[发明专利]用于非平面化合物半导体器件的沟道应变控制

说明书

本发明提供了一种具有不同应变的NMOS FinFET和PMOS FinFET的电路器件。在示例性实施例中，半导体器件包括其上形成有第一鳍结构和第二鳍结构的衬底。第一鳍结构包括：设置在衬底的表面之上的相对的源极/漏极区域；设置在相对的源极/漏极区域之间且设置在衬底的表面之上的沟道区域；以及设置在沟道区域和衬底之间的第一掩埋层。第一掩埋层包括化合物半导体氧化物。第二鳍结构包括设置在衬底和第二鳍结构的沟道区域之间的第二掩埋层，使得第二掩埋层在组成上不同于第一掩埋层。例如，第二鳍结构可以不包括化合物半导体氧化物。本发明涉及用于非平面化合物半导体器件的沟道应变控制。

技术领域

本发明涉及用于非平面化合物半导体器件的沟道应变控制。

背景技术

半导体工业已经进入了纳米级技术工艺节点以寻求更高的器件密度、更好的性能和更低的成本。尽管在材料和制造中具有开创性的发展，但在缩小诸如传统MOSFET的缩放平面器件方面仍具有挑战。为了克服这些挑战，电路设计者寻找新型的结构以实现改进的性能。一种探索的途径是发展三维设计，诸如，鳍式场效应晶体管(FinFET)。FinFET可以被认为是从衬底伸出并进入栅极内的典型平面器件。典型的FinFET被制造成具有从衬底向上延伸的薄“鳍”(或鳍结构)。FET的沟道形成在这个垂直的鳍中，并且在鳍的沟道区域上方提供栅极(例如，包裹围绕沟道区域)。在鳍周围包裹栅极增大了沟道区域和栅极之间的接触面积，并且允许栅极从多个侧面来控制沟道。这可以在多个方面带来优势，并且在一些应用中，FinFET提供了减小的短沟道效应、减小的漏电流和增大的电流。换句话说，与平面器件相比，FinFET可以更快、更小并更有效率。

然而，由于FinFET和其他非平面器件中固有的复杂性，因此在制造平面晶体管中使用的多种技术并不能良好的适用于制造非平面器件。仅作为一个实例，由于不同类型的半导体的不同晶格结构，因此用于在元素半导体衬底上形成化合物半导体沟道的传统技术可以产生不期望的沟道应变和/或晶格缺陷。同样地，传统技术不能够有效地在沟道区域和衬底之间形成化合物半导体氧化物或其他绝缘部件。因此，尽管现有的制造技术通常已经足够用于平面器件，但为了继续满足不断增长的设计需求，需要进一步的改进。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种半导体器件，包括：衬底；以及鳍结构，形成在所述衬底上，其中，所述鳍结构包括：相对的源极/漏极区域，设置在所述衬底的表面之上；沟道区域，设置在所述相对的源极/漏极区域之间并且设置在所述衬底的表面之上；和掩埋层，设置在所述沟道区域和所述衬底之间，其中，所述掩埋层包括化合物半导体氧化物。

在上述半导体器件中，所述掩埋层包括SiGe氧化物。

在上述半导体器件中，所述鳍结构对应于NMOS器件。

在上述半导体器件中，所述鳍结构是第一鳍结构，所述半导体器件还包括：第二鳍结构，对应于PMOS器件，并且所述第二鳍结构包括设置在所述衬底和所述第二鳍结构的沟道区域之间的掩埋层，其中，所述第二鳍结构的掩埋层不同于所述第一鳍结构的掩埋层。

在上述半导体器件中，所述第一鳍结构的掩埋层包括SiGe氧化物，而所述第二鳍结构的掩埋层不包括SiGe氧化物。

在上述半导体器件中，所述掩埋层包括具有渐变的Ge浓度的SiGe，在接近所述衬底的第一部分处的Ge浓度比在远离所述衬底的第二部分处的Ge浓度低。

在上述半导体器件中，所述渐变的Ge浓度从约20原子百分比增大至约60原子百分比。

在上述半导体器件中，所述相对的源极/漏极区域中的每个均包括设置在所述掩埋层上的晶种层以及设置在所述晶种层上的外延部分。

在上述半导体器件中，所述晶种层包括Ge浓度介于约20原子百分比和约70原子百分比之间的SiGe。