[发明专利]控制沟道厚度的FinFET设计

说明书

本申请主张2011年9月6日提交的、名称为“Transistor Structure with Improved Electrical Characteristics and Reduced Variability”的美国临时专利申请61/531,488的权益，其通过法律允许的最大限度内的引用并入本申请中。

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，更具体地，涉及一种控制沟道厚度的FinFET设计。

背景技术

晶体管是现代集成电路的主要组成部分。为了满足速度日益增快的要求，需要日益增大晶体管的驱动电流。由于晶体管的驱动电流与晶体管的栅极宽度成比例，因此越大栅极宽度的晶体管越受欢迎。

然而，栅极宽度的增大与半导体器件尺寸的降低相冲突。因而开发了鳍式场效应电晶体管（FinFET）。

引入FinFET具有不占用更多的芯片面积而提高驱动电流的优势特点。然而，即使与占用相同芯片面积的平面型晶体管相比FinFET改善了短沟道效应（SCE），FinFET依然存在SCE问题。为了有助于控制FinFET中的SCE，FinFET的鳍宽通常是狭窄的。对于形成这样的小部件，这给加工及形成带来了困难。而且，在窄鳍设计中，鳍状件完全或几乎耗尽，这减小了通过衬底偏置对阈值电压的控制。

因此，目前技术中需要一种半导体器件，它能结合FinFET发挥优势使得在克服现有技术不足的同时提高驱动电流但不增加芯片面积的使用。

发明内容

为了解决现有技术中所存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

衬底；

在所述衬底上凸起的鳍状件；所述鳍状件包括：内部部分，具有第一带隙和第一晶体取向；以及外部部分，在所述内部部分的顶面和侧壁上，所述外部部分具有第二带隙和第二晶体取向，所述第二带隙小于或等于所述第一带隙。

在可选实施方式中，所述第二晶体取向与所述第一晶体取向相同。

在可选实施方式中，所述鳍状件还包括在所述内部部分与所述外部部分之间的中间部分，所述中间部分具有第三带隙和第三晶体取向，所述第三带隙大于所述第一带隙。

在可选实施方式中，所述第三晶体取向与所述第二晶体取向相同。

根据本发明的另一个方面，还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

衬底；

在所述衬底上凸起的鳍状件；所述鳍状件包括：内部部分，具有第一晶体取向和第一浓度的掺杂物；以及外部部分，在所述内部部分的顶面和侧壁上，所述外部部分具有第二晶体取向和第二浓度的掺杂物。

在可选实施方式中，所述第二晶体取向与所述第一晶体取向相同。

在可选实施方式中，所述鳍状件还包括位于所述内部部分与所述外部部分之间的中间部分，所述中间部分具有第三晶体取向。

在可选实施方式中，所述第三晶体取向与所述第二晶体取向相同。

根据本发明的又一个方面，还提供了一种半导体器件，所述半导体器件包括：

衬底；

在所述衬底上的非平面型晶体管，所述非平面型晶体管包括：具有第一晶体取向的鳍状件，所述鳍状件包括第一导电型的杂质；在所述鳍状件内的源极区和漏极区，所述源极区包括第二导电型的杂质，所述第二导电型不同于所述第一导电型；以及

覆盖层，在所述鳍状件的顶面和侧壁上，所述覆盖层具有第二晶体取向和小于或等于所述鳍状件的带隙。

在可选实施方式中，所述第二晶体取向与所述第一晶体取向相同。

在可选实施方式中，所述半导体器件还包括扩散阻挡层，所述扩散阻挡层位于所述鳍状件和所述覆盖层之间并具有第三晶体取向。

在可选实施方式中，所述第二晶体取向与所述第一晶体取向相同，所述第三晶体取向与所述第二晶体取向相同。

在可选实施方式中，所述鳍状件还包括：内部部分，包含为所述第一导电型的杂质；以及外部部分，位于所述内部部分和所述扩散阻挡层之间，所述外部部分的杂质浓度比所述内部部分和所述扩散阻挡层中的杂质浓度低。

在可选实施方式中，所述覆盖层包含为所述第二导电型的杂质并且该杂质的浓度低于所述源极区和漏极区中所述第二导电型的杂质的浓度。

在可选实施方式中，所述覆盖层不包含为所述第一导电型的杂质。