，处理时间为10分钟～60分钟。

13.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅极结构包括栅介质层和位于所述栅介质层表面的栅极层。

14.如权利要求13所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述栅介质层的材料为氧化硅，所述栅极层的材料为多晶硅；或者，所述栅介质层的材料为高K介质材料，所述栅极层的材料为金属。

15.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，在去除隔离层之前，在所述栅极结构表面形成保护层，所述保护层的材料与隔离层的材料不同。

16.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在所述栅极结构两侧的掺杂层表面形成第三侧墙。