[发明专利]氟掺杂信道硅锗层

说明书

技术领域

本揭示涉及半导体装置中的信道硅锗(channel silicon-germanium，简称cSiGe)层。本揭示尤其适用于形成具有改良型接口粗糙度的信道硅锗层，同时维持p信道金属氧化物半导体场效晶体管(PMOSFET)中的临界电压效率。

背景技术

针对高k介电金属栅极技术在PMOSFET中使用信道硅锗层可降低临界电压(threshold voltage)。然而，降低临界电压所需的例如等于或大于100埃()的厚度提高信道硅锗层与其它层（例如硅衬底及/或栅极介电层）之间的粗糙度。接口粗糙度的增加使晶体管的可靠度及效能降低。

因此，存在令具有改良型接口粗糙度的信道硅锗层较厚又同时维持有效临界电压的方法、及所产生的装置的需求。

发明内容

本揭示的一个态样是用于在PMOSFET中形成氟掺杂信道硅锗层的有效方法。

本揭示的另一个态样是具有氟掺杂信道硅锗层的PMOSFET。

本揭示的另外态样及其它特征将在下文的说明中提出，并且在审阅下文后对于所属领域的技术人员将是显而易知或可学习自本揭示的实践。可如所附权利要求书特别指出而实现并且取得本揭示的优点。

根据本揭示，某些技术功效可藉由包括如下所述的方法而部分达成：在衬底(substrate)中指定作为信道区的区域，在所指定信道区之上形成信道硅锗层，以及将氟直接植入到信道硅锗层内。

本揭示的一个态样包括以8×10¹⁴至2×10¹⁵原子/平方公分(cm²)的剂量在信道硅锗层中植入氟。本揭示的一个态样是以5至10仟电子伏特(keV)的能量在信道硅锗层中植入氟。本揭示的又一个态样是在植入氟之后以400至650℃对信道硅锗进行退火。本揭示另外的态样是形成信道硅锗层至40到80埃的厚度。本揭示的另一个态样是在信道硅锗层上方形成栅极介电层。本揭示另外的态样是在栅极介电层上形成栅极。

进一步技术功效也可藉由包括如下所述的方法而部分达成：将氟植入到硅衬底中被指定为信道区的区域，在所指定信道区之上形成信道硅锗层，以及加热硅衬底和信道硅锗层以使氟扩散到信道硅锗层内。

另一个态样包括以1×10¹⁵至3×10¹⁵原子/平方公分的剂量在所指定信道区中植入氟。另外的态样包括以5至10仟电子伏特的能量在所指定信道区中植入氟。又一个态样包括在植入氟之后以及形成信道硅锗层之前以650至1050℃对硅衬底进行退火。进一步态样包括形成信道硅锗层至40到80埃的厚度。其它态样包括在信道硅锗层之上形成栅极介电层，其中，硅衬底和信道硅锗层的加热发生在形成栅极介电层期间及/或之后。进一步态样包括在栅极介电层上形成栅极，其中，硅衬底和信道硅锗层的加热发生在形成栅极期间及/或之后。

本揭示的另一个态样是装置，其包括：衬底，衬底中的P型信道区，以及衬底上的P型信道区之上的氟掺杂信道硅锗层，信道硅锗层形成至40到80埃的厚度。

态样包括以5至10keV的能量植入的氟。另外的态样包括以1×10¹⁵至3×10¹⁵原子/平方公分的剂量植入并且以650至1050℃进行退火的氟。进一步态样包括以8×10¹⁴至2×10¹⁵原子/平方公分的剂量植入并且以400至650℃进行退火的氟。又一个态样包括信道硅锗层之上的栅极介电层。另一个态样包括栅极介电层之上的高k介电质金属栅极。

本揭示另外的态样及技术功效经由下文所述实施方式对所属领域的技术人员而言将显而易见，其中，本揭示的具体实施例单纯地藉由描述经考虑用以实施本揭示的最佳模式予以说明。将了解的是，本揭示能有其它及不同的具体实施例，并且其细节能以各种明显方式改进，全部都不脱离本揭示内容。因此，图式及说明本质上视为描述性而非限制性。

附图说明

本揭示藉由实施例而非经由限制予以在所附图式的图标中描述，并且相同的组件符号意指类似组件，以及其中：

图1至图4为根据一个示例性具体实施例示意性描述用于在PMOSFET中形成氟掺杂信道硅锗层的方法；以及

图5至图7为根据替代的示例性具体实施例示意性描述用于在PMOSFET中形成氟掺杂信道硅锗层的方法。

主要组件符号说明

101 衬底

103 区域

201 信道硅锗层