[發明專利]場效應晶體管和形成晶體管的方法

有效

• 申請號: 201310024264.6
• 申請日: 2013-01-23
• 公開（公告）號: CN103227197A
• 公開（公告）日: 2013-07-31
• 發明（設計）人: A·布賴恩特;E·J·諾瓦克
• 申請（專利權）人: 國際商業機器公司
• 主分類號: H01L29/772
• 分類號: H01L29/772;H01L29/10;H01L21/335
• 代理公司: 北京市中咨律師事務所 11247
• 代理人: 于靜;張亞非

技術領域

這里公開的實施例涉及場效應晶體管，更具體地說，涉及具有硅源極/漏極區域和為了最優化電荷載流子遷移率和能帶而橫向位于源極/漏極區域之間的硅合金溝道區域的場效應晶體管結構。?

背景技術

異質結P型金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）典型地包含包括硅（Si）和硅鍺（SiGe）層的疊層的半導體體區（body）。在疊層的中心部分上形成柵極結構并且P型摻雜劑（例如，硼）注入到疊層的端部以便分別形成溝道區域和源極/漏極區域。在溝道區域中添加的硅鍺在溝道區域中提供更大的空穴遷移率并且還允許P型MOSFET的價帶能被選擇性地調節（例如，高達300毫電子伏特（meV））以用于器件設計的優化。不幸的是，雖然添加的硅鍺是有益的，但是硼通過硅鍺的擴散率非常低，由此至今不能獲得具有硅鍺專屬（exclusively）溝道區域的P型MOSFET。更具體地，之前制造具有硅鍺專屬溝道區域的可操作P型MOSFET的嘗試都失敗了，因為硼通過硅鍺的低擴散率引入了差的源極/漏極結分布，其進而導致不期望的短溝道效應，例如漏極誘導勢壘降低（DIBL）和也稱為亞閾值電壓擺動的閾值電壓（Vt）減小。?

發明內容

鑒于上述，這里公開的是金屬氧化物半導體場效應晶體管（MOSFET）結構（例如，平面MOSFET或者非平面MOSFET，例如單鰭片或者多鰭片、多柵極MOSFET）的實施例及形成該結構的方法。MOSFET結構包括源極/漏極區域和橫向位于源極/漏極區域之間的溝道區域。源極/漏極區?域可以由硅構成，硅具有對于P型和N型源極/漏極摻雜劑兩者的高擴散率。可以僅由為最優化電荷載流子遷移率和帶能以及為具有低源極/漏極摻雜劑擴散率而選擇的硅合金（例如，用于P型MOSFET的硅鍺或者碳化硅鍺或者用于N型MOSFET的碳化硅）構成溝道區域。在工藝期間，源極/漏極摻雜劑可以擴散到硅合金溝道區域的邊緣部分。然而，因為硅合金對于源極/漏極摻雜劑的低擴散率，摻雜劑不會深地向溝道區域內擴散。因此，硅合金溝道區域的邊緣部分與源極/漏極區域可以具有基本相同的摻雜劑分布，但是與硅合金溝道區域的中心部分具有不同的摻雜劑分布。作為結果，MOSFET的源極/漏極結分布被增強并且降低了短溝道效應。?

更具體地，這里公開的是MOSFET結構的實施例。MOSFET結構可以包括半導體體區（body）。半導體體區可以包括硅源極/漏極區域和橫向位于源極/漏極區域之間的硅合金溝道區域。依賴于MOSFET是P型MOSFET或者N型MOSFET，可以為了最優化載流子遷移率和帶能以及具有低的源極/漏極摻雜劑擴散率而預先選擇硅合金材料。例如，如果MOSFET包括P型MOSFET，硅合金溝道區域的硅合金可以包括，例如，硅鍺或者碳化硅鍺。可選地，如果MOSFET包括N型MOSFET，硅合金溝道區域的硅合金可以包括，例如，碳化硅。?

另外，為了增強源極/漏極結分布并且因此限制短溝道效應，鄰近硅源極/漏極區域的硅合金溝道區域的邊緣部分和橫向位于邊緣部分之間的硅合金溝道區域的中心部分可以具有不同導電類型和/或不同導電水平。具體地，硅合金溝道區域的中心部分具有與硅合金溝道區域的邊緣部分和硅源極/漏極區域不同的導電類型。例如，如果MOSFET包括P型MOSFET，硅合金溝道區域的中心部分具有N型導電性并且硅合金溝道區域的邊緣部分和硅源極/漏極區域可以具有P型導電性，反之，如果MOSFET包括N型MOSFET，硅合金溝道區域的中心部分具有P型導電性并且硅合金溝道區域的邊緣部分和硅源極/漏極區域可以具有N型導電性。可選地，硅合金溝道區域的中心部分與硅源極/漏極區域和硅合金溝道區域的邊緣部分二者相比具有相同的導電類型，但是處于更低導電水平。例如，如果?MOSFET包括P型MOSFET，硅合金溝道區域的中心部分具有低水平的P型導電性（即，P-導電性）并且硅合金溝道區域的邊緣部分和硅源極/漏極區域具有高水平P型導電性（即，P+導電性），反之，如果MOSFET包括N型MOSFET，硅合金溝道區域的中心部分具有低水平N型導電性（即，N-導電性）并且硅合金溝道區域的邊緣部分和硅源極/漏極區域可以具有高水平N型導電性（即，N+導電性）。?

還應該注意，MOSFET結構可以包括平面MOSFET結構或者非平面MOSFET結構（例如，單或者多鰭片MOSFET結構）。?