專利名稱：形成凹槽柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和方法
背景技術(shù)：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體處理方法和結(jié)構(gòu)，更具體地，涉及具有多種不同材料的半導(dǎo)體層的凹槽柵極場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中下部層是對(duì)于上部層的材料選擇地蝕刻的，以創(chuàng)建用于增強(qiáng)的性能的凹槽柵極晶體管結(jié)構(gòu)。
金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)包括在單晶半導(dǎo)體的基片上具有在柵極介質(zhì)層上的一個(gè)或多個(gè)柵極導(dǎo)體層的絕緣柵極。柵極導(dǎo)體通常包括多晶硅材料層，以及柵極介質(zhì)層在基片是硅時(shí)常常由諸如氧化硅等氧化物組成。金屬硅化物層通常被形成在多晶硅層上，以減小柵極導(dǎo)體的電阻。有時(shí)，上部金屬層(例如，鎢)形成柵極導(dǎo)體的一部分。
MOSFET通過(guò)隔離結(jié)構(gòu)，例如淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，而與半導(dǎo)體基片內(nèi)的其它集成電路器件電隔離。在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)之間的區(qū)域確定在其上制作MOSFET和可能的其它器件的、半導(dǎo)體基片內(nèi)起作用的器件區(qū)域。
在MOSFET的柵極的任一面，源極-漏極區(qū)域以及源極-漏極延伸區(qū)域被形成在基片內(nèi)。MOSFET源極-漏極延伸區(qū)域是具有淺結(jié)的淺區(qū)域，用來(lái)使得短溝道效應(yīng)最小化。源極-漏極延伸區(qū)域通常被輕微地?fù)诫s，這與源極-漏極區(qū)域不同，源極-漏極區(qū)域是更重地?fù)诫s的區(qū)域。通常，摻雜區(qū)域是比起基片包含更高濃度的P型或N型摻雜劑的區(qū)域。
在集成電路(IC)技術(shù)發(fā)展中長(zhǎng)期來(lái)認(rèn)識(shí)到的重要的目標(biāo)是縮小IC的尺寸。IC尺寸的這樣的縮小將減小元件和信號(hào)線電容，這是對(duì)于得到集成電路的更高速度性能關(guān)鍵的。而且，減小IC管芯的面積導(dǎo)致IC制造生產(chǎn)的更高的產(chǎn)量。這樣的優(yōu)點(diǎn)是不斷縮小IC尺寸和創(chuàng)建甚至更小的MOSFET結(jié)構(gòu)作為IC的基本構(gòu)建塊的驅(qū)動(dòng)力。然而，隨著MOSFET的尺寸縮小到幾十納米，由于在漏極延伸區(qū)域和源極延伸區(qū)域上的柵極介質(zhì)的重疊引起的寄生電容--稱為Miller電容--，成為限制MOSFET的速度性能方面的重大的因素，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的。作為解決這個(gè)特定的問(wèn)題的一個(gè)方法，形成凹槽柵極結(jié)構(gòu)。帶有凹槽柵的MOSFET具有柵極導(dǎo)體，在其中下部層被蝕刻而變?yōu)楦?。這樣，晶體管溝道的長(zhǎng)度被減小，由此導(dǎo)致電流增加和改進(jìn)的器件性能。
然而，在制造凹槽柵極結(jié)構(gòu)時(shí)經(jīng)常遇到的問(wèn)題起源于在減小柵極導(dǎo)體長(zhǎng)度時(shí)造成的問(wèn)題。因?yàn)闁艠O導(dǎo)體的寬度確定晶體管通道的相應(yīng)的長(zhǎng)度，所以晶體管通道長(zhǎng)度在水平方向被減小時(shí)在垂直方向上也被減小。因此，淺源極-漏極延伸區(qū)域的垂直厚度也必須減小。然而，控制淺源極-漏極延伸區(qū)域的垂直厚度需要精確地控制摻雜劑在細(xì)小尺度上的分布，這成為在對(duì)于凹槽柵和其它柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)的限制范圍和可靠性考慮方面的嚴(yán)重的困難。
在大多數(shù)事例中，凹槽柵的設(shè)計(jì)取決于所使用的柵極介質(zhì)的可靠性。遺憾的是，可用的柵極介質(zhì)還沒(méi)有被證明為能夠可靠地提供一致的和均勻的介質(zhì)長(zhǎng)度、低泄漏、和防止過(guò)早破碎的保護(hù)。因而，要尋找一種提供具有凹槽柵的新結(jié)構(gòu)和方法。
發(fā)明概要本發(fā)明的形成凹槽柵MOSFET的結(jié)構(gòu)和方法解決諸如器件可靠性的問(wèn)題。柵極介質(zhì)(例如，柵極氧化物)被形成在優(yōu)選地由隔離溝槽區(qū)域限定的半導(dǎo)體基片的工作區(qū)域的表面上。然后，把多晶硅層沉積在柵極介質(zhì)上。在這個(gè)步驟后面是進(jìn)行沉積硅鍺(SiGe)層。多晶硅層的側(cè)壁然后對(duì)于SiGe層選擇地進(jìn)行橫向蝕刻，以創(chuàng)建凹槽柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，SiGe層比起下部的多晶硅層更寬。側(cè)壁分隔件優(yōu)選地被形成在SiGe層和多晶硅層的側(cè)壁上。硅化物層優(yōu)選地在SiGe層上形成側(cè)壁分隔件后被形成在SiGe層上，以減小柵極導(dǎo)體的電阻。這樣的硅化物層優(yōu)選地從被沉積在SiGe層上的多晶硅層被形成為自對(duì)準(zhǔn)硅化物(salicide)。在完成晶體管時(shí)優(yōu)選地執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)其它處理步驟(例如，源極和漏極注入、柵極堆疊層摻雜(多晶硅層和SiGe層)、硅化、延伸區(qū)域注入、和口袋狀(pocket)輕微摻雜漏極(LDD)注入)。
優(yōu)選地，為了達(dá)到凹槽柵極結(jié)構(gòu)，下面的多晶硅層例如通過(guò)對(duì)于SiGe層選擇的各向同性濕蝕刻而被橫向地蝕刻。優(yōu)選的蝕刻方法包括漂洗形成保護(hù)性氧化物和蝕刻在其間的多晶硅層的交替步驟。
附圖簡(jiǎn)述

圖1A是顯示本發(fā)明的完成的器件的實(shí)施例的頂視圖。圖1B提供圖1A所示的器件實(shí)施例的截面圖。
圖2A和2B是分別顯示在本發(fā)明的方法實(shí)施例中初始階段的頂視圖和截面圖。
圖3是顯示跟隨在圖2A和2B所示的階段后面的以后階段的截面圖，其中柵極氧化物層和多晶硅層被形成在基片的工作區(qū)域上。
圖4是顯示在沉積硅鍺(SiGe)層后的以后階段的截面圖。
圖5是顯示在第二多晶硅層被形成在SiGe層后，在圖4的階段后的以后階段的截面圖。
圖6是顯示在掩膜層被沉積后的以后階段的截面圖。
圖7A和7B是分別顯示其中沉積層被蝕刻以限定柵極堆疊層的以后的階段的頂視圖和截面圖。
圖8A和8B是分別顯示其中部分柵極堆疊層被橫向蝕刻的以后的階段的頂視圖和截面圖。
圖9A和9B是分別顯示其中進(jìn)行去除掩膜層的以后階段的頂視圖和截面圖。
圖10是顯示在圖9A和9B所示的階段以后用于形成口袋狀輕微摻雜漏極(LDD)延伸區(qū)域的注入步驟的截面圖。
圖11是顯示其中分隔件區(qū)域被形成在SiGe層和下面的多晶硅層的側(cè)壁上的處理步驟的截面圖。
圖12是顯示按照這里提供的方法的實(shí)施例執(zhí)行的延伸區(qū)域注入步驟的截面圖。
發(fā)明詳細(xì)描述圖1到12顯示包括器件結(jié)構(gòu)和用于制作器件形成具有凹槽柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的方法的實(shí)施例。
圖1A提供按照本發(fā)明的實(shí)施例的MOSFET器件的頂視圖。溝槽隔離，優(yōu)選地淺溝槽隔離12，限定在半導(dǎo)體或絕緣體上的半導(dǎo)體(SOI)基片內(nèi)所形成的工作區(qū)域10。應(yīng)當(dāng)指出，溝槽隔離12的位置和它的具體的幾何形狀可以根據(jù)想要的結(jié)構(gòu)而變化。用于提供溝槽隔離的主要的目的是把MOSFET與在同一個(gè)半導(dǎo)體基片內(nèi)的其它(相鄰的)器件電隔離。隔離的位置和形狀并不是關(guān)鍵的，只要保持隔離的整體性。
柵極導(dǎo)體24被放置在工作區(qū)域10上。柵極導(dǎo)體24的頂視圖阻擋了在圖1A上分別看到側(cè)壁特征和下面的柵極介質(zhì)層。為了幫助使得這些和其它被遮擋的單元成為可識(shí)別的，引入圖1B，圖1B提供圖1A所示的MOSFET實(shí)施例的截面圖。
圖1B以截面圖顯示具有凹槽柵極結(jié)構(gòu)的MOSFET 32的結(jié)構(gòu)。如圖1B所示，MOSFET 32包括在柵極介質(zhì)層14上面的柵極導(dǎo)體24。柵極介質(zhì)層14可以由本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知的任何適當(dāng)?shù)慕橘|(zhì)制成，以及優(yōu)選地由二氧化硅組成。柵極導(dǎo)體24包括多晶硅層16，它提供在凹槽柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)中的下面的層。硅鍺(SiGe)層18放置在下面的多晶硅層16的上面。金屬硅化物層20，優(yōu)選地通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)處理過(guò)程(“salicide”)被形成，放置在SiGe層18的上面。SiGe層18比起下面的多晶硅層16更寬，以及可以比起被形成在SiGe層18上的自對(duì)準(zhǔn)硅化物層20更寬。柵極導(dǎo)體24還包括側(cè)壁分隔件26，優(yōu)選地由氮化硅制成，它覆蓋凹槽柵極結(jié)構(gòu)的暴露的側(cè)壁。在圖1B所示的實(shí)施例中，分隔件26沿著SiGe層18和下面多晶硅層16的側(cè)壁被形成，但不覆蓋硅化物層28的側(cè)壁。還如圖1B所示，MOSFET 32在柵極導(dǎo)體24的每一側(cè)包括一對(duì)源極和漏極區(qū)域30。
在MOSFET 32中，源極和漏極區(qū)域30，每個(gè)包含深度接觸結(jié)，以及優(yōu)選地包括源極和漏極延伸區(qū)域。源極和漏極延伸區(qū)域是表面的輕微摻雜的區(qū)域，而源極和漏極接觸結(jié)是深度和重?fù)诫s的。源極和漏極延伸區(qū)域的目的是使得短溝道效應(yīng)最小化，和保持諸如閾值電壓滾降和擊穿的其它器件特性，以及減小在具有亞微米或納米尺寸的MOSFET中的熱載流子注入(HCI)。源極和漏極接觸結(jié)是深的，這樣，漏極或源極硅化物可被形成在它們的頂面上，如果想要的話。更厚的(深的)源極和漏極區(qū)域通常對(duì)于降低器件電阻率以及增加電流流動(dòng)和形成良好的電接觸區(qū)域是重要的。源極和漏極接觸結(jié)允許相對(duì)較大的尺寸的硅化物形成在漏極和或源極上，由此提供與漏極和源極和漏極的低電阻接觸。所以，按照本發(fā)明方法的一個(gè)實(shí)施例，源極和漏極區(qū)域30被硅化。
如上所述，圖1A和1B顯示本發(fā)明的凹槽柵MOSFET實(shí)施例，而如上所述，圖2-12顯示用于制作具有凹槽柵極結(jié)構(gòu)的MOSFET的方法中的處理步驟。
圖2A提供相應(yīng)于圖1A所示的實(shí)施例的頂視圖，而圖2B是圖2A所示的實(shí)施例的截面圖。圖2B的截面圖相應(yīng)于圖1B所示的截面圖。
圖2A和2B顯示以前被提供來(lái)形成圖1A和1B所示的凹槽柵極結(jié)構(gòu)的、限定工作區(qū)域10的隔離溝槽12。在其中的基片和工作區(qū)域10優(yōu)選地包括單晶硅，以便于制造。如圖2A所示，工作區(qū)域10通過(guò)溝槽隔離12與基片的相鄰的區(qū)域相隔離。如圖2B所示，柵極介質(zhì)層14被形成在工作區(qū)域10上。在優(yōu)選實(shí)施例中，柵極介質(zhì)層14通過(guò)下面的基片(優(yōu)選地由硅組成)的局部氧化被形成為柵極氧化物。然而，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，只要適用于器件和制造處理過(guò)程的要求，用于形成柵極介質(zhì)和或其它材料的其它技術(shù)可被使用。
圖3顯示在圖2A和2B所示的階段以后的、處理過(guò)程的下一階段。在圖3上，多晶硅層16被沉積在柵極氧化物層14上。多晶硅層16按照工作功能需要，與下面的柵極介質(zhì)層接合的要求，和按照被制造的MOSFET 32的導(dǎo)電類(lèi)型(n型或p型)被摻雜。
圖4顯示在圖3的階段以后的、處理過(guò)程的下一階段。在圖4上，新的層被沉積在圖3所示的多晶硅/柵極介質(zhì)堆疊層上。被沉積在多晶硅層16上的新的層是硅鍺(SiGe)的多晶層18。所沉積的SiGe層18根據(jù)工作功能需要和與材料(即，它所接觸的下面的多晶硅層16)相接合的要求進(jìn)行摻雜。接著，如圖5所示，另一個(gè)多晶硅層20被沉積在如圖4所示的柵極介質(zhì)/多晶硅/SiGe堆疊層上。
如圖6所示，掩膜層22被沉積在圖5所示的各層的堆疊層上。掩膜層22的目的，尤其是，保護(hù)下面的區(qū)域免受諸如蝕刻那樣的接連的處理步驟處理。以后的垂直蝕刻--例如通過(guò)反應(yīng)離子束蝕刻而限定柵極導(dǎo)體24--依賴于掩膜層22，以便保護(hù)柵極堆疊層的層在這樣的蝕刻期間免受腐蝕。掩膜層22還在另一個(gè)蝕刻處理過(guò)程提供保護(hù)，正如下面更全面地描述的。掩膜層22優(yōu)選地包括一個(gè)或多個(gè)沉積的硬掩膜層，諸如氮化硅、低密度玻璃，例如來(lái)自四乙基化原硅酸酯前驅(qū)體(TEOS)，或摻雜的玻璃，例如硼硅酸鹽玻璃(BSG)、硼磷硅酸鹽玻璃(BPSG)、或磷硅酸鹽玻璃(PSG)。
在圖7A和7B的頂視圖和截面圖上顯示處理的以后的階段。圖7A顯示形成柵極導(dǎo)體24時(shí)的階段，在形成圖案和蝕刻(多晶硅層16、SiGe層18和上部多晶硅層20的)柵極堆疊層后，停止在下面柵極介質(zhì)14。例如通過(guò)反應(yīng)離子束蝕刻的各向異性垂直蝕刻，是用于蝕刻?hào)艠O堆疊層的優(yōu)選的手段。在處理過(guò)程中在這時(shí)，蝕刻的柵極導(dǎo)體堆疊層24具有直線側(cè)壁，如從柵極堆疊層蝕刻剩余的。
圖8A提供顯示在圖7A和7B所示的階段后、本發(fā)明的實(shí)施例中的下一個(gè)處理步驟的頂視圖和截面圖。圖8A和8B顯示在被橫向蝕刻來(lái)得到凹槽結(jié)構(gòu)后的柵極導(dǎo)體24。圖8B提供得到的凹槽柵極結(jié)構(gòu)的截面圖。如圖8B所示，第一多晶硅層16以及第二多晶硅層20被蝕刻成不如SiGe層或掩膜層22那樣寬。第一多晶硅層16和第二多晶硅層20通過(guò)對(duì)于SiGe層18和掩膜層22的材料選擇的各向同性蝕刻被蝕刻。各向同性蝕刻通過(guò)緩慢的、濕蝕刻處理過(guò)程被執(zhí)行，以便保持良好的處理過(guò)程控制。包括氫氧化銨(NH4OH)的化學(xué)優(yōu)選地被使用來(lái)提供對(duì)于第一多晶硅層16和第二多晶硅層20的良好的控制的蝕刻。
當(dāng)?shù)谝欢嗑Ч鑼?6頂部被覆蓋的SiGe層18保護(hù)和僅僅沿著被暴露到蝕刻劑的區(qū)域中的側(cè)壁被橫向蝕刻時(shí)，得到凹槽柵極結(jié)構(gòu)。同樣地，第二多晶硅層20頂部被掩膜層22保護(hù)，這樣，僅僅沿著該層20的側(cè)壁的暴露的區(qū)域被蝕刻。第二多晶硅層20的頂面必須保持被保護(hù)，這樣，硅化物層28(圖1B)可以在以后被形成。
多晶硅層16和20的各向同性選擇性蝕刻優(yōu)選地通過(guò)一系列交替的步驟被執(zhí)行，包括1)漂洗，由此保護(hù)性氧化物選擇地生長(zhǎng)在SiGe層18的暴露的表面上，和2)濕蝕刻對(duì)于受保護(hù)的SiGe層18選擇的多晶硅層16和20，蝕刻化學(xué)物質(zhì)包括氫氧化銨(NH4OH)。蝕刻化學(xué)物質(zhì)，化學(xué)濃度，和溫度是在給定層16，18和20的相對(duì)尺寸、由要被得到的SiGe層18伸出第一多晶硅層16外的量、和對(duì)于通過(guò)量目標(biāo)所需要的蝕刻速率后，為得到想要的結(jié)果而變化的因素。
接著，如圖9A和9B所示，從凹槽結(jié)構(gòu)中去除掩膜層22?？梢允褂弥T如半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域技術(shù)人員已知的傳統(tǒng)方法來(lái)達(dá)到掩膜層22的去除。掩膜層22是在執(zhí)行橫向蝕刻后的這個(gè)處理步驟期間被蝕刻的，因?yàn)榘疾劢Y(jié)構(gòu)已經(jīng)得到以及第二多晶硅層的頂部表面不再需要保護(hù)。掩膜層22被去除，以便暴露第二多晶硅層20的頂部表面，這樣，硅化物層最終可被形成在這個(gè)頂部表面，如被顯示為圖1B上的28。
圖10顯示在處理過(guò)程中執(zhí)行口袋狀(LDD)注入的以后的步驟。輕微摻雜漏極(LDD)區(qū)域被注入的原因是減小短溝道效應(yīng)。LDD區(qū)域被形成在基片的表面上。在LDD注入步驟后，通過(guò)加熱基片，注入的離子被驅(qū)動(dòng)到更深以及在基片的第一多晶硅層16的下面，處理過(guò)程同時(shí)處置由LDD離子注入可能引起的、對(duì)于基片的表面的損害。
圖11顯示在多晶硅層16和SiGe層18的側(cè)壁上側(cè)壁分隔件26的形成。側(cè)壁分隔件的作用是電隔離柵極電極?？梢允褂帽绢I(lǐng)域技術(shù)人員已知的各種各樣不同的方法。例如，氧化硅層或氮化硅層可以被沉積和然后例如通過(guò)反應(yīng)離子束蝕刻而被蝕刻，形成想要的側(cè)壁分隔件26?；缓罂梢赃M(jìn)行源極/漏極注入，以及任選的延伸區(qū)域注入，如圖12所示。這時(shí)，可以執(zhí)行摻雜包括多晶硅層16、SiGe層18和第二多晶硅層20的柵極導(dǎo)體堆疊層24的步驟。
最后，如圖1A和1B所示，執(zhí)行硅化處理過(guò)程，以減小柵極導(dǎo)體24的電阻，以及，如果想要的話，減小源極和漏極區(qū)域30的表面的電阻。這是通過(guò)在包括已經(jīng)形成的分隔件26的柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)24上沉積金屬層，例如鎢層，而被執(zhí)行的。然后，通過(guò)以足夠高溫度的退火，金屬與暴露的多晶硅層20起反應(yīng)，形成被自對(duì)準(zhǔn)于下面的暴露的硅的位置的硅化物。術(shù)語(yǔ)“salicide”表示通過(guò)這樣的自對(duì)準(zhǔn)技術(shù)形成的硅化物。
在這樣的形成硅化物的退火處理過(guò)程后，沒(méi)有消耗的和在硅化處理過(guò)程后仍舊不需要的剩余的金屬被從基片上去除，如通過(guò)對(duì)于硅化物和其它下面的材料選擇的各向同性蝕刻被去除。
如果希望在MOSFET的源極和漏極區(qū)域30的表面上提供硅化物，則在沉積想要的金屬(例如鎢)以便反應(yīng)而形成硅化物之前，首先去除在硅基片10的表面上任何剩余的柵極介質(zhì)14。然后，如上所述地執(zhí)行退火和以后去除不反應(yīng)的金屬，產(chǎn)生硅化的源極和漏極區(qū)域30。
雖然本發(fā)明是按照其某些優(yōu)選實(shí)施例描述的，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將會(huì)看到，可以在不背離僅僅由下面的所附權(quán)利要求限制的本發(fā)明的真實(shí)范圍和精神的條件下作出許多修正和增強(qiáng)方案。
權(quán)利要求
1.一種制作具有凹槽柵極結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的方法，包括限定基片的工作區(qū)域；在所述工作區(qū)域上形成柵極介質(zhì)；在所述柵極介質(zhì)上形成第一柵極導(dǎo)體多晶硅層；以及在所述多晶硅層上形成第二柵極導(dǎo)體SiGe層，所述SiGe層比起所述多晶硅層更寬，并伸出所述多晶硅層之外；以及完成所述晶體管結(jié)構(gòu)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中所述形成所述第一柵極導(dǎo)體層的步驟包括橫向蝕刻對(duì)于所述第二柵極導(dǎo)體層的所述SiGe選擇的所述第一柵極導(dǎo)體層的所述多晶硅。
3.權(quán)利要求1的方法，還包括在所述SiGe層上形成硅化物層。
4.權(quán)利要求3的方法，其中在形成所述硅化物層之前所述基片進(jìn)行源極/漏極延伸區(qū)域注入。
5.權(quán)利要求3的方法，還包括在所述多晶硅層和所述SiGe層的側(cè)壁上形成絕緣分隔件。
6.權(quán)利要求5的方法，其中所述絕緣分隔件是通過(guò)把包括二氧化硅和氮化硅中至少一種的材料沉積在所述第一和所述第二柵極導(dǎo)體層的暴露的表面上，以及各向異性地垂直地蝕刻所述沉積的材料而被形成的。
7.權(quán)利要求6的方法，其中所述硅化物層是通過(guò)在所述SiGe層上形成多晶硅層，在形成所述絕緣分隔件后沉積金屬，以及使所述金屬與所述多晶硅層起反應(yīng)以形成所述自對(duì)準(zhǔn)硅化物，而以自對(duì)準(zhǔn)的方式形成的。
8.權(quán)利要求1的方法，其中第三柵極導(dǎo)體多晶硅層被形成在所述SiGe層上，掩膜層被形成在所述第三柵極導(dǎo)體層上，所述掩膜層和所述第一、第二和第三柵極導(dǎo)體層然后通過(guò)垂直蝕刻被圖案化，停止在所述柵極介質(zhì)上，此后，所述第一柵極導(dǎo)體層被橫向蝕刻，使得所述SiGe層比起所述第一柵極導(dǎo)體層更寬，并伸出第一柵極導(dǎo)體層之外。
9.權(quán)利要求8的方法，其中所述第一柵極導(dǎo)體層通過(guò)對(duì)于所述SiGe層選擇的各向同性濕蝕刻而被橫向蝕刻。
10.權(quán)利要求9的方法，其中所述各向同性濕蝕刻是通過(guò)漂洗所述SiGe層以在其上形成保護(hù)性氧化物和蝕刻所述第一柵極導(dǎo)體層的交替步驟而執(zhí)行的。
11.權(quán)利要求1的方法，還包括把輕微摻雜漏極區(qū)域注入到所述基片的表面的步驟。
12.權(quán)利要求11的方法，其中在所述輕微摻雜漏極注入步驟期間注入的離子通過(guò)加熱所述基片被驅(qū)動(dòng)到所述基片的表面。
13.一種具有凹槽柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，包括柵極介質(zhì)，被形成在半導(dǎo)體基片的表面；在所述柵極介質(zhì)上面的柵極導(dǎo)體堆疊層，所述柵極導(dǎo)體堆疊層包括被形成在所述柵極介質(zhì)上的多晶硅層；SiGe層，形成在所述多晶硅層上，所述SiGe層比起所述多晶硅層更寬，并伸出在所述多晶硅層之外；以及源極和漏極區(qū)域，在所述柵極導(dǎo)體堆疊層的相反側(cè)形成于所述基片中。
14.權(quán)利要求13的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括在所述SiGe層上面的硅化物層。
15.權(quán)利要求13的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括被注入到所述基片中的位于所述源極和漏極區(qū)域上面的源極和漏極延伸區(qū)域。
16.權(quán)利要求15的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括在所述多晶硅層和所述SiGe層的側(cè)壁上的絕緣分隔件。
17.權(quán)利要求16的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述絕緣分隔件包括二氧化硅和氮化硅的至少一種。
18.權(quán)利要求14的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，其中所述硅化物層是自對(duì)準(zhǔn)硅化物層。
19.權(quán)利要求13的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括在所述柵極導(dǎo)體堆疊層的側(cè)壁下的注入口袋狀輕微摻雜漏極區(qū)域。
20.權(quán)利要求13的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管，還包括被形成來(lái)與所述源極和漏極區(qū)域的頂面接觸的硅化物。
全文摘要
這里公開(kāi)的形成凹槽柵極金屬氧化物場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)和方法解決諸如器件可靠性的問(wèn)題。柵極介質(zhì)(例如，柵極氧化物)被形成在優(yōu)選地由隔離溝槽區(qū)域限定的、半導(dǎo)體基片的工作區(qū)域的表面上。然后，把多晶硅層沉積在柵極介質(zhì)上。在這個(gè)步驟后面是進(jìn)行沉積硅鍺(SiGe)層。多晶硅層的側(cè)壁然后對(duì)于SiGe層選擇地進(jìn)行橫向蝕刻，以創(chuàng)建凹槽柵極導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，SiGe層比起下部的多晶硅層更寬。側(cè)壁分隔件優(yōu)選地被形成在SiGe層和多晶硅層的側(cè)壁上。硅化物層優(yōu)選地從被沉積在SiGe層上的多晶硅層被形成為自對(duì)準(zhǔn)硅化物，以減小柵極導(dǎo)體的電阻。在完成晶體管時(shí)優(yōu)選地執(zhí)行一個(gè)或多個(gè)其它處理步驟(例如，源極和漏極注入、延伸區(qū)域注入、和口袋狀輕微摻雜漏極(LDD)注入)，柵極導(dǎo)體堆疊層摻雜和硅化。
文檔編號(hào)H01L29/49GK1784768SQ200480012281
公開(kāi)日2006年6月7日 申請(qǐng)日期2004年5月6日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月6日
發(fā)明者J·貝因特納, Y·李, N·穆門(mén), P·S·弗爾施卡 申請(qǐng)人:因芬尼昂技術(shù)股份公司, 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司