[发明专利]一种半导体器件及其制造方法和电子装置有效

专利信息
申请号: 201310616492.2 申请日: 2013-11-27
公开(公告)号: CN104681439B 公开(公告)日: 2018-05-04
发明(设计)人: 于书坤;韦庆松 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
代理公司: 北京市磐华律师事务所11336 代理人: 高伟,赵礼杰
地址: 201203 *** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 一种 半导体器件 及其 制造 方法 电子 装置
【说明书】:

技术领域

发明涉及半导体技术领域,具体而言涉及一种半导体器件及其制造方法和电子装置。

背景技术

在半导体技术领域中,对于先进的半导体技术,应力工程成为器件性能提升的最重要的因素之一。对于PMOS,锗硅(SiGe)技术可以通过给沟道施加压应力来提高载流子迁移率。对于NMOS,碳硅(SiC)技术可以通过给沟道施加张应力来提高载流子迁移率。

现有技术中,为减小扩展电阻(extension resistance)和接触电阻(contact resistance),通常需要在锗硅工艺(外延生长形成嵌入式锗硅层的工艺)中进行硼(B)掺杂,形成掺杂有B的锗硅层(也称B掺杂的锗硅层)。在掺杂有硼的锗硅的晶体结构中,锗(Ge)原子占据硅(Si)原子本来的位置,属于置换缺陷;硼(B)原子占据硅(Si)原子之间的空间,属于间隙缺陷。由于Si和Ge为同族元素并且它们的均具有4个价电子,SiGe不带电。由于Ge原子的体积比Si原子大,因此SiGe晶体会对相邻的晶体产生压应力。这就是嵌入式锗硅(SiGe)层可以对PMOS的沟道施加压应力进而提高载流子迁移率的原因。在嵌入式SiGe层中,Ge的浓度越高,提高压应力的作用越明显。而在B掺杂的锗硅层中,B的浓度越高,越有利于降低扩展电阻和接触电阻。因此,在锗硅层中高浓度的Ge和高浓度的B有利于提高PMOS器件的性能。

然而,发明人发现,在硼掺杂的锗硅工艺中,形成高浓度的Ge与高浓度的B是冲突的。一旦B掺杂的浓度升高,Ge的浓度就会大幅下降。也就是说,同时在B掺杂的SiGe(即,B-SiGe)中获得高浓度的Ge和高浓度的B是非常困难的,这严重制约了PMOS器件的性能的提升。因此,硼(B)掺杂的锗硅工艺往往无法满足制造更高 性能的PMOS器件的要求。

因此,为解决上述问题,有必要提出一种新的半导体器件的制造方法。

发明内容

针对现有技术的不足,本发明提供一种半导体器件及其制造方法和电子装置。

本发明实施例一提供一种半导体器件的制造方法,所述方法包括:

步骤S101:提供包括半导体衬底以及位于其上的PMOS器件的伪栅极和栅极间隙壁的前端器件;

步骤S102:在所述半导体衬底位于所述PMOS器件的栅极间隙壁两侧的部分之中形成沟槽;

步骤S103:形成至少一部分位于所述沟槽内的嵌入式压应力层,所述嵌入式压应力层包括镓化硅、镓砷掺杂的硅、镓掺杂的锗硅、砷镓掺杂的锗硅中的至少一种。

可选地,在所述步骤S103中,在所述嵌入式压应力层中还掺杂有硼。

其中,在所述步骤S103中,形成所述嵌入式压应力层的方法为外延生长法,在外延生长工艺中,用于对锗硅进行镓掺杂或砷掺杂的前驱气体为无机物或有机物。

其中,用作镓掺杂的前驱气体为有机物,所述前驱气体包括GaH4、Ga2H6、GaCl4和GaF4中的至少一种。

其中,用作镓掺杂的前驱气体为无机物,所述前驱气体包括Ga(OC2H5)4

其中,用作砷掺杂的前驱气体为有机物,所述前驱气体包括AsH4、As2H6、AsCl4或AsF4中的至少一种。

其中,用作砷掺杂的前驱气体为无机物,所述前驱气体包括As(OC2H5)4

其中,在所述步骤S103中,通过控制前驱气体中镓和砷的比率控制所述嵌入式压应力层中镓和砷的比率。

其中,所述嵌入式压应力层中镓或砷的掺杂浓度为原子百分比0%-50%。

本发明实施例二提供一种半导体器件,该半导体器件包括半导体衬底以及位于所述半导体衬底上的PMOS器件,还包括位于所述PMOS器件的沟道区域两侧的至少一部分嵌入所述半导体衬底的嵌入式压应力层,其中,所述嵌入式压应力层包括镓化硅、镓砷掺杂的硅、镓掺杂的锗硅、砷镓掺杂的锗硅中的至少一种。

其中,所述嵌入式压应力层中还掺杂有硼。

其中,所述嵌入式压应力层中镓或砷的浓度为原子百分比0%-50%。

本发明实施例三提供一种电子装置,其包括上述的半导体器件。

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