[发明专利]MOS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MOS管及其形成方法。

背景技术

现有半导体器件制作工艺中，由于应力可以改变硅材料的能隙和载流子迁移率，因此通过应力来提高MOS管的性能成为越来越常用的手段。具体地，通过适当控制应力，可以提高载流子（NMOS管中的电子，PMOS管中的空穴）迁移率，进而提高驱动电流，以此极大地提高MOS晶体管的性能。

现有技术中，以NMOS管的形成方法为例进行说明，其形成步骤包括：

请参考图1，提供p型半导体衬底100，所述p型半导体衬底100表面形成有栅极结构101和位于所述栅极结构101两侧的侧墙103；

请参考图2，以所述侧墙103为掩膜，刻蚀所述p型半导体衬底100，形成位于所述栅极结构两侧的开口105；

请参考图3，向所述开口105（如图2所示）内填充碳化硅材料，形成应力层107。

然而，现有技术形成的MOS管的性能有待进一步提高。

更多关于MOS管的形成方法，请参考专利号为“US6713359B1”的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MOS管及其形成方法，形成的MOS管的性能优越。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种MOS管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有伪栅极结构，并且所述伪栅极结构两侧的半导体衬底内形成有第一应力层；形成位于所述半导体衬底和第一应力层表面的刻蚀停止层，所述刻蚀停止层与所述伪栅极结构表面齐平；去除所述伪栅极结构，形成暴露出部分半导体衬底的开口；在所述开口底部的半导体衬底内形成第二应力层，所述第二应力层的应力类型与第一应力层的应力类型相反；形成位于所述第二应力层表面的栅极结构，所述栅极结构与所述开口表面齐平。

可选地，所述第二应力层的形成步骤为：沿所述开口刻蚀所述半导体衬底，形成沟槽；形成位于所述沟槽内、且与所述半导体衬底表面齐平的第二应力层。

可选地，还包括：回刻蚀部分厚度的第二应力层；在剩余的第二应力层表面形成本征层。

可选地，所述本征层的厚度为20纳米-100纳米。

可选地，所述MOS管为NMOS管时，所述第一应力层的材料为碳化硅，所述第二应力层的材料为锗硅。

可选地，所述第一应力层中碳的摩尔百分比为3%-10%。

可选地，所述第二应力层中锗的摩尔百分比为20%-50%。

可选地，所述第一应力层的厚度为50纳米-2微米。

可选地，所述第二应力层的厚度为50纳米-100纳米。

可选地，还包括：在形成栅极结构前，向所述第二应力层内掺杂离子，形成电压控制层。

可选地，还包括：形成位于所述电压控制层底部的屏蔽层；形成位于所述屏蔽层底部的阱区。

可选地，当所述MOS管为PMOS管时，所述第一应力层的材料为锗硅，所述第二应力层的材料为碳化锗。

可选地，所述第一应力层的形成步骤为：在形成伪栅极结构前，形成覆盖所述半导体衬底200表面的第一应力薄膜；待去除伪栅极结构后，沿开口刻蚀所述第一应力薄膜，形成第一应力层。

可选地，还包括：形成位于所述第一应力层表面的第三应力层，所述第三应力层的材料为氮化硅。

相应的，本发明的实施例还提供了一种MOS管，包括：半导体衬底；栅极结构，所述栅极结构位于所述半导体衬底表面；第一应力层，所述第一应力层位于所述栅极结构两侧的半导体衬底内；第二应力层，所述第二应力层位于栅极结构底部的半导体衬底内，且其应力类型与第一应力层的应力类型相反。

可选地，还包括：位于所述第二应力层表面的本征层，所述本征层表面与半导体衬底表面齐平。

可选地，所述本征层的厚度为20纳米-100纳米。

可选地，所述MOS管为NMOS管时，所述第一应力层的材料为碳化硅，所述第二应力层的材料为锗硅。

可选地，所述第一应力层中碳的摩尔百分比为3%-10%；所述第二应力层中锗的摩尔百分比为20%-50%。

可选地，所述第一应力层的厚度为50纳米-2微米；所述第二应力层的厚度为50纳米-100纳米。

可选地，当所述MOS管为PMOS管时，所述第一应力层的材料为锗硅，所述第二应力层的材料为碳化锗。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：