[发明专利]一种绝缘体上应变硅/锗晶体管及其制备方法

说明书

本发明涉及一种绝缘体上应变硅/锗晶体管及其制备方法。制备方法：在半导体衬底上先制作栅极后形成应变引入层，或者先形成应变引入层后制作栅极。先制作栅极后形成应变引入层的方法是：在半导体衬底的顶层硅或顶层锗上制作栅极；在栅极两侧的顶层硅或顶层锗上分别形成应变引入层；去除应变引入层，对栅极两侧的顶层硅或顶层锗进行掺杂，形成源漏极。先形成应变引入层后制作栅极的方法是：在半导体衬底的顶层硅或顶层锗上形成应变引入层、进行退火处理，去除应变引入层；之后在半导体衬底的顶层硅或顶层锗上形成栅极，并对栅极两侧的顶层硅或顶层锗进行掺杂，形成源漏极。本发明在制备栅极后或之前引入不同方式的应变，提高了沟道迁移率。

技术领域

本发明涉及半导体生产工艺领域，特别涉及一种绝缘体上应变硅/锗晶体管及其制备方法。

背景技术

非平面的鳍式场效应晶体管(Fin FET)器件结构作为其核心器件拥有较强的栅控能力，对短沟道效应的抑制能力强，但Fin FET器件的工艺流程复杂；相比于非平面Fin FET工艺，平面全耗尽绝缘体上硅或锗(FDSiOI/FDGeOI)器件工艺的光刻板数量要少得多，工艺相对更容易，工艺成本大大降低。

平面FDSiOI/FDGeOI能减小寄生电容，提高运行速度；降低漏电，具有更低的功耗；消除闩锁效应；抑制衬底脉冲电流干扰；同时不同应变的引入使得器件的迁移率明显提升，然而如何引入应变是FDSiOI/FDGeOI制备工艺的难点。

为此，提出本发明。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种绝缘体上应变硅/锗晶体管的制备方法，该方法向半导体层中引入不同方式的应变，显著增加了晶体管的沟道迁移率。

为了实现以上目的，本发明提供了以下技术方案。

一种绝缘体上应变硅/锗晶体管的制备方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底为SOI衬底或GeOI衬底；

在所述半导体衬底上先制作栅极后形成应变引入层，或者先形成应变引入层后制作栅极；当所述半导体衬底的顶层为硅时，所述应变引入层为Si_1-xGe_x层，0.01≤x≤0.7；当所述半导体衬底的顶层为锗时，所述应变引入层为Ge_1-a-bSn_aSi_b层，0.01≤a≤0.3，0.01≤a+b＜1；

先制作栅极后形成应变引入层的方法是：在所述半导体衬底的顶层硅或顶层锗上制作栅极；在栅极两侧的顶层硅或顶层锗上分别形成应变引入层；去除应变引入层，对栅极两侧的顶层硅或顶层锗进行掺杂，形成源漏极；

先形成应变引入层后制作栅极的方法是：在所述半导体衬底的顶层硅或顶层锗上形成应变引入层、进行退火处理，去除所述应变引入层；之后在所述半导体衬底的顶层硅或顶层锗上形成栅极，并对栅极两侧的顶层硅或顶层锗进行掺杂，形成源漏极。

与现有技术相比，本发明达到了以下技术效果：

(1)本发明在制备栅极后或之前引入不同方式(单轴应变、双轴应变、混合应变)的应变，提高了沟道迁移率；

(2)利用热扩散法制作晶体管的源漏极时，先形成氧化层保护栅极、源漏极，后进行热退火，这样可以避免掺杂元素逸出、造成掺杂剂损失等问题。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。

图1至图6为本发明提供了不同晶体管的结构示意图；

图7至图19为本发明不同实施例各步骤得到的结构示意图。

具体实施方式