[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阈值电压调节薄膜，所述阈值电压调节薄膜表面具有阻挡薄膜，所述阻挡薄膜表面具有沟道薄膜，所述阈值电压调节薄膜内具有掺杂离子，所述沟道薄膜为本征态，所述阻挡薄膜用于阻止阈值电压调节薄膜内的掺杂离子穿透；

在所述沟道薄膜表面形成栅极结构；

在所述栅极结构两侧的沟道薄膜表面形成第一侧墙；

以所述栅极结构和第一侧墙为掩膜，刻蚀所述沟道薄膜、阻挡薄膜、阈值电压调节薄膜和部分半导体衬底，形成沟道层、阻挡层和阈值电压调节层；

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，所述阻挡薄膜的材料为硅锗、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，所述阻挡薄膜的形成工艺为选择性外延沉积工艺。

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

4.如权利要求3所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在所述沟道薄膜内掺杂离子，所掺杂的离子为锗和碳中的一种或两种，所掺杂的离子与硅原子的摩尔比为0.01～0.5，所掺杂的离子通过原位掺杂工艺掺杂入沟道薄膜内。

5.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阈值电压调节薄膜的材料为硅，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，所述硅材料内的掺杂离子通过原位掺杂工艺或离子注入工艺掺杂入硅材料内。

6.如权利要求5所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阈值电压调节薄膜的形成工艺为：采用选择性外延沉积工艺在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。

7.如权利要求5所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述阈值电压调节薄膜的形成工艺为：采用离子注入工艺对半导体衬底掺杂III-V族离子。

8.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：多晶硅层、以及位于所述多晶硅层表面的掩膜层，所述掩膜层的材料为氧化硅、氮化硅和氮氧化硅中的一种或多种组合。

9.如权利要求8所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在沟道层和多晶硅层之间形成栅介质层，所述栅介质层的材料为氧化硅或高K介质材料。

10.如权利要求9所述晶体管的形成方法，其特征在于，当所述栅介质层的材料为高K介质材料时，还包括：在沟道层和栅介质层之间形成氧化硅层；在栅介质层和多晶硅层之间形成保护层，所述保护层的材料为氮化钽或氮化钽。

11.如权利要求9所述晶体管的形成方法，其特征在于，当所述栅介质层的材料为高K介质材料时，在形成掺杂层之后，在所述掺杂层和第一侧墙表面形成介质层，所述介质层表面与栅极结构表面齐平；在形成介质层之后，去除掩膜层和多晶硅层，以形成开口；在所述开口内形成金属栅。

12.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一侧墙的厚度为2纳米～8纳米，材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅。

13.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，还包括：在形成掺杂层之前，在所述沟道层、阻挡层和阈值电压调节层两侧的半导体衬底表面形成第二侧墙，所述第二侧墙的顶部低于所述沟道层的表面。

14.如权利要求13所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二侧墙的材料为氧化硅、氮化硅或氮氧化硅，且所述第二侧墙的材料与第一侧墙的材料不同。

15.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述掺杂层的厚度为30纳米～200纳米。

16.如权利要求1所述晶体管的形成方法，其特征在于，所述掺杂层的材料为硅、硅锗或碳化硅，所述掺杂层内具有p型离子或n型离子，所述掺杂层的形成工艺为选择性外延沉积工艺。