鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法
【專利說明】鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法
[0001]相關(guān)申請的交叉引用
[0002]本申請要求于2014年6月12日提交的第62/011，386號美國臨時(shí)申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用結(jié)合于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003]本發(fā)明涉及鰭式場效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和形成方法。
【背景技術(shù)】
[0004]半導(dǎo)體集成電路(1C)產(chǎn)業(yè)經(jīng)歷了快速發(fā)展。半導(dǎo)體制造工藝中的持續(xù)進(jìn)步已經(jīng)導(dǎo)致半導(dǎo)體器件具有更精細(xì)的部件和/或更高的集成度。功能密度(即每芯片面積上互連器件的數(shù)量)大幅增加了而部件尺寸(即，使用制造工藝可以創(chuàng)建的最小的部件)降低了。通常這種按比例縮小工藝通過提高生產(chǎn)效率和降低相關(guān)成本而帶來益處。
[0005]盡管材料和制造中的突破性進(jìn)展，已經(jīng)證明縮放諸如金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管(M0SFET)器件的平面器件具有挑戰(zhàn)性。為了克服這些挑戰(zhàn)，電路設(shè)計(jì)者尋求新穎的結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生改進(jìn)的性能，其已經(jīng)導(dǎo)致三維設(shè)計(jì)的發(fā)展，諸如鰭式場效應(yīng)晶體管(FinFET)。利用從襯底向上延伸的薄垂直“鰭”(或鰭結(jié)構(gòu))制造FinFET。在該垂直的鰭中形成FinFET的溝道。在鰭的上方提供柵極以允許柵極從多側(cè)控制溝道。FinFET的優(yōu)勢可以包括短溝道效應(yīng)的降低、減少的泄露和更高的電流。
[0006]然而，由于部件尺寸繼續(xù)降低，制造工藝?yán)^續(xù)變得更難實(shí)施。因此，形成包括FinFET的可靠半導(dǎo)體器件具有挑戰(zhàn)性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了解決現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，包括:半導(dǎo)體襯底；鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；柵極堆疊件，覆蓋所述鰭結(jié)構(gòu)的一部分；外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述鰭結(jié)構(gòu)的上方并且與所述柵極堆疊件相鄰；以及半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的上方，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層的碳原子濃度比所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的碳原子濃度更大。
[0008]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層與所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)直接接觸。
[0009]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層包括硅和碳。
[0010]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層包括硅、碳和鍺。
[0011]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層中的碳原子濃度在約1%至約10%的范圍內(nèi)。
[0012]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層中的碳原子濃度沿著從所述半導(dǎo)體保護(hù)層的表面朝著所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的方向逐漸地降低。
[0013]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是η型半導(dǎo)體材料。
[0014]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是p型半導(dǎo)體材料。
[0015]在上述半導(dǎo)體器件中，還包括覆蓋所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的下部的支撐元件，其中，所述支撐元件與所述外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)直接接觸，并且所述支撐元件位于所述半導(dǎo)體保護(hù)層和所述半導(dǎo)體襯底之間。
[0016]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層具有第一部分和第二部分，并且所述第一部分比所述第二部分更薄。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種半導(dǎo)體器件，包括:半導(dǎo)體襯底；第一鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底上方；第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述第一鰭結(jié)構(gòu)上方；第二鰭結(jié)構(gòu)，位于所述半導(dǎo)體襯底的上方；第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)，位于所述第二鰭結(jié)構(gòu)的上方；第一半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的上方，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層的碳原子濃度比所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的碳原子濃度大；以及第二半導(dǎo)體保護(hù)層，位于所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的上方，其中，所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層的碳原子濃度比所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的碳原子濃度更大。
[0018]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層和所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層由不同的材料制成。
[0019]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層或所述第二半導(dǎo)體保護(hù)層中的碳原子濃度在從約1%至約10%的范圍內(nèi)。
[0020]在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層中的碳原子濃度沿著從所述第一半導(dǎo)體保護(hù)層的表面朝著所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)的方向逐漸地降低。[0021 ] 在上述半導(dǎo)體器件中，其中，所述第一外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是η型半導(dǎo)體材料，并且所述第二外延生長的源極/漏極結(jié)構(gòu)是Ρ型半導(dǎo)體材料。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的又一個(gè)方面，提供了一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括:在半導(dǎo)體襯底上方形成鰭結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底上方形成覆蓋所述鰭結(jié)構(gòu)的一部分的柵極堆疊件；在鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述柵極堆疊件處外延地生長源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在所述源極/漏極結(jié)構(gòu)上方形成半導(dǎo)體保護(hù)層，其中，所述半導(dǎo)體保護(hù)層包括碳。
[0023]在上述用于形成半導(dǎo)體器件的方法中，其中，在所述源極/漏極結(jié)構(gòu)上外延生長所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0024]在上述用于形成半導(dǎo)體器件的方法中，其中，在同一工藝室中原位形成所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0025]在上述用于形成半導(dǎo)體器件的方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底的上方形成第二鰭結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底的上方形成覆蓋所述第二鰭結(jié)構(gòu)的一部分的第二柵極堆疊件；在形成外延生長的所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層之前阻擋所述第二鰭結(jié)構(gòu)；在所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述第二柵極堆疊件處外延生長第二源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在形成所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)之前阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層。
[0026]在上述用于形成半導(dǎo)體器件的方法中，還包括:在所述半導(dǎo)體襯底的上方形成第二鰭結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底的上方形成覆蓋所述第二鰭結(jié)構(gòu)的一部分的第二柵極堆疊件；在形成外延生長的所述源極/漏極結(jié)構(gòu)和所述半導(dǎo)體保護(hù)層之前阻擋所述第二鰭結(jié)構(gòu)；在所述第二鰭結(jié)構(gòu)上方并且鄰近所述第二柵極堆疊件處外延生長第二源極/漏極結(jié)構(gòu)；以及在形成所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)之前阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層；還包括:在阻擋所述半導(dǎo)體保護(hù)層之后在所述第二源極/漏極結(jié)構(gòu)上方形成第二半導(dǎo)體保護(hù)層。
【附圖說明】
[0027]當(dāng)結(jié)合附圖進(jìn)行閱讀時(shí)，根據(jù)下面詳細(xì)的描述可以更好地理解本發(fā)明。應(yīng)該注意的是，根據(jù)工業(yè)中的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)踐，對各種部件沒有按比例繪制。實(shí)際上，為了清楚討論起見，各種部件的尺寸可以被任意增大或縮小。
[0028]圖1A至圖1F是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的透視圖。
[0029]圖2A至圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的截面圖。
[0030]圖2B至圖9B是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的截面圖。
[0031]圖10是根據(jù)一些實(shí)施例的工藝室的截面圖。
[0032]圖11是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的階段的截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]為了實(shí)施所提供的主題的不同特征，本發(fā)明提供了許多不同的實(shí)施例或?qū)嵗?。以下描述部件和布置的特定?shí)例以簡化本發(fā)明。當(dāng)然這些僅僅是實(shí)例并不打算限定。例如，以下描述中第一部件形成在第二部件上方或上可包括其中第一和第二部件以直接接觸形成的實(shí)施例，并且也可包括其中在第一和第二部件之間形成額外的部件的實(shí)施例，使得第一和第二部件不直接接觸。再者，本發(fā)明可在各個(gè)實(shí)例中重復(fù)參照標(biāo)號和/或字母。該重復(fù)是為了簡明和清楚，而且其本身沒有規(guī)定所述各種實(shí)施例和/或結(jié)構(gòu)之間的關(guān)系。
[0034]另外，可以在本文中使用諸如“下面”、“在…之下”、“下方”、“在…之上”等的空間相對位置術(shù)語以便于說明書描述附圖中示出的一個(gè)元件或部件與另一個(gè)(些)元件或部件的關(guān)系。空間相對術(shù)語意圖涵蓋使用或操作中的器件的除了附圖中示出的方位之外的不同方位。裝置可以以其他方位定向(旋轉(zhuǎn)90度或處于其他方位)并且本文使用的空間相對描述符可以相應(yīng)地以類似的方式解釋。
[0035]描述了本發(fā)明的一些實(shí)施例。圖1A至圖1F是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的透視圖。在圖1A至圖1F描述的階段之前、期間、和/或之后可以提供另外的操作。圖2A至圖9A是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的截面圖。例如，圖2A至圖9A是沿著圖1A至圖1F中的線A-A截取的截面圖。圖2B至圖9B是根據(jù)一些實(shí)施例的用于形成半導(dǎo)體器件的工藝的各個(gè)階段的截面圖。例如，圖2B至圖9B是沿著圖1A至圖1F中的線B-B截取的截面圖