[发明专利]提供经反应金属源极-漏极应力结构的方法

说明书

一种为半导体装置提供源极‑漏极应力结构的方法，所述半导体装置包括源极区及漏极区。在所述源极区及所述漏极区中形成凹槽。绝缘层覆盖所述源极区及所述漏极区。所述凹槽延伸穿过位于所述源极区及所述漏极区上方的所述绝缘层。提供材料A与材料B的均质混合物层。所述均质混合物层的一些部分位于所述凹槽中。所述均质混合物层的所述部分具有高度及宽度。所述高度除以所述宽度大于三。所述均质混合物层的位于所述凹槽中的部分的顶表面是自由的。使所述均质混合物层反应以形成包含化合物A_xB_y的经反应的均质混合物层。所述化合物A_xB_y占据的体积小于所述均质混合物层的对应部分。

[相关申请的交叉参考]

本申请主张在2017年10月26日提出申请且名称为“用于得到拉伸沟道应力的经反应金属源极-漏极应力结构(REACTED METAL SOURCE-DRAIN STRESSOR FOR TENSILECHANNEL STRESS)”的序列号为62/577,610的临时专利申请的权利，所述临时专利申请被转让给本申请的受让人且并入本申请供参考。

技术领域

本发明概念涉及用于为半导体装置的沟道提供源极-漏极应力结构的方法。

背景技术

可能期望在半导体装置的沟道区中引发应变(strain)来改善性能。可采用多种方式产生沟道中的应变硅。举例来说，源极区和/或漏极区中的硅化物可在金属氧化物半导体MOS装置中引发应变。在MOS场效应晶体管(MOS field effect transistor，MOSFET)中，源极/漏极(source/drain，SD)中的硅化物通常是金属层与MOSFET的源极/漏极/沟道材料进行反应的产物。由硅化物在沟道上引发的所得应变源自硅化物与衬底/沟道材料之间的热膨胀系数(coefficient of thermal expansion)差异。更具体来说，当装置从最终硅化物相冷却时，硅化物与沟道材料的热膨胀系数差异会导致硅化物比沟道材料收缩得更多。因此，会在沟道中引发拉伸应力。然而，这种机制可实现的应力的量值可能是有限的。作为另外一种选择，金属膜可与半导体反应以形成化合物(例如，硅化物)，所述化合物占据的体积小于未反应金属与半导体层的组合体积。尽管可利用这种方法开发一些拉伸应变，然而存在会形成空隙的明显缺陷。

因此，期望一种在MOS装置的沟道中提供拉伸应变的改善机制。

发明内容

本发明阐述一种为半导体装置的沟道提供源极-漏极应力结构的方法。所述半导体装置包括源极区及漏极区。在所述源极区及所述漏极区中形成凹槽。绝缘层覆盖所述源极区及所述漏极区。所述凹槽延伸穿过位于所述源极区及所述漏极区上方的所述绝缘层的部分。提供材料A与材料B的均质混合物层。所述均质混合物层的一部分位于所述凹槽中的每一者中。所述均质混合物层的所述部分具有高度及宽度。所述高度除以所述宽度得到大于三的高宽比。所述均质混合物层的各个部分中的每一者的顶表面是自由的。使所述均质混合物层反应以形成经反应的均质混合物层。经反应的均质混合物层包含化合物A_xB_y。所述化合物A_xB_y占据的体积小于所述均质混合物层的对应部分的原始体积。

本文所述方法可更简单及容易地形成金属源极/漏极，金属源极/漏极会在沟道上引发拉伸应变且可具有低接触电阻率。接触电阻率优化可与应力分开进行优化，可使用包括非硅化物金属合金在内的各种各样的金属，向沟道内进行的扩散可得到减少或消除且开裂或空隙形成会得到减轻或防止。因此，可制作具有改善的性能及良率的MOS装置。

附图说明

图1是绘示在半导体装置中提供源极-漏极应力结构的方法的示例性实施例的流程图。

图2A至图2C绘示在制作源极-漏极应力结构期间半导体装置的示例性实施例的一些部分。