[发明专利]嵌入式锗硅结构及其制造方法

说明书

本发明公开了一种用于半导体器件源漏极的嵌入式锗硅结构，包括：半导体基体上的栅极，栅极上的掩模层，两栅极之间的半导体基体上形成有沟槽，沟槽内壁形成有第一种子层，沟槽内的第一种子层和半导体基体上形成有第二种子层，第二种子层上形成有主体层，主体层形成有盖帽层。本发明能提高器件关断电流Iboff，提升器件性能。

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别是涉及一种嵌入式锗硅结构。本发明还涉及一种嵌入式锗硅结构制造方法。

背景技术

随着集成电路的发展，场效应尺寸越来越小，半导体制造中引入了应力技术来改变沟道中的晶格结构，从而提高沟道中的载流子的迁移率；从现有的研究来看在沟道上施加拉应力能提高电子的迁移率，而施加压应力则能提高空穴的迁移率。

SiGe合金材料的研究始于20世纪50年代中期，由于工艺上的原因难以提高材料的品质。随着薄膜生长技术的发展，已能生长出晶格品质优良、电光性能很好的多种SiGe/Si结构。SiGe/Si结构可用多种外延方法生长，近年来的报道主要集中在气体源分子束外延(GSMBE)、固体源分子束外延(SSMBE)、超真空化学气相淀积(UHV/CVD)和快速加热化学气相淀积(RTCVD)等几种方法。

SiGe是近年来兴起的新型半导体材料，它有许多独特的物理性质和重要的技术应用价值，由于优异的材料特性，并与硅的微电子技术兼容，被认为是第二代硅材料。锗硅合金与应变硅，使硅材料进入到人工设计和微结构材料的时代，硅器件进入到异质结构、能带工程时代，器件的工作速度已扩展到毫米波、超快速领域。同时在光电子领域也获得应用，SiGe材料在光电子领域中的应用主要有鹰晶应变层超晶格p-i-n光探测器、雪崩光探测器、长波长光电导探测器、多量子阱光电探测器等。SiGe材料虽然有载流子迁移率高、能带可调、禁带宽度可以精确调节等优异的物理性质，但是，也存在缺点。由于Ge的晶格常数比Si大4.2％，由此造成的晶格失配会形成应变能使薄膜的组成不均匀，会显著影响材料的能带结构、禁带宽度和迁移率等主要物理性能，SiGe层厚度较小(不能超过平衡临界厚度)，从而使其应用受到很大的限制。

嵌入式SiGe技术被广泛应用以提高PMOS的的性能，嵌入式SiGe技术通过在PMOS在源区和漏区嵌入SiGe材料，能够向沟道区施加压应力，使得PMOS的性能得到显著的提升。在现有嵌入式锗硅工艺中，由于外延生长的种子层不掺杂，而主体层掺杂，使得主体层与基体接合轮廓Junction profile较难控制，使得器件的关断电流Iboff较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种用于半导体器件源漏极能提高器件关断电流Iboff的嵌入式锗硅结构。

为解决上述技术问题，本发明提供用于半导体器件源漏极的嵌入式锗硅结构，包括：半导体基体上的栅极，栅极上的掩模层；其中，两栅极之间的半导体基体上形成有沟槽，沟槽内壁形成有第一种子层，沟槽内的第一种子层和半导体基体上形成有第二种子层，第二种子层上形成有主体层，主体层形成有盖帽层。

进一步改进所述的嵌入式锗硅结构，所述沟槽是具有水平开口和水平底壁的纺锤形。

纺锤形，有一条对称轴设为AD，两条相等的长边设为AB、AC；两条相等短边BD、CD；两条对角线AD、BC互相垂直，即具有一条对称轴的四边形称做纺锤形。

进一步改进所述的嵌入式锗硅结构，所述沟槽两侧壁向半导体基体形成凸部，所述沟槽底部为水平底壁。

进一步改进所述的嵌入式锗硅结构，所述沟槽是去除竖直对角线上两个角的菱形。

进一步改进所述的嵌入式锗硅结构，所述沟槽竖直对角线上两个角去除的面积不相等。

进一步改进所述的嵌入式锗硅结构，所述沟槽竖直方向顶角被去除的面积大于底角被去除的面积。