本發(fā)明通常涉及半導(dǎo)體設(shè)備的制造，尤指一種具有在一源/漏區(qū)域中的一擴(kuò)散阻擋層的設(shè)備。

背景技術(shù)：

先進(jìn)集成電路的制造，例如cpu、存儲裝置、asic(專用集成電路)等，需要在一給定芯片面積中的大量的根據(jù)一指定的電路布局的信息，其中，所謂的金屬氧化物場效應(yīng)晶體管(mosfet或fet)代表了基本決定該集成電路性能的一電路元素的一重要類型。一場效應(yīng)晶體管為一平面型設(shè)備，通常包括一源極區(qū)域、一漏極區(qū)域、位于該源極區(qū)域及該漏極區(qū)域之間的一溝道區(qū)域，以及位于該溝道區(qū)域上方的一柵極電極。通過該場效應(yīng)晶體管的電流是通過控制施加到該柵極電極的電壓予以控制。如果沒有電壓施加到該柵極電極，則沒有電流通過該設(shè)備(忽略不需要的相對較小的漏電流)。然而，當(dāng)一個(gè)適當(dāng)?shù)碾妷菏┘又猎摉艠O電極時(shí)，該溝道區(qū)域變的具有導(dǎo)電性，且電流被允許通過該導(dǎo)電性的溝道區(qū)域流至該源極區(qū)域與該漏極區(qū)域之間。

為了提高場效應(yīng)晶體管的運(yùn)行速度，以及增加一集成電路設(shè)備上的場效應(yīng)晶體管的密度，設(shè)備的設(shè)計(jì)者于多年來已大大減小了場效應(yīng)晶體管的物理尺寸。具體而言，場效應(yīng)晶體管的溝道長度已明顯下降，其提升了場效應(yīng)晶體管的開關(guān)速度。然而，一場效應(yīng)晶體管的溝道長度的減少同樣也縮短了該源極區(qū)域及漏極區(qū)域之間的距離。在某些情況下，該源極區(qū)域與漏極區(qū)域之間分隔距離的減小會使得它難以有效抑制該源極區(qū)域以及該溝道的電勢受到該漏極區(qū)域的電勢的不利影響。這有時(shí)被稱為所謂的短溝道效應(yīng)，其中，該場效應(yīng)晶體管作為一有源開關(guān)的特性會被退化。

相比于一平面結(jié)構(gòu)的場效應(yīng)晶體管，還有所謂的3d設(shè)備，例如，一說明性的鰭式場效應(yīng)晶體管(finfet)設(shè)備，其為一三維結(jié)構(gòu)。具體而言，在一鰭式場效應(yīng)晶體管中，形成有一通常為垂直設(shè)置的鰭式形狀的有源區(qū)域，以及一柵極電極包圍兩側(cè)及該鰭式形狀有源區(qū)域的一上表面從而形成一三柵極結(jié)構(gòu)，從而使用一個(gè)具有三維結(jié)構(gòu)而非平面結(jié)構(gòu)的溝道。在某些情況下，一絕緣覆蓋層，例如氮化硅，位于該鰭片的頂部，該finfet設(shè)備只有一雙柵極結(jié)構(gòu)。不同于一平面型場效應(yīng)晶體管，在一鰭式場效應(yīng)晶體管設(shè)備中，一溝道為垂直于該半導(dǎo)體基板的一表面形成以減小該半導(dǎo)體設(shè)備的物理尺寸。同樣的，在一鰭式場效應(yīng)晶體管中，位于該設(shè)備的漏極區(qū)域的結(jié)電容將大大減小，以減少至少一些的短溝道效應(yīng)。

設(shè)備的設(shè)計(jì)者最近在場效應(yīng)晶體管上使用了溝道應(yīng)力功能技術(shù)以提升這些設(shè)備的電氣性能，即提升電荷載流子的遷移率。具體而言，這種應(yīng)力功能技術(shù)通常涉及為一pmos晶體管于該溝道區(qū)域中產(chǎn)生一壓縮應(yīng)力。總的來說，鰭式場效應(yīng)晶體管的應(yīng)力工程技術(shù)已普遍用于在鰭式場效應(yīng)晶體管的該源漏區(qū)域的上方或該源漏區(qū)域之中形成應(yīng)力誘導(dǎo)層的材料。如上所述，當(dāng)一鰭式場效應(yīng)晶體管為一三維設(shè)備時(shí)，應(yīng)力工程技術(shù)的實(shí)現(xiàn)可能是非常復(fù)雜的。對于nmos晶體管，通常不使用應(yīng)力材料。相反的，對于nmos設(shè)備的性能配置一般是通過結(jié)摻雜來實(shí)現(xiàn)。然而，其難以增加該活化摻雜劑水平而不從短溝道效應(yīng)的增加中引入降解。

圖1為一說明性的現(xiàn)有集成電路產(chǎn)品100的透視圖，其形成于一半導(dǎo)體基板105的上方。于此示例中，產(chǎn)品100包括五個(gè)說明性的鰭片110,115，一共享柵極結(jié)構(gòu)120，一側(cè)壁間隔125，以及一柵極蓋體130。產(chǎn)品100實(shí)現(xiàn)了兩種不同的finfet設(shè)備(n型和p型)共用一共享柵極結(jié)構(gòu)。該柵極結(jié)構(gòu)120通常是由一絕緣材料層(未予顯示)，例如一高k絕緣材料層或二氧化硅層，以及一或多個(gè)用以作為產(chǎn)品100上的多個(gè)晶體管的柵極電極的導(dǎo)電材料層(例如金屬及/或多晶硅)所組成。該鰭片110,115具有一三維配置。由該柵極結(jié)構(gòu)120所覆蓋的該鰭片110,115的部分定義出該產(chǎn)品100上的finfet晶體管設(shè)備的溝道區(qū)域。一隔離結(jié)構(gòu)135形成于鰭片110,115之間。該鰭片110與一第一類型(n型)的一晶體管設(shè)備相關(guān)聯(lián)，該鰭片115與一互補(bǔ)類型(例如p型)的晶體管設(shè)備相關(guān)聯(lián)。該由n型晶體管與p型晶體管分享的柵極結(jié)構(gòu)120，為存儲產(chǎn)品的一常見配置，例如靜態(tài)隨機(jī)存取存儲器(sram)單元。

本發(fā)明通過各種方法及由此產(chǎn)生的設(shè)備可以避免或者至少減少一個(gè)或多個(gè)上述問題所帶來的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下為本發(fā)明提供的一簡化的摘要，以便對本發(fā)明的某些方面提供一基本的了解。本摘要不是本發(fā)明的一詳盡概述。其并非用于識別本發(fā)明的關(guān)鍵或重要因素，也不是用于限定本發(fā)明的范圍。其唯一的目的在于用一個(gè)簡化的形式呈現(xiàn)一些概念，以作為后續(xù)更詳盡的描述的一個(gè)前奏。

一般而言，本發(fā)明涉及形成半導(dǎo)體設(shè)備的各種方法。一種方法包括形成一柵極電極結(jié)構(gòu)于定義于一半導(dǎo)體材料中的一溝道區(qū)域上方的一柵極電極結(jié)構(gòu)。該半導(dǎo)體材料凹陷于一源/漏區(qū)域中。一第一材料外延生長于該源/漏區(qū)域中。該第一材料包括具有一第一濃度的一摻雜種類。一擴(kuò)散阻擋層形成于該第一材料上方的該源/漏區(qū)域中。一第二材料外延生長于該擴(kuò)散阻擋層上方的該源/漏區(qū)域中。該第二材料包括具有大于該第一濃度的一第二濃度的該摻雜種類。

另一個(gè)方法包括形成一鰭片于一半導(dǎo)體基板上。一柵極電極結(jié)構(gòu)形成于一溝道區(qū)域中的該鰭片的上方。該鰭片凹陷于一源/漏區(qū)域中。一第一半導(dǎo)體材料外延生長于該源/漏區(qū)域中。該第一半導(dǎo)體材料包括具有一第一濃度的一摻雜種類。一硅合金層外延生長于該第一半導(dǎo)體材料上方的該源/漏區(qū)域中。一第二半導(dǎo)體材料外延生長于該硅合金層上方的該源/漏區(qū)域中。該第二半導(dǎo)體材料包括具有大于該第一摻雜濃度的一第二濃度的該摻雜種類。

在此揭示的一說明性設(shè)備中包括，除此之外，定義于一基板上的一鰭片。一柵極電極結(jié)構(gòu)位于一溝道區(qū)域中的該鰭片的上方。一源/漏區(qū)域定義于該鰭片中。該源/漏區(qū)域包括一第一外延半導(dǎo)體材料。該第一外延半導(dǎo)體材料包括具有一第一濃度的一摻雜種類。一擴(kuò)散阻擋層位于該第一半導(dǎo)體材料的上方。一第二外延半導(dǎo)體材料位于該擴(kuò)散阻擋層的上方。該第二外延半導(dǎo)體材料包括具有大于該第一摻雜濃度的一第二濃度的該摻雜種類。

附圖說明

本發(fā)明可通過參考下面的描述及其所附的附圖進(jìn)行理解，其中相關(guān)的數(shù)字用于識別相似的元件，其中：

圖1示意性描述了一說明性先前技術(shù)的finfet設(shè)備；以及

圖2a至圖2f以及圖3a至圖3f描述了本發(fā)明的用于形成一finfet設(shè)備的各種方法。

雖然本文中所公開的主題可以進(jìn)行各種修改及替換，其具體的實(shí)施例已通過圖示中的實(shí)施例的方式予以顯示并詳細(xì)描述。然而，應(yīng)了解的是，具體實(shí)施例的描述內(nèi)容并非將本發(fā)明限制于該披露的特定形式，相反的，其目的是要涵蓋在本發(fā)明的精神和范圍以及所界定的權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有的修改、等價(jià)物以及替代品。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的各種說明性實(shí)施例的描述如下。為使描述清晰，在此說明書中不會描述一實(shí)際實(shí)施例的所有特征。應(yīng)明確注意的是，在任何此類實(shí)際實(shí)施例的發(fā)展中，眾多的具體實(shí)施決策必須完成開發(fā)商們的具體目標(biāo)，例如，與系統(tǒng)相關(guān)的以及與企業(yè)相關(guān)的約束性，其將根據(jù)各不同的實(shí)施例而有所不同。此外，應(yīng)注意的是，這樣的一個(gè)發(fā)展努力可能是復(fù)雜并耗時(shí)的，不過其將是一個(gè)理性程序，用于為本發(fā)明的那些本領(lǐng)域的技術(shù)人員帶來益處。

本發(fā)明的主題現(xiàn)將通過所附的圖示予以描述。在該圖示中各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)以及設(shè)備的概要性地描述僅用于說明的目的，以不掩蓋本發(fā)明的細(xì)節(jié)，其為本領(lǐng)域技術(shù)人員所悉知。然而，所附的圖示包括描述以及解釋本發(fā)明的說明性實(shí)施例。在本文中所使用的單詞以及短語應(yīng)理解并解釋為具有一與相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域人員所理解的那些單詞以及短語相一致的意思。無特定定義的術(shù)語或短語，即，一個(gè)定義，是不同于本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的普通的和習(xí)慣的含義，在此暗含了使用一致的術(shù)語以及短語。一個(gè)術(shù)語或短語所暗含的一特定含義的程度，即除了本領(lǐng)域技術(shù)人員所理解的意思，這樣的一個(gè)特定含義將通過定義的方式在說明書中予以明文規(guī)定，藉以直接且明確地提供該術(shù)語或短語的特定定義。

本發(fā)明的主題通常涉及在設(shè)備的一源極/漏極區(qū)域中形成具有一硅合金層的一finfet設(shè)備的各種方法?；趯Ρ旧暾埖囊煌暾睦斫?，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以明確地了解，本方法可應(yīng)用于各種設(shè)備，包括，但不限于，邏輯設(shè)備、存儲設(shè)備等。結(jié)合參考所附的圖示，本發(fā)明的方法以及設(shè)備的各種說明性實(shí)施例將在此予以更詳細(xì)的描述。

圖2a至圖2f以及圖3a至圖3f為說明形成一finfet設(shè)備200的各種方法。于所示的實(shí)施例中，該設(shè)備200將是一個(gè)n型晶體管設(shè)備。圖2a至圖2f顯示了顯示了一基板205的橫截面視圖(該設(shè)備200的柵極的寬度方向)，并具有定義于其中的一鰭片210以及鄰接該鰭片210形成的隔離結(jié)構(gòu)215以將該鰭片210與鄰接的鰭片隔離(未予顯示)。圖3a至圖3f為說明該設(shè)備200通過在一對應(yīng)于該設(shè)備200的柵極長度方向(圖2a至圖2f視圖的旋轉(zhuǎn)90度視角)的方向上的該鰭片的一橫截面圖。

該基板205可以有各種各樣的配置，例如所述的塊硅配置。該基板205也可以具有包含有一塊硅層、一掩埋絕緣層以及一有源層的一絕緣體上硅(soi)配置，其中半導(dǎo)體設(shè)備形成于該有源層之中及其上方。該基板205可以由硅或硅鍺形成，或者其也可以由除了硅以外的材料形成，例如鍺。因此，術(shù)語“基板”或“半導(dǎo)體基板”應(yīng)被理解為覆蓋所有的半導(dǎo)體材料以及這種材料的所有形式。該基板205可以有不同的層。例如，該鰭片210可形成于一形成于該基板205的基底層上方的處理層中。

圖2b及圖3b為說明在經(jīng)過執(zhí)行多個(gè)制程后形成一占位(或虛擬)柵極電極結(jié)構(gòu)230于該鰭片210的上方的該設(shè)備200。該占位柵極電極結(jié)構(gòu)230包括一柵極絕緣層235(例如，二氧化硅界面層(interfaciallayer)以及一高k介電材料)，一占位柵極電極240(例如多晶硅)，多個(gè)側(cè)壁間隔245(例如氮化硅或氧化硅)以及一覆蓋層250(例如氮化硅)。用于形成該占位柵極電極結(jié)構(gòu)230的特殊制程為本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的現(xiàn)有技術(shù)，故在此不再予以詳述。于該說明性實(shí)施例中，使用一替代柵極技術(shù)(rmg)來形成該finfet設(shè)備200，且該占位柵極電極結(jié)構(gòu)230先于一替代柵極結(jié)構(gòu)的形成予以闡述，其中，該占位柵極結(jié)構(gòu)240通常是用一金屬柵極電極來代替。該占位柵極電極240將該鰭片分為源/漏(sd)區(qū)域255,260以及位于源漏區(qū)域之間的一溝道區(qū)域265。

圖2c以及圖3c用于說明于執(zhí)行一硅蝕刻制程之后，使用該間隔245以及覆蓋層250作為一蝕刻掩膜以于該鰭片210形成凹陷的該設(shè)備200。如圖3c所述，該鰭片210凹陷至該隔離區(qū)域215的一高度。如圖3c所示，于該鰭片210已凹陷如上述后，該凹陷的鰭片210的側(cè)壁210s可與該間隔245的側(cè)壁245s基本對齊。

圖2d以及圖3d為說明于該鰭片210的該凹陷的源漏(sd)部分外延生長一第一外延區(qū)域270之后的該設(shè)備200。于所述的實(shí)施例中，該第一外延區(qū)域270為原位摻雜一n型摻雜的外延生長硅，例如磷。在一些實(shí)施例中，該第一外延區(qū)域270的n型摻雜濃度可在大約1×10²⁰至3×10²⁰ions/cm³的范圍內(nèi)，大約1.6×10²⁰的一示例值。該第一外延區(qū)域270的厚度可在大約的20-45nm范圍內(nèi)，視依所使用的特定技術(shù)節(jié)點(diǎn)而定。當(dāng)設(shè)備尺寸減小時(shí)，可以采用一個(gè)更薄的厚度。

圖2e及3e為說明于該第一外延其余270的上方外延生長一擴(kuò)散阻擋層275之后的該設(shè)備200。在一些實(shí)施例中，該擴(kuò)散阻擋層275可以是一硅合金，如硅碳(sic)。該擴(kuò)散阻擋層275通常是導(dǎo)電的，但阻擋該第一外延區(qū)域270中該n型摻雜的擴(kuò)散。在所述的實(shí)施例中，該擴(kuò)散阻擋層275為一外延生長硅合金材料。于一實(shí)施例中，該合金組分(例如碳)的濃度可在大約1×10²⁰至5×10²⁰的范圍內(nèi)。該擴(kuò)散阻擋層275可摻雜或不摻雜一n型摻雜，例如磷。該擴(kuò)散阻擋層275的n型摻雜濃度可在大約0至1×10²⁰ions/cm³的范圍內(nèi)。該擴(kuò)散阻擋層275的厚度可在大約2-8nm的范圍內(nèi)。該擴(kuò)散阻擋層275具有一高度，該高度相當(dāng)于或高于該溝道區(qū)域265內(nèi)的鰭片的高度。

圖2f及圖3f為說明于該擴(kuò)散阻擋層275上方外延生長一第二外延區(qū)域280之后的該設(shè)備200。于所述的實(shí)施例中，該第二外延區(qū)域280為原位摻雜一n型摻雜的外延生長硅，例如磷。在一些實(shí)施例中，該第二外延區(qū)域280的n型摻雜濃度可在大約2×10²⁰至1×10²¹ions/cm³的范圍，約5×10²⁰的一示例值。該第二外延區(qū)域280的厚度可在大約5至10nm的范圍，視依所使用的特定技術(shù)節(jié)點(diǎn)而定。

該第一及第二外延區(qū)域270,280可具有一普通的矩形橫截面(如圖所示)或一菱形橫截面(未在通過圖2f的溝道區(qū)域的橫截面中予以顯示)，其視該基板205的晶體取向(crystallographicorientation)而定。

此外，可以形成各種摻雜區(qū)域，例如，光暈植入?yún)^(qū)域，井區(qū)域等，但未描繪于所附的圖式中?？梢詧?zhí)行其他的處理步驟以完成該設(shè)備200的制造，例如對設(shè)備200進(jìn)行退火以活化摻雜物，形成一替代柵極電極，形成一層間介電材料以及結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)等等。

在此描述的形成finfet設(shè)備200的方法具有眾多的優(yōu)點(diǎn)。該第二外延區(qū)域280的高摻雜濃度降低了設(shè)備200的接觸電阻，從而提高設(shè)備的性能。該擴(kuò)散阻擋層275抑制了n型摻雜由該較高摻雜的第二外延區(qū)域280擴(kuò)散至該第一外延區(qū)域270。在一般情況下，在摻雜劑活化退火后，該擴(kuò)散阻擋層275的n型摻雜濃度將小于或等于該第一外延區(qū)域270的濃度。因?yàn)椋摂U(kuò)散阻擋層275位于該溝道區(qū)域265中的鰭片210的高度位置或其上方，該第二外延區(qū)域280的較高的摻雜水平從該溝道區(qū)域265分離，從而降低了來自較高摻雜水平的任何短溝道效應(yīng)退化的機(jī)會。

以上所公開的特定實(shí)施例僅用于說明，因?yàn)楸绢I(lǐng)域技術(shù)人員可在本發(fā)明的教示下，可使用不同但等效的方法對本發(fā)明進(jìn)行修改以及實(shí)踐。例如，上面所述的工藝步驟可以不同的順序來執(zhí)行。此外，本文所示的該建構(gòu)的細(xì)節(jié)或設(shè)計(jì)沒有任何的限制，如以下的權(quán)利要求書所述。因此很明顯，上述所公開的特定的實(shí)施例可在本發(fā)明的范圍以及精神下進(jìn)行變化或修改。需注意的是，術(shù)語的使用，例如，在本說明書及所附的權(quán)利要求中用于描述各種工藝或結(jié)構(gòu)的“第一”，“第二”，“第三”或“第四“僅用于作為這些步驟/結(jié)構(gòu)的一速記參考，其并不意味著這些步驟/結(jié)構(gòu)需在該順序序列下執(zhí)行/形成。當(dāng)然，依據(jù)確切的權(quán)利要求語言，這些步驟的順序序列可能需要或可能不需要。因此，本發(fā)明所尋求的保護(hù)在于所附的權(quán)利要求書中。