[发明专利]用于在FinFET沟道中诱导应变的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于集成电路器件的FinFET和制造这些FinFET的方法

背景技术

半导体工业对更高的器件密度、更好的器件性能和更低的成本的追求推动了在更大利用垂直于衬底表面的空间意义上的三维集成电路晶体管的发展。这样的一种晶体管是多栅极场效应晶体管(也被称为MuGFET、三栅极FET、环绕栅极FET、pi-栅极FET、omega-栅极FET或FinFET)。本文所使用的名称“FinFET”是指所有的这些器件。FinFET是具有在从衬底表面延伸的半导体的鳍状结构中形成的沟道的场效应晶体管(FET)。这种沟道几何形状允许栅极环绕沟道的一侧或多侧和/或从其侧面作用于沟道。与更加传统的结构(其中单个平面将沟道与其栅极隔开)相比，这改善了对沟道的控制并且降低了短沟道效应。鳍状结构还允许沟道垂直延伸，增加了其横截面积并且在不增加晶体管的印迹的情况下允许更高的电流。

在不增加印迹的情况下允许晶体管支持较高的电流的另一种方法是在沟道中诱导应变。压缩应变增大了p型金属氧化物半导体场效应晶体管(pMOS)沟道中的电荷载流子迁移率，以及拉伸应变增大了n型金属氧化物半导体场效应晶体管(nMOS)中的电荷载流子迁移率。通常通过在邻近沟道的源极区和漏极区中形成沟槽并且在沟槽内外延生长具有不同于沟道的晶格常数的半导体来诱导沟道应变。SiGe比Si具有更大的晶格常数，并且SiGe可以生长在源极区和漏极区中以诱导用于基于硅的pMOS器件的压缩应变。SiP或SiC比硅具有更小的晶格常数，并且可以生长在源极区和漏极区中以诱导用于基于硅的nMOS器件的拉伸应变。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一方面，提供了一种集成电路器件，包括：p型FinFET，具有源极、漏极和沟道；以及膨胀材料，位于所述源极和所述漏极的下方，所述膨胀材料在所述沟道内引起压缩应变，所述压缩应变显著增大所述沟道内的电荷载流子迁移率。

在所述的器件中，所述FinFET包括半导体鳍；以及所述膨胀材料是形成部分所述鳍的半导体材料的氧化形式。在上述器件中，所述沟道包括第一半导体材料；以及所述膨胀材料是第二半导体材料的氧化形式，所述第二半导体材料具有不同于所述第一半导体材料的组成。在上述器件中，所述第一半导体材料是硅；以及所述第二半导体材料是SiGe。

在所述的器件中，所述FinFET包括半导体鳍；所述鳍在所述源极区和所述漏极区中被部分地但不是全部地底切，由此所述鳍的下部在两个相对侧上具有凹陷，并且部分所述鳍悬于所述凹陷上方；以及所述膨胀材料占据所述凹陷。

所述的器件进一步包括：n型FinFET，具有源极、漏极和沟道；以及膨胀材料，位于所述n型FinFET的沟道的下方，所述膨胀材料在所述沟道内引起拉伸应变，所述拉伸应变显著增大所述n型FinFET沟道内的电荷载流子迁移率。在一个实施例中，在上述器件中，所述n型FinFET包括半导体鳍；所述n型FinFET的鳍在所述沟道区中被部分地但不是全部地底切，由此所述n型FinFET的鳍的下部在两个相对侧上具有凹陷，并且部分所述n型FinFET的鳍悬于这些凹陷上方；以及所述膨胀材料占据所述n型FinFET鳍的凹陷。在另一个实施例中，在上述器件中，所述n型FinFET包括半导体鳍；所述n型FinFET的鳍在其沟道区中被底切；以及所述膨胀材料占据所述n型FinFET被底切的区域。

根据本发明的另一方面，提供了一种集成电路器件，包括：n型FinFET，具有源极、漏极和沟道；以及膨胀材料，位于所述沟道的下方，所述膨胀材料在所述沟道内引起拉伸应变，所述拉伸应变显著增大所述沟道内的电荷载流子迁移率。

在所述的器件中，所述FinFET包括半导体鳍；所述鳍在所述沟道区中被部分地但不是完全地底切，由此所述鳍的下部在两个相对侧上具有凹陷，并且部分所述鳍悬于所述凹陷上方；以及所述膨胀材料占据所述凹陷。

在所述的器件中，所述鳍包括不同的第一半导体材料层和第二半导体材料层；所述沟道包括第一半导体材料；以及所述膨胀材料是第二半导体材料的氧化形式。

在所述的器件中，所述第一半导体材料是硅；以及所述第二半导体材料是SiGe。