[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201711051864.6
• 申請(qǐng)日: 2017-10-30
• 公開（公告）號(hào): CN108231685B
• 公開（公告）日: 2020-08-25
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳文進(jìn);吳正一;鄭有宏;郭人華;劉響;李錦思
• 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): H01L21/8234
• 分類號(hào): H01L21/8234;H01L27/088
• 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;李偉

一種方法包括提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有有源區(qū)域和鄰近于有源區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)，該有源區(qū)域具有夾置晶體管的溝道區(qū)域的源極和漏極區(qū)域，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還具有位于溝道區(qū)域上方的柵極結(jié)構(gòu)。該方法還包括在源極和漏極區(qū)域的一個(gè)中蝕刻溝槽，其中，該溝槽暴露隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的部分，在溝槽中外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層，在第一半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層，通過蝕刻工藝改變第二半導(dǎo)體層的頂面的部分的晶體刻面取向，并且在改變晶體刻面取向之后，在第二半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第三半導(dǎo)體層。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明的實(shí)施例一般地涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，涉及半導(dǎo)體器件及其形成方法。

背景技術(shù)

隨著半導(dǎo)體器件逐漸按比例縮小，使用外延生長(zhǎng)半導(dǎo)體材料已經(jīng)實(shí)現(xiàn)應(yīng)變的源極/漏極(S/D)部件(例如，應(yīng)力源區(qū)域)以增強(qiáng)電荷載流子遷移率和提高器件性能。例如，形成具有應(yīng)力源區(qū)域的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)可以外延生長(zhǎng)硅(Si)以形成用于n-型器件的凸起的S/D部件，并且外延生長(zhǎng)硅鍺(SiGe)以形成用于p-型器件的凸起的S/D部件。已經(jīng)實(shí)現(xiàn)針對(duì)這些S/D部件的形狀、配置和材料的各種技術(shù)，以進(jìn)一步提高晶體管的器件性能。然而，凸起的S/D形成的現(xiàn)有方法不能完全符合要求。

例如，在靠近隔離區(qū)域(或結(jié)構(gòu))的有源區(qū)域處形成凸起的S/D區(qū)域是有問題的。例如，用于在兩個(gè)區(qū)域的邊界處生長(zhǎng)外延部件的溝槽可能不具有理想的形狀。此外，僅由半導(dǎo)體材料部分地圍繞這些溝槽。結(jié)果，從這些溝槽生長(zhǎng)的外延部件可能比完全在有源區(qū)域內(nèi)生長(zhǎng)的外延部件更薄。因此，當(dāng)在這些外延部件之上形成接觸部件時(shí)，接觸接合可能是傾斜的并且接觸電阻可能很高。期望這些領(lǐng)域中的改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有有源區(qū)域和鄰近于所述有源區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)域具有夾置晶體管的溝道區(qū)域的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還具有位于所述溝道區(qū)域上方的柵極結(jié)構(gòu)；在所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的一個(gè)中蝕刻溝槽，其中，所述溝槽暴露所述隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的部分；在所述溝槽中外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層；通過蝕刻工藝改變所述第二半導(dǎo)體層的頂面的部分的晶體刻面取向；以及在改變所述晶體刻面取向之后，在所述第二半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第三半導(dǎo)體層。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括：提供半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)具有有源區(qū)域和鄰近于所述有源區(qū)域的隔離結(jié)構(gòu)，所述有源區(qū)域具有夾置晶體管的溝道區(qū)域的源極區(qū)域和漏極區(qū)域，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)還具有位于所述溝道區(qū)域上方的柵極結(jié)構(gòu)；在所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域的一個(gè)中蝕刻溝槽，其中，所述溝槽的第一側(cè)面是所述隔離結(jié)構(gòu)的側(cè)壁的部分，并且所述溝槽的第二側(cè)面定向?yàn)榫?1,1,1)；在所述溝槽中外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體層，其中，所述第二半導(dǎo)體層的頂面定向?yàn)榫?1,1,1)；蝕刻所述第二半導(dǎo)體層，從而改變所述第二半導(dǎo)體層的頂面的部分的晶體刻面取向；在蝕刻所述第二半導(dǎo)體層之后，在所述第二半導(dǎo)體層上方外延生長(zhǎng)第三半導(dǎo)體層。

根據(jù)本發(fā)明的又一方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括：襯底，具有有源區(qū)域，所述有源區(qū)域具有夾置溝道區(qū)域的源極區(qū)域和漏極區(qū)域；柵極結(jié)構(gòu)，位于所述溝道區(qū)域上方；隔離結(jié)構(gòu)，至少部分地嵌入所述襯底中；第一半導(dǎo)體層，嵌入所述源極區(qū)域和所述漏極區(qū)域中的一個(gè)的溝槽內(nèi)；第二半導(dǎo)體層，位于所述第一半導(dǎo)體層上方；以及第三半導(dǎo)體層，位于所述第二半導(dǎo)體層上方，其中，所述第二半導(dǎo)體層和所述第三半導(dǎo)體層中的每個(gè)均與所述隔離結(jié)構(gòu)直接接觸，其中，所述第二半導(dǎo)體層的第一側(cè)面定向?yàn)榫?1,1,1)，并且所述第二半導(dǎo)體層的第二側(cè)面定向?yàn)橐韵戮嬷械囊粋€(gè)：{3,1,1}、{5,1,1}、{7,1,1}和{9,1,1}。

附圖說明

當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，從以下詳細(xì)描述可最佳理解本發(fā)明。應(yīng)該強(qiáng)調(diào)，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，各個(gè)部件未按比例繪制并且僅用于說明的目的。實(shí)際上，為了清楚的討論，各個(gè)部件的尺寸可以任意地增大或減小。