用于沟道应变的锗分布的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及半导体领域，更具体地，涉及用于沟道应变的锗分布。
【背景技术】
[0002] 通过根据摩尔定律按比例减小集成芯片（1C)组件的最小部件尺寸，半导体工业 已经不断地改进了集成芯片的性能。然而，近年来，一些1C组件的按比例减小已经变得越 来越难。为了缓解按比例减小的需求，半导体工业已经在寻找改进集成芯片的性能的其他 方式。
[0003] 应变工程通常用于改进晶体管器件的性能。例如，通过对PM0S晶体管的沟道区诱 导压缩应力，改进了晶体管的迁移率和性能。通过将应变工程用于改进晶体管性能，缓解了 按比例减小集成芯片设计（例如，进一步减小栅极电介质厚度）的需求。
【发明内容】
[0004] 为解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种晶体管器件，包括：栅极结构， 设置在半导体衬底上；以及应变源极/漏极区，包括应变诱导材料，所述应变诱导材料在位 于所述半导体衬底中的源极/漏极凹槽内邻接所述栅极结构的位置处设置；其中，所述应 变诱导材料包括应变诱导组分，所述应变诱导组分具有沿着从所述源极/漏极凹槽的底面 延伸到所述源极/漏极凹槽的顶面的线的不连续的浓度分布。
[0005] 根据本发明的一个实施例，所述不连续的浓度分布包括至少两个间断点。
[0006] 根据本发明的一个实施例，所述应变诱导材料包括硅锗（SiGe);以及，所述应变 诱导组分包括锗（Ge)。
[0007] 根据本发明的一个实施例，所述应变诱导材料包括第一独特的外延层，所述第一 独特的外延层邻接所述源极/漏极凹槽的底部并且包括从第一位置处的高浓度改变为所 述第一位置上方的第二位置处的低浓度的第一应变诱导组分浓度分布。
[0008] 根据本发明的一个实施例，所述应变源极/漏极区包括多层SiGe区，所述多层 SiGe区包括多个层，所述多个层分别具有不同的锗浓度分布，所述锗浓度分布在相邻的层 之间的相交处不连续。
[0009] 根据本发明的一个实施例，所述应变诱导组分具有与沿着第二线不同的沿着第一 线的掺杂浓度分布，其中，所述第一线垂直于所述应变源极/漏极区的包括〈1〇〇>表面的第 一底面延伸，所述第二线垂直于所述应变源极/漏极区的包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0010] 根据本发明的一个实施例，所述应变源极/漏极区包括：第一硅锗（SiGe)层，设置 在所述源极/漏极凹槽的所述底面上并且具有第一锗浓度分布；第二SiGe层，设置在所述 第一 SiGe层上，其中，所述第二SiGe层具有与所述第一锗浓度分布不连续的第二锗浓度分 布；以及第三SiGe层，设置在所述第二SiGe层上，其中，所述第三SiGe层具有小于所述第 二SiGe层的最大锗浓度的第三锗浓度分布。
[0011] 根据本发明的一个实施例，所述第一 SiGe层包括从第一位置处的高锗浓度转为 所述第一位置上方的第二位置处的较低锗浓度的第一锗浓度。
[0012] 根据本发明的一个实施例，所述第一SiGe层具有与沿着第二线不同的沿着第一 线的掺杂浓度分布，其中，所述第一线垂直于包括〈1〇〇>表面的第一底面延伸，所述第二线 垂直于包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0013] 根据本发明的一个实施例，所述第一SiGe层包括介于约40%的锗浓度和约10% 的锗浓度的范围内的锗浓度。
[0014] 根据本发明的一个实施例，所述第二SiGe层包括介于约30%的锗浓度和约70% 的锗浓度的范围内的锗浓度。
[0015] 根据本发明的一个实施例，所述第三SiGe层包括硅覆盖层，所述硅覆盖层包括未 掺杂的纯娃。
[0016] 根据本发明的另一方面，提供了一种晶体管器件，包括：栅极结构，设置在半导体 衬底上；源极/漏极区，靠近所述栅极结构设置在所述半导体衬底中，所述源极/漏极区包 括多个应变诱导硅锗（SiGe)层，所述多个应变诱导SiGe层提供沿着从源极/漏极凹槽的 底面延伸到所述源极/漏极凹槽的顶面的线的不连续的锗浓度分布；其中，邻接所述源极 /漏极凹槽的底部的所述多个应变诱导SiGe层的一个包括第一锗浓度分布，所述第一锗浓 度分布从第一位置处的高锗浓度改变为所述第一位置上方的第二位置处的较低锗浓度。
[0017] 根据本发明的一个实施例，所述多个应变诱导SiGe层包括：第一硅锗（SiGe)层， 设置在所述源极/漏极凹槽的所述底面上并且具有所述第一锗浓度分布；第二SiGe层，设 置在所述第一SiGe层上，其中，所述第二SiGe层具有与所述第一锗浓度分布不连续的第二 锗浓度分布；以及第三SiGe层，设置在所述第二SiGe层上，其中，所述第三SiGe层具有小 于所述第二SiGe层的最大锗浓度的第三锗浓度分布。
[0018] 根据本发明的一个实施例，所述第一SiGe层具有与沿着第二线不同的沿着第一 线的掺杂浓度分布，其中，所述第一线垂直于包括〈1〇〇>表面的第一底面延伸，所述第二线 垂直于包括〈111>表面的第二底面延伸。
[0019] 根据本发明的一个实施例，所述第三SiGe层包括硅覆盖层，所述硅覆盖层包括未 掺杂的纯娃。
[0020] 根据本发明的又一方面，提供了一种形成晶体管器件的方法，包括：提供半导体衬 底；在所述半导体衬底上形成栅极结构；邻接所述栅极结构的一侧在所述半导体衬底内形 成源极/漏极凹槽；以及在所述源极/漏极凹槽中形成应变诱导材料，其中，所述应变诱导 材料包括应变诱导组分，所述应变诱导组分具有沿着从所述源极/漏极凹槽的底面延伸到 所述源极/漏极凹槽的顶面的线的不连续的浓度分布。
[0021] 根据本发明的一个实施例，其中，所述应变诱导材料是硅锗（SiGe);以及其中，所 述应变诱导组分是锗（Ge)。
[0022] 根据本发明的一个实施例，所述不连续的浓度分布包括至少两个间断点。
[0023] 根据本发明的一个实施例，所述应变诱导材料包括第一SiGe层，所述第一SiGe层 邻接所述源极/漏极凹槽的底部并且包括从第一位置处的高浓度改变为所述第一位置上 方的第二位置处的低浓度的第一锗浓度分布。
【附图说明】
[0024] 图1示出了在沟道区内具有不连续的锗浓度分布的应变沟道晶体管器件的一些 实施例的截面图。
[0025] 图2示出了表示出沿着延伸穿过沟道区的垂直截面的锗浓度分布的图表的一些 实施例。
[0026] 图3示出了在沟道区内具有不连续的锗浓度分布的应变沟道晶体管器件的一些 实施例的截面图。
[0027] 图4示出了形成应变沟道晶体管器件的方法的一些实施例的流程图，其中，应变 沟道晶体管器件在沟道区内具有不连续的锗浓度分布。
[0028] 图5示出了形成应变沟道晶体管器件的方法的一些额外的实施例的流程图，其 中，应变沟道晶体管器件在沟道区内具有不连续的锗浓度分布。
[0029] 图6、图7、图8A至图8B、图9示出了半导体衬底的截面图的一些实施例，以此示出 形成应变沟道晶体管器件的方法，其中，应变沟道晶体管器件在沟道区内具有不连续的锗 浓度分布。
【具体实施方式】
[0030] 参照附图作出在此的描述，其中，贯穿全文，相同的参考标号通常用于指相同的元 件，并且各个结构不一定按比例绘制。在以下描述中，为了说明的目的，阐述了许多具体细 节以帮助理解。然而，可以在较小程度的这些具体细节的情况下实施在此描述的一个或多 个方面，这对于本领域技术人员来说可能是显而易见的。在其他情况下，以框图的形式示出 已知的结构和器件以帮助理解。
[0031] 可以通过在沟道区的相对两端处形成应变诱导源极和漏极区来形成应变沟道 M0SFET(金属氧化物半导体场效应晶体管）器件。通过在衬底内形成源极和漏极凹槽以及 随后在源极和漏极凹槽内沉积应变诱导层来形成应变诱导源极和漏极区。例如，可以将诸 如硅锗（SiGe)的含锗材料沉积在p沟道M0SFET的源极凹槽或漏极凹槽内以在源极凹槽和 漏极凹槽之间的沟道区内提供压缩应变。类似地，诸如碳化硅（SiC)的含碳材料可以用于 增大n沟道M0SFET的电子迁移率。
[0032] 对于先进技术节点发展（即，节点28及以下）中的p沟道M0SFET沟道迁移率增 强，在源极凹槽或漏极凹槽内可以利用大于约40%的锗（Ge)浓度（例如，SihGe,，其中， x>40%)。通常地，Ge浓度从凹槽的底部到顶部连续地增大。虽然逐渐地增大锗浓度减小 了位错形成的可能性，但是这可以导致接近沟道处的较低的锗浓度，并因此导致应变效益 的损失。
[0033] 因此，本发明涉及具有应变源极/漏极区的晶体管器件及其相关联的形成方法， 其中，应变源极/漏极区包括具有不连续的锗浓度的应变诱导材料，不连续的锗浓度提供 改进的应变增强和位错传播。在一些实施例中，晶体管器件包括设置在半导体衬底上的栅 极结构。包括应变诱导材料的源极/漏极区设置在邻接半导体衬底中的源极/漏极凹