[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其制造方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201010125795.0
• 申請日: 2010-03-15
• 公開（公告）號: CN102194748A
• 公開（公告）日: 2011-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 安霞;郭岳;云全新;黃如;張興
• 申請（專利權(quán)）人: 北京大學(xué)
• 主分類號: H01L21/8234
• 分類號: H01L21/8234;H01L21/336;H01L21/265;H01L27/088;H01L29/78
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 逯長明;王寶筠

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展基本上遵循摩爾定律已40多年，金屬-氧化物-半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(MOSFET)幾何尺寸的減小是提高器件速度并降低生產(chǎn)成本的主要手段。隨著集成電路的發(fā)展和器件尺寸的縮小，帶來一些不能忽視的問題，比如溝道縱向電場的增加，越來越薄的柵極氧化層與硅襯底的界面粗糙度變差，以及溝道雜質(zhì)散射的增加等，這些都使載流子的遷移率退化。為了有較大的驅(qū)動電流來保證較高的器件速度，遷移率退化導(dǎo)致的驅(qū)動電流減小是一個(gè)棘手且亟待解決的問題。

相比硅材料，鍺材料在低電場下空穴遷移率是硅材料的4倍，電子遷移率是硅材料的3倍，因此，鍺材料作為一種新的溝道材料以其更高、更加對稱的載流子遷移率成為高速M(fèi)OSFET器件很有希望的發(fā)展方向之一，也是目前研究的熱點(diǎn)。

此外，除了運(yùn)用新的溝道材料(例如鍺)來提高載流子的遷移率，應(yīng)變技術(shù)也是一個(gè)不錯(cuò)的選擇。通過改變器件材料、結(jié)構(gòu)或者工藝等方法在器件溝道中施加應(yīng)力，改變半導(dǎo)體的能帶結(jié)構(gòu)，可以增加溝道中載流子的遷移率，進(jìn)而提升器件的驅(qū)動電流，改善器件性能。其中，工藝誘生應(yīng)變方法以其方便、有效的特點(diǎn)成為目前業(yè)界大規(guī)模生產(chǎn)中廣泛采用的應(yīng)變引入方法。應(yīng)變技術(shù)對于NMOS器件，可以在平行于溝道平面的方向引入單軸拉應(yīng)力，也可以同時(shí)在垂直于溝道平面的方向引入壓應(yīng)力，從而增加電子在溝道中的遷移率。

總而言之，如何提高溝道中載流子的遷移率是現(xiàn)有超大規(guī)模集成電路制造技術(shù)中亟待解決的難題之一。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法，可以提高溝道中載流子的遷移率。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：

提供鍺基半導(dǎo)體襯底，所述鍺基半導(dǎo)體襯底具有多個(gè)有源區(qū)以及多個(gè)有源區(qū)之間的器件隔離區(qū)，所述有源區(qū)上具有柵極介質(zhì)層和柵極介質(zhì)層之上的柵極，所述有源區(qū)包括源漏擴(kuò)展區(qū)和深源漏區(qū)；

對所述源漏擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行第一離子注入工藝，所述第一離子注入工藝中的注入離子包括硅或碳；

對所述源漏擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行第二離子注入工藝；

對所述深源漏區(qū)進(jìn)行第三離子注入工藝；

對經(jīng)過第三離子注入工藝之后的鍺基半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火工藝。

所述鍺基半導(dǎo)體襯底為P型，所述第二離子注入工藝和/或第三離子注入工藝中注入N型雜質(zhì)。

所述鍺基半導(dǎo)體襯底包括體鍺襯底、鍺覆絕緣襯底或硅基外延鍺襯底。

所述N型雜質(zhì)包括P、As和Sb中的一種或多種。

所述退火工藝為快速熱處理退火。

所述第一離子注入工藝的摻雜劑量為1×e13至1×e16atom/cm²。

所述第三離子注入工藝的摻雜劑量為5×e14至1×e16atom/cm²。

源漏擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行硅或碳注入后在鍺溝道中引入平行于溝道方向的單軸張應(yīng)力和垂直于溝道平面壓應(yīng)力。

對經(jīng)過第三離子注入工藝之后的鍺基半導(dǎo)體襯底進(jìn)行退火工藝的步驟前還包括：在所述柵極兩側(cè)形成側(cè)墻。

相應(yīng)的，本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括：

鍺基半導(dǎo)體襯底，

所述鍺基半導(dǎo)體襯底中的多個(gè)有源區(qū)以及多個(gè)有源區(qū)之間的器件隔離區(qū)，

所述有源區(qū)上的柵極介質(zhì)層和柵極介質(zhì)層之上的柵極，所述有源區(qū)包括源漏擴(kuò)展區(qū)和深源漏區(qū)；

其特征在于，所述源漏擴(kuò)展區(qū)內(nèi)具有硅或碳雜質(zhì)；

所述硅或碳雜質(zhì)通過對所述源漏擴(kuò)展區(qū)進(jìn)行第一離子注入工藝而摻雜。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，上述技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn)：