[发明专利]具有超陡逆行阱的体鳍片FET及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造，更具体地，涉及具有逆行掺杂阱以减少或避免在体衬底中形成的鳍片FET中的穿通效应的器件和方法。

背景技术

穿通效应是在金属氧化物场效应晶体管（MOSFET）中的源极和漏极区域之间发生的寄生泄漏电流。因为在漏极和源极区域之间存在寄生电流路径，金属氧化物半导体（MOS）晶体管的泄漏电流可能增加。在体MOSFET中存在这样的寄生路径，例如，在源极和漏极之间，但是在栅极下面更深处的区域中。因为电路位于远离栅极的体中，所以此部分泄漏电流很难被栅极控制。此寄生电流叠加到亚阈值漏电流上导致功率损耗的增加。

在绝缘体上硅（SOI）衬底上构建的鳍片场效应晶体管（鳍片FET）具有基本减少了穿通效应的优点，因为掩埋氧化物的存在将鳍片底部处的漏极到源极耦合最小化。然而，在体衬底中，在鳍片下面的区域中穿通效应很明显。一种减少穿通效应的方法是增加整个体衬底的掺杂水平。作为结果，漏极和源极耗尽区域将变得更小并且将不会建立寄生电流路径。然而，此衬底的掺杂在后续处理期间向上扩散到鳍片，导致鳍片在鳍片的底部处具有比顶部更高的阈值电压。为了抵消这一点，鳍片可以是锥形的（底部比顶部更宽）以在整个鳍片高度内保持基本均匀的阈值电压。另外，向上到鳍片的随机掺杂剂扩散会导致阈值电压（Vt）变化。一个较佳备选是防止穿通、保持在整个鳍片高度内的均匀的阈值并且避免Vt波动。

发明内容

一种采用体衬底形成鳍片晶体管的方法，包括在体衬底中或者上形成超陡逆行阱（SSRW），所述阱包括第一导电类型掺杂剂的掺杂部分并且在所述体衬底中在未掺杂层下形成，所述SSRW在对应于鳍片结构的位置之下形成；在所述未掺杂层上生长鳍片材料；从所述鳍片材料形成所述鳍片结构；在所述鳍片结构上形成栅极结构；以及形成邻近所述鳍片结构的源极和漏极区域以形成鳍片场效应晶体管。

另一种用体衬底形成鳍片晶体管的方法，包括：在所述体衬底上生长延伸区域；在所述体衬底中形成窄沟槽隔离区域以分离器件区域；掩蔽第一器件区域以在所述延伸区域中形成第一超陡逆行阱（SSRW），所述第SSRW包括在所述延伸区域的未掺杂部分之下的掺杂部分；不掩蔽所述第一器件区域并且掩蔽第二器件区域以形成第二SSRW，所述第二SSRW包括在所述延伸区域的未掺杂部分之下的掺杂部分，其中在所述第二SSRW中的掺杂与所述第一SSRW的极性相反；不掩蔽所述第二器件区域；在所述第一和第二SSRW上生长鳍片材料；从所述鳍片材料形成鳍片结构，所述鳍片材料在各自的器件区域中掺杂有导电类型与在各自的鳍片结构下的所述SSRW的掺杂剂相反的掺杂剂；在所述鳍片结构上形成栅极叠层；以及形成邻近所述鳍片结构的源极和漏极区域以形成N-型和P-型鳍片场效应晶体管。

一种具有用体衬底形成的鳍片晶体管的器件，包括超陡逆行阱（SSRW），在体衬底上或中形成，所述阱包括在未掺杂层下的第一导电类型掺杂剂的掺杂部分，所述掺杂部分包括高掺杂接地面（ground plane）；在SSRW上从鳍片材料形成鳍片结构，在鳍片结构上形成栅极叠层，以及形成邻近所述鳍片结构的源极和漏极区域以形成鳍片场效应晶体管。

另一种具有用体衬底形成的鳍片晶体管的器件，包括体衬底，在体衬底上形成的延伸区域以及在体衬底中形成的窄沟槽隔离区域以分离器件区域。第一器件区域包括在所述延伸区域中的第一超陡逆行阱（SSRW），所述第一SSRW包括在所述延伸区域的未掺杂部分之下的掺杂部分。第二器件区域包括第二SSRW，所述第二SSRW包括在所述延伸区域的未掺杂层之下的掺杂部分，其中在所述第二SSRW中的掺杂与所述第一SSRW的极性相反。以鳍片材料形成的鳍片结构，所述鳍片材料在各自的器件区域中掺杂有导电类型与在各自的鳍片结构之下的所述SSRW的掺杂剂相反的掺杂剂。栅极叠层在所述鳍片结构上形成。源极和漏极区域邻近所述鳍片结构形成以形成N-型和P-型鳍片场效应晶体管。

联系附图阅读下列对示出的实施例的详细描述，将明白这些和其它特征以及优点。

附图说明

参考随后的附图，在下列优选实施例的详细描述中，提供了本发明的细节：

图1示出了根据本原理的具有含有两个扩散阻挡层的超陡逆行阱(SSRW)的鳍片FET器件的部分截面图；

图2示出了根据本原理的具有在NFET中的鳍片下面形成的超陡逆行阱(SSRW)的鳍片FET器件的部分截面图；

图3示出了根据本原理的具有在PFET中的鳍片下面形成的超陡逆行阱（SSRW)的鳍片FET器件的部分截面图；