[发明专利]结型场效应管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种结型场效应管及其形成方法。

背景技术

随着工艺节点的逐渐降低，现有技术为了减小金属氧化物半导体型场效应管(MOSFET)的短沟道效应，通常会在半导体衬底内形成应力衬垫层作为源/漏电极层，以提高MOSFET的沟道区的载流子迁移率，增强MOSFET的性能。

结型场效应管(JFET)由于器件尺寸小，具有优于MOSFET的优点，有助于半导体器件进一步朝向高密度、小型化的方向发展。然而，随着工艺节点的进一步降低，当结型场效应管的尺寸减小到一定程度时，同样存在短沟道效应的问题，所述短沟道效应会影响结型场效应管的性能，将会限制半导体技术的进一步发展。

如何提高结型场效应管的沟道区的载流子迁移率，减轻其短沟道效应成为亟需解决的问题。

更多关于结型场效应管的说明，请参考公开号为“CN1193193A”的中国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种结型场效应管及其形成方法，减小短沟道效应，提高结型场效应管的沟道区的载流子迁移率。

为解决上述问题，本发明的实施例提供一种结型场效应管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有阱区；

形成位于所述阱区表面的第一绝缘层，所述第一绝缘层具有贯穿其厚度的应力衬垫层图形；

以所述第一绝缘层为掩膜，沿所述应力衬垫层图形刻蚀所述阱区和部分厚度的半导体衬底，形成第一开口；

向所述第一开口内填充满应力衬垫层；

形成第二绝缘层，所述第二绝缘层覆盖所述应力衬垫层、第一绝缘层和部分阱区，且所述第二绝缘层定义出第一子栅图形；

沿所述第一子栅图形，向所述阱区和半导体衬底内注入离子，于半导体衬底和阱区交界处形成第一子栅。

可选地，所述应力衬垫层的材料为SiGe或SiC。

可选地，当所述应力衬垫层的材料为SiGe时，Ge的原子百分比含量小于50％；当所述应力衬垫层的材料为SiC时，C的原子百分比含量小于5％。

可选地，所述应力衬垫层的形成步骤包括：采用选择性外延工艺，形成填充满所述第一开口的应力衬垫薄膜；采用离子注入工艺向所述应力衬垫薄膜内注入离子，形成应力衬垫层。

可选地，当所述应力衬垫层的材料为SiGe时，所述选择性外延沉积工艺采用的反应气体包括：SiH₄、SiH₂Cl₂、GeH₄和H₂。

可选地，所述选择性外延沉积工艺的参数范围为：温度为500-800℃，沉积腔室的压强为0.1-10Torr。

可选地，所述离子注入工艺的参数范围为：能量为30-50kev，注入的离子浓度为1E19/cm³-1E20/cm³。

可选地，向所述阱区和半导体衬底内注入离子的参数范围为：能量为30-50kev，注入离子的剂量为0.5-6.0E16/cm²。

可选地，所述半导体衬底的掺杂类型与所述阱区、应力衬垫层的掺杂类型相反，且与所述第一子栅的掺杂类型相同。

可选地，还包括：在所述第一子栅上方的阱区表面形成第二子栅，所述第二子栅与所述应力衬垫层表面齐平。

可选地，所述第二子栅的掺杂类型与所述第一子栅、半导体衬底的掺杂类型相同。

可选地，所述第二子栅的形成工艺为选择性外延工艺和离子注入工艺。

可选地，所述选择性外延工艺采用的反应物包括SiH₂Cl₂和H₂。

可选地，所述选择性外延工艺的参数范围为：SiH₂Cl₂的流量为50-400sccm，H₂的流量为10-100slm。

可选地，所述离子注入工艺的参数范围为：温度为500-900℃，能量为30-50kev，注入离子的剂量为0.5-6.0E16/cm²。

可选地，还包括：形成位于所述应力衬垫层和第二子栅表面的金属硅化物层。

可选地，所述金属硅化物层的材料为硅化镍或硅化钴。

可选地，所述金属硅化物层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。