[发明专利]半导体元件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种集成电路的元件结构，且特别涉及一种半导体元件及其制造方法。

背景技术

对于硅金属氧化物半导体晶体管元件而言，当栅极长度缩小至深亚微米范围时，由于载子穿越时间随着沟道长度缩短而减小，因此可得到较佳的元件效能。然而，此种工艺发展在技术上仍有许多需克服的难题。

目前，为得到较佳的元件效能，已正积极发展以硅锗技术来制作源极/漏极区的金属氧化物半导体晶体管。硅锗材料既可选择性地成长于源极/漏极区，且相对于硅与氧化硅，硅锗材料又可被选择性地蚀刻。

通常，在利用硅锗技术所制作的源极/漏极区中会掺入高浓度的硼(boron)，以降低其电阻率。而且，对以具有高浓度硼掺杂的多晶硅锗层当作源极/漏极区的晶体管元件而言，硼的浓度较高则可获得较佳的元件电流增益。然而，在多晶硅锗层中所掺入的硼会不可避免地向外扩散。若硼掺质产生纵向扩散，会使得结深度(junction depth)过深，而易造成电学击穿(punchthrough)效应等问题；若硼掺质产生横向扩散，则易造成短沟道效应，而影响元件效能。

因此，如何利用硅锗技术来制作晶体管元件中的源极/漏极区，且可避免上述的种种问题，已成为业界发展的重要课题之一。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的就是在提供一种半导体元件及其制造方法，能够抑制多晶硅锗层中的硼掺质的扩散，以避免因电学击穿效应或短沟道效应等问题，而影响元件效能。

本发明提出一种半导体元件，其包括基底、栅极结构、间隙壁、具有硼掺杂的第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层。其中，基底中具有两个开口，栅极结构配置在两个开口之间的基底上。间隙壁配置在栅极结构的侧壁，且位于部分两个开口上方。另外，第一多晶硅锗层配置在基底的两个开口表面上，而第二多晶硅锗层配置在第一多晶硅锗层上，且第二多晶硅锗层的顶部高于基底的表面。其中，第一多晶硅锗层的硼浓度低于第二多晶硅锗层的硼浓度。

依照本发明的实施例所述的半导体元件，其可进一步包括有至少一层具有硼掺杂的第三多晶硅锗层。此第三多晶硅锗层配置于第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层之间，且第三多晶硅锗层的硼浓度介于第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层的硼浓度之间。

依照本发明的实施例所述的半导体元件，上述的第一多晶硅锗层的锗含量大于第二多晶硅锗层的锗含量。另外，第一多晶硅锗层的锗含量等于第二多晶硅锗层的锗含量。

本发明另提出一种半导体元件，其包括基底、栅极结构、间隙壁以及具有硼掺杂的多晶硅锗层。其中，基底中具有两个开口，栅极结构配置在两个开口之间的基底上。间隙壁配置在栅极结构的侧壁，且位于部分两个开口上方。另外，多晶硅锗层配置在基底的两个开口中，而多晶硅锗层的顶部高于基底的表面，且多晶硅锗层具有往基底方向递减的渐变硼浓度值。

依照本发明的实施例所述的半导体元件，上述的多晶硅锗层具有往基底方向递增的渐变锗含量值。另外，多晶硅锗层中的锗含量亦可为固定值。

本发明又提出一种半导体元件的制造方法。首先，在基底上依序形成栅极氧化层以及栅极导体层。然后，定义栅极导体层以及栅极氧化层，以形成栅极结构。接着，在栅极结构的侧壁形成间隙壁。之后，在间隙壁两侧的基底中形成两个开口，且两个开口延伸至部分间隙壁下方。接着，在两个开口中依序形成具有硼掺杂的第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层，而第二多晶硅锗层的顶部高于基底的表面，且第一多晶硅锗层的硼浓度低于第二多晶硅锗层的硼浓度。

依照本发明的实施例所述的半导体元件的制造方法，其可进一步在第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层之间形成有至少一层具有硼掺杂的第三多晶硅锗层。而且，第三多晶硅锗层的硼浓度介于第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层的硼浓度之间。另外，第一多晶硅锗层的锗含量大于第二多晶硅锗层的锗含量。第一多晶硅锗层的锗含量亦可等于第二多晶硅锗层的锗含量。承上述，第一多晶硅锗层与第二多晶硅锗层的形成方法例如是化学气相沉积法。在间隙壁两侧的基底中形成两个开口的方法例如是各向同性蚀刻法。另外，在两个开口形成之后，还可对两个开口进行预清洗工艺。

本发明再提出一种半导体元件的制造方法。首先，在基底上依序形成栅极氧化层以及栅极导体层。然后，定义栅极导体层以及栅极氧化层，以形成栅极结构。接着，在栅极结构的侧壁形成间隙壁。之后，在间隙壁两侧的基底中形成两个开口，且部分两个开口延伸至间隙壁下方。接着，在两个开口中形成具有硼掺杂的多晶硅锗层，而多晶硅锗层的顶部高于基底的表面，且多晶硅锗层具有往基底方向递减的渐变硼浓度值。