[發(fā)明專利]具有V形區(qū)域的半導(dǎo)體器件

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310099962.2
• 申請(qǐng)日: 2013-03-26
• 公開（公告）號(hào): CN103904019B
• 公開（公告）日: 2017-03-01
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳昭雄;王琳松;林其諺
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/762
• 分類號(hào): H01L21/762;H01L27/12
• 代理公司: 北京德恒律治知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明總的來說涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，更具體地，涉及具有V形區(qū)域的半導(dǎo)體器件。

背景技術(shù)

隨著消費(fèi)者持續(xù)需求更薄、更輕以及更小的電子器件(例如，電視機(jī)、個(gè)人計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動(dòng)電話等)，對(duì)這些器件內(nèi)的基板面更加加以重視。因此，半導(dǎo)體制造商被迫生產(chǎn)消耗較小功率的更小且更快的半導(dǎo)體電路(例如，提高能量效率和/或減少電池消耗)。由于對(duì)更小、更快和/或更節(jié)能的電路的這種需求，一種越來越流行的電路設(shè)計(jì)是包括互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)的電路。這種電路通常使用p型和n型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的組合來實(shí)現(xiàn)邏輯門和其它電路功能。

發(fā)明內(nèi)容

提供本發(fā)明內(nèi)容來以簡(jiǎn)化的形式介紹在以下詳細(xì)描述中進(jìn)一步描述的許多概念。本發(fā)明內(nèi)容并不是所要求主題的完整綜述、所要求主題的關(guān)鍵因素或必要特征，也不用于限制所要求主題的范圍。

本文提供了一種或多種半導(dǎo)體器件以及用于形成這種半導(dǎo)體器件的方法。在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件被形成為具有在襯底中蝕刻的一個(gè)或多個(gè)v形凹槽，其中在襯底上形成半導(dǎo)體器件。用諸如硅鍺的單晶半導(dǎo)體材料填充凹槽的至少一部分，通過v形凹槽壓縮單晶半導(dǎo)體材料(即，使單晶半導(dǎo)體材料發(fā)生應(yīng)變)。舉例說明，在一個(gè)實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件包括p型金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)。PFET包括具有兩個(gè)凹槽的襯底，其中相對(duì)于形成在襯底頂面上的PFET柵極堆疊件，第一凹槽與第二凹槽位于其相對(duì)側(cè)。第一凹槽和第二凹槽分別是v形的并且填充有應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料。例如，第一v形凹槽內(nèi)的應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料形成PFET的源極，而第二v形凹槽內(nèi)的應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料形成PFET的漏極。

半導(dǎo)體的v形凹槽被原位蝕刻進(jìn)襯底的區(qū)域中。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，襯底原位曝露于蝕刻氣體以在襯底的晶格結(jié)構(gòu)中蝕刻v形凹槽。在一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻氣體包括氯化氫(HCl)。在另一個(gè)實(shí)施例中，蝕刻氣體包括被加熱至在約400攝氏度至約1000攝氏度之間溫度的HCl。在襯底區(qū)域中蝕刻v形凹槽之后，例如在v形凹槽內(nèi)外延生長(zhǎng)應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料(例如，硅鍺)。在一個(gè)實(shí)施例中，相對(duì)于具有非原位蝕刻的v形凹槽的半導(dǎo)體器件，原位蝕刻v形凹槽有利于在給定多晶硅間距(poly-to-poly?spacing，有源區(qū)間距)條件下形成具有較大高度與長(zhǎng)度比的半導(dǎo)體器件。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：原位地蝕刻襯底的區(qū)域以形成v形凹槽，v形凹槽從其上形成半導(dǎo)體器件的柵極堆疊件的第一襯底表面延伸到襯底中。

優(yōu)選地，蝕刻包括：蝕刻區(qū)域以形成至少一個(gè)側(cè)壁，限定以相對(duì)于第一襯底表面不垂直的角度定向的至少一部分v形凹槽。

優(yōu)選地，蝕刻包括：通過包括氯化氫的蝕刻氣體來蝕刻區(qū)域。

優(yōu)選地，蝕刻包括：通過被加熱至約400攝氏度至約1000攝氏度之間的溫度的包含氯化氫的蝕刻氣體來蝕刻區(qū)域。

優(yōu)選地，蝕刻包括：通過被加熱至約400攝氏度至約1000攝氏度之間的溫度的蝕刻氣體來蝕刻區(qū)域。

優(yōu)選地，該方法包括：在蝕刻襯底的區(qū)域以形成v形凹槽之前，蝕刻襯底的區(qū)域以形成u形凹槽，u形凹槽從第一襯底表面延伸到襯底中。

優(yōu)選地，蝕刻襯底的區(qū)域以形成v形凹槽包括：蝕刻襯底的限定u形凹槽的至少一個(gè)側(cè)壁以形成v形凹槽。

優(yōu)選地，該方法包括：在蝕刻襯底的區(qū)域以形成v形凹槽之前，去除在襯底上形成的至少一些自然氧化物。

優(yōu)選地，該方法包括：在v形凹槽內(nèi)外延生長(zhǎng)應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料。

優(yōu)選地，外延生長(zhǎng)包括：外延生長(zhǎng)應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料以形成半導(dǎo)體器件的源極和漏極中的至少一個(gè)。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種晶體管，包括以下部件中的至少一個(gè)：源極，當(dāng)晶體管和第二晶體管之間的多晶硅間距小于約75nm時(shí)，源極的高度-長(zhǎng)度比至少超過1.5，而當(dāng)晶體管和第二晶體管之間的多晶硅間距小于約60nm時(shí)，源極的高度-長(zhǎng)度比至少超過1.6；或者漏極，當(dāng)晶體管和第二晶體管之間的多晶硅間距小于約75nm時(shí)，漏極的高度-長(zhǎng)度比至少超過1.5，而當(dāng)晶體管和第二晶體管之間的多晶硅間距小于約60nm時(shí)，漏極的高度-長(zhǎng)度比至少超過1.6。

優(yōu)選地，晶體管包括p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

優(yōu)選地，第二晶體管包括n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。

優(yōu)選地，該晶體管包括：襯底的一部分，限定包括應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料的凹槽。

優(yōu)選地，應(yīng)變單晶半導(dǎo)體材料形成源極和漏極中的至少一個(gè)。

優(yōu)選地，凹槽是v形凹槽。