[發(fā)明專利]一種PMOS半導(dǎo)體器件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010213182.6
• 申請日: 2020-03-24
• 公開（公告）號: CN111403484A
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 黃秋銘
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力集成電路制造有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/423;H01L21/336
• 代理公司: 上海浦一知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 31211
• 代理人: 戴廣志

1.一種PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于，至少包括：

半導(dǎo)體基底；嵌入所述半導(dǎo)體基底的兩個相互間隔的外延層；所述外延層的縱截面形狀為正六邊形，所述外延層的上表面與所述半導(dǎo)體基底上表面相齊平；

位于所述半導(dǎo)體基底上、所述兩個外延層之間的柵極，所述柵極有一部分位于所述半導(dǎo)體基底內(nèi)，另一部分凸出于該半導(dǎo)體基底上表面；

所述柵極側(cè)壁和底部設(shè)有電介質(zhì)層，其中位于所述半導(dǎo)體基底內(nèi)的所述柵極側(cè)壁和底部的所述電介質(zhì)層直接與所述半導(dǎo)體基底接觸；

凸出于所述半導(dǎo)體基底上表面的所述柵極部分，其側(cè)壁的所述電介質(zhì)層上設(shè)有側(cè)墻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述半導(dǎo)體基底為單晶硅。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述外延層位于所述半導(dǎo)體基底內(nèi)的上下表面之間的頂角與所述柵極底部的電介質(zhì)層的下表面處于同一高度。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述外延層為SiGe材料。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述柵極包括TIN、TaN或AL中的至少一種。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件，其特征在于：所述電介質(zhì)層為HfO2。

7.根據(jù)權(quán)利要求1至6所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、提供一半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上覆蓋一掩膜層；

步驟二、圖案化所述掩膜層，并按照圖案化后的所述掩膜層刻蝕所述半導(dǎo)體基底形成凹槽；

步驟三、在所述凹槽內(nèi)沉積一層覆蓋所述凹槽側(cè)壁和底部的電介質(zhì)層，之后用金屬填充所述凹槽形成柵極，并將所述半導(dǎo)體表面平坦化；

步驟四、在所述半導(dǎo)體表面覆蓋一層氮化物作為硬掩模，刻蝕所述半導(dǎo)體基底，在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體基底上形成縱截面為正六邊形的外延區(qū)，所述外延區(qū)的上表面與所述半導(dǎo)體基底上表面相齊平；

步驟五、在所述外延區(qū)內(nèi)外延生長SiGe形成外延層；

步驟六、去除所述半導(dǎo)體基底上的掩膜層以及氮化物，將所述柵極的一部分暴露于所述半導(dǎo)體基底上表面；

步驟七、在暴露出的所述柵極的兩側(cè)形成側(cè)墻。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟一中的所述掩膜層為氮化硅、氧化硅中的至少一種。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟三中沉積所述電介質(zhì)層的方法為原子層沉積法。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟三中填充所述凹槽形成柵極的方法為物理氣相沉積或原子層沉積。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟四中的所述氮化物為氮化硅。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟四中刻蝕所述半導(dǎo)體基底形成所述外延區(qū)包含如下步驟：1、圖案化所述氮化物；2、按照所述氮化物的圖案依次刻蝕所述掩膜層、半導(dǎo)體基底，在所述半導(dǎo)體基底上的所述柵極兩側(cè)形成凹陷區(qū)；3、二次刻蝕形成縱截面為正六邊形的所述外延區(qū)。

13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的PMOS半導(dǎo)體器件的制備方法，其特征在于：步驟四中縱截面為正六邊形的所述外延區(qū)，其上表面和下表面之間的頂角與所述柵極底部的電介質(zhì)層的下表面處于同一高度。