P型鳍式场效应晶体管及其形成方法技术

一种P型鳍式场效应晶体管及其形成方法，所述P型鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上具有凸起的鳍部，鳍部侧壁和顶部表面具有栅极结构，所述栅极结构的侧壁具有侧墙；在栅极结构两侧的鳍部内具有凹槽；所述凹槽的侧壁和底部表面具有硅锗层；所述硅锗层表面具有阻挡层；所述阻挡层上具有金属层，所述金属层填充满凹槽，金属层、阻挡层和硅锗层构成P型鳍式场效应晶体管的源/漏区。相邻鳍式场效应晶体管的鳍部上的硅锗层不会发生桥接现象。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】一种，所述P型鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底上具有凸起的鳍部，鳍部侧壁和顶部表面具有栅极结构，所述栅极结构的侧壁具有侧墙；在栅极结构两侧的鳍部内具有凹槽；所述凹槽的侧壁和底部表面具有硅锗层；所述硅锗层表面具有阻挡层；所述阻挡层上具有金属层，所述金属层填充满凹槽，金属层、阻挡层和硅锗层构成P型鳍式场效应晶体管的源/漏区。相邻鳍式场效应晶体管的鳍部上的硅锗层不会发生桥接现象。【专利说明】
本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种P型鳍式场效应晶体管及其形成方 法。
技术介绍
M0S晶体管通过在栅极施加电压，调节通过沟道区域的电流来产生开关信号。但 当半导体技术进入45纳米以下节点时，传统的平面式M0S晶体管对沟道电流的控制能力变 弱，造成严重的漏电流。鳍式场效应晶体管（Fin FET)是一种新兴的多栅器件，它一般包括 具有高深宽比的半导体鳍部，覆盖部分所述鳍部的顶部和侧壁的栅极结构，位于所述栅极 结构两侧的鳍部内的源区和漏区。 为了提高鳍式场效应晶体管的性能，在鳍式场效应晶体管的制备过程中，通常会 在鳍式场效应晶体管的源区和漏区上形成应力层，以在鳍式场效应晶体管的沟道区引入应 力。请参考图1，图1为现有技术形成的鳍式场效应晶体管的剖面结构示意图，包括：半导 体衬底100 ;位于所述半导体衬底100上的凸起的鳍部102 ;位于所述半导体衬底100表面 且覆盖部分所述鳍部102侧壁的隔离层101 ;位于所述鳍部102内的源/漏区103 ;位于所 述源/漏区103上的硅锗层104。所述硅锗层104通常用于在所述鳍式场效应晶体管的沟 道区域引入应力，提高载流子迁移率。 所述硅锗层104通常采用选择性外延工艺形成，但由于在外延工艺中，半导体材 料在不同晶面上的生长速度不同，例如硅材料在（111)晶面的生长速度小于其他晶面的生 长速度，造成后续形成的硅锗层104的形状与源/漏区103的矩形形状不同，例如图1中的 硅锗层104剖面为菱形。 请参考图2,随着半导体工艺尺寸的减小，鳍式场效应晶体管中两个鳍部102之间 的距离越来越近，且硅锗层104的形状不规则，有可能导致位于相邻鳍部102上的硅锗层 104发生桥接，形成接触区域105,造成漏电流。 因此现有技术的两个相邻鳍式场效应晶体管的硅锗层104易接触，造成漏电流， 并且现有形成的硅锗层104的应力较小。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是相邻鳍式场效应晶体管的鳍部上形成的硅锗层发生桥接。 为解决上述问题，本专利技术技术方案提供了一种P型鳍式场效应晶体管的形成方 法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨所述鳍部侧 壁和顶部表面的栅极结构；在所述栅极结构的侧壁形成侧墙；刻蚀所述栅极结构两侧的鳍 部，在栅极结构两侧的鳍部内形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面外延形成硅锗层； 在所述硅锗层表面形成阻挡层；在所述阻挡层上形成金属层，所述金属层填充满剩余的凹 槽，金属层、阻挡层和硅锗层构成P型鳍式场效应晶体管的源/漏区。 可选的，所述硅锗层的厚度小于等于9纳米。 可选的，所述硅锗层中锗原子的百分比含量大于等于60%。 可选的，所述硅锗层的形成工艺为选择性外延工艺。 可选的，所述选择性外延工艺的温度是400?800摄氏度，压强0. 2?5托，硅源气 体是SiH4 *DCS，锗源气体是GeH4，选择性气体为Cl2或此1，载气为H2，其中硅源气体的流量 为100?400sccm，锗源气体的流量为200?500sccm，选择性气体的流量为40?150sccm， H2的流量是1?lOslm。 可选的，选择性外延工艺形成硅锗层时，所述硅锗层中原位掺杂有硼离子、铝离子 或铟离子。 可选的，所述原位掺杂离子为硼离子，原位掺杂的杂质源气体为b2h6或BC1 3。 可选的，所述阻挡层为具有压应力的氮化钛。 可选的，所述阻挡层的厚度大于等于25纳米，并且所述阻挡层的顶端高于鳍部的 顶部表面，阻挡层的高于鳍部的顶部表面的部分与侧墙相接触。 可选的，所述阻挡层的形成工艺为化学气相沉积或原子层沉积或溅射。 可选的，化学气相沉积或原子层沉积形成阻挡层时，所述阻挡层中原位掺杂有P 型杂质离子。 可选的，所述P型杂质离子为硼离子、铝离子或铟离子。 可选的，所述金属层的材料为钨。 可选的，所述金属层具有压应力。 可选的，所述凹槽的宽度大于或等于鳍部的宽度。 本专利技术技术方案还提供了一种P型鳍式场效应晶体管，包括：半导体衬底，所述半 导体衬底上具有凸起的鳍部，鳍部侧壁和顶部表面具有栅极结构，所述栅极结构的侧壁具 有侧墙；在栅极结构两侧的鳍部内具有凹槽；所述凹槽的侧壁和底部表面具有硅锗层；所 述硅锗层表面具有阻挡层；所述阻挡层上具有金属层，所述金属层填充满凹槽，金属层、阻 挡层和硅锗层构成P型鳍式场效应晶体管的源/漏区。 可选的，所述硅锗层的厚度小于等于9纳米，所述硅锗层中锗原子的百分比含量 大于等于60%。 可选的，所述阻挡层为压应力的氮化钛，所述阻挡层的厚度大于等于25纳米，并 且所述阻挡层的顶端高于鳍部的顶部表面，阻挡层的高于鳍部的顶部表面的部分与侧墙相 接触。 可选的，所述金属层的材料为钨，所述金属层具有压应力。 可选的，所述硅锗层和阻挡层中掺杂有P型杂质离子。 与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点： 在栅极结构两侧的鳍部内形成凹槽，在所述凹槽的侧壁和底部表面形成硅锗层， 在所述硅锗层表面形成阻挡层，在所述阻挡层上形成金属层，形成的硅锗层只位于凹槽的 侧壁和底部，能防止相邻的鳍部源/漏区的硅锗层发生桥接的现象。另外，在凹槽的侧壁和 底部外延形成硅锗层时，由于形成的硅锗层的后续较薄，可以防止形成过程中位错效应的 影响，使得形成的硅锗层具有较大的应力。 所述硅锗层的厚度小于等于9nm (纳米)，硅锗层中的锗原子的百分比含量大于等 于60%，形成的硅锗层的厚度很薄，采用选择性外延工艺形成硅锗层时，能有效的避免位错 效应的发生，形成的硅锗层中锗原子的百分比含量较高，从而增大了硅锗层施加在鳍式场 效应晶体管沟道区的应力，并且在进行外延时，所述硅锗层只会形成在凹槽内，可以避免相 邻鳍部的硅锗层之间发生桥接现象。 所述阻挡层材料为具有压应力的氮化钛，其不仅可以作为金属的扩散阻挡层，还 可以在鳍式场效应晶体管的沟道区施加压应力。所述阻挡层的厚度大于等于25纳米，并且 所述阻挡层的顶端高于鳍部的顶部表面，阻挡层的高于鳍部的顶部表面的部分与侧墙相接 触，使得高于鳍部顶部表面的部分阻挡层可以通过侧墙对鳍式场效应晶体管的沟道区施加 压应力，增加了施加的压应力的大小。 所述形成的凹槽的宽度大于或等于鳍部的宽度，从而使得凹槽的与侧墙延伸方向 垂直的两个侧壁与非衬底材料(掩膜层）相接触，因此后续选择性外延在凹槽中形成硅锗层 时，硅锗材料只会在凹槽的底部以及另外两个侧壁上（与侧墙延伸方向平行的侧壁）生长， 能有效的减少同时在凹槽的四个侧壁和底部生长硅锗材料时，相邻侧壁上生长的硅锗材料 因生长速率不同而产生位错等缺陷。 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种P型鳍式场效应晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有凸起的鳍部；形成横跨所述鳍部侧壁和顶部表面的栅极结构；在所述栅极结构的侧壁形成侧墙；刻蚀所述栅极结构两侧的鳍部，在栅极结构两侧的鳍部内形成凹槽；在所述凹槽的侧壁和底部表面外延形成硅锗层；在所述硅锗层表面形成阻挡层；在所述阻挡层上形成金属层，所述金属层填充满剩余的凹槽，金属层、阻挡层和硅锗层构成P型鳍式场效应晶体管的源/漏区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：三重野文健，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31