[发明专利]半导体器件的接触件结构

说明书

相关申请的交叉引用

本申请与2012年11月08日提交的标题为“半导体器件的接触件结构”的共同代决和共同受让的专利申请第13/672,258号(代理案号TSM12-0787)相关，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及集成电路器件，更具体地，涉及半导体器件的接触件结构。

背景技术

随着半导体工业已进入到纳米技术工艺节点以追求更高的器件密度、更高的性能和更低的成本，在诸如鳍式场效应晶体管(FinFET)的半导体器件的三维设计的发展中已经产生了来自制造和设计问题的挑战。典型的FinFET制造为具有通过例如蚀刻掉衬底的硅层的一部分形成的从衬底延伸的薄垂直“鳍”(或鳍结构)。在该垂直鳍中形成FinFET的沟道。栅极提供在鳍的三侧上方(例如，包裹鳍)。在沟道的两侧均具有栅极允许栅极从两侧对沟道进行控制。FinFET的进一步优势包括减小短沟道效应和更高的电流。

然而，在互补金属氧化物半导体(CMOS)制造中实现这些特征和工艺还存在挑战。例如，应变材料上的硅化物形成引起FinFET的源极/漏极区的高接触电阻，从而使器件性能退化。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提供了一种半导体器件结构，包括：栅极结构，形成在半导体衬底的表面上方；凹槽，邻近所述栅极结构，其中，所述凹槽形成在所述半导体衬底的表面下方；应变材料堆叠件，填充所述凹槽，其中，所述应变材料堆叠件中的材料的晶格常数与所述衬底的晶格常数不同，其中，所述应变材料堆叠件包括硼掺杂的(B掺杂的)锗(GeB)层、金属-Ge层和金属-SiGe层；以及接触件结构，形成在层间介电(ILD)层中，其中，所述接触件结构的底部与所述金属-SiGe层接触。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件还包括位于所述GeB层和所述金属-Ge层之间的锗(Ge)层。

在上述半导体器件结构中，其中，所述GeB层的硼浓度在从约1E20原子/cm³至约4E20原子/cm³的范围内。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件还包括SiGe层，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的主要部分，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的底部。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件还包括SiGe层，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的主要部分，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的底部，其中，所述应变材料堆叠件还包括位于所述SiGe层上方的梯度SiGe层。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件还包括SiGe层，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的主要部分，其中，所述SiGe层填充所述凹槽的底部，其中，所述应变材料堆叠件还包括位于所述SiGe层上方的梯度SiGe层，其中，所述梯度SiGe层的Ge浓度从所述梯度SiGe层的底部至顶部在从约30％至约80％的范围内增大。

在上述半导体器件结构中，其中，所述金属-Ge层和所述金属-SiGe层中的金属元素相同。

在上述半导体器件结构中，其中，所述金属-Ge层和所述金属-SiGe层中的金属元素选自由Ti、Al、Mo、Zr、Hf、Ta、In、Ni、Be、Mg、Ca、Y、Ba、Sr、Sc或Ga组成的组。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件向上延伸至所述半导体衬底的表面之上。

在上述半导体器件结构中，其中，所述凹槽的深度介于约和约的范围内。

在上述半导体器件结构中，其中，所述栅极结构是替代栅极。

在上述半导体器件结构中，其中，所述栅极结构形成在所述半导体衬底的鳍上方。

在上述半导体器件结构中，其中，所述应变材料堆叠件的各个层外延地生长以填充所述凹槽。

根据本发明的另一方面，提供了一种半导体器件结构，包括：栅极结构，形成在半导体衬底的表面上方；凹槽，邻近所述栅极结构，其中，所述凹槽形成在所述半导体衬底的表面下方；应变材料堆叠件，填充所述凹槽，其中，所述应变材料堆叠件包括SiGe层、梯度SiGe层、硼掺杂的(B掺杂的)锗(GeB)层、金属-Ge层和金属-SiGe层；以及接触件结构，形成在层间介电(ILD)层中，其中，所述接触件结构的底部与所述金属-SiGe层接触。