[發明專利]半導體器件以及形成半導體器件的方法

有效

• 申請號: 201310381537.2
• 申請日: 2013-08-28
• 公開（公告）號: CN104218083B
• 公開（公告）日: 2017-09-08
• 發明（設計）人: 讓-皮埃爾·科林格;江國誠;張廣興;吳志強;王志豪;卡洛斯·H.·迪亞茲
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律治知識產權代理有限公司11409
• 代理人: 章社杲,孫征

技術領域

本發明涉及半導體領域，更具體地，本發明涉及一種調整半導體器件中的應變。

背景技術

過去幾十年間，半導體器件(例如，金屬氧化物半導體(MOS)器件)的尺寸的減小和固有特征使得集成電路的功能單位的速度、性能、密度和成本得以持續改善。

為增強MOS器件的性能，可將應力引入到MOS晶體管的溝道區域中以提升載流子遷移率。通常，期望在N型金屬氧化物半導體(NMOS)器件的溝道區域中產生沿源極-漏極方向的拉伸應力，并在P型金屬氧化物半導體(PMOS)器件的溝道區域中產生沿漏極-源極方向的壓縮應力。

發明內容

為了解決現有技術中所存在的問題，根據本發明的一個方面，提供了一種器件，包括：襯底；以及鰭式場效應晶體管(FinFET)，包括：位于所述襯底之上的半導體層，所述半導體層形成所述FinFET的溝道；位于所述襯底之上的第一硅鍺氧化物層，所述第一硅鍺氧化物層具有第一鍺百分比；位于所述第一硅鍺氧化物層之上的第二硅鍺氧化物層，所述第二硅鍺氧化物層具有高于所述第一鍺百分比的第二鍺百分比；位于所述半導體層的側壁和頂面上的柵極介電層；和位于所述柵極介電層之上的柵電極。

在所述器件中，所述第一硅鍺氧化物層具有第一寬度，并且所述第二硅鍺氧化物層具有小于所述第一寬度的第二寬度。

在所述器件中，所述柵極介電層包括位于所述半導體層的底面下方并與所述半導體層的底面相接觸的部分。

在所述器件中，所述第一硅鍺氧化物層的寬度和所述第二硅鍺氧化物層的寬度大于對應的所述半導體層的寬度，其中所述第一硅鍺氧化物層的寬度、所述第二硅鍺氧化物層的寬度和所述半導體層的寬度沿著所述FinFET的溝道寬度方向進行測量。

在所述器件中，所述第一硅鍺氧化物層的邊緣、所述第二硅鍺氧化物層的邊緣和所述半導體層的邊緣基本上是直的且垂直的。

在所述器件中，所述柵極介電層在所述第一硅鍺氧化物層的側壁上和所述第二硅鍺氧化物層的側壁上延伸。

在所述器件中，所述半導體層包含硅并基本上不含鍺。

根據本發明的另一方面，提供了一種器件，包括：襯底；以及鰭式場效應晶體管(FinFET)，包括：位于所述襯底之上的第一硅鍺氧化物層，所述第一硅鍺氧化物層具有第一鍺百分比，并且所述第一硅鍺氧化物層具有第一寬度；位于所述第一硅鍺氧化物層之上的第二硅鍺氧化物層，所述第二硅鍺氧化物層具有高于所述第一鍺百分比的第二鍺百分比，并且所述第二硅鍺氧化物層具有小于所述第一寬度的第二寬度，所述第一寬度和所述第二寬度均沿著所述FinFET的溝道寬度方向進行測量；位于所述第二硅鍺氧化物層之上的硅層，所述硅層形成所述FinFET的溝道；位于所述硅層的側壁和頂面上的柵極介電層；和位于所述柵極介電層之上的柵電極。

在所述器件中，所述硅層包括位于所述硅層的相對側的第一邊緣，所述第一硅鍺氧化物層包括位于所述第一硅鍺氧化物層的相對側的第二邊緣，并且所述第二邊緣相對于所述第一邊緣朝向所述硅層的中心線凹陷。

在所述器件中，還包括：延伸到所述襯底中的淺溝道隔離(STI)區域，其中，所述第二硅鍺氧化物層包括：位于所述STI區域的頂面之上的第一部分；以及位于所述STI區域的相對部分之間并低于所述STI區域的頂面的第二部分。

在所述器件中，所述第二硅鍺氧化物層的第二部分的寬度小于所述第二硅鍺氧化物層的第一部分的寬度。

在所述器件中，所述柵極介電層包括位于所述硅層的底面下方并與所述硅層的底面相接觸的部分。

在所述器件中，所述柵極介電層在所述第一硅鍺氧化物層的側壁和所述第二硅鍺氧化物層的側壁上延伸。

在所述器件中，所述硅層基本不含鍺。

根據本發明的又一方面，提供了一種方法，包括：執行第一外延生長以在襯底之上形成第一硅鍺層；執行第二外延生長以在所述第一硅鍺層之上形成第二硅鍺層；執行第三外延生長以在所述第二硅鍺層之上形成基本不含鍺的硅層；氧化所述第一硅鍺層以形成第一硅鍺氧化物層；在所述硅層的頂面和側壁上形成柵極介電層，其中，所述柵極介電層在所述第一硅鍺氧化物層的側壁上延伸；以及在所述柵極介電層之上形成柵電極。

在所述方法中，還包括：在所述氧化步驟之前，蝕刻所述第一硅鍺層和所述第二硅鍺層，在所述蝕刻步驟之后，所述第一硅鍺層和所述第二硅鍺層均包括剩余部分，并且所述第二硅鍺層的剩余部分窄于所述第一硅鍺層的剩余部分。