半导体装置制造方法及图纸

在这些实施例中，半导体装置包括具有n型掺杂的阱结构的基板，以及形成于基板上的外延硅锗鳍状物。外延硅锗鳍状物具有下侧部分与上侧部分。下侧部分的锗含量小于上侧部分的锗含量。通道由外延硅锗鳍状物所形成。栅极形成于外延硅锗鳍状物上。掺杂的源极/漏极形成于靠近通道处。

【技术实现步骤摘要】
半导体装置
本专利技术实施例一般涉及半导体装置与其形成方法，更特别涉及形成鳍状物中具有不同锗含量的不同部分。
技术介绍
随着半导体产业进展至奈米技术工艺节点以求更高的装置密度与更佳效能，三维设计如鳍状场效应晶体管装置已导入许多半导体集成电路装置中。鳍状场效应晶体管装置的种类之一，可由多个自基板表面垂直延伸的多个鳍状结构制作。这些鳍状结构彼此隔有浅沟槽隔离区。每一鳍状结构具有源极/漏极区，与形成于源极/漏极区之间的通道区。金属栅极围绕每一鳍状结构的通道区，可自通道区的三侧更佳地控制电流。
技术实现思路
本专利技术一实施例提供的半导体装置包括：基板，具有n型掺杂的阱结构；外延硅锗鳍状物，形成于n型掺杂的阱结构上，且外延硅锗鳍状物具有下侧部分与上侧部分，其中下侧部分的锗含量小于上侧部分的锗含量；通道，位于外延硅锗鳍状物中；以及轻掺杂源极/漏极区，由外延硅锗鳍状物所形成。附图说明图1A与图1B是形成鳍状场效应晶体管结构的一阶段的透视图与剖视图。图2是一些实施例中，形成半导体装置的方法的流程图。图3A至图3D是一些实施例中，具有n型阱与p型阱的基板的剖视图。图4A至图4C是一些实施例中，具有含硅锗的鳍状物与硅鳍状物的基板的剖视图。图5A至图5D是一些实施例中，具有含硅锗鳍状物及形成其上的虚置栅极堆叠的基板的多种附图。图6A至图6C是一些实施例中，露出的硅锗鳍状物与虚置栅极结构的剖视图。图7是一些实施例中，掺杂源极/漏极与凹陷的硅锗鳍状物的剖视图。图8A至图8E是一些实施例中，源极/漏极的剖视图。图8F是一些实施例中，源极/漏极中的锗浓度与硼浓度图。图9是一些实施例中，含硅锗鳍状物中的锗浓度图。图10是一些实施例中，硅锗源极/漏极中的锗浓度图。附图标记说明：L1、792：第一硅锗层L2-1、794：第二硅锗层L2-2、796：第三硅锗层L3、797：盖层1-1、2-2、3-3、4-4：平面100：鳍状场效应晶体管结构102：鳍状物104：栅极结构106：遮蔽效应140：方法150、160、170、180：步骤202：基板204：n型阱205：p型阱206：外延硅层206E：薄化的外延硅层207、322：掩模层209：仔晶层210：半导体合金膜212：下侧部分214：上侧部分215：通道216：衬垫层318：盖层320：界面层324：开口330：含硅锗鳍状物331：硅鳍状物332、840：沟槽340：绝缘材料350：虚置栅极堆叠360：虚置栅极结构418：介电层460：第一硬掩模层462：第二硬掩模层670：补偿间隔物680：栅极间隔物682：凹陷702：注入790：源极/漏极798：轻掺杂源极/漏极区798B：底部的轻掺杂源极/漏极区798M：中间的轻掺杂源极/漏极区798T：顶部的轻掺杂源极/漏极区820：蚀刻停止层830、870：层间介电层850：栅极堆叠852：栅极介电层854：金属衬垫层856：导电栅极860：介电盖层880：接点890、900、1000：图表892、894、910、1010：线段1020：顶层1030：底层具体实施方式本专利技术实施例提供的不同实施例或实例可实施本专利技术的不同结构。特定构件与排列的实施例用以简化本专利技术而非局限本专利技术。举例来说，形成第一构件于第二构件上的叙述包含两者直接接触，或两者之间隔有其他额外构件而非直接接触。此外，本揭露的多种例子中可重复标号，但这些重复仅用以简化与清楚说明，不代表不同实施例和/或设置之间具有相同标号的单元之间具有相同的对应关系。此外，空间性的相对用语如“下方”、“其下”、“下侧”、“上方”、“上侧”、或类似用语可用于简化说明某一元件与另一元件在图示中的相对关系。空间性的相对用语可延伸至以其他方向使用的元件，而非局限于图示方向。元件也可转动90°或其他角度，因此方向性用语仅用以说明图示中的方向。图1A与图1B是形成鳍状场效应晶体管结构100的一阶段的透视图与剖视图。鳍状场效应晶体管结构100包含两个鳍状物102，以及鳍状物102上的两个栅极结构104(其可为栅极优先工艺形成的栅极结构和/或虚置栅极结构)。栅极结构104覆盖鳍状物102的部分可定义晶体管通道区。形成p型鳍状场效应晶体管装置的方法之一，包括注入p型杂质如硼至鳍状物102中，以形成轻掺杂源极/漏极区。图1B是图1A的平面1-1的剖视图，且平面1-1穿过鳍状物102之一与栅极结构104。栅极结构104提供鳍状物102的遮蔽效应106。由于栅极结构104在鳍状物102上的遮蔽效应106，注入p型杂质可能造成鳍状物的侧部与底部的杂质浓度等级不良，即可能形成不良的轻掺杂源极/漏极区。当鳍状物102的组成为硅锗时，锗含量可减少硼型杂质如硼的扩散。举例来说，当硅锗鳍状物的锗含量增加时，扩散的硼浓度与深度均减少。鳍状物102的侧部与底部的掺杂等级不良，可能造成高源极/漏极电阻。相反地，注入杂质可能造成鳍状物102的顶部的杂质浓度过高。鳍状物102的顶部的杂质浓度过高，可能导致杂质明显地扩散至晶体管的通道，造成短通道效应。注入杂质以形成轻掺杂源极/漏极区，也可能损伤栅极结构104与其他基板的结构及层状物。这些实施例提供的鳍状场效应晶体管结构包括含硅锗鳍状物。由硅锗鳍状物形成的通道区其杂质浓度增加。举例来说，这些实施例包含鳍状晶体管结构与其形成方法。鳍状场效应晶体管结构的形成方法可控制鳍状物的锗含量，使扩散至鳍状物的侧壁与底部的杂质增加，可形成杂质至轻掺杂源极/漏极区中。图2是一些实施例中，形成半导体装置(如鳍状场效应晶体管结构)于基板上的方法140的流程图。方法140将搭配图3A至图8F说明。图3A至图8F是一些实施例中，形成半导体装置(如鳍状场效应晶体管结构)于基板上的多种阶段的附图。图3A至图3D是一些实施例中，基板202的剖视图。基板202可为半导体晶圆如硅晶圆。基板202可改为或额外包含半导体元素材料、半导体化合物材料、和/或半导体合金材料。举例来说，半导体元素材料的例子可包含但不限于硅或锗，其可为单晶或多晶。半导体化合物材料的例子包含但不限于碳化硅、砷化镓、磷化镓、磷化铟、砷化铟、和/或锑化铟。半导体合金材料的例子包含但不县于硅锗、磷砷化镓、砷化铝铟、砷化铝镓、砷化镓铟、磷化镓铟、和/或磷砷化镓铟。可掺杂n型杂质至基板202以形成用于p型场效应晶体管的n型阱204，并可掺杂p型杂质至基板202以形成用于n型场效应晶体管的p型阱205。举例来说，可经由显影的第一光阻中的开口注入n型杂质至基板202以形成n型阱204，且显影的第一光阻掩模基板202的其他部分。也可经由显影的第二光阻中的开口注入p型杂质至基板202以形成p型阱205。n型阱204中的n型杂质浓度介于约5×1016cm-3至约1×1019cm-3之间，而p型阱205中的p型杂质浓度介于约5×1016cm-3至约1×1019cm-3之间。可沉积外延硅层206于基板202上，比如基板202中的n型阱204与p型阱205上。外延硅层206的沉积方法可为化学气相沉积、低压化学气相沉积、原子层化学气相沉积、超高真空化学气相沉积、远端等离子体增强化学气相沉积、气相外延、分子束外延、任何其他合适的沉积工艺、或上述的组合。在一些实施例中，外延硅层206可为本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种半导体装置，包括：一基板，具有一n型掺杂的阱结构；一外延硅锗鳍状物，形成于该n型掺杂的阱结构上，且该外延硅锗鳍状物具有一下侧部分与一上侧部分，其中该下侧部分的锗含量小于该上侧部分的锗含量；一通道，位于该外延硅锗鳍状物中；以及一轻掺杂源极/漏极区，由该外延硅锗鳍状物所形成。

【技术特征摘要】
2017.11.29 US 62/592,264;2018.03.15 US 15/922,6811.一种半导体装置，包括：一基板，具有一n...

【专利技术属性】
技术研发人员：沙哈吉·B·摩尔，关恕，李承翰，张世杰，杨怀德，
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