具有高遷移率溝道的半導(dǎo)體器件的制作方法
【專利說(shuō)明】具有高遷移率溝道的半導(dǎo)體器件
[0001]相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
[0002]本申請(qǐng)要求共同擁有的于2013年9月27日提交的美國(guó)非臨時(shí)專利申請(qǐng)N0.14/040，366的優(yōu)先權(quán)，該非臨時(shí)專利申請(qǐng)的內(nèi)容通過(guò)援引全部明確納入于此。
[0003]領(lǐng)域
[0004]本公開一般涉及具有高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件及其形成。
[0005]相關(guān)技術(shù)描述
[0006]技術(shù)進(jìn)步已產(chǎn)生越來(lái)越小的裝置且越來(lái)越強(qiáng)大的計(jì)算設(shè)備。例如，當(dāng)前存在各種各樣的便攜式個(gè)人計(jì)算設(shè)備，包括較小、輕量且易于由用戶攜帶的無(wú)線計(jì)算設(shè)備，諸如便攜式無(wú)線電話、個(gè)人數(shù)字助理(PDA)以及尋呼設(shè)備。更具體地，便攜式無(wú)線電話(諸如蜂窩電話和網(wǎng)際協(xié)議(IP)電話)可通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳達(dá)語(yǔ)音和數(shù)據(jù)分組。此外，許多此類無(wú)線電話包括被納入于其中的其他類型的設(shè)備。例如，無(wú)線電話還可包括數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)、數(shù)字記錄器以及音頻文件播放器。同樣，此類無(wú)線電話可處理可執(zhí)行指令，包括可被用于訪問因特網(wǎng)的軟件應(yīng)用，諸如web瀏覽器應(yīng)用。如此，這些無(wú)線電話可包括顯著的計(jì)算能力。
[0007]為提高半導(dǎo)體器件的溝道區(qū)的迀移率，高迀移率材料已被添加到溝道區(qū)。具有高迀移率溝道的溝道區(qū)可在半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)有利地啟用導(dǎo)電性(例如，高電流)。然而，在半導(dǎo)體器件的溝道區(qū)中使用高迀移率材料會(huì)造成一些問題，諸如在半導(dǎo)體器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)增加的基板泄漏(例如，電流泄漏)。
[0008]概述
[0009]本公開提供一種具有高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件包括柵極、源極區(qū)和漏極區(qū)。柵極與高迀移率溝道區(qū)接觸，且高迀移率溝道區(qū)可基本上延伸柵極的長(zhǎng)度。高迀移率溝道可被配置成在半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)啟用導(dǎo)電性(例如，高電流)。高迀移率溝道不接觸與半導(dǎo)體器件的源極區(qū)或漏極區(qū)相關(guān)聯(lián)的摻雜區(qū)，諸如輕度摻雜的注入物。一種材料可位于高迀移率溝道和源極區(qū)之間或位于高迀移率溝道和漏極區(qū)之間。例如，半導(dǎo)體器件的基板的一部分可位于摻雜區(qū)與高迀移率溝道之間。因此，高迀移率溝道和摻雜區(qū)被分開以在半導(dǎo)體器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)降低(例如，限制)經(jīng)由高迀移率溝道的電流泄漏。例如，摻雜區(qū)與高迀移率溝道之間的結(jié)可以提供用于降低或抑制截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的電流泄漏的阻擋層。
[0010]在一特定實(shí)施例中，一種半導(dǎo)體器件包括源極區(qū)和漏極區(qū)之間的高迀移率溝道。高迀移率溝道基本上延伸柵極的長(zhǎng)度。半導(dǎo)體器件還包括從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸的摻雜區(qū)?；宓囊徊糠治挥趽诫s區(qū)和高迀移率溝道之間。
[0011]在另一特定實(shí)施例中，一種方法包括形成與半導(dǎo)體器件的源極區(qū)或漏極區(qū)相關(guān)聯(lián)的摻雜區(qū)。該方法進(jìn)一步包括在半導(dǎo)體器件內(nèi)形成高迀移率溝道。摻雜區(qū)在形成高迀移率溝道之前被退火。摻雜區(qū)從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸。半導(dǎo)體器件的基板的一部分位于摻雜區(qū)和高迀移率溝道之間。
[0012]在另一特定實(shí)施例中，一種裝備包括用于在半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)啟用源極區(qū)和漏極區(qū)之間的高迀移率載流子路徑的溝道裝置。該用于啟用高迀移率載流子路徑的溝道裝置基本上延伸半導(dǎo)體器件的柵極的長(zhǎng)度。該裝備進(jìn)一步包括用于啟用該用于啟用高迀移率載流子路徑的溝道裝置與關(guān)聯(lián)于源極區(qū)或漏極區(qū)之一的摻雜區(qū)之間的電流的裝置。該用于啟用電流的裝置位于摻雜區(qū)與該用于啟用高迀移率載流子路徑的溝道裝置之間。
[0013]在另一特定實(shí)施例中，一種方法包括用于形成與半導(dǎo)體器件的源極區(qū)或漏極區(qū)相關(guān)聯(lián)的摻雜區(qū)的第一步驟。該方法進(jìn)一步包括用于在半導(dǎo)體器件內(nèi)形成高迀移率溝道的第二步驟。摻雜區(qū)從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸，且摻雜區(qū)在形成高迀移率溝道之前被退火。半導(dǎo)體器件的基板的一部分位于摻雜區(qū)和高迀移率溝道之間。
[0014]在另一特定實(shí)施例中，一種非瞬態(tài)計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)包括指令，這些指令在由處理器執(zhí)行時(shí)使該處理器發(fā)起形成半導(dǎo)體器件。通過(guò)形成與半導(dǎo)體器件的源極區(qū)或漏極區(qū)相關(guān)聯(lián)的摻雜區(qū)來(lái)形成半導(dǎo)體器件。通過(guò)在半導(dǎo)體器件內(nèi)形成高迀移率溝道來(lái)進(jìn)一步形成半導(dǎo)體器件。摻雜區(qū)從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸，且摻雜區(qū)在形成高迀移率溝道之前被退火。半導(dǎo)體器件的基板的一部分位于摻雜區(qū)和高迀移率溝道之間。
[0015]在另一特定實(shí)施例中，一種方法包括接收表示半導(dǎo)體器件的至少一個(gè)物理性質(zhì)的設(shè)計(jì)信息。半導(dǎo)體器件可包括源極區(qū)和漏極區(qū)之間的高迀移率溝道。高迀移率溝道基本上延伸柵極的長(zhǎng)度。半導(dǎo)體器件還包括從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸的摻雜區(qū)。基板的一部分位于摻雜區(qū)和高迀移率溝道之間。該方法進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)信息以遵循文件格式。該方法還包括生成包括經(jīng)轉(zhuǎn)換的設(shè)計(jì)信息的數(shù)據(jù)文件。
[0016]在另一特定實(shí)施例中，一種方法包括在計(jì)算機(jī)處接收設(shè)計(jì)信息，該設(shè)計(jì)信息包括經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件在電路板上的物理定位信息。經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括源極區(qū)和漏極區(qū)之間的高迀移率溝道。高迀移率溝道基本上延伸柵極的長(zhǎng)度。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還包括從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸的摻雜區(qū)?；宓囊徊糠治挥趽诫s區(qū)和高迀移率溝道之間。該方法進(jìn)一步包括轉(zhuǎn)換設(shè)計(jì)信息以生成數(shù)據(jù)文件。
[0017]在另一特定實(shí)施例中，一種方法包括接收數(shù)據(jù)文件，該數(shù)據(jù)文件包括包含經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件在電路板上的物理定位信息的設(shè)計(jì)信息。該方法還包括制造電路板。該電路板被配置成根據(jù)設(shè)計(jì)信息接納經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件。經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件包括源極區(qū)和漏極區(qū)之間的高迀移率溝道。高迀移率溝道基本上延伸柵極的長(zhǎng)度。經(jīng)封裝半導(dǎo)體器件進(jìn)一步包括從源極區(qū)或漏極區(qū)朝高迀移率溝道延伸的摻雜區(qū)?；宓囊徊糠治挥趽诫s區(qū)和高迀移率溝道之間。
[0018]由所公開的實(shí)施例中的至少一者提供的一個(gè)特定優(yōu)點(diǎn)是形成了具有高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件。該半導(dǎo)體器件可有利地包括在半導(dǎo)體器件處于導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)啟用導(dǎo)電性(例如，高電流)的高迀移率溝道。例如，摻雜區(qū)與源極/漏極區(qū)之間的結(jié)可以在導(dǎo)通狀態(tài)時(shí)啟用源極/漏極區(qū)之間的高迀移率載流子路徑。另外，高迀移率溝道與摻雜區(qū)分開可有利地在半導(dǎo)體器件處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)降低(例如，限制)來(lái)自高迀移率溝道的電流泄漏。例如，摻雜區(qū)與高迀移率溝道之間的結(jié)可以提供用于降低或抑制截止?fàn)顟B(tài)時(shí)的電流泄漏的阻擋層。
[0019]本公開的其他方面、優(yōu)點(diǎn)和特征將在閱讀了整個(gè)申請(qǐng)后變得明了，整個(gè)申請(qǐng)包括下述章節(jié):附圖簡(jiǎn)述、詳細(xì)描述以及權(quán)利要求書。
[0020]附圖簡(jiǎn)述
[0021]圖1是包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件的部分視圖的示圖；
[0022]圖2是制造包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件的過(guò)程的至少一個(gè)階段的第一說(shuō)明性示圖；
[0023]圖3是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在形成半導(dǎo)體器件的一個(gè)或多個(gè)柵極堆疊之后的至少一個(gè)階段的第二說(shuō)明性示圖；
[0024]圖4是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在一個(gè)或多個(gè)柵極堆疊上形成分隔件之后的至少一個(gè)階段的第三說(shuō)明性示圖；
[0025]圖5是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在基板的第一部分上方形成硬掩模之后且在從基板的第二部分移除基板的一部分之后的至少一個(gè)階段的第四說(shuō)明性示圖；
[0026]圖6是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在基板的第二部分上形成源極/漏極區(qū)之后的至少一個(gè)階段的第五說(shuō)明性示圖；
[0027]圖7是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在基板的第二部分上形成硬掩模且在基板的第一部分上形成源極/漏極區(qū)之后的至少一個(gè)階段的第六說(shuō)明性示圖；
[0028]圖8是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在移除基板的第一部分上的硬掩模之后且在將摻雜注入物施加到半導(dǎo)體器件的源極/漏極區(qū)期間的至少一個(gè)階段的第七說(shuō)明性示圖；
[0029]圖9是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在晶片上方沉積電介質(zhì)材料之后的至少一個(gè)階段的第八說(shuō)明性示圖；
[0030]圖10是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在執(zhí)行平坦化之后且在移除每一柵極堆疊的一部分之后的至少一個(gè)階段的第九說(shuō)明性示圖；
[0031]圖11是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在選擇性地移除基板的一部分以擴(kuò)展腔之后的至少一個(gè)階段的第十說(shuō)明性示圖；
[0032]圖12是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在填充腔的一部分以創(chuàng)建高迀移率溝道之后的至少一個(gè)階段的第十一說(shuō)明性示圖；
[0033]圖13是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在高迀移率溝道上方形成柵極之后的至少一個(gè)階段的第十二說(shuō)明性示圖；
[0034]圖14A是制造半導(dǎo)體器件的過(guò)程在形成硅化物并將金屬連接到每一硅化物之后的至少一個(gè)階段的第十三說(shuō)明性示圖；
[0035]圖14B是包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件的部分視圖的示圖；
[0036]圖15是形成包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件的方法的第一說(shuō)明性實(shí)施例的流程圖；
[0037]圖16是形成包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件的方法的第二說(shuō)明性實(shí)施例的第一部分的流程圖；
[0038]圖17是圖16的方法的第二部分的流程圖；
[0039]圖18是包括圖1的半導(dǎo)體器件的設(shè)備的框圖；以及
[0040]圖19是用于制造包括圖1的半導(dǎo)體器件的設(shè)備的制造過(guò)程的說(shuō)明性實(shí)施例的數(shù)據(jù)流程圖。
[0041 ] 詳細(xì)描述
[0042]以下參照附圖來(lái)描述本公開的特定實(shí)施例。在本描述中，共同特征貫穿附圖由共同參考標(biāo)記來(lái)標(biāo)明。
[0043]參考圖1，示出了包括高迀移率溝道的半導(dǎo)體器件100的示圖。半導(dǎo)體器件100可包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件，諸如P型金屬氧化物半導(dǎo)體(pMOS)器件或η型金屬氧化物半導(dǎo)體(nMOS)器件。
[0044]半導(dǎo)體器件100包括基板106，諸如硅(Si)基板?；?06可包括源極/漏極(S/D)區(qū)140和高迀移率溝道(HMC) 188。源極/漏極區(qū)140 (例如，源極/漏極注入物)可包括硅鍺(SiGe)、嵌入式硅(e-Si)、嵌入式硅碳(e_S1:C)或磷摻雜硅(S1:P)。源極/漏極區(qū)140中的每一者可以與對(duì)應(yīng)的摻雜區(qū)192相關(guān)聯(lián)，如本文進(jìn)一步描述的。摻雜區(qū)192可包括η型摻雜物或P型摻雜物。
[0045]高迀移率溝道188可包括鍺(Ge)、SiGe、III_V材料(例如，砷化鎵(GaAs)、砷化銦鎵(InGaAs)、砷化鋁(AlAs)、砷化銦鋁((InAlAs)、砷化銦(InAs)、磷化銦(InP)、磷化鎵(GaP)、磷化銦鎵(InGaP)、銻化銦(InSb)、銻化鎵(GaSb)、銻化銦鎵(InGaSb)、氮化鎵(GaN)、氮化銦鎵(InGaN)、氮化鋁(AlN)等等)、I1-V材料(例如，碲化鎘(CdTe)、碲化鋅(ZnTe)、砸化鋅(ZnSe)等等)、石墨、另一高迀移率材料、或其組合。高迀移率溝道188可位于第一源極/漏極區(qū)140(例如，源極區(qū))和第二源極/漏極區(qū)140(例如，漏極區(qū))之間。如圖1所示，半導(dǎo)體器件100包括兩個(gè)源極/漏極區(qū)140，它們中的任一者可以是源極區(qū)，而另一者是漏極區(qū)。
[0046]柵極150可耦合到(例如，接觸)高迀移率溝道188。柵極150可包括共形氧化層152(例如，高K(HiK)材料)和柵極材料154 (例如，金屬)。分隔件138 (例如，氮化硅(SiN))可耦合到柵極150。高迀移率溝道188可延伸小于柵極150的長(zhǎng)度、超過(guò)柵極150的長(zhǎng)度、或基本上是柵極150的長(zhǎng)度。作為第一說(shuō)明性示例，高迀移率溝道188延伸基本上柵極150的長(zhǎng)度且具有與柵極150的長(zhǎng)度相等的長(zhǎng)度，這受制于制造工藝所造成的變動(dòng)。在第二說(shuō)明性示例中，高迀移率溝道188在分隔件138之下延伸。在第三說(shuō)明性示例中，高迀移率溝道不在分隔件138之下延伸。分隔件138的第一部分可以與摻雜區(qū)192接觸且分隔件138的第二部分可以與基板106接觸。摻雜區(qū)192可以與特定源極漏極區(qū)140(例如，源極區(qū)或漏極區(qū))、基板206以及特定分隔件138接觸。摻雜區(qū)192可以不與高迀移率溝道188接觸。
[0047]結(jié)142的一部分可位于分隔件138之下。結(jié)142可與基板106的一部分與摻雜區(qū)192之間的過(guò)渡相關(guān)聯(lián)。摻雜區(qū)192的結(jié)142可以不與高迀移率溝道188接觸。例如，基板106 (例如，基板材料)的一部分可位于特定摻雜區(qū)192與高迀移率溝道188之間，使得摻雜區(qū)192不與高迀移率溝道188接觸。雖然結(jié)142與高迀移率溝道188之間的材料被描繪為基板材料，但該材料可以是提供用于在半導(dǎo)體器件100處于截止?fàn)顟B(tài)時(shí)抑制電流泄漏的阻擋層的任何材料。
[0048]摻雜區(qū)192可以從源極/漏極區(qū)140延伸到結(jié)142，使得結(jié)142在分隔件138下延伸但不在柵極150下延伸。例如，第一摻雜區(qū)192可以從第一源極/漏極區(qū)140(例如，源極區(qū))朝高迀移率溝道188延伸，且第二摻雜區(qū)192可以從第二源極/漏極區(qū)140(例如，漏極區(qū))朝高迀移率溝道188延伸。
[0049]半導(dǎo)體器件可包括硅化物182和金屬184。硅化物182可包括硅化鎳(NiSi)、硅