[發明專利]半導體元件及其制造方法

有效

• 申請號: 200710084324.8
• 申請日: 2007-02-27
• 公開（公告）號: CN101257046A
• 公開（公告）日: 2008-09-03
• 發明（設計）人: 鄭博倫
• 申請（專利權）人: 聯華電子股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所
• 代理人: 陶鳳波

技術領域

本發明涉及一種集成電路的元件結構，且特別涉及一種半導體元件及其制造方法。

背景技術

對于硅金屬氧化物半導體晶體管元件而言，當柵極長度縮小至深亞微米范圍時，由于載子穿越時間隨著溝道長度縮短而減小，因此可得到較佳的元件效能。然而，此種工藝發展在技術上仍有許多需克服的難題。

目前，為得到較佳的元件效能，已正積極發展以硅鍺技術來制作源極/漏極區的金屬氧化物半導體晶體管。硅鍺材料既可選擇性地成長于源極/漏極區，且相對于硅與氧化硅，硅鍺材料又可被選擇性地蝕刻。

通常，在利用硅鍺技術所制作的源極/漏極區中會摻入高濃度的硼(boron)，以降低其電阻率。而且，對以具有高濃度硼摻雜的多晶硅鍺層當作源極/漏極區的晶體管元件而言，硼的濃度較高則可獲得較佳的元件電流增益。然而，在多晶硅鍺層中所摻入的硼會不可避免地向外擴散。若硼摻質產生縱向擴散，會使得結深度(junction?depth)過深，而易造成電學擊穿(punchthrough)效應等問題；若硼摻質產生橫向擴散，則易造成短溝道效應，而影響元件效能。

因此，如何利用硅鍺技術來制作晶體管元件中的源極/漏極區，且可避免上述的種種問題，已成為業界發展的重要課題之一。

發明內容

有鑒于此，本發明的目的就是在提供一種半導體元件及其制造方法，能夠抑制多晶硅鍺層中的硼摻質的擴散，以避免因電學擊穿效應或短溝道效應等問題，而影響元件效能。

本發明提出一種半導體元件，其包括基底、柵極結構、間隙壁、具有硼摻雜的第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層。其中，基底中具有兩個開口，柵極結構配置在兩個開口之間的基底上。間隙壁配置在柵極結構的側壁，且位于部分兩個開口上方。另外，第一多晶硅鍺層配置在基底的兩個開口表面上，而第二多晶硅鍺層配置在第一多晶硅鍺層上，且第二多晶硅鍺層的頂部高于基底的表面。其中，第一多晶硅鍺層的硼濃度低于第二多晶硅鍺層的硼濃度。

依照本發明的實施例所述的半導體元件，其可進一步包括有至少一層具有硼摻雜的第三多晶硅鍺層。此第三多晶硅鍺層配置于第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層之間，且第三多晶硅鍺層的硼濃度介于第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層的硼濃度之間。

依照本發明的實施例所述的半導體元件，上述的第一多晶硅鍺層的鍺含量大于第二多晶硅鍺層的鍺含量。另外，第一多晶硅鍺層的鍺含量等于第二多晶硅鍺層的鍺含量。

本發明另提出一種半導體元件，其包括基底、柵極結構、間隙壁以及具有硼摻雜的多晶硅鍺層。其中，基底中具有兩個開口，柵極結構配置在兩個開口之間的基底上。間隙壁配置在柵極結構的側壁，且位于部分兩個開口上方。另外，多晶硅鍺層配置在基底的兩個開口中，而多晶硅鍺層的頂部高于基底的表面，且多晶硅鍺層具有往基底方向遞減的漸變硼濃度值。

依照本發明的實施例所述的半導體元件，上述的多晶硅鍺層具有往基底方向遞增的漸變鍺含量值。另外，多晶硅鍺層中的鍺含量亦可為固定值。

本發明又提出一種半導體元件的制造方法。首先，在基底上依序形成柵極氧化層以及柵極導體層。然后，定義柵極導體層以及柵極氧化層，以形成柵極結構。接著，在柵極結構的側壁形成間隙壁。之后，在間隙壁兩側的基底中形成兩個開口，且兩個開口延伸至部分間隙壁下方。接著，在兩個開口中依序形成具有硼摻雜的第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層，而第二多晶硅鍺層的頂部高于基底的表面，且第一多晶硅鍺層的硼濃度低于第二多晶硅鍺層的硼濃度。

依照本發明的實施例所述的半導體元件的制造方法，其可進一步在第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層之間形成有至少一層具有硼摻雜的第三多晶硅鍺層。而且，第三多晶硅鍺層的硼濃度介于第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層的硼濃度之間。另外，第一多晶硅鍺層的鍺含量大于第二多晶硅鍺層的鍺含量。第一多晶硅鍺層的鍺含量亦可等于第二多晶硅鍺層的鍺含量。承上述，第一多晶硅鍺層與第二多晶硅鍺層的形成方法例如是化學氣相沉積法。在間隙壁兩側的基底中形成兩個開口的方法例如是各向同性蝕刻法。另外，在兩個開口形成之后，還可對兩個開口進行預清洗工藝。

本發明再提出一種半導體元件的制造方法。首先，在基底上依序形成柵極氧化層以及柵極導體層。然后，定義柵極導體層以及柵極氧化層，以形成柵極結構。接著，在柵極結構的側壁形成間隙壁。之后，在間隙壁兩側的基底中形成兩個開口，且部分兩個開口延伸至間隙壁下方。接著，在兩個開口中形成具有硼摻雜的多晶硅鍺層，而多晶硅鍺層的頂部高于基底的表面，且多晶硅鍺層具有往基底方向遞減的漸變硼濃度值。