鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法
【專利說明】鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法
[0001]優(yōu)先權(quán)聲明和交叉引用
[0002]本申請要求2014年6月12日提交的美國臨時申請第62/011，348號的權(quán)益，其全部內(nèi)容結(jié)合于此作為參考。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及集成電路器件，更具體地，涉及鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體集成電路(1C)工業(yè)已經(jīng)經(jīng)歷了快速增長。半導(dǎo)體制造工藝中的不斷進(jìn)步已經(jīng)產(chǎn)生了具有更精細(xì)部件和/或更高集成度的半導(dǎo)體器件。功能密度(即，每芯片面積的集成電路的數(shù)量)已經(jīng)普遍增大，而部件尺寸(即，使用制造工藝可以產(chǎn)生的最小組件)減小。按比例縮小工藝通常通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而提供益處。
[0005]材料和制造中雖有開創(chuàng)性進(jìn)步，但是縮放諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)器件的平面器件已經(jīng)證明具有挑戰(zhàn)性。為了克服這些挑戰(zhàn)，電路設(shè)計者期待新的結(jié)構(gòu)帶來改進(jìn)的性能，這導(dǎo)致了諸如鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)的三維設(shè)計的發(fā)展。FinFET制造為具有從襯底向上延伸的薄垂直“鰭”(或鰭結(jié)構(gòu))。在該垂直鰭中形成FinFET的溝道。柵極被提供在鰭上方以允許柵極從多側(cè)控制溝道。FinFET的優(yōu)勢可以包括短溝道效應(yīng)的減小、減少的泄漏和更高的電流。
[0006]然而，由于部件尺寸不斷減小，制造工藝不斷地變得更難以實(shí)施。因此，形成包括FinFET的可靠的半導(dǎo)體器件是個挑戰(zhàn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底；鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；柵極堆疊件，覆蓋所述鰭結(jié)構(gòu)的一部分；外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述柵極堆疊件；以及半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)上方，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度大于所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的硅原子濃度。
[0008]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層與所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)直接接觸。
[0009]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層由基本上純的硅材料制成。
[0010]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度在從約50%至約99%的范圍內(nèi)。
[0011]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度沿著從所述半導(dǎo)體保護(hù)層的表面朝向所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的方向逐漸降低。
[0012]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是η型半導(dǎo)體材料。
[0013]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是ρ型半導(dǎo)體材料。
[0014]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括覆蓋所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的下部的支撐元件。
[0015]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體器件還包括覆蓋所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的下部的支撐元件，其中，所述支撐元件與所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)直接接觸，并且所述支撐元件位于所述半導(dǎo)體保護(hù)層和所述半導(dǎo)體襯底之間。
[0016]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層具有第一部分和第二部分，并且所述第一部分薄于所述第二部分。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底；第一鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述第一鰭結(jié)構(gòu)上方；第二鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方；第一半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)上方，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度大于所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的硅原子濃度；以及第二半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)上方，其中，所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度大于所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的硅原子濃度。
[0018]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層和所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層的至少一個由基本上純的硅材料制成。
[0019]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層或所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度在從約50%至約99%的范圍內(nèi)。
[0020]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層的硅原子濃度沿著從所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層的表面朝向所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的方向逐漸降低。
[0021 ] 在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是η型半導(dǎo)體材料，而所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是Ρ型半導(dǎo)體材料。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上方形成鰭結(jié)構(gòu)；形成位于所述半導(dǎo)體襯底上方并且覆蓋所述鰭結(jié)構(gòu)的一部分的柵極堆疊件；外延生長位于所述鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述柵極堆疊件的源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在所述源極/漏極結(jié)構(gòu)上方形成半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0023]在上述方法中，其中，在所述源極/漏極結(jié)構(gòu)上外延生長所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0024]在上述方法中，其中，在相同的工藝室中原位形成所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0025]在上述方法中，其中，所述方法還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成第二鰭結(jié)構(gòu)；形成位于所述半導(dǎo)體襯底上方并且覆蓋所述第二鰭結(jié)構(gòu)的一部分的第二柵極堆疊件；在形成外延生長的所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層之前，阻擋所述第二鰭結(jié)構(gòu)；外延生長位于所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述第二柵極堆疊件的第二源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在形成所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)之前，阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0026]在上述方法中，其中，所述方法還包括:在所述半導(dǎo)體襯底上方形成第二鰭結(jié)構(gòu)；形成位于所述半導(dǎo)體襯底上方并且覆蓋所述第二鰭結(jié)構(gòu)的一部分的第二柵極堆疊件；在形成外延生長的所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層之前，阻擋所述第二鰭結(jié)構(gòu)；外延生長位于所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述第二柵極堆疊件的第二源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在形成所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)之前，阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層，其中，所述方法還包括:在阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層之后，在所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)上方形成第二半導(dǎo)體保護(hù)層。
【附圖說明】
[0027]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時，從以下詳細(xì)描述可最佳地理解本發(fā)明的各個方面。應(yīng)該注意，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個部件未按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個部件的尺寸可以任意地增大或減小。
[0028]圖1A至圖1F是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個階段的立體圖。
[0029]圖2A至圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個階段的截面圖。
[0030]圖2B至圖9B是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個階段的截面圖。
[0031]圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的工藝室的截面圖。
[0032]圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的一個階段的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]以下公開內(nèi)容提供了許多用于實(shí)現(xiàn)所提供主題的不同特征的不同實(shí)施例或?qū)嵗?。下面描述了組件和布置的具體實(shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然，這些僅僅是實(shí)例，而不旨在限制本發(fā)明。例如，在以下描述中，在第二部件上方或者上形成第一部件可以包括第一部件和第二部件以直接接觸的方式形成的實(shí)施例，并且也可以包括在第一部件和第二部件之間可以形成額外的部件，從而使得第一部件和第二部件可以不直接接觸的實(shí)施例。此外，本發(fā)明可在各個實(shí)例中重復(fù)參考標(biāo)號和/或字符。該重復(fù)是為了簡單和清楚的目的，并且其本身不指示所討論的各個實(shí)施例和/或配置之間的關(guān)系。
[0034]而且，為了便于描述，在此可以使用諸如“在…下方”、“在…下面”、“下部”、“在…之上”、“上部”等空間相對術(shù)語以描述如圖所示的一個元件或部件與另一個(或另一些)元件或部件的關(guān)系。除了圖中所示的方位外，空間相對術(shù)語旨在包括器件在使用或操作中的不同方位。裝置可以以其他方式定向(旋轉(zhuǎn)90度或在其他方位上)，并且在此使用的空間相對描述符可以同樣地作出相應(yīng)的解釋。
[0035]描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例。圖1A至圖1F是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個階段的立體圖。在圖1A至圖1F中描述的階段之前、期間和/或之后可以提供額外的操作。圖2A至圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個階段的截面圖。例如，圖2A至圖9A是沿著圖1A至圖1F中的線A-A截取的截面圖。圖2B至圖9B是根據(jù)一些