场效应晶体管及其制造方法与流程

本发明涉及半导体，特别涉及一种场效应晶体管及其制造方法。

背景技术：

1、随着半导体技术的飞速发展，对高性能、低功耗的场效应晶体管（field effecttransistor，fet）的需求日益增长。在场效应晶体管（field effect transistor）中，降低阈值电压（vt）是提高其性能的重要手段之一。目前，通过在衬底上生长锗硅外延层来调制带隙，从而有效降低p型场效应晶体管的阈值电压。然而，在形成锗硅外延层之后，通常会在锗硅外延层上形成栅氧化层，锗硅外延层中的锗离子在高温或电场作用下可能会扩散，锗离子可能通过扩散或隧穿效应进入栅氧化层，因此在锗硅外延层和栅氧化层之间形成锗氧化物，从而导致锗硅外延层与栅氧化层之间即p型场效应晶体管（pfet）的沟道表面具有较高的界面态密度（density of interface traps，dit），降低了器件的性能。现有的场效应晶体管的制备方法中，通过优化退火温度来降低锗硅外延层与栅氧化层之间的界面态密度，然而由于p型场效应晶体管与n型场效应晶体管（n type field effect transistor，nfet）通过同一衬底形成，因此，退火会对n型场效应晶体管产生不可控的热效应。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种场效应晶体管及其制造方法，以降低栅氧化层与锗硅外延层之间的界面态密度。

2、为实现上述目的，本发明提供一种场效应晶体管的制造方法，包括：提供衬底，所述衬底中形成有浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分为pfet区域和nfet区域；采用热氧化工艺形成衬垫氧化层，所述衬垫氧化层覆盖所述pfet区域和所述nfet区域；去除所述pfet区域上的所述衬垫氧化层以及去除所述浅沟槽隔离结构中靠近所述pfet区域的部分，以形成凹槽；在所述凹槽中形成沟道层，所述沟道层包括锗硅外延层和硅帽层，所述锗硅外延层位于所述凹槽底部的所述pfet区域的表面，所述硅帽层覆盖所述锗硅外延层的顶表面和侧壁；去除剩余的所述衬垫氧化层，以暴露出所述nfet区域；形成栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述nfet区域、所述浅沟槽隔离结构和所述硅帽层。

3、可选的，所述硅帽层的材质为单晶硅。

4、可选的，通过原位外延生长工艺形成所述硅帽层。

5、可选的，所述硅帽层的厚度为0.5纳米至1纳米。

6、可选的，去除所述pfet区域上的所述衬垫氧化层以及去除所述浅沟槽隔离结构中靠近所述pfet区域的部分的方法包括：在所述衬垫氧化层上形成第一图形化的光刻胶层，所述第一图形化的光刻胶层暴露出所述pfet区域上的所述衬垫氧化层，并暴露出所述浅沟槽隔离结构中靠近所述pfet区域的部分；以所述第一图形化的光刻胶层为掩膜，通过干法刻蚀工艺刻蚀暴露出的所述衬垫氧化层及所述浅沟槽隔离结构，以形成所述凹槽；去除所述第一图形化的光刻胶层。

7、可选的，去除剩余的所述衬垫氧化层的方法包括：形成第二图形化的光刻胶层，所述第二图形化的光刻胶层覆盖所述硅帽层及所述凹槽底部的所述浅沟槽隔离结构；以所述第二图形化的光刻胶层为掩膜，通过干法刻蚀工艺去除剩余的所述衬垫氧化层，并去除部分厚度的所述浅沟槽隔离结构，以使所述浅沟槽隔离结构的顶表面与所述衬底的顶表面平齐；去除所述第二图形化的光刻胶层。

8、可选的，通过选择性外延生长工艺形成所述锗硅外延层。

9、可选的，在形成所述栅氧化层之后，所述场效应晶体管的制造方法还包括：在所述pfet区域的所述栅氧化层上形成第一栅极，以及在所述nfet区域的所述栅氧化层上形成第二栅极。

10、基于同一发明构思，本发明还提供红一种场效应晶体管，包括：衬底，所述衬底中形成有浅沟槽隔离结构，所述浅沟槽隔离结构将所述衬底分为pfet区域和nfet区域；沟道层，所述沟道层包括锗硅外延层和硅帽层，所述锗硅外延层位于所述pfet区域的表面，所述硅帽层覆盖所述锗硅外延层的顶表面和侧壁；栅氧化层，所述栅氧化层覆盖所述nfet区域、所述浅沟槽结构和所述硅帽层。

11、在本发明提供的场效应晶体管的制造方法中，先去除pfet区域上的衬垫氧化层以及浅沟槽隔离结构中靠近pfet区域的部分，以形成凹槽；然后在凹槽中形成沟道层，沟道层包括锗硅外延层和硅帽层，锗硅外延层位于凹槽底部的pfet区域的表面，硅帽层覆盖锗硅外延层的顶表面和侧壁；接着去除剩余的衬垫氧化层，以暴露出nfet区域；接着形成栅氧化层，栅氧化层覆盖nfet区域、浅沟槽隔离结构和硅帽层。由于栅氧化层与锗硅外延层之间具有硅帽层，硅帽层可以起到隔离的作用，实现锗硅外延层与栅氧化层之间的隔离，如此，能够有效阻挡锗硅外延层中的锗离子扩散到栅氧化层，防止锗氧化物的形成，进而消除由锗氧化物产生的高界面态密度，降低锗硅外延层与栅氧化层之间的界面态密度，从而提高器件的性能。

技术特征：

1.一种场效应晶体管的制造方法，其特征在于，包括：

2.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述硅帽层的材质为单晶硅。

3.如权利要求2所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，通过原位外延生长工艺形成所述硅帽层。

4.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，所述硅帽层的厚度为0.5纳米至1纳米。

5.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，去除所述pfet区域上的所述衬垫氧化层以及去除所述浅沟槽隔离结构中靠近所述pfet区域的部分的方法包括：

6.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，去除剩余的所述衬垫氧化层的方法包括：

7.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，通过选择性外延生长工艺形成所述锗硅外延层。

8.如权利要求1所述的场效应晶体管的制造方法，其特征在于，在形成所述栅氧化层之后，所述场效应晶体管的制造方法还包括：在所述pfet区域的所述栅氧化层上形成第一栅极，以及在nfet区域的所述栅氧化层上形成第二栅极。

9.一种场效应晶体管，其特征在于，包括：

10.如权利要求9所述的场效应晶体管，其特征在于，所述硅帽层的厚度为0.5纳米至1纳米。

技术总结本发明提供一种场效应晶体管及其制造方法，在场效应晶体管的制造方法中，先去除PFET区域上的衬垫氧化层以及浅沟槽隔离结构中靠近PFET区域的部分，以形成凹槽；然后在凹槽中形成沟道层，沟道层包括锗硅外延层和硅帽层，锗硅外延层位于凹槽底部的PFET区域的表面，硅帽层覆盖锗硅外延层的顶表面和侧壁；接着去除剩余的衬垫氧化层，以暴露出NFET区域；接着形成栅氧化层，栅氧化层覆盖NFET区域、浅沟槽隔离结构和硅帽层。由于栅氧化层与锗硅外延层之间具有硅帽层，能够有效阻挡锗硅外延层中的锗离子扩散到栅氧化层，防止锗氧化物的形成，降低锗硅外延层与栅氧化层之间的界面态密度，进而提高器件的性能。技术研发人员：余宗祐,范作强,袁海江,沈忆华受保护的技术使用者：杭州积海半导体有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25