半导体器件及其形成方法技术

本发明专利技术描述了一种半导体器件及其形成方法。半导体器件包括位于半导体复合层中并邻近沟道的有源区域。该有源区域包括具有第一掺杂剂浓度的第一有源区域层、位于第一有源区域层上方并具有第二掺杂剂浓度的第二有源区域层、以及位于第二有源区域层上方并具有第三掺杂剂浓度的第三有源区域层。第三掺杂剂浓度大于第二掺杂剂浓度，并且第二掺杂剂浓度大于第一掺杂剂浓度。该沟道包括位于第一沟道层上方并包含碳的第二沟道层以及位于第二沟道层上方的第三沟道层。相较于不具有有源区域和沟道结构的半导体器件，有源区域结构提高了驱动电流并减小了接触电阻，并且该沟道结构增加了短沟道控制。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。
技术介绍
在半导体器件中，当对该器件的栅极施加足够的电压或偏压时，电流会流过源极区与漏极区之间的沟道区。当电流流过沟道区时，通常认为该器件处于“导通”状态，而当电流未流过沟道区时，则通常认为该器件处于“截止”状态。
技术实现思路
针对现有技术中存在的问题，根据本专利技术的一个方面，提供了一种半导体器件，包括:有源区域，所述有源区域包括:具有第一掺杂剂浓度的第一有源区域层；具有第二掺杂剂浓度的第二有源区域层，所述第二有源区域层位于所述第一有源区域层上方；以及具有第三掺杂剂浓度的第三有源区域层，所述第三有源区域层位于所述第二有源区域层上方并且在半导体复合层的顶面之上延伸，所述第一有源区域层和所述第二有源区域层形成在所述半导体复合层内，其中，所述第一掺杂剂浓度小于所述第二掺杂剂浓度，并且所述第二掺杂剂浓度小于所述第三掺杂剂浓度。在上述半导体器件中，包括:沟道，位于所述半导体复合层内并且邻近所述有源区域，所述沟道包括:第一沟道层；位于所述第一沟道层上方的第二沟道层；以及位于所述第二沟道层上方的第三沟道层。在上述半导体器件中，所述第一有源区域层具有第一有源区域层深度，所述第二沟道层具有第二沟道层高度，并且所述第三沟道层具有第三沟道层高度，所述第一有源区域层深度大于所述第二沟道层高度与所述第三沟道层高度之和。在上述半导体器件中，所述第二沟道层高度与所述第三沟道层高度之和小于或等于约40nm。在上述半导体器件中，所述第二沟道层包括硅或碳中的至少其一。在上述半导体器件中，所述第二沟道层包含的碳少于约5%。在上述半导体器件中，满足至少以下其一:第一 P型掺杂剂的所述第一掺杂剂浓度低于Ie19Cm 3 ;或第一 η型掺杂剂的所述第一掺杂剂浓度介于约le2°cm 3至约3e2°cm 3之间。在上述半导体器件中，满足至少以下其一:第二 P型掺杂剂的所述第二掺杂剂浓度介于约5e19cm 3至约5e2°cm 3之间；或第二 η型掺杂剂的所述第二掺杂剂浓度介于约2e20cm 3 至约 7e2°cm 3 之间。在上述半导体器件中，满足至少以下其一:第三P型掺杂剂的所述第三掺杂剂浓度介于约3e2°cm 3至约5e21cm 3之间；或第三η型掺杂剂的所述第三掺杂剂浓度介于约3e20cm 3 至约 5e21cm 3 之间。在上述半导体器件中，所述第一有源区域层包括第一锗梯度，并且所述第二有源区域层包括第二锗梯度，使得锗的百分比从所述第一有源区域层向所述第二有源区域层增加。在上述半导体器件中，满足至少以下其一:所述第一锗梯度包含介于约10%至约40%之间的锗；或所述第二锗梯度包含介于约20%至约60%之间的锗。在上述半导体器件中，包括位于所述沟道上方并邻近所述第三有源区域层的栅极结构。在上述半导体器件中，所述第一有源区域层的尖端部在所述栅极结构下面延伸得最远，所述尖端部与所述栅极结构的底面分隔开第一距离，所述第一距离小于约10nm。根据本专利技术的另一方面，还提供了一种形成半导体器件的方法，包括:形成沟道，包括:在衬底中形成第一沟道层；在所述第一沟道层上方形成第二沟道层；以及在所述第二沟道层上方形成第三沟道层，半导体复合层包括所述第一沟道层、所述第二沟道层和所述第三沟道层；以及邻近所述沟道形成有源区域，包括:在所述半导体复合层中形成第一有源区域层，所述第一有源区域层具有第一掺杂剂浓度；在所述半导体复合层中形成第二有源区域层，所述第二有源区域层具有第二掺杂剂浓度并形成在所述第一有源区域层上方；和在所述半导体复合层的顶面上方形成第三有源区域层，所述第三有源区域层具有第三掺杂剂浓度并形成在所述第二有源区域层上方。在上述方法中，所述形成沟道包括:在所述衬底内注入第一掺杂剂并退火以形成所述第一沟道层；在所述第一沟道层上方生长碳化硅以形成所述第二沟道层；以及在所述第二沟道层上方生长硅以形成所述第三沟道层。在上述方法中，包括:在形成所述第一有源区域层之前，对所述半导体复合层实施晕圈注入。在上述方法中，所述形成第一有源区域层包括:在所述半导体复合层中形成第一开口 ；以及在第一 η型掺杂剂或第一 P型掺杂剂中的至少其一存在的情况下，在所述第一开口中生长硅或锗中的至少其一，使得所述第一有源区域层包含以下至少其一:所述第一P型掺杂剂的所述第一掺杂剂浓度低于Ie19Cm 3 ;或所述第一 η型掺杂剂的所述第一掺杂剂浓度介于约le2°cm 3至约3e2°cm 3之间。在上述方法中，所述形成第二有源区域层包括:在第二 η型掺杂剂或第二 P型掺杂剂中的至少其一存在的情况下，在所述第一有源区域层上方生长硅或锗中的至少其一，使得所述第二有源区域层包含以下至少其一:所述第二P型掺杂剂的所述第二掺杂剂浓度介于约5e19cm 3至约5e2°cm 3之间；或者所述第二 η型掺杂剂的所述第二掺杂剂浓度介于约2e20cm 3 至约 7e2°cm 3 之间。在上述方法中，所述形成第三有源区域层包括:在第三η型掺杂剂或第三P型掺杂剂中的至少其一存在的情况下，在所述第二有源区域层上方生长硅或锗中的至少其一，使得所述第三有源区域层包含以下至少其一:所述第三P型掺杂剂的所述第三掺杂剂浓度介于约3e2°cm 3至约5e21cm 3之间；或者所述第三η型掺杂剂的所述第三掺杂剂浓度介于约3e20cm 3 至约 5e21cm 3 之间。根据本专利技术的又一方面，还提供了一种半导体器件，包括:位于衬底内的沟道，包括:第一沟道层；位于所述第一沟道层上方的第二沟道层；和位于所述第二沟道层上方的第三沟道层，半导体复合层包括所述第一沟道层、所述第二沟道层和所述第三沟道层；以及邻近所述沟道的有源区域，包括:位于所述半导体复合层中的第一有源区域层，所述第一有源区域层具有第一掺杂剂浓度；位于所述半导体复合层中的第二有源区域层，所述第二有源区域层具有第二掺杂剂浓度并形成在所述第一有源区域层上方；和位于所述半导体复合层的顶面上方的第三有源区域层，所述第三有源区域层具有第三掺杂剂浓度并形成在所述第二有源区域层上方，其中，所述第一掺杂剂浓度小于所述第二掺杂剂浓度，并且所述第二掺杂剂浓度小于所述第三剂掺杂剂浓度。【附图说明】当结合附图阅读下面的详细说明时，将理解本专利技术的各个方面。应当理解，附图的元件和/或结构不必按比例绘制。因此，为了清楚的论述，可以任意增大和/或缩小各个部件的尺寸。图1是根据一些实施例示出形成半导体器件的方法的流程图。图2是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图3是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图4是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图5是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图6是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图7是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图8是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图9是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图10是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图11是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图12是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图13是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图14是根据一些实施例的半导体器件的示意图。图15是根据一些实施例的半导体器件的示意图。【具体实施方式】为了实现所提供主题的不同特征，以下公开内容提供了多个不同实施本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件，包括：有源区域，所述有源区域包括：具有第一掺杂剂浓度的第一有源区域层；具有第二掺杂剂浓度的第二有源区域层，所述第二有源区域层位于所述第一有源区域层上方；以及具有第三掺杂剂浓度的第三有源区域层，所述第三有源区域层位于所述第二有源区域层上方并且在半导体复合层的顶面之上延伸，所述第一有源区域层和所述第二有源区域层形成在所述半导体复合层内，其中，所述第一掺杂剂浓度小于所述第二掺杂剂浓度，并且所述第二掺杂剂浓度小于所述第三掺杂剂浓度。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员：余宗兴，刘佳雯，徐烨，后藤贤一，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71