用于溝道應(yīng)變的鍺分布的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及用于溝道應(yīng)變的鍺分布。
【背景技術(shù)】
[0002] 通過根據(jù)摩爾定律按比例減小集成芯片（1C)組件的最小部件尺寸，半導(dǎo)體工業(yè) 已經(jīng)不斷地改進(jìn)了集成芯片的性能。然而，近年來，一些1C組件的按比例減小已經(jīng)變得越 來越難。為了緩解按比例減小的需求，半導(dǎo)體工業(yè)已經(jīng)在尋找改進(jìn)集成芯片的性能的其他 方式。
[0003] 應(yīng)變工程通常用于改進(jìn)晶體管器件的性能。例如，通過對PM0S晶體管的溝道區(qū)誘 導(dǎo)壓縮應(yīng)力，改進(jìn)了晶體管的遷移率和性能。通過將應(yīng)變工程用于改進(jìn)晶體管性能，緩解了 按比例減小集成芯片設(shè)計（例如，進(jìn)一步減小柵極電介質(zhì)厚度）的需求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種晶體管器件，包括：柵極結(jié)構(gòu)， 設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上；以及應(yīng)變源極/漏極區(qū)，包括應(yīng)變誘導(dǎo)材料，所述應(yīng)變誘導(dǎo)材料在位 于所述半導(dǎo)體襯底中的源極/漏極凹槽內(nèi)鄰接所述柵極結(jié)構(gòu)的位置處設(shè)置；其中，所述應(yīng) 變誘導(dǎo)材料包括應(yīng)變誘導(dǎo)組分，所述應(yīng)變誘導(dǎo)組分具有沿著從所述源極/漏極凹槽的底面 延伸到所述源極/漏極凹槽的頂面的線的不連續(xù)的濃度分布。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不連續(xù)的濃度分布包括至少兩個間斷點。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變誘導(dǎo)材料包括硅鍺（SiGe);以及，所述應(yīng)變 誘導(dǎo)組分包括鍺（Ge)。
[0007] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變誘導(dǎo)材料包括第一獨特的外延層，所述第一 獨特的外延層鄰接所述源極/漏極凹槽的底部并且包括從第一位置處的高濃度改變?yōu)樗?述第一位置上方的第二位置處的低濃度的第一應(yīng)變誘導(dǎo)組分濃度分布。
[0008] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變源極/漏極區(qū)包括多層SiGe區(qū)，所述多層 SiGe區(qū)包括多個層，所述多個層分別具有不同的鍺濃度分布，所述鍺濃度分布在相鄰的層 之間的相交處不連續(xù)。
[0009] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變誘導(dǎo)組分具有與沿著第二線不同的沿著第一 線的摻雜濃度分布，其中，所述第一線垂直于所述應(yīng)變源極/漏極區(qū)的包括〈1〇〇>表面的第 一底面延伸，所述第二線垂直于所述應(yīng)變源極/漏極區(qū)的包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0010] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變源極/漏極區(qū)包括：第一硅鍺（SiGe)層，設(shè)置 在所述源極/漏極凹槽的所述底面上并且具有第一鍺濃度分布；第二SiGe層，設(shè)置在所述 第一 SiGe層上，其中，所述第二SiGe層具有與所述第一鍺濃度分布不連續(xù)的第二鍺濃度分 布；以及第三SiGe層，設(shè)置在所述第二SiGe層上，其中，所述第三SiGe層具有小于所述第 二SiGe層的最大鍺濃度的第三鍺濃度分布。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一 SiGe層包括從第一位置處的高鍺濃度轉(zhuǎn)為 所述第一位置上方的第二位置處的較低鍺濃度的第一鍺濃度。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一SiGe層具有與沿著第二線不同的沿著第一 線的摻雜濃度分布，其中，所述第一線垂直于包括〈1〇〇>表面的第一底面延伸，所述第二線 垂直于包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一SiGe層包括介于約40%的鍺濃度和約10% 的鍺濃度的范圍內(nèi)的鍺濃度。
[0014] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第二SiGe層包括介于約30%的鍺濃度和約70% 的鍺濃度的范圍內(nèi)的鍺濃度。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第三SiGe層包括硅覆蓋層，所述硅覆蓋層包括未 摻雜的純娃。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶體管器件，包括：柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在半導(dǎo)體 襯底上；源極/漏極區(qū)，靠近所述柵極結(jié)構(gòu)設(shè)置在所述半導(dǎo)體襯底中，所述源極/漏極區(qū)包 括多個應(yīng)變誘導(dǎo)硅鍺（SiGe)層，所述多個應(yīng)變誘導(dǎo)SiGe層提供沿著從源極/漏極凹槽的 底面延伸到所述源極/漏極凹槽的頂面的線的不連續(xù)的鍺濃度分布；其中，鄰接所述源極 /漏極凹槽的底部的所述多個應(yīng)變誘導(dǎo)SiGe層的一個包括第一鍺濃度分布，所述第一鍺濃 度分布從第一位置處的高鍺濃度改變?yōu)樗龅谝晃恢蒙戏降牡诙恢锰幍妮^低鍺濃度。
[0017] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述多個應(yīng)變誘導(dǎo)SiGe層包括：第一硅鍺（SiGe)層， 設(shè)置在所述源極/漏極凹槽的所述底面上并且具有所述第一鍺濃度分布；第二SiGe層，設(shè) 置在所述第一SiGe層上，其中，所述第二SiGe層具有與所述第一鍺濃度分布不連續(xù)的第二 鍺濃度分布；以及第三SiGe層，設(shè)置在所述第二SiGe層上，其中，所述第三SiGe層具有小 于所述第二SiGe層的最大鍺濃度的第三鍺濃度分布。
[0018] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第一SiGe層具有與沿著第二線不同的沿著第一 線的摻雜濃度分布，其中，所述第一線垂直于包括〈1〇〇>表面的第一底面延伸，所述第二線 垂直于包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0019] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述第三SiGe層包括硅覆蓋層，所述硅覆蓋層包括未 摻雜的純娃。
[0020] 根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成晶體管器件的方法，包括：提供半導(dǎo)體襯 底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；鄰接所述柵極結(jié)構(gòu)的一側(cè)在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形 成源極/漏極凹槽；以及在所述源極/漏極凹槽中形成應(yīng)變誘導(dǎo)材料，其中，所述應(yīng)變誘導(dǎo) 材料包括應(yīng)變誘導(dǎo)組分，所述應(yīng)變誘導(dǎo)組分具有沿著從所述源極/漏極凹槽的底面延伸到 所述源極/漏極凹槽的頂面的線的不連續(xù)的濃度分布。
[0021] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，其中，所述應(yīng)變誘導(dǎo)材料是硅鍺（SiGe);以及其中，所 述應(yīng)變誘導(dǎo)組分是鍺（Ge)。
[0022] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述不連續(xù)的濃度分布包括至少兩個間斷點。
[0023] 根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，所述應(yīng)變誘導(dǎo)材料包括第一SiGe層，所述第一SiGe層 鄰接所述源極/漏極凹槽的底部并且包括從第一位置處的高濃度改變?yōu)樗龅谝晃恢蒙?方的第二位置處的低濃度的第一鍺濃度分布。
【附圖說明】
[0024] 圖1示出了在溝道區(qū)內(nèi)具有不連續(xù)的鍺濃度分布的應(yīng)變溝道晶體管器件的一些 實施例的截面圖。
[0025] 圖2示出了表示出沿著延伸穿過溝道區(qū)的垂直截面的鍺濃度分布的圖表的一些 實施例。
[0026] 圖3示出了在溝道區(qū)內(nèi)具有不連續(xù)的鍺濃度分布的應(yīng)變溝道晶體管器件的一些 實施例的截面圖。
[0027] 圖4示出了形成應(yīng)變溝道晶體管器件的方法的一些實施例的流程圖，其中，應(yīng)變 溝道晶體管器件在溝道區(qū)內(nèi)具有不連續(xù)的鍺濃度分布。
[0028] 圖5示出了形成應(yīng)變溝道晶體管器件的方法的一些額外的實施例的流程圖，其 中，應(yīng)變溝道晶體管器件在溝道區(qū)內(nèi)具有不連續(xù)的鍺濃度分布。
[0029] 圖6、圖7、圖8A至圖8B、圖9示出了半導(dǎo)體襯底的截面圖的一些實施例，以此示出 形成應(yīng)變溝道晶體管器件的方法，其中，應(yīng)變溝道晶體管器件在溝道區(qū)內(nèi)具有不連續(xù)的鍺 濃度分布。
【具體實施方式】
[0030] 參照附圖作出在此的描述，其中，貫穿全文，相同的參考標(biāo)號通常用于指相同的元 件，并且各個結(jié)構(gòu)不一定按比例繪制。在以下描述中，為了說明的目的，闡述了許多具體細(xì) 節(jié)以幫助理解。然而，可以在較小程度的這些具體細(xì)節(jié)的情況下實施在此描述的一個或多 個方面，這對于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說可能是顯而易見的。在其他情況下，以框圖的形式示出 已知的結(jié)構(gòu)和器件以幫助理解。
[0031] 可以通過在溝道區(qū)的相對兩端處形成應(yīng)變誘導(dǎo)源極和漏極區(qū)來形成應(yīng)變溝道 M0SFET(金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管）器件。通過在襯底內(nèi)形成源極和漏極凹槽以及 隨后在源極和漏極凹槽內(nèi)沉積應(yīng)變誘導(dǎo)層來形成應(yīng)變誘導(dǎo)源極和漏極區(qū)。例如，可以將諸 如硅鍺（SiGe)的含鍺材料沉積在p溝道M0SFET的源極凹槽或漏極凹槽內(nèi)以在源極凹槽和 漏極凹槽之間的溝道區(qū)內(nèi)提供壓縮應(yīng)變。類似地，諸如碳化硅（SiC)的含碳材料可以用于 增大n溝道M0SFET的電子遷移率。
[0032] 對于先進(jìn)技術(shù)節(jié)點發(fā)展（即，節(jié)點28及以下）中的p溝道M0SFET溝道遷移率增 強(qiáng)，在源極凹槽或漏極凹槽內(nèi)可以利用大于約40%的鍺（Ge)濃度（例如，SihGe,，其中， x>40%)。通常地，Ge濃度從凹槽的底部到頂部連續(xù)地增大。雖然逐漸地增大鍺濃度減小 了位錯形成的可能性，但是這可以導(dǎo)致接近溝道處的較低的鍺濃度，并因此導(dǎo)致應(yīng)變效益 的損失。
[0033] 因此，本發(fā)明涉及具有應(yīng)變源極/漏極區(qū)的晶體管器件及其相關(guān)聯(lián)的形成方法， 其中，應(yīng)變源極/漏極區(qū)包括具有不連續(xù)的鍺濃度的應(yīng)變誘導(dǎo)材料，不連續(xù)的鍺濃度提供 改進(jìn)的應(yīng)變增強(qiáng)和位錯傳播。在一些實施例中，晶體管器件包括設(shè)置在半導(dǎo)體襯底上的柵 極結(jié)構(gòu)。包括應(yīng)變誘導(dǎo)材料的源極/漏極區(qū)設(shè)置在鄰接半導(dǎo)體襯底中的源極/漏極凹