專利名稱：晶體管及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及晶體管及其制造方法，且更明確地說，涉及具有通過在源極和漏極區(qū)域 中外延生長半導(dǎo)休層而形成的應(yīng)變溝道的晶體管及其制造方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體裝置已高度集成，晶體管的柵極長度減小，且因此晶體管的溝道長度也 變得更小。隨著溝道長度減小，源極和漏極對溝道區(qū)域中的電場或電位的影響變得顯著。 此現(xiàn)象被稱為短溝道效應(yīng)。載流子遷移率由于短溝道效應(yīng)而減小，且晶體管的性能由于 接觸寄生電阻而降低。因此，已經(jīng)對能夠改進(jìn)晶體管的性能同時(shí)減小柵極長度的方法進(jìn) 行了各種研究。
在所述方法中，有一種方法使用局部應(yīng)變效應(yīng)，其通過在晶體管的柵極下的溝道區(qū) 域中產(chǎn)生張力和壓縮力來增加電子或空穴的移動(dòng)。使用局部應(yīng)變效應(yīng)的代表性方法是在 NMOS晶體管的情況下，通過改變在形成接觸孔的過程期間充當(dāng)蝕刻停止層的層的種類 和厚度而在溝道區(qū)域中形成張力的方法，或在PMOS晶體管的情況下，通過在使源極和 漏極區(qū)域凹進(jìn)之后，經(jīng)由選擇性外延生長(SEG)用硅鍺(SiGe)填充凹進(jìn)區(qū)域來在溝 道區(qū)域中形成應(yīng)變的方法，硅鍺與具有5.43 A的晶格常數(shù)的硅相比具有較大的晶格常 數(shù)。
在PMOS晶體管中，為了通過產(chǎn)生較大的應(yīng)變來進(jìn)一步增強(qiáng)載流子遷移率，使SiGe 中Ge的成分增加到某一等級，例如大于20%，使得可在凹進(jìn)區(qū)域中產(chǎn)生例如堆垛層錯(cuò) 的缺陷。艮卩，如果以大于20%的較高Ge濃度來生長SiGe，那么隨著Ge的濃度增加， 其生長模式趨向于顯示島嶼型生長模式(沃盧默-韋博模式(Volumer-Weber mode))或 層型和島嶼型生長模式的雜外延模式(斯特蘭斯基-克拉斯塔馬諾夫模式 (Stranski-Krastanove mode))，而不是逐層地外延生長所述層的層型生長模式(弗蘭克陽 范德爾梅模式(Frank-van der Merwe mode))。因此在凹進(jìn)區(qū)域與SiGe區(qū)域的界面中產(chǎn) 生例如堆垛層錯(cuò)的缺陷。
此外，執(zhí)行離子植入和硅化物工藝，以減小具有高Ge濃度的SiGe層的接觸電阻。 然而，相反薄層電阻增加。即，在300 K的溫度下，Si的電子遷移率和空穴遷移率分別 為500 cm2/V-s和400 cm2/V-s,且Ge的電子遷移率和，:穴遷移率分別為3900 cm2/V-s和1900cm2/V-s。理論上，隨著SiGe中Ge的濃度增加，薄層電阻減小。然而，實(shí)際上， 隨著Ge的濃度增加，薄層電阻也增加，因?yàn)樵贜i硅化物工藝中用作硅化物的硅化物材 料(例如Ni)容易聚集在SiGe的表面上。
由于例如源極和漏極區(qū)域的SiGe的堆垛層錯(cuò)的缺陷，形成應(yīng)變溝道的效應(yīng)減小。 當(dāng)硅化物的薄層電阻增加時(shí)，泄漏電流增加，且因此不能實(shí)現(xiàn)期望通過使用SiGe來增 加載流子遷移率。另外，上述缺點(diǎn)降低了晶體管的性能。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一方面提供一種晶體管及其制造方法，其能夠通過防止電阻增加和堆垛層 錯(cuò)來改進(jìn)性能。
本發(fā)明的另一方面提供一種晶體管及其制造方法，其能夠通過形成Ge濃度比第一 SiGe層的Ge濃度低的第二 SiGe層來在硅化物工藝之后防止堆垛層錯(cuò)和薄層電阻增加， 其中所述第二 SiGe層形成于第一 SiGe層上。
本發(fā)明的又一方面提供一種晶體管及其制造方法，其能夠通過形成Ge濃度都比 SiGe層的Ge濃度低的SiGe種子層和SiGe蓋層來在硅化物工藝之后防止堆垛層錯(cuò)和薄 層電阻增加，其中SiGe種子層和SiGe蓋層分別形成于SiGe層下和SiGe層上。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例， 一種晶體管包含第一外延層，其含有Ge，且形成 于襯底在柵極電極的兩側(cè)處的凹進(jìn)區(qū)域中；以及第二外延層，其含有Ge，其濃度低于 第一外延層的Ge濃度，且第二外延層形成于第一外延層下和上中的至少一者。
第一外延層可包含SiGe層，且SiGe層的Ge的濃度可在約25%到約50%的范圍內(nèi)。 第二外延層可包含SiGe層，且SiGe層的Ge的濃度可在約5%到約15%的范圍內(nèi)。 形成于第一外延層上的第二外延層中所含有的Ge的濃度可在從下部到上部的過程
中減小。
形成于第一外延層下的第二外延層中所含有的Ge的濃度可在從下部到上部的過程 中增加。
所述晶體管進(jìn)一步可包含形成于柵極電極、第一外延層或形成于所述第一外延層上 的第二外延層上的硅化物層。
所述晶體管可進(jìn)- 步包含形成于第二外延層上的硅層，所述第二外延層形成于第 外延層上。
所述晶體管可進(jìn)一步包含形成于硅層和柵極電極上的硅化物層。 根據(jù)本發(fā)明的另一示范性實(shí)施例， 一種制造晶體管的方法包含在襯底的給定部分上形成柵極電極；通過在所述柵極電極的兩側(cè)蝕刻襯底的預(yù)定部分來形成凹進(jìn)區(qū)域；在 凹進(jìn)區(qū)域中形成含有Ge的第一外延層；以及形成Ge濃度低于第一外延層的Ge濃度的 第二外延層，其中所述第二外延層形成于第一外延層下和上中的至少一者。 第一和第二外延層可包含SiGe層。
形成于第一外延層上的第二外延層可經(jīng)形成以使得Ge濃度在從下部到上部的過程 中減小。
形成于第一外延層下的第二外延層可經(jīng)形成以使得Ge濃度在從下部到上部的過程 中增加。
形成第一外延層和形成第二外延層可連續(xù)執(zhí)行。
所述方法進(jìn)一步可包含在柵極電極、第一外延層或形成于第一外延層上的第二外延 層上進(jìn)一步形成硅化物層。
所述方法進(jìn)一步包含在第一外延層或第一外延/S上形成硅層。
所述方法進(jìn)一步包含在硅層和柵極電極上形成硅化物層。


通過參看附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)勢將變
得更加明顯，其中
圖1是說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的橫截面圖2到圖5是說明制造圖1中所描述的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的方法的橫 截面圖6是說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管的橫截面圖；以及 圖7是說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體管的橫截面圖。
具體實(shí)施例方式
在下文中，將參看附圖詳細(xì)描述示范性實(shí)施例。然而，本發(fā)明可以不同形式實(shí)施， 且不應(yīng)被解釋為局限于本文所陳述的實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例以使得本發(fā)明將更 徹底和完整，且將向所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員全面地傳達(dá)本發(fā)明的范圍。在圖中'為了說明 的清楚性而夸示層和區(qū)域的尺寸。相同參考標(biāo)號(hào)始終指代相同元件。還將理解，當(dāng)稱層、 膜、區(qū)或板位于另一者"上"時(shí)，所述層、膜、區(qū)或板可直接位于所述另一者上'或還 可能存在一個(gè)或一個(gè)以上介入的層、膜、區(qū)或板。
圖1說明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的橫截面圖。
參看圖1,所述晶體管包含以堆疊結(jié)構(gòu)形成于襯底110上的柵極絕緣層120和柵極電極130、形成于柵極電極130的側(cè)壁上的間隔物140、形成-丁'襯底IIO在柵極電極130 的兩側(cè)處的凹進(jìn)區(qū)域中且充當(dāng)源極和漏極區(qū)域的外延層152、形成于外延層152上的蓋 層153以及形成于柵極電極130和蓋層153上的硅化物層160。本文中，外延層152和 蓋層153由SiGe形成，且蓋層153中所含有的Ge的濃度低于外延層152中所含有的 Ge的濃度。此外，蓋層153中所含有的Ge的濃度可在從下部到上部的過程中逐漸降低。 根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例，裝置隔離層115可形成于襯底110中。
襯底110可包含具有單晶半導(dǎo)體層或單晶半導(dǎo)體晶片的絕緣體上硅(SOI)襯底。 所述單晶半導(dǎo)體層可以是單晶硅層、單晶鍺層、單晶硅鍺層和單晶碳化硅層中的一者。 單晶半導(dǎo)體晶片可以是單晶硅晶片、單晶鍺晶片、單晶硅鍺晶片和單晶碳化硅晶片中的 一者。同時(shí)，裝置隔離層U5可形成于襯底IIO中，以界定有源區(qū)域和場區(qū)域，從而隔 離裝置。可通過淺溝槽隔離(STI)工藝來形成裝置隔離層115。
柵極絕緣層120可形成于襯底10的一部分上，且可通過使用氧化硅(Si02)層、 氮化硅(SiNx)層、氧氮化硅(SiON)層等等而以單個(gè)或堆疊結(jié)構(gòu)形成。
柵極電極130形成于柵極絕緣層120上，且可通過使用例如多晶硅層和金屬層的導(dǎo) 電層而以單個(gè)或堆疊結(jié)構(gòu)形成。
間隔物140形成于柵極電極130的側(cè)壁上，且可通過使用氧化硅(Si02)層、氮化 硅(SiNx)層、氧氮化硅(SiON)層等等而以單個(gè)或堆疊結(jié)構(gòu)形成。
外延層152形成于凹進(jìn)區(qū)域中，其中襯底110在柵極電極130的兩側(cè)處以給定深度 凹進(jìn)，且可通過外延地生長SiGe層而形成。外延層152含有Ge，其濃度大于25%，且 優(yōu)選在約25%到約50%的范圍內(nèi)。如果外延層152中所含有的Ge的濃度低于25%， 那么難以使載流子遷移率增加達(dá)到所需的等級，因?yàn)闇系绤^(qū)域具有較小的應(yīng)變，且蓋層 的影響較輕。另一方面，如果Ge的濃度大于50X，那么Ge可能在隨后的工藝中擴(kuò)散， 且因此電阻可能增加。
蓋層153形成于外延層152上，且厚度小于外延層152的厚度。舉例來說，蓋層153 的厚度在約5 nm到約10nm的范圍內(nèi)。蓋層153由SiGe形成，且所含有的Ge的濃度 低于外延層152中所含有的Ge的濃度。蓋層153所含有的Ge的濃度低于15%，且優(yōu) 選在約5%到約15%的范圍內(nèi)。如果蓋層153中所含有的Ge的濃度低于5%，那么層 153不能充當(dāng)蓋層，因?yàn)槠涮卣髯兊脤?shí)質(zhì)上與Si層的特征相同。另一方面，如果Ge的 濃度大于15%,那么所述濃度接近于外延層152中所含有的Ge的濃度，且因此蓋層153 不能充當(dāng)緩沖層。此外，蓋層153形成為所含有的Ge濃度可在從與外延層152接觸的 下部到上部的過程中逐漸降低。舉例來說，蓋層153中所含有的Ge的濃度在下部為15%,且在最上部變?yōu)?%,因?yàn)镚e的濃度在到達(dá)蓋層153的上部的過程中降低。
硅化物層160形成于導(dǎo)電層(即，柵極電極130和蓋層153)的暴露部分上，.目.可 包含Ni層。Ni層可包含純Ni層或Ni合金層。Ni合金層可含有選自由以下各項(xiàng)組成的 群組中的一者鉅(Ta)、鋯(Zr)、鈦(Ti)、鉿(Hf)、鉤(W)、鈷(Co)、鈿(Pt)、 鉬(Mo)、鈀(Pd)、釩(V)、鈮(Nb)和其組合。
在根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管中，通過在源極和漏極區(qū)域中生長SiGe外延層 152， SiGe在凹進(jìn)區(qū)域中具有應(yīng)變，因?yàn)镾i和Ge的晶格常數(shù)分別為5.43和5.65。此應(yīng) 變的SiGe向溝道區(qū)域提供壓縮應(yīng)變，且因此空穴遷移率增加。此外，可通過在外延層 152上生長蓋層153來防止電阻由于外延層152中所含有的Ge的濃度增加而增加，其 中蓋層153中所含有的Ge的濃度低于外延層152中所含有的Ge的濃度。因此，可通過 在PMOS晶體管中使用應(yīng)變溝道增強(qiáng)載流子遷移率，來改進(jìn)晶體管的性能。
圖2到圖5是說明制造圖1中所描述的根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的方法的橫 截面圖。
參看圖2，裝置隔離層115形成于襯底110的一部分中，其包含單晶半導(dǎo)體晶片或 具有單晶半導(dǎo)體層的SOI襯底。裝置隔離層115可通過STI工藝形成。通過使用例如氧 化硅層、氮化硅層或氧氮化硅層的絕緣層而使柵極絕緣層120形成于襯底110上。接著， 通過以單個(gè)或堆疊結(jié)構(gòu)形成例如多晶硅層或金屬層的導(dǎo)電層，且圖案化所述導(dǎo)電層，來 制作柵極電極130。間隔物140形成于柵極電極130的側(cè)壁上。可通過在包含柵極電極 130的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上以單個(gè)或堆疊結(jié)構(gòu)形成絕緣層，且對所述絕緣層執(zhí)行前蝕 刻工藝，來制作間隔物140。接著通過經(jīng)由干蝕刻或濕蝕刻工藝，在間隔物140的兩側(cè) 以給定深度蝕刻襯底110，來形成凹進(jìn)區(qū)域150。
參看圖3，通過干式清潔或濕式清潔工藝來移除保留在凹進(jìn)區(qū)域150的表面上的原 生氧化物或污染物材料。使用化學(xué)汽相沉積方法形成外延層152，所述化學(xué)汽相沉積方 法例如是超高真空化學(xué)汽相沉積(UHVCVD)方法、遠(yuǎn)程等離子體CVD (RPCVD)方 法、低壓CVD (LPCVD)方法或大氣壓CVD (APCVD)方法。外延層152可包含使用 含有SiH4或Si2H6的Si源氣體和含有GeH4的Ge源氣體形成的SiGe層。此時(shí)，添加含 有Cl、 HC1、 SiCl4、 SiHCl3、 SiH2Cl2和其組合物中的一者的基于Cl的蝕刻氣體以增強(qiáng) 選擇性性能。在外延生長過程中，SiGe外延層152選擇性地形成于襯底110的凹進(jìn)區(qū)域 150中，但其不形成于例如裝置隔離層(未屈示)和間隔物140的絕緣層上。本文中， 外延層152經(jīng)形成以通過調(diào)節(jié)Si源氣體和Ge源氣體的流入，而含有濃度在約25%到約 50%的范圍內(nèi)的Ge。可在根據(jù)裝置的設(shè)計(jì)或種類而原位摻雜第III族元素時(shí)，生長外延200810171940. 1
層152。
參看圖4，蓋層153形成于外延層152上，以具有小于外延層152的厚度的厚度。 類似于外延層152，蓋層153由SiGe形成。即，使用含有SiH4或Si2H6的Si源氣體、 含有GeH4的Ge源氣體以及含有Cl、 HC1、 SiCl4、 SiHCI3、 SiH2Cl2和其組合中的一者 的基于C1的蝕刻氣體來形成蓋層153。此時(shí)，蓋層153形成為所含有的Ge的濃度低于 外延層152中所含有的Ge的濃度。舉例來說，蓋層153經(jīng)形成以通過調(diào)節(jié)Si源氣體和 Ge源氣體的流入，而含有濃度變成在約5%到約15%的范圍內(nèi)的Ge?？稍谛纬赏庋訉?152的過程之后的過程中形成蓋層153。即，可在形成外延層152之后，通過減少Ge源 氣體的流入而形成蓋層153。同時(shí)，蓋層153可經(jīng)形成以含有濃度在從與外延層152接 觸的下部到上部的過程中逐漸降低的Ge。舉例來說，蓋層153中所含有的Ge的濃度在 下部可為15%，且在上部可為5%。在此情況下，還可在連續(xù)過程中形成外延層152和 蓋層153。即，在形成外延層152之后，可隨著Ge源氣體的流入的減少而形成蓋層153。
參看圖5，通過在包含蓋層153的所得結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上形成例如Ni層的金屬層， 且對所述Ni層執(zhí)行熱處理工藝，以允許Ni層與蓋層153和柵極電極130起反應(yīng)，來制 作硅化物層160。在本文中，可在形成金屬層之前，將例如B的第III族元素注入到蓋層 153中。
圖6說明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管的橫截面圖。通過在形成外延層之前形成 包含SiGe層的種子層(SiGe層所含有的Ge的濃度在約5%到約15%的范圍內(nèi))，有可 能去除由于外延層含有濃度大于25%的Ge而容易發(fā)生在凹進(jìn)部分的下部處的堆垛層 錯(cuò)。通過形成蓋層來防止電阻增加。
參看圖6，根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管包含以堆疊結(jié)構(gòu)形成于襯底110上的柵 極絕緣層120和柵極電極130、形成于柵極電極130的側(cè)壁上的間隔物140、形成于襯 底110在柵極電極130的兩側(cè)處的m進(jìn)區(qū)域中的種子層151和外延層152、形成于外延 層152上的蓋層153以及形成于柵極電極130和蓋層153上的硅化物層160。在本文中， 種子層151、外延層152和蓋層153由SiGe形成，且種子層151和蓋層153中所含有的 Ge的濃度低于外延層152中所含有的Ge的濃度。此外，蓋層153中所含有的Ge的濃 度可在從下部到上部的過程中逐漸降低。種子層151中所含有的Ge的濃度可在從下部 到上部的過程中逐漸增加。
種子層151經(jīng)形成以在凹進(jìn)區(qū)域中具有約5 nm到約10 rnn的給定厚度，其中襯底 IIO在柵極電極130的兩側(cè)處以給定深度凹進(jìn)，且可通過外延地生長SiGe層來形成。種 子層151可含有濃度低于15%,且優(yōu)選在約5%到約15%的范圍內(nèi)的Ge。此外，種子層151可經(jīng)形成以含有濃度在從下部到上部的過程中逐漸增加的Ge。舉例來說，種子 層151中所含有的Ge的濃度在下部可為5%，且在最上部變?yōu)?5%,因?yàn)镚e的濃度在 到達(dá)上部的過程中逐漸增加。
通過在種子層151上外延地生長SiGe層來形成外延層152。外延層152可經(jīng)形成以 含有濃度大于25%，且優(yōu)選在約25%到約50%的范圍內(nèi)的Ge。
蓋層153形成于外延層152上，且具有小于外延層152的厚度的厚度。舉例來說， 蓋層153的厚度在約5 nm到約10 nni的范圍內(nèi)。蓋層153由SiGe形成，丑所含有的 Ge的濃度低于外延層152中所含有的Ge的濃度。蓋層153含有濃度低于15%，且優(yōu)選 在約5%到約15%的范圍內(nèi)的Ge。此外，蓋層153可經(jīng)形成以含有濃度在從與外延層 152接觸的下部到上部的過程中逐漸降低的Ge。舉例來說，蓋層153中所含有的Ge的 濃度在下部為15%，且在最上部變?yōu)?%，因?yàn)镚e的濃度在到達(dá)上部的過程中降低。
形成根據(jù)第二實(shí)施例的晶體管的方法遵循制造圖1和圖2A到圖2D中所描述的根 據(jù)第一實(shí)施例的晶體管的過程。與第一實(shí)施例不同，根據(jù)第二實(shí)施例的晶體管包含在形 成外延層152之前形成的種子層151，其中種子層151由含有濃度在約5%到約15%的 范圍內(nèi)的Ge的SiGe或含有濃度在從下部到上部的過程中逐漸增加的Ge的SiGe形成。 因此，可在連續(xù)過程中形成種子層151、外延層152和蓋層153。在一個(gè)實(shí)施例中，種 子層151首先經(jīng)形成以通過供應(yīng)Si源氣體、Ge源氣體和蝕刻氣體而含有濃度低于15% 的Ge;隨后，外延層152經(jīng)形成以通過減少Si源氣體的流入并增加Ge源氣體的流入 而含有濃度大于25X的Ge;且最后，蓋層153經(jīng)形成以通過再次增加Si源氣體的流入 并減少Ge源氣體的流入而含有濃度低于15%的濃度的Ge。在另一實(shí)施例中，種子層 151經(jīng)形成以通過減少Si源氣體的流入并增加Ge源氣體的流入而含有濃度從5%增加 到15X的Ge;接著外延層152經(jīng)形成以通過減少Si源氣體的流入并增加Ge源氣體的 流入而含有濃度大于25%的Ge;且最后，蓋層153經(jīng)形成以通過再次增加Si源氣體的 流入并減少Ge源氣體的流入而含有濃度從15X降低到5X的Ge。在又一實(shí)施例中，種 子層151經(jīng)形成以含有濃度從5%逐漸增加到15%的Ge，且蓋層153含有濃度固定為 15X的Ge。在再一實(shí)施例中，種子層151含有濃度固定為15%的Ge，且蓋層153經(jīng)形 成以含有濃度從15%逐漸減小到5%的Ge。
圖7說明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的晶體管的橫截面圖。
參看圖7，所述晶體管包含以堆疊結(jié)構(gòu)形成于襯底UO上的柵極絕緣層120和柵極 電極130、形成于柵極電極130的側(cè)壁上的間隔物140、形成于襯底IIO在柵極電極130 的兩側(cè)處的凹進(jìn)區(qū)域中的種子層151和外延層152、形成于外延層152上的第一蓋層153和第二蓋層154、以及形成于柵極電極130和第二蓋層154上的硅化物層160。在本文 中，種子層151、外延層152和第一蓋層153由SiGe形成，目.種子層151和第一蓋層 153中所含有的Ge的濃度低于外延層152中所含有的Ge的濃度。此外，第一蓋層153 中所含有的Ge的濃度可在從下部到上部的過程中逐漸降低。種子層151中所含有的Ge 的濃度可在從下部到上部的過程中逐漸增加。使用硅層形成第二蓋層154，且具有等于 或小于第一蓋層153的厚度的厚度。
如上文所述，當(dāng)在由SiGe形成的第一蓋層153上形成由硅形成的第二蓋層154時(shí)， 可通過第二蓋層154進(jìn)一步減小源極和漏極區(qū)域的電阻。在此情況下，Ge濃度大于25 %的外延層152之間的柵極電極130下的R域變?yōu)閼?yīng)變溝道R域。
同時(shí)，所述實(shí)施例通過在外延層152上形成蓋層153而防.||:電阻增加，通過分別在 外延層151下形成種子層151和在外延層151上形成蓋層153來防止.堆垛層錯(cuò)和電阻增 加，且通過在蓋層153上形成硅蓋層154來進(jìn)一步防止電阻增加。同時(shí)，可僅在外延層 152下形成種子層151，其可防止堆垛層錯(cuò)以及電阻增加。即，通過經(jīng)由形成種子層151 防止外延層152的堆垛層錯(cuò)，Ge完全組合在外延層152中，且因此有可能防止在隨后 的硅化物工藝中發(fā)生Ge聚集在外延層152的表面上。
根據(jù)本發(fā)明的示范性實(shí)施例，具有高Ge濃度的SiGe外延層在柵極下的溝道區(qū)域中 形成壓縮應(yīng)變，從而改進(jìn)載流子遷移率，且形成于SiGe外延層下具有較低Ge濃度的 SiGe種子層可防止凹進(jìn)區(qū)域中堆垛層錯(cuò)的產(chǎn)生。而且，通過在SiGe外延層上形成具有 較低Ge濃度的SiGe蓋層，有可能防止電阻隨著外延層的Ge濃度增加而增加。此外， 通過在SiGe蓋層上形成硅蓋層，可進(jìn)一步減小電阻。
因此，可通過使用應(yīng)變溝道增加PMOS晶體管的載流子遷移率來實(shí)現(xiàn)高密度和高集 成度，這改進(jìn)了 CMOS裝置的總體性能。
盡管已參考示范性實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本發(fā)明并非局限于此。因此，所屬領(lǐng)域 的技術(shù)人員將容易理解，可在不脫離由所附權(quán)利要求書所界定的本發(fā)明的精神和范圍的 情況下，對本發(fā)明作出各種修改和改變。
權(quán)利要求
1. 一種晶體管，其包括形成于襯底上的柵極電極；第一外延層，其含有Ge，且形成于所述襯底在所述柵極電極的兩側(cè)處的凹進(jìn)區(qū)域中；以及第二外延層，其Ge濃度低于所述第一外延層的濃度，且形成于所述第一外延層下和上中的至少一者。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第一外延層包括SiGe層，且所述SiGe 層的Ge的所述濃度在約25%到約50%的范圍內(nèi)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其中所述第二外延層包括SiGe層，且所述SiGe 層的Ge的所述濃度在約5%到約15%的范圍內(nèi)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體管，其中形成于所述第一外延層上的所述第二外延層中 所含有的Ge的所述濃度在從下部到上部的過程中減小。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的晶體管，其中形成于所述第一外延層下的所述第二外延層中 所含有的Ge的所述濃度在從下部到上部的過程中增加。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其進(jìn)一步包括硅化物層，其形成T所述柵極電極、 所述第一外延層或形成于所述第一外延層上的所述第二外延層上。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的晶體管，其進(jìn)一步包括形成所述第二外延層上的硅層，所述 第二外延層形成于所述第一外延層上。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的晶體管，其進(jìn)一步包括形成于所述硅層和所述柵極電極上的 硅化物層。
9. 一種制造晶體管的方法，所述方法包括在襯底的給定部分上形成柵極電極；通過蝕刻所述襯底在所述柵極電極的兩側(cè)處的預(yù)定部分來形成凹進(jìn)區(qū)域； 在所述凹進(jìn)區(qū)域中形成含有Ge的第一外延層；以及形成Ge濃度低于所述第一外延層的Ge濃度的第二外延層，其中所述第二外延 層形成于所述第一外延層下和上中的至少一者。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中所述第一和所述第二外延層包括SiGe層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中形成于所述第一外延層上的所述第二外延層經(jīng)形 成以使得G e濃度在從下部到上部的過程中減小。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中形成于所述第一外延層下的所述第二外延層經(jīng)形 成以使得Ge濃度在從下部到上部的過程中增加。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其中形成所述第一外延層和形成所述第二外延層是連 續(xù)執(zhí)行的。
14. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述柵極電極、所述第一外延H或形 成于所述第一外延層上的所述第二外延層上形成硅化物^。
15. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述第一外延層或所述第二外延層上 形成硅層。
16. 根據(jù)權(quán)利要求15所述的方法，其進(jìn)一步包括在所述硅層和所述柵極電極上形成硅 化物層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種晶體管和一種制造所述晶體管的方法。所述晶體管包含形成于襯底在柵極電極的兩側(cè)處的凹進(jìn)部分中的SiGe外延層，以及形成于所述SiGe外延層上的SiGe蓋層。所述晶體管進(jìn)一步包含形成于所述SiGe外延層下的SiGe種子層，以及形成于所述SiGe蓋層上的硅蓋層。
文檔編號(hào)H01L29/06GK101425534SQ200810171940
公開日2009年5月6日 申請日期2008年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月31日
發(fā)明者全容漢, 楊徹勛 申請人:周星工程股份有限公司