[發明專利]借由提供階化嵌入應變誘導半導體區于晶體管的效能增進

有效

• 申請號: 201310512223.1
• 申請日: 2013-10-25
• 公開（公告）號: CN103794509B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發明（設計）人: E·M·巴齊齊;A·扎卡;G·迪利維;B·拜
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

1.一種形成半導體裝置的方法，包括：

在半導體裝置的有源區的結晶半導體基材上形成臨界電壓調整用半導體材料；

在該半導體裝置的該有源區中形成第一空腔，該第一空腔橫向鄰接該臨界電壓調整用半導體材料上的晶體管的柵極電極結構，該第一空腔具有由該有源區的半導體基材形成的第一側壁面及底面；

借由在該第一空腔中形成第一應變誘導半導體材料而形成尺寸減少的第二空腔，以便覆蓋該底面及該等第一側壁面，在該第一應變誘導半導體材料上方形成尺寸減少的該第二空腔且具有由該第一應變誘導半導體材料形成的第二側壁面，以及該等第二側壁面的斜率小于由該半導體基材形成的該第一空腔的該等第一側壁面的斜率；

在尺寸減少的該第二空腔中形成第二應變誘導半導體材料，以便以應變誘導材料填充該第一應變誘導半導體材料上方的尺寸減少的該第二空腔，該第二應變誘導半導體材料至少有一個材料參數與該第一應變誘導半導體材料不同，其中，該第一應變誘導半導體材料的一部份橫向接觸該臨界電壓調整用半導體材料且配置于該第二應變誘導半導體材料與該臨界電壓調整用半導體材料之間；以及

至少在該第一及該第二應變誘導半導體材料的一部份中形成漏極和源極區；

其中，形成該第一空腔包括：形成該第一空腔的該第一側壁面，以便至少在相對于該柵極電極結構的高度方向的中央區中具有5度或更小的斜率。

2.根據權利要求1所述的方法，其中，該第一應變誘導半導體材料對于該半導體基材所具有的晶格失配大于該第二應變誘導半導體材料對于該半導體基材所具有的晶格失配。

3.根據權利要求2所述的方法，其中，該第一應變誘導半導體材料包含濃度有25原子百分比或更高的鍺。

4.根據權利要求3所述的方法，其中，該第二應變誘導半導體材料包含濃度有20原子百分比或更低的鍺。

5.根據權利要求1所述的方法，其中，形成該第一應變誘導半導體材料包括：執行第一外延生長步驟，其基于經選定的制程參數集，以在該等第一側壁面及該底面上引發材料成長。

6.根據權利要求5所述的方法，其中，形成該第二應變誘導半導體材料包括：執行第二外延生長步驟，其借由改變該制程參數集中影響該第二應變誘導半導體材料的材料組成物的至少一個參數的數值。

7.根據權利要求1所述的方法，更包括：在形成該空腔之前，形成該臨界電壓調整用半導體材料于該半導體基材上。

8.根據權利要求7所述的方法，其中，該臨界電壓調整用半導體材料包含濃度有20原子百分比或更高的鍺。

9.一種形成半導體裝置的方法，包括：

在半導體裝置的有源區的結晶半導體基材上形成臨界電壓調整用半導體材料；

在該臨界電壓調整用半導體材料上方形成柵極電極結構；

在該柵極電極結構存在下，在該有源區中形成空腔；

以由該空腔的側壁的底端至頂端變動以致在該空腔的該頂端為最低的橫向成長速率，在該空腔的暴露表面區上形成第一結晶半導體材料，該第一結晶半導體材料對于該半導體基材具有第一晶格失配；以及

在該第一結晶半導體材料上方形成第二結晶半導體材料，該第二結晶半導體材料對于該半導體基材具有第二晶格失配，該第二晶格失配小于該第一晶格失配，其中，該第一結晶半導體材料的一部份橫向接觸該臨界電壓調整用半導體材料且配置于該第二結晶半導體材料與該臨界電壓調整用半導體材料之間；

其中，形成該空腔包括：形成該空腔的側壁，以便至少在相對于該柵極電極結構的高度方向的中央區中具有5度或更小的斜率。

10.根據權利要求9所述的方法，更包括：決定選擇性外延生長制程中實質影響該變動橫向成長速率的至少一個制程參數，以及使用該至少一個經決定的制程參數調整該第一結晶半導體材料的側壁斜率。

11.根據權利要求9所述的方法，其中，形成該第一及第二結晶半導體材料包括：形成材料，以便在該有源區的溝道區中誘導壓縮應變。

12.根據權利要求9所述的方法，其中，形成該第一及第二結晶半導體材料包括：形成材料，以便在該有源區的溝道區中誘導拉伸應變。

13.根據權利要求11所述的方法，其中，該第一及第二結晶半導體材料經形成，以含有鍺與錫中的至少一者。