[发明专利]带有梯度含锗沟道的FinFET

说明书

一种方法包括：形成半导体鳍状件，在该半导体鳍状件的顶面和侧壁上形成伪栅极，以及去除该伪栅极以形成凹槽。该半导体鳍状件暴露于该凹槽。在去除该伪栅极之后，对该半导体鳍状件实施氧化以形成位于该凹槽中的富集的含锗鳍状件和位于该富集的含锗鳍状件的顶面和侧壁上的氧化硅层。该方法还包括在该富集的含锗鳍状件上方形成栅极电介质，以及在该栅极电介质上方形成栅电极。本发明还包括带有梯度含锗沟道的FinFET。

技术领域

本发明涉及带有梯度含锗沟道的FinFET。

背景技术

金属氧化物半导体（MOS）晶体管的速度与MOS晶体管的驱动电流密切相关，而该驱动电流进一步与MOS晶体管的沟道中的电荷迁移率密切相关。例如，当NMOS晶体管的沟道区域中的电子迁移率较高时，该NMOS晶体管具有较大的驱动电流，而当PMOS晶体管的沟道区域中的空穴迁移率较高时，该PMOS晶体管具有较大的驱动电流。由此，包含III族和V族元素的锗、硅锗和化合物半导体材料（下文称为III-V族化合物半导体）由于其较高的电子迁移率和/或空穴迁移率而成为了形成MOS器件的良好候选物。

锗、硅锗和III-V族化合物半导体区域对形成鳍式场效应晶体管（FinFET）的沟道区域来说也是很有前途的材料。目前正在对进一步改进FinFET上的驱动电流的方法和结构进行研究。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，根据本发明的一个方面，提供了一种方法，包括：形成半导体鳍状件；在所述半导体鳍状件的顶面和侧壁上形成伪栅极；去除所述伪栅极以形成凹槽，其中，所述半导体鳍状件暴露于所述凹槽；在去除所述伪栅极之后，对所述半导体鳍状件实施氧化以形成：位于所述凹槽中的富集的含锗鳍状件；和位于所述富集的含锗鳍状件的顶面和侧壁上的氧化硅层；在所述富集的含锗鳍状件上方形成栅极电介质；以及在所述栅极电介质上方形成栅电极。

在上述方法中，还包括：在所述氧化之后和形成所述栅极电介质之前，去除所述氧化硅层。

在上述方法中，还包括：在所述伪栅极的相对侧上形成源极和漏极区域；以及在去除所述伪栅极之前，形成层间电介质（ILD）以覆盖所述源极和漏极区域。

在上述方法中，还包括：在所述伪栅极的相对侧上形成源极和漏极区域；以及在去除所述伪栅极之前，形成层间电介质（ILD）以覆盖所述源极和漏极区域，该方法还包括：在所述氧化之前，实施退火。

在上述方法中，还包括：在所述伪栅极的相对侧上形成源极和漏极区域；以及在去除所述伪栅极之前，形成层间电介质（ILD）以覆盖所述源极和漏极区域，该方法还包括：在所述氧化之前，实施退火，其中，以高于所述富集的含锗鳍状件的熔化温度的温度实施所述退火。

在上述方法中，其中，所述半导体鳍状件包含硅锗，并且在所述氧化中富集所述硅锗。

在上述方法中，其中，所述半导体鳍状件包含硅鳍状件，并且所述方法还包括：在去除所述伪栅极之后，在所述硅鳍状件的侧壁和顶面上形成硅锗层，其中，在所述氧化中氧化所述硅锗层。

在上述方法中，其中，以介于大约400℃和大约600℃之间的温度实施所述氧化。

根据本发明的另一方面，还提供了一种方法，包括：形成延伸至硅衬底中的隔离区域；实施外延以替换所述硅衬底位于所述隔离区域之间的部分以形成硅锗带状件；将所述隔离区域凹进，其中，位于所述凹进的隔离区域的顶面上方的所述硅锗带状件的顶部形成硅锗鳍状件；在所述硅锗鳍状件的侧壁和顶面上形成伪栅极堆叠件；在所述伪栅极堆叠件的侧部上形成源极/漏极区域；形成层间电介质（ILD）以覆盖所述源极/漏极区域；去除所述伪栅极堆叠件以在所述ILD中形成凹槽；以及对所述硅锗鳍状件暴露于所述凹槽的部分实施氧化，以形成富集的含锗半导体鳍状件。

在上述方法中，还包括：在所述凹槽中形成替换栅极，其中，所述替换栅极和所述源极/漏极区域形成鳍式场效应晶体管（FinFET）的一部分。