[发明专利]外延结构、半导体装置以及其制造方法

说明书

本发明公开一种外延结构、半导体装置以及其制造方法。其中半导体装置包括一半导体基底、一形成于该半导体基底上的栅极结构以及一部分形成于该半导体基底中的外延结构。该外延结构的一垂直延伸部于与该栅极结构相邻的一区域中的该半导体基底的一上表面上方垂直延伸。该外延结构的一侧向延伸部于该半导体基底的该上表面下方的一区域朝一往该栅极结构下方的一区域以及远离该外延结构垂直延伸的一区域的方向上侧向延伸。该半导体装置还包括一层间介电层位于该外延结构的该垂直延伸部的一侧表面以及该栅极结构的一侧表面之间。该外延结构的该侧向延伸部的一上表面直接接触该层间介电层。

技术领域

本发明涉及一种半导体装置，尤其是涉及一种半导体场效晶体管以及其制造方法。

背景技术

随着半导体集成电路工业的技术发展，越来越多的半导体装置可被整合于一半导体集成电路(integrated circuit，IC)中，而个别半导体装置的体积则变得越来越小。场效晶体管(field-effect transistor，FET)于半导体IC中当作基础单元的典型半导体装置。一个场效晶体管包括一栅极结构形成于一半导体基底上以及一源极与一漏极形成于半导体基底中且与栅极结构相邻。在现有技术中，源极与漏极以对半导体基底进行掺杂而形成。随着集成电路的集成度越来越高且集成电路中的场效晶体管越来越小，许多不同的制作工艺被开发来形成源极与漏极。

上述的制作工艺之一利用外延技术来形成源极与漏极。在此制作工艺中，半导体基底被蚀刻而形成凹陷(也可被称为源极/漏极凹陷)，并接着于凹陷中沉积半导体材料以形成源极与漏极。在一些场效晶体管中，上述的半导体材料也沉积于源极/漏极凹陷的上方，故所形成的源极或漏极也被视为凸起源极或凸起漏极，其具有位于基底的表面上方的凸起部。上述的凹陷可为六边形凹陷，且也可被称为Σ形凹陷。形成六边形凹陷的制作工艺可包括以一干式蚀刻先形成一U形凹陷，接着再以一湿式蚀刻来形成六边形凹陷。

在凹陷中所沉积的半导体材料可视不同种类的场效晶体管而有所变化。举例来说，对于硅基底中形成的P型通道场效晶体管来说，可于凹陷中沉积锗化硅(也可称为硅锗，SiGe)以形成源极与漏极。由于锗化硅具有比硅更大的晶格常数，故锗化硅的源极与漏极会对场效晶体管的通道产生压缩应力，进而使得通道的空穴迁移率增加。此外，对于硅基底中形成的N型通道场效晶体管来说，可于凹陷中沉积掺杂磷的硅(Si:P)以形成源极与漏极。

图1为一现有的半导体装置100的示意图，半导体装置100包括一基底102、两个栅极结构104、一六边形的源极/漏极凹陷106以及一凸起的源极/漏极108。在现有技术中，两个栅极结构104形成于基底102上，且六边形的源极/漏极凹陷106形成于基底102中并位于栅极结构104之间。凸起的源极/漏极108形成于源极/漏极凹陷106中以及源极/漏极凹陷106上方，且凸起的源极/漏极108位于栅极结构104之间。各栅极结构104包括一栅极介电层104-2、一栅极电极104-4、一盖层104-6以及一间隙壁104-8。栅极介电层104-2形成于基底102上，栅极电极104-4形成于栅极介电层104-2上，盖层104-6形成于栅极电极104-4上，而间隙壁104-8形成于栅极结构的侧表面上，也就是说间隙壁104-8形成于栅极介电层104-2的侧表面、栅极电极104-4的侧表面以及盖层104-6的侧表面上。

源极/漏极108包括一形成于源极/漏极凹陷106中的埋入部108-2以及一形成于源极/漏极凹陷106上方的凸起部108-4，也就是说凸起部108-4形成于基底102的上表面的上方。在半导体装置100中，凸起部108-4与栅极电极104-4之间的距离(在此也称为距离S2G)由间隙壁104-8的厚度所决定。

本发明人已在现有的半导体装置100中观察到其结构上与操作上的缺点。

发明内容