包括異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體器件、電子器件及其接觸結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說(shuō)明】包括異質(zhì)結(jié)的半導(dǎo)體器件、電子器件及其接觸結(jié)構(gòu)
[0001 ]本申請(qǐng)要求于2014年11月26日提交到美國(guó)專利商標(biāo)局的第62/085,092號(hào)美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)和于2015年11月16日提交到美國(guó)專利商標(biāo)局的第14/942，193號(hào)美國(guó)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)，上述美國(guó)專利申請(qǐng)的全部公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用包含于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體涉及集成電路器件領(lǐng)域，更具體地，涉及利用被配置為作為半導(dǎo)體來(lái)操作的材料的集成電路器件。
【背景技術(shù)】
[0003]隨著MOS器件持續(xù)減小尺寸，寄生電阻會(huì)成為更大的問(wèn)題，S卩，與之前的節(jié)點(diǎn)相比，可能在每個(gè)新節(jié)點(diǎn)處引起更高百分比的總電阻，并且寄生電阻會(huì)成為這種器件的性能上的因素。另外，被選用于溝道(例如MOS器件的溝道)的特定材料不會(huì)總是適合于或兼容于低電阻的接觸件。
[0004]在公開(kāi)號(hào)為2006/0202266和2009/0166742的美國(guó)專利中進(jìn)一步討論了寄生電阻，這兩件美國(guó)專利的公開(kāi)內(nèi)容通過(guò)引用全部包含于此。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例可以提供用于低接觸電阻的包括異質(zhì)結(jié)的器件接觸結(jié)構(gòu)。依照這些實(shí)施例，半導(dǎo)體器件可以包括溝道區(qū)和金屬接觸件，溝道區(qū)具有在半導(dǎo)體器件的操作(導(dǎo)通狀態(tài))期間用于溝道區(qū)中的多數(shù)載流子的第一半導(dǎo)體材料。源/漏區(qū)可以包括包含第二半導(dǎo)體材料的半導(dǎo)體材料合金以及位于金屬接觸件和溝道區(qū)之間的至少一個(gè)異質(zhì)結(jié)，其中，異質(zhì)結(jié)形成用于多數(shù)載流子的能帶邊緣偏移，該能帶邊緣偏移小于或等于約0.2eV。
[0006]在根據(jù)發(fā)明構(gòu)思的一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料合金可以包括第三半導(dǎo)體材料和第二半導(dǎo)體材料的緩變組分，其中，第三半導(dǎo)體材料不與第一半導(dǎo)體材料完全混合，g卩，無(wú)法通過(guò)從第一半導(dǎo)體材料開(kāi)始使合金連續(xù)地緩變而獲得第三半導(dǎo)體材料。
[0007]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述異質(zhì)結(jié)的能帶邊緣偏移可以是約0.0eV。
[0008]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，所述異質(zhì)結(jié)的能帶邊緣偏移可以小于0.2eV，并且異質(zhì)結(jié)區(qū)域可以摻雜有導(dǎo)電類型與多數(shù)載流子的導(dǎo)電類型對(duì)應(yīng)的摻雜劑。
[0009]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料合金的緩變組分可以在溝道區(qū)的第一半導(dǎo)體材料的界面處包括富第二半導(dǎo)體材料的濃度及貧第三半導(dǎo)體材料的濃度，并且在金屬接觸件的界面處進(jìn)展為貧第二半導(dǎo)體材料的濃度及富第三半導(dǎo)體材料的濃度。
[0010]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料合金的緩變組分可以由S2XS3PX來(lái)提供，其中，S3是第三半導(dǎo)體材料，S2是第二半導(dǎo)體材料。在一些實(shí)施例中，在金屬接觸件的界面處X = O，并且在第一半導(dǎo)體材料的界面處X = I。
[0011]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體材料合金的緩變組分中的增量可以被配置為防止緩變組分中的相鄰等級(jí)之間的能帶偏移大于約0.2eV。
[0012]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電子器件可以包括金屬接觸件和具有第一材料的溝道區(qū)，該溝道區(qū)在半導(dǎo)體器件的操作期間用于溝道區(qū)中的多數(shù)載流子。源/漏區(qū)可以包括材料合金，所述材料合金包括至少一種材料組分并且可以不含有第一材料的全部組分，使得在溝道區(qū)與金屬接觸件的界面之間的所述材料合金的組分緩變避免在所述組分緩變中的增量之間的和在能帶邊緣偏移處的突然變化。
[0013]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，第一材料具有第一晶格結(jié)構(gòu)，材料合金可以具有與第一晶格結(jié)構(gòu)不同的第二晶格結(jié)構(gòu)以形成具有用于多數(shù)載流子的能帶邊緣偏移的異質(zhì)結(jié)，所述能帶邊緣偏移小于或等于約0.2eVo
[0014]在一些實(shí)施例中，半導(dǎo)體器件可以包括金屬接觸件和溝道區(qū)，溝道區(qū)具有在半導(dǎo)體器件的操作(導(dǎo)通狀態(tài))期間用于溝道區(qū)中的多數(shù)載流子的第一半導(dǎo)體材料。源/漏區(qū)可以包括:第一部，位于與包括半導(dǎo)體材料合金的溝道近鄰，該半導(dǎo)體材料合金包括第二半導(dǎo)體材料和第三半導(dǎo)體材料的緩變組分以及第二半導(dǎo)體材料。源/漏區(qū)可以包括:近鄰于金屬接觸件的另一部，該金屬接觸件包括第四半導(dǎo)體材料，其中，源/漏區(qū)的兩個(gè)部分之間的界面是具有用于多數(shù)載流子的能帶邊緣偏移的異質(zhì)結(jié)，該能帶邊緣偏移小于或等于約0.2eV，異質(zhì)結(jié)摻雜有與多數(shù)載流子的導(dǎo)電對(duì)應(yīng)的摻雜劑類型。在這些實(shí)施例的一些中，可以選擇在與溝道和溝道材料近鄰的源/漏區(qū)的部分之間沒(méi)有形成異質(zhì)結(jié)的材料。例如，在一些實(shí)施例中，選擇半導(dǎo)體材料合金使得半導(dǎo)體材料合金可以緩變從而在與溝道的界面處基本上是第一半導(dǎo)體材料。在其他實(shí)施例中，具有用于多數(shù)載流子的等于或小于0.2eV的能帶邊緣偏移并摻雜有與多數(shù)載流子的導(dǎo)電對(duì)應(yīng)的摻雜劑類型的第二異質(zhì)結(jié)可以存在于半導(dǎo)體合金和第一半導(dǎo)體材料的界面處。
[0015]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電子器件接觸結(jié)構(gòu)可以包括:金屬接觸件和緩變組分層，所述緩變組分層包括第一材料(SI)和第二材料(S2)，第一材料(SI)和第二材料(S2)根據(jù)緩變組分層內(nèi)deSSwSSh給出緩變組分而彼此組合，其中，緩變組分層的組分在接近金屬接觸件的X = O處全部是第二材料S2，在遠(yuǎn)離金屬接觸件的X = I處是全部的SI，其中，緩變組分層的在X = O和X=I之間的組分足以避免對(duì)所述電子器件的選定載流子在緩變組分層內(nèi)的能帶邊緣偏移大于0.2eV。第三材料S3，在X = I處可以與緩變組分層接觸，第三材料S3被選擇為與第一材料SI形成等于或小于約0.2eV的異質(zhì)結(jié)，其中，第二材料S2被選擇為向金屬接觸件提供等于或小于約0.2eV肖特基勢(shì)皇高度。
[0016]在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中，電子器件接觸結(jié)構(gòu)可以包括:金屬接觸件和緩變組分層，所述緩變組分層包括第一材料(SI)和第二材料(S2)，第一材料(SI)和第二材料
(S2)根據(jù)緩變組分層內(nèi)deSSwSSh給出緩變組分而彼此組合，其中，緩變組分層的組分在接近金屬接觸件的X = O處全部是第二材料S2，在遠(yuǎn)離金屬接觸件的X = I處是全部的SI，其中，緩變組分層的在X = O和X=I之間的組分足以避免對(duì)所述電子器件的選定載流子在緩變組分層內(nèi)的能帶邊緣偏移大于0.2eV。第三材料S3可以布置為將金屬接觸件從緩變組分層隔開(kāi)并與緩變組分層x = 0的位置處鄰近，第三材料S3被選擇為第二材料S2形成等于或小于約0.2eV的異質(zhì)結(jié)，并向金屬接觸件提供等于或小于約0.2eV肖特基勢(shì)皇高度。
【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中近鄰于源/漏區(qū)包括在溝道區(qū)和在源/漏區(qū)上表面處的金屬接觸件的之間的具有平順地緩變組分的半導(dǎo)體材料合金的溝道區(qū)域剖視圖。
[0018]圖2和圖3是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中包括對(duì)應(yīng)半導(dǎo)體材料合金在溝道區(qū)和在源/漏區(qū)上表面處的金屬接觸件之間平順地緩變的替代溝道區(qū)和相關(guān)源/漏區(qū)幾何圖形的剖視圖。
[0019]圖4是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中在溝道區(qū)材料和金屬接觸件之間的半導(dǎo)體材料合金的線性組分緩變配置的示意圖。
[0020]圖5是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中在溝道區(qū)材料和金屬之間的半導(dǎo)體材料合金非線性組分緩變配置的示意圖。
[0021]圖6是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中在溝道區(qū)材料和金屬接觸件之間的半導(dǎo)體材料合金的臺(tái)階組分緩變配置的示意圖。
[0022]圖7是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中與金屬鄰近在溝道區(qū)材料和界面材料之間的半導(dǎo)體材料合金的組分緩變配置的示意圖。
[0023]圖8是在根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施例中在溝道區(qū)材料和金屬接觸件之間的第一半導(dǎo)體材料合金和第二半導(dǎo)體材料合金的組分緩變配置的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0024]以下參照附圖來(lái)描述示例實(shí)施例。在不偏離本公開(kāi)的精神和教導(dǎo)的情況下，許多不同的形式和實(shí)施例是可能的，并不應(yīng)該被解釋為局限于在此闡述的示例實(shí)施例。相反，提供這些實(shí)施例使得本公開(kāi)將是徹底的和完整的，并將把本公開(kāi)的范圍傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清晰起見(jiàn)，可以夸大層和區(qū)域的尺寸和相對(duì)尺寸。同樣的附圖標(biāo)記始終表示同樣的元件。
[0025]在此參照作為示例實(shí)施例的理想實(shí)施例和中間結(jié)構(gòu)的示意圖的剖視圖來(lái)描述本發(fā)明的實(shí)施例。像這樣，預(yù)計(jì)會(huì)出現(xiàn)例如由制造技術(shù)和/或公差引起的圖示的形狀的變化。因此，發(fā)明構(gòu)思的示例實(shí)施例不應(yīng)該被解釋為局限于在這里示出的特定形狀，而應(yīng)包括由例如制造導(dǎo)致的形狀的偏