半导体器件制作方法、半导体器件及电子装置与流程

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件制作方法、半导体器件及电子装置。

背景技术：

随着半导体技术的发展，集成电路尤其是超大规模集成电路中的主要器件金属-氧化物-半导体场效应晶体管(简称mosfet)的几何尺寸一直在不断缩小，半导体器件的特征尺寸已经缩小到纳米级别。使用二氧化硅(sio2)层作为栅极介质的工艺已经达到其物理电气特性的极限，在65nm工艺的晶体管中的二氧化硅层已经缩小到5个氧原子的厚度。作为阻隔栅极和下层的绝缘体，二氧化硅层已经不能再进一步缩小了，否则产生的漏电流会让晶体管无法正常工作。为此，现有技术已提出了各种解决方案，比如采用金属栅和高介电常数(k)栅介质替代传统的重掺杂多晶硅栅和sio2(或sion)栅介质。或者采用鳍式场效应晶体管(finfet)，其可以有效控制器件按比例缩小所导致的难以克服的短沟道效应，尤其适用于22nm及以下技术节点。

此外，锗作为一种熟知的半导体材料，其电子迁移率和空穴迁移率均优于硅，因此锗在集成电路制造中是非常优秀的材料。随着高k介质材料的使用，在16/14nm技术节点的finfet中锗已经引起人们的关注，如何更好地利用锗来制作finfet是一个急需解决的问题。

因此，有必要提出一种新的制作方法，以解决上述存在的问题。

技术实现要素：

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不 意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了克服目前存在的问题，本发明一方面提供一种半导体器件的制作方法，其包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上至少形成有第一硅鳍结构和第二硅鳍结构；在所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构两侧形成硅锗层；向所述第二硅鳍结构两侧的硅锗层注入锗以提高该硅锗层的锗浓度；执行sige浓缩工艺以使所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构转变为第一硅锗鳍结构和第二硅锗鳍结构，其中，所述第二硅锗鳍结构的锗浓度大于所述第一硅锗鳍结构的锗浓度。

优选地，所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构两侧的的硅锗层通过选择性外延法形成。

优选地，通过氧化所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构两侧的硅锗层来执行所述sige浓缩工艺。

优选地，还包括下述步骤:去除所述第一硅锗鳍结构和第二硅锗鳍结构两侧被氧化的硅锗层。

优选地，所述半导体衬底上还形成有第三硅鳍结构。

优选地，还包括下述步骤：在所述第一硅鳍结构、第二硅鳍结构和第三硅鳍结构两侧形成间隙壁；去除所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构两侧的间隙壁。

优选地，所述间隙壁为氮化物。

优选地，还包括下述步骤：在执行所述sige浓缩工艺后，去除所述第三硅鳍结构两侧的间隙壁。

优选地，还包括下述步骤:在所述半导体衬底上形成图案化的光刻胶层，以至少遮挡所述第一硅鳍结构；在向所述第二硅鳍结构两侧的硅锗层注入锗以提高该硅锗层的锗浓度后，去除所述图案化的光刻胶层。

优选地，所述半导体衬底为绝缘体上硅。

本发明提出的半导体器件的制作方法，可以在半导体衬底上形成不同锗浓度的硅锗鳍结构，使得鳍结构中电子和空穴迁移能力增强，提高了半导体器件的性能。

本发明另一方面提供一种半导体器件，其包括：半导体衬底，在所述半导体衬底上至少形成有第一硅锗鳍结构和第二硅锗鳍结构，其 中，所述第二硅锗鳍结构的锗浓度大于所述第一硅锗鳍结构的锗浓度。

优选地，所述半导体衬底为绝缘体上硅。

优选地，所述第一硅锗鳍结构和第二硅锗鳍结构通过本发明上述的制作方法形成。

本发明提出的半导体器件在半导体衬底上形成有不同锗浓度的硅锗鳍结构，使得鳍结构中电子和空穴迁移能力增强，提高了半导体器件的性能。

本发明再一方面提供一种电子装置，其包括本发明提供的上述半导体器件。

本发明提出的电子装置，由于具有上述半导体器件，因而具有类似的优点。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1根据本发明一实施方式的制作方法的步骤流程图；

图2a～图2i示出了本发明一实施方式的制作方法依次实施各步骤所获得器件的剖面示意图；

图3a～图3g示出了本发明一实施方式的制作方法依次实施各步骤所获得器件的剖面示意图；

图4示出了根据本发明一实施方式的半导体器件结构示意图；

图5示出了根据本发明一实施方式的电子装置的示意图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

应当理解的是，本发明能够以不同形式实施，而不应当解释为局 限于这里提出的实施例。相反地，提供这些实施例将使公开彻底和完全，并且将本发明的范围完全地传递给本领域技术人员。在附图中，为了清楚，层和区的尺寸以及相对尺寸可能被夸大。自始至终相同附图标记表示相同的元件。

应当明白，当元件或层被称为“在…上”、“与…相邻”、“连接到”或“耦合到”其它元件或层时，其可以直接地在其它元件或层上、与之相邻、连接或耦合到其它元件或层，或者可以存在居间的元件或层。相反，当元件被称为“直接在…上”、“与…直接相邻”、“直接连接到”或“直接耦合到”其它元件或层时，则不存在居间的元件或层。应当明白，尽管可使用术语第一、第二、第三等描述各种元件、部件、区、层和/或部分，这些元件、部件、区、层和/或部分不应当被这些术语限制。这些术语仅仅用来区分一个元件、部件、区、层或部分与另一个元件、部件、区、层或部分。因此，在不脱离本发明教导之下，下面讨论的第一元件、部件、区、层或部分可表示为第二元件、部件、区、层或部分。

空间关系术语例如“在…下”、“在…下面”、“下面的”、“在…之下”、“在…之上”、“上面的”等，在这里可为了方便描述而被使用从而描述图中所示的一个元件或特征与其它元件或特征的关系。应当明白，除了图中所示的取向以外，空间关系术语意图还包括使用和操作中的器件的不同取向。例如，如果附图中的器件翻转，然后，描述为“在其它元件下面”或“在其之下”或“在其下”元件或特征将取向为在其它元件或特征“上”。因此，示例性术语“在…下面”和“在…下”可包括上和下两个取向。器件可以另外地取向(旋转90度或其它取向)并且在此使用的空间描述语相应地被解释。

在此使用的术语的目的仅在于描述具体实施例并且不作为本发明的限制。在此使用时，单数形式的“一”、“一个”和“所述/该”也意图包括复数形式，除非上下文清楚指出另外的方式。还应明白术语“组成”和/或“包括”，当在该说明书中使用时，确定所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但不排除一个或更多其它的特征、整数、步骤、操作、元件、部件和/或组的存在或添加。在此使用时，术语“和/或”包括相关所列项目的任何及所有组合。

本发明提供一种半导体器件制作方法，用于制作新型finfet器件，如图1所示具体地包括：步骤s101，提供半导体衬底，所述半导体衬底上至少形成有第一硅鳍结构和第二硅鳍结构；步骤s102，在所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构两侧形成硅锗层；步骤s103，向所述第二硅鳍结构两侧的硅锗层注入锗以提高该硅锗层的锗浓度；步骤s104，执行sige浓缩工艺以使所述第一硅鳍结构和第二硅鳍结构转变为第一硅锗鳍结构和第二硅锗鳍结构，其中，所述第二硅锗鳍结构的锗浓度大于所述第一硅锗鳍结构的锗浓度。

采用本发明的半导体器件制作方法，可以在半导体衬底上形成不同锗浓度的硅锗鳍结构，提高了finfet器件鳍结构的电子和空穴迁移能力，提高了器件的性能。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的结构及步骤，以便阐释本发明提出的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

实施例一

下面结合图2a～图2i对本发明的半导体器件的制作方法做详细描述。

首先，如图2a所示，提供半导体衬底200，该半导体衬底200形成有绝缘层201和硅层，在所述硅层上形成第一硅鳍结构202a、第二硅鳍结构202b和第三硅鳍结构202c。所述第一硅鳍结构202a、第二硅鳍结构202b和第三硅鳍结构202c通过本领域常用方法形成，比如在所述硅层上形成硬掩膜层和图形化的光刻胶层，所述光刻胶层的图形与待形成的finfet器件的鳍结构对应，然后以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层，然后以图形化的硬掩膜层为掩膜刻蚀所述硅层以形成第一硅鳍结构202a、第二硅鳍结构202b和第三硅鳍结构202c。

该半导体衬底200可以是绝缘体上硅，也可以是通过在半导体材料上形成绝缘层和硅层所获得的结构。该半导体衬底200可以形成有其它器件，例如pmos和nmos晶体管。在半导体衬底中可以形成有隔离结构，所述隔离结构为浅沟槽隔离(sti)结构或者局部氧化硅(locos)隔离结构。半导体衬底中还可以形成有cmos器件， cmos器件例如是晶体管(例如，nmos和/或pmos)等。同样，半导体衬底中还可以形成有导电构件，导电构件可以是晶体管的栅极、源极或漏极，也可以是与晶体管电连接的金属互连结构，等等。

接着，如图2b所示，在所述第一硅鳍结构202a、第二硅鳍结构202b和第三硅鳍结构202c两侧形成间隙壁203。其中，间隙壁203为氮化物，可通过诸如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等方法形成。

作为示例，在本实施例中间隙壁203为氮化硅。

接着，如图2c所示，去除第一硅鳍结构202a和第二硅鳍结构202b两侧的间隙壁203。间隙壁203的去除可采用干法刻蚀或湿法刻蚀等常用方法。

接着，如图2d所示，在第一硅鳍结构202a和第二硅鳍结构202b两侧两侧形成硅锗层204。硅锗层204可通过诸如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等沉积方法或外延法等形成。

作为示例，在本实施例中在第一硅鳍结构202a和第二硅鳍结构202b两侧两侧通过选择性外延法形成硅锗层204。

接着，如图2e所示，在所述半导体衬底200上形成图案化的光刻胶层205，以遮挡第一硅鳍结构202a和第三硅鳍结构202c两侧。

接着，如图2f所示，向第二硅鳍结构202b两侧的硅锗层204倾斜注入锗来提高该硅锗层的锗浓度。

接着，如图2g所示，去除所述图案化的光刻胶层205。具体地科通过灰化法和清洗法去除半导体衬底200上的光刻胶层205及其残余。

接着，如图2h所示，氧化第一硅鳍结构202a和第二硅鳍结构202b两侧两侧的硅锗层204，使硅锗层转变为氧化层206，同时使第一硅鳍结构202a和第二硅鳍结构202b两侧转变为第一硅锗鳍结构207a和第一硅锗鳍结构207b，并且由于第二硅鳍结构202b两侧的硅锗层204中锗浓度高于第一硅鳍结构202a两侧的硅锗层204中锗浓度，因此第二硅锗鳍结构207b中的锗浓度高于第一硅锗鳍结构207a中的锗浓度。

最后，如图2i所示，去除第三硅鳍结构202c两侧的间隙壁203 以及第一硅锗鳍结构207a和第二硅锗鳍结构207b两侧的氧化层206。

至此完成了本实施例半导体器件制作方法的全部步骤，可以理解的是该方法之前、之中或之后还可包括其他工艺步骤，比如栅极的形成、源/漏的掺杂和形成等等。

实施例二

下面结合图3a～图3g对本发明的半导体器件的制作方法做详细描述。

首先，如图3a所示，提供半导体衬底300，该半导体衬底200形成有绝缘层301和硅层，在所述硅层上形成第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b。所述第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b通过本领域常用方法形成，比如在所述硅层上形成硬掩膜层和图形化的光刻胶层，所述光刻胶层的图形与待形成的finfet器件的鳍结构对应，然后以所述光刻胶层为掩膜刻蚀所述硬掩膜层以形成图形化的硬掩膜层，然后以图形化的硬掩膜层为掩膜刻蚀所述硅层以形成第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b。

该半导体衬底300可以是绝缘体上硅，也可以是通过在半导体材料上形成绝缘层和硅层所获得的结构。该半导体衬底300可以形成有其它器件，例如pmos和nmos晶体管。在半导体衬底中可以形成有隔离结构，所述隔离结构为浅沟槽隔离(sti)结构或者局部氧化硅(locos)隔离结构。半导体衬底中还可以形成有cmos器件，cmos器件例如是晶体管(例如，nmos和/或pmos)等。同样，半导体衬底中还可以形成有导电构件，导电构件可以是晶体管的栅极、源极或漏极，也可以是与晶体管电连接的金属互连结构，等等。

接着，如图3b所示，在第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b两侧形成硅锗层303。硅锗层303可通过诸如物理气相沉积、化学气相沉积、原子层沉积等沉积方法或外延法等形成。

作为示例，在本实施例中在第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b两侧通过选择性外延法形成硅锗层303。

接着，如图3c所示，在所述半导体衬底300上形成图案化的光 刻胶层304，以遮挡第一硅鳍结构302a。

接着，如图3d所示，向第二硅鳍结构302b两侧的硅锗层303倾斜注入锗来提高该硅锗层的锗浓度。

接着，如图3e所示，去除所述图案化的光刻胶层304。具体地科通过灰化法和清洗法去除半导体衬底300上的光刻胶层304及其残余。

接着，如图3f所示，氧化第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b两侧的硅锗层303，使硅锗层转变为氧化层305，同时使第一硅鳍结构302a和第二硅鳍结构302b转变为第一硅锗鳍结构306a和第二硅锗鳍结构306b，并且由于第二硅鳍结构302b两侧的硅锗层303中锗浓度高于第一硅鳍结构302a两侧的硅锗层303中锗浓度，因此第二硅锗鳍结构306b中的锗浓度高于第一硅锗鳍结构306a中的锗浓度。

最后，如图3g所示，去除第一硅锗鳍结构306a和第二硅锗鳍结构306b两侧的氧化层305。

至此完成了本实施例半导体器件制作方法的全部步骤，可以理解的是该方法之前、之中或之后还可包括其他工艺步骤，比如栅极的形成、源/漏的掺杂和形成等等。

实施例三

本发明还提供一种采用实施例一中所述的方法制作的半导体器件，包括半导体衬底400，位于所述半导体衬底上三个鳍结构401a、401b和401c，其中所述鳍结构401a为硅鳍结构，鳍结构401b和401c硅锗鳍结构，且鳍结构401b和401c中锗浓度不同。

优选地，所述半导体衬底400为绝缘体上硅。

实施例四

本发明另外还提供一种电子装置，其包括前述的半导体器件。

由于包括的半导体器件采用晶圆级封装，因而具有该工艺带来的优点，并且由于采用上述方法进行封装，良品率较高，成本相对降低， 因此该电子装置同样具有上述优点。

该电子装置，可以是手机、平板电脑、笔记本电脑、上网本、游戏机、电视机、vcd、dvd、导航仪、照相机、摄像机、录音笔、mp3、mp4、psp等任何电子产品或设备，也可以是具有上述半导体器件的中间产品，例如：具有该集成电路的手机主板等。在本实施中以pda为例进行示例，如图5所示。

本发明已经通过上述实施例进行了说明，但应当理解的是，上述实施例只是用于举例和说明的目的，而非意在将本发明限制于所描述的实施例范围内。此外本领域技术人员可以理解的是，本发明并不局限于上述实施例，根据本发明的教导还可以做出更多种的变型和修改，这些变型和修改均落在本发明所要求保护的范围以内。本发明的保护范围由附属的权利要求书及其等效范围所界定。