[发明专利]具有T形外延硅沟道的MOSFET结构

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件及其制造方法，更具体而言，涉及具有T形未掺杂外延硅沟道的MOSFET结构。

背景技术

MOSFET(金属氧化物半导体场效应晶体管)器件是集成电路和其他半导体器件中高度应用的元件。MOSFET用于放大或转换电子信号并对器件提供功能。包括n型晶体管沟道的MOSFET被称为n-MOSFET，以及包括p型晶体管沟道的MOSFET被称为p-MOSFET。可以采用各种技术和材料形成MOSFET，但需要准确和精密地安置其中的各种元件和组分。一种组分是掺杂剂杂质，其被引入到MOSFET的各种元件比如栅极结构、源极和漏极区以及晶体管沟道内。必须要小心地控制前述每个结构中的掺杂剂杂质的特性如位置和浓度。

在快速前进的半导体制造产业中，重掺杂晶体管沟道由于它们能够使晶体管在较高的速度下运行而受到欢迎。然而，常规的MOSFET器件由于重掺杂晶体管沟道而出现随机掺杂波动。因此，期望能够纠正常规技术的这一缺点。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：晶体管区域，形成于半导体衬底上并包括硅层，所述硅层被设置于所述半导体衬底上并具有至少相对的边缘，所述相对的边缘的每一个都在相应的STI浅沟槽隔离结构的突出件上方延伸，并被所述相应的STI结构的顶面界定；以及晶体管，包括在所述硅层和所述半导体衬底中形成的源极/漏极区，以及设置在所述硅层和所述相对的边缘上方的栅极。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管区域被所述相对边缘和垂直于所述相对边缘设置的一组相对的另外边缘限定，所述另外边缘的每一个在相应的另一STI结构的另一突出件上方延伸并被所述相应的另一STI结构的顶面界定。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管区域被所述相对边缘和垂直于所述相对边缘设置的一组相对的另外边缘限定，所述另外边缘的每一个在相应的另一STI结构的另一突出件上方延伸并被所述相应的另一STI结构的顶面界定，其中，所述晶体管包括从所述相对边缘之一延伸到所述相对边缘的另一个的沟道宽度方向以及垂直于所述沟道宽度方向的沟道长度方向。

在上述半导体器件中，其中，所述STI结构是梯状结构，以使所述STI结构包括中央平台，所述中央平台具有与所述硅层的顶面共平面的所述顶面。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管包括在所述半导体衬底和所述硅层中形成的栅极电介质和沟道。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管包括位于所述硅层中的沟道。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管包括从所述相对边缘之一延伸到所述相对边缘的另一个的沟道宽度方向，并且，包括所述边缘的所述沟道宽度比所述STI结构的所述突出件的内边界之间的沿着所述沟道宽度方向的距离大约10％。

在上述半导体器件中，进一步包括在所述栅极下方存在的沟道掺杂剂杂质，在所述半导体衬底中所述沟道掺杂剂杂质以第一浓度存在，在所述硅层中所述沟道掺杂剂杂质以小于所述第一浓度的第二浓度存在。

在上述半导体器件中，进一步包括在所述栅极下方的所述半导体衬底中的沟道掺杂剂杂质，并且其中，所述硅层基本上不含有所述沟道掺杂剂杂质。

在上述半导体器件中，进一步包括在位于所述栅极下方中央的所述半导体衬底中以第一浓度存在的沟道掺杂剂杂质，并且进一步包括在所述栅极的横向边缘处以第二浓度存在的所述沟道掺杂剂杂质的两个密集区，所述第二浓度大于所述第一浓度。

根据本发明的另一方面，还提供了一种半导体器件，包括：晶体管区域，位于半导体衬底上并被第一组相对边缘和垂直于所述第一组相对边缘的第二组相对边缘限定，每一个所述边缘被相应的STI浅沟槽隔离结构界定；硅层，设置在所述晶体管区域中的所述半导体衬底上方，并包括在所述相应的STI结构的相应向内的突出件上方设置的伸出部分以及被所述相应的STI结构的相应顶面界定的边界；以及晶体管，包括在所述硅层和所述半导体衬底中形成的源极/漏极区、在所述硅层上方和所述相对边缘上方设置的栅极、以及在所述栅极下方设置的沟道区，所述沟道区包括在所述半导体衬底中的相对较高浓度的沟道掺杂剂杂质以及在所述硅层中的相对较低浓度的所述沟道掺杂剂杂质。

在上述半导体器件中，其中，所述晶体管的有效沟道宽度包括具有所述伸出部分的所述硅层的宽度，并且比所述向内的突出件之间沿着所述栅极的距离大约10％。

在上述半导体器件中，其中，所述沟道掺杂剂杂质包括硼。