[發(fā)明專利]一種壓應(yīng)變PMOS器件

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811619947.5
• 申請日: 2018-12-28
• 公開（公告）號: CN111384157A
• 公開（公告）日: 2020-07-07
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 劉奕晨
• 申請（專利權(quán)）人: 西安科銳盛創(chuàng)新科技有限公司
• 主分類號: H01L29/16
• 分類號: H01L29/16;H01L29/423;H01L29/78
• 代理公司: 西安嘉思特知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61230
• 代理人: 孫濤濤

本發(fā)明涉及一種壓應(yīng)變PMOS器件，包括：Si襯底(101)、Ge外延層(102)、Ge溝道層(103)、柵極(104)、SiGe層(105)、源區(qū)(106)、漏區(qū)(107)、源極(108)、漏極(109)和介質(zhì)層(110)；其中，所述Ge外延層(102)和所述Ge溝道層(103)依次設(shè)置于所述Si襯底(101)上；所述柵極(104)設(shè)置于所述Ge溝道層(103)表面中間位置處；所述SiGe層(105)設(shè)置于所述Ge溝道層(103)表面且位于所述柵極(104)外側(cè)。本發(fā)明提供的壓應(yīng)變PMOS器件其載流子遷移率顯著高于傳統(tǒng)PMOS器件載流子遷移率，器件工作速度高、頻率特性好。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬半導(dǎo)體集成電路技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種壓應(yīng)變PMOS器件。

背景技術(shù)

PMOS的工作原理與NMOS相類似。因為PMOS是N型硅襯底、P型溝道，其中的多數(shù)載流子是空穴，少數(shù)載流子是電子，源漏區(qū)的摻雜類型是P型，PMOS及其構(gòu)成的CMOS是集成電路必不可少器件。

隨著集成電路尺寸越來越小，器件的尺寸越來越接近其物理極限。因此，在這種情況下，必須研究新材料，新器件。從而提高器件的工作速度。而器件的工作速度取決于其驅(qū)動電流，在相同電壓下要使得驅(qū)動電流增加，就要增加載流子的遷移速度，從而提高器件的性能。

因此，必須采取一種新的溝道材料作為PMOS器件溝道，提升其遷移率，從而提升集成電路的速度，減小電路面積。

發(fā)明內(nèi)容

為了提高PMOS器件的性能，本發(fā)明提供了一種壓應(yīng)變PMOS器件；本發(fā)明要解決的技術(shù)問題通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)：

本發(fā)明的實施例提供了一種壓應(yīng)變PMOS器件，包括：Si襯底101、Ge外延層102、Ge溝道層103、柵極104、SiGe層105、源區(qū)106、漏區(qū)107、源極108、漏極109和介質(zhì)層110；其中，

所述Ge外延層102和所述Ge溝道層103依次設(shè)置于所述Si襯底101上；所述柵極104設(shè)置于所述Ge溝道層103表面中間位置處；所述SiGe層105設(shè)置于所述Ge溝道層103表面且位于所述柵極104外側(cè)；所述源區(qū)106和所述漏區(qū)107分別設(shè)置于所述SiGe層105外側(cè)的所述Ge溝道層103內(nèi)；所述源極108設(shè)置于所述源區(qū)106上；所述漏極109設(shè)置于和所述漏區(qū)107上；所述介質(zhì)層110設(shè)置于所述Ge溝道層103、所述SiGe層105、所述源區(qū)106、所述漏區(qū)107和所述柵極104上。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述Si襯底101為N型Si襯底，厚度為2μm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述Ge外延層102的厚度為460nm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述Ge溝道層103為N型Ge溝道層，摻雜濃度為3×10¹⁶cm^-3，厚度為910nm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述柵極104包括柵介質(zhì)層和柵接觸層；其中，所述柵介質(zhì)層的材料為HfO₂，厚度為10nm；所述柵接觸層的材料為Al-Cu，厚度為20nm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述SiGe層105的厚度為10nm。

在本發(fā)明的一個實施例中，所述源極108和漏極109的厚度為45nm。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：本發(fā)明提供的壓應(yīng)變PMOS器件，通過引入埋SiGe層結(jié)構(gòu)，在Ge溝道層引入了應(yīng)力，實現(xiàn)直接帶隙Ge溝道材料，從而提高了Ge溝道層的載流子遷移率；相對于傳統(tǒng)PMOS器件，其載流子遷移率有了很大提升，提高了PMOS器件的電流驅(qū)動與頻率特性。

附圖說明