專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具備半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
作為使用具備半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件的一例的晶體管，DRAM(動態(tài)隨機(jī)存儲器)的晶體管廣為人知。圖5是現(xiàn)有的DRAM的晶體管的剖面圖。圖5所示的現(xiàn)有的DRAM晶體管具有如下的結(jié)構(gòu)。
現(xiàn)有的晶體管在半導(dǎo)體襯底1上形成包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜襯底2。還有，在SiGe結(jié)晶膜襯底2上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜4。還有，在Si結(jié)晶膜4的兩側(cè)形成具有作為源/漏區(qū)功能的包含n型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜3。還有，在Si結(jié)晶膜4上通過柵絕緣膜5形成柵電極6。
由上述Si結(jié)晶膜3、Si結(jié)晶膜4、柵絕緣膜5及柵電極6構(gòu)成n溝道晶體管7。
在上述現(xiàn)有的晶體管中，Si結(jié)晶膜4在SiGe結(jié)晶膜襯底2上形成。由此，在Si結(jié)晶膜4上產(chǎn)生晶格畸變。由此，提高了流過Si結(jié)晶膜4中的電子的遷移率。即，現(xiàn)有的晶體管由于利用在SiGe結(jié)晶膜襯底2上形成的Si結(jié)晶膜4作為構(gòu)成溝道區(qū)的材料，漏電流增大。
此外，在現(xiàn)有的技術(shù)中，Si結(jié)晶膜4在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成，在作為電子流過的導(dǎo)電部的一例而被記載的同時，SiGe結(jié)晶膜2通過與導(dǎo)電部的下表面相接，使在構(gòu)成導(dǎo)電部的半導(dǎo)體中產(chǎn)生晶格畸變，作為提高流過該導(dǎo)電部的電子的遷移率的遷移率提高部的一例而被記載。
上述現(xiàn)有的晶體管是作為溝道區(qū)的Si結(jié)晶膜4的表面與柵絕緣膜接觸的結(jié)構(gòu)。因此，在形成柵絕緣膜5的階段，Si結(jié)晶膜4的表面露出于外側(cè)。因此，在導(dǎo)電部的一例的Si結(jié)晶膜4的表面上成為容易形成自然氧化膜等的結(jié)構(gòu)。由此，在形成柵絕緣膜5后，因柵絕緣膜5的存在而引起Si結(jié)晶膜4的表面被氧化。其結(jié)果是，柵絕緣膜5自身的介電常數(shù)降低。據(jù)此，當(dāng)在柵電極上施加電壓的情況下，在Si結(jié)晶膜4上形成的溝道區(qū)成為不完全的溝道區(qū)。其結(jié)果是，產(chǎn)生不能得到所希望的漏電流的問題。
還有，在現(xiàn)有的晶體管中，作為源/漏區(qū)的Si結(jié)晶膜4的表面與在源/漏區(qū)上流過電流的導(dǎo)電構(gòu)件(例如接觸栓)接觸。即使在形成該導(dǎo)電構(gòu)件的階段，Si結(jié)晶膜4的表面也露出于外側(cè)。因此，在現(xiàn)有的晶體管中，在導(dǎo)電部的一例的Si結(jié)晶膜4的表面上容易形成自然氧化膜等。由此，在導(dǎo)電構(gòu)件和作為源/漏區(qū)的Si結(jié)晶膜4之間的接觸電阻增加。其結(jié)果是，產(chǎn)生晶體管工作速度降低的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供消除因在導(dǎo)電部的表面的自然氧化引起的在導(dǎo)電部中的導(dǎo)電性降低而產(chǎn)生的問題的半導(dǎo)體器件。
另一目的在于提供消除因在Si結(jié)晶膜的表面的自然氧化引起的在Si結(jié)晶膜中的導(dǎo)電性降低而產(chǎn)生的問題的半導(dǎo)體器件。
本發(fā)明的一個方面的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底。半導(dǎo)體襯底包括電子流過的導(dǎo)電部；通過與導(dǎo)電部的下表面相接、使得在構(gòu)成導(dǎo)電部的半導(dǎo)體中產(chǎn)生晶格畸變，使流過導(dǎo)電部的電子的遷移率提高的遷移率提高部；以及通過一邊構(gòu)成半導(dǎo)體襯底的表面一邊覆蓋導(dǎo)電部的上表面，具有抑制導(dǎo)電區(qū)被自然氧化的功能的氧化抑制部。
按照上述結(jié)構(gòu)，由于半導(dǎo)體襯底的表面層由難于被自然氧化的氧化抑制部構(gòu)成，能夠消除因半導(dǎo)體襯底的表面層被自然氧化而產(chǎn)生的問題。還有，由于電子在因遷移率提高部的影響而產(chǎn)生晶格畸變的導(dǎo)電部移動，電子的遷移率得到提高。
本發(fā)明的另一方面的半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底具有在第1 SiGe層上形成的Si層和在Si層上與Si層相接形成、而且構(gòu)成表面層的第2 SiGe層，該半導(dǎo)體器件在電子通過Si層而移動的狀態(tài)下被使用。
按照上述的結(jié)構(gòu)，由于半導(dǎo)體襯底的表面層由難于被自然氧化的第2 SiGe層構(gòu)成，能夠消除因半導(dǎo)體襯底的表面層被自然氧化而產(chǎn)生的問題。還有，由于電子在因第1 SiGe層的影響而產(chǎn)生晶格畸變的Si層中移動，電子的遷移率并不降低。進(jìn)而，由于設(shè)置在Si層的表面上的是使在Si層中產(chǎn)生晶格畸變的第1 SiGe層，使電子遷移率降低的可能性降低了。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖2是本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖3是本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖4是本發(fā)明的實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
圖5是現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
以下，使用圖1～圖4，說明本發(fā)明的實(shí)施例的半導(dǎo)體器件。
(實(shí)施例1)首先，使用圖1說明本發(fā)明的實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件。
如圖1所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體襯底1上形成包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜襯底2。還有，在SiGe結(jié)晶膜襯底2上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜4b。還有，在Si結(jié)晶膜4b上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜4a。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a及Si結(jié)晶膜4b的兩側(cè)，形成具有作為源/漏功能的包含n型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜3。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a上，通過柵絕緣膜5形成柵電極6。此外，SiGe結(jié)晶膜4a是極薄的膜。
由上述的Si結(jié)晶膜3、SiGe膜4a、Si膜4b、柵絕緣膜5及柵電極6構(gòu)成n溝道晶體管7。
按照上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，在溝道區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜4a。因此，在溝道區(qū)的表面上能夠不形成自然氧化膜而形成柵絕緣膜5。其結(jié)果是，能夠抑制柵絕緣膜的介電常數(shù)的降低。所以，當(dāng)在柵電極上施加電壓時，能夠抑制溝道區(qū)成為不完全的溝道區(qū)。因此，晶體管能夠得到所希望的漏電流。
還有，在上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在溝道區(qū)上形成有晶格畸變的Si結(jié)晶膜4b。因此，能夠不使流過溝道區(qū)的電子的遷移率降低而得到所希望的漏電流。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜3的表面上的是使在Si結(jié)晶膜3中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜4a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
(實(shí)施例2)其次，使用圖2說明本發(fā)明的實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件。如圖2所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體襯底1上形成包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜襯底2。還有，在結(jié)晶膜襯底2上形成具有作為溝道區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜4b。還有，在Si結(jié)晶膜4b上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜4a。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a及Si結(jié)晶膜4b的兩側(cè)形成具有作為源/漏區(qū)功能的、包含n型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜3b和位于Si結(jié)晶膜3b之上的包含n型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜3a。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a上，通過柵絕緣膜5形成柵電極6。此外，包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜4a是極薄的膜。
由上述的SiGe結(jié)晶膜3a、Si結(jié)晶膜3b、SiGe膜4a、Si結(jié)晶膜4b、柵絕緣膜5及柵電極6構(gòu)成n溝道晶體管7。
按照上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，在溝道區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜4a。因此，與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件同樣，晶體管能夠得到所希望的漏電流。
還有，在上述實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在溝道區(qū)上形成有晶格畸變的Si結(jié)晶膜4b。因此，能夠不使流過溝道區(qū)的電子的遷移率降低得到所希望的漏電流。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜4b的表面上的是使Si結(jié)晶膜4b中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜4a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
還有，采用本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，在源/漏區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜3a。因此，能夠在源/漏區(qū)的表面上不形成自然氧化膜而在源/漏區(qū)表面上直接連接導(dǎo)電構(gòu)件。其結(jié)果是，能夠抑制在源/漏區(qū)和與源/漏區(qū)連接的導(dǎo)電構(gòu)件之間的接觸電阻的增加。因此，能夠抑制晶體管的工作速度的降低。
還有，SiGe結(jié)晶膜3a的電阻率與Si結(jié)晶膜3b相比要低得多。因此，能夠充分降低源/漏區(qū)的電阻。從而，能夠促進(jìn)晶體管工作的高速化。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜3b的表面上的是使Si結(jié)晶膜3b中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜3a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
(實(shí)施例3)再次，使用圖3說明本發(fā)明的實(shí)施例3的半導(dǎo)體器件。
如圖3所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體襯底1上形成包含n型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜襯底2。還有，在SiGe結(jié)晶膜襯底2上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含n型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜4b。還有，在Si結(jié)晶膜4b上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含n型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜4a。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a及Si結(jié)晶膜4b的兩側(cè)形成具有作為源/漏區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜3。還有，在SiGe的結(jié)晶膜4a上通過柵絕緣膜5形成柵電極6。此外，包含n型雜質(zhì)的SiGe的結(jié)晶膜4a是極薄的膜。
由上述的Si結(jié)晶膜3、SiGe結(jié)晶膜4、Si結(jié)晶膜4b、柵絕緣膜5及柵電極6構(gòu)成P溝道晶體管7。
即，當(dāng)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件進(jìn)行比較時，除n型與p型互為相反以外沒有不同點(diǎn)。
按照上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件同樣，在溝道區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜4a。因此，能夠在溝道區(qū)的表面上不形成自然氧化膜而形成柵絕緣膜。其結(jié)果是，能夠抑制柵絕緣膜的介電常數(shù)的降低。所以，當(dāng)在柵電極上施加電壓時，能夠抑制溝道區(qū)成為不完全的溝道區(qū)。因此，晶體管能夠得到所希望的漏電流。
還有，上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例1的半導(dǎo)體器件同樣，在溝道區(qū)上形成有晶格畸變的Si結(jié)晶膜4b。因此，能夠不降低流過溝道區(qū)的電子的遷移率而得到所希望的漏電流。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜4b的表面上的是使Si結(jié)晶膜4b中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜4a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
(實(shí)施例4)再次，使用圖4說明本發(fā)明的實(shí)施例4的半導(dǎo)體器件。
如圖4所示，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，在半導(dǎo)體襯底上形成包含n型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜襯底2。還有，在SiGe結(jié)晶膜襯底2上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含n型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜4b。還有，在Si結(jié)晶膜4b上，形成具有作為溝道區(qū)功能的包含n型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜4a。還有，在SiGe結(jié)晶膜4a及Si結(jié)晶膜4b的兩側(cè)形成具有作為源/漏區(qū)功能的包含p型雜質(zhì)的Si結(jié)晶膜3b和位于Si結(jié)晶膜3b上的包含p型雜質(zhì)的SiGe結(jié)晶膜3a。還有，在SiGe的結(jié)晶膜4a上通過柵絕緣膜5形成柵電極6。此外，包含n型雜質(zhì)的SiGe的結(jié)晶膜4a是極薄的膜。
由上述的SiGe結(jié)晶膜3a、Si結(jié)晶膜3b、SiGe結(jié)晶膜4a、Si結(jié)晶膜4b、柵絕緣膜5及柵電極6構(gòu)成P溝道晶體管7。
即，當(dāng)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件進(jìn)行比較時，除n型與p型互為相反以外沒有不同點(diǎn)。
按照上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，與實(shí)施例2所述的半導(dǎo)體器件同樣，在溝道區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜4a。因此，與實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件同樣，晶體管能夠得到所希望的漏電流。
還有，上述本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件同樣，在溝道區(qū)上形成有晶格畸變的Si結(jié)晶膜4b。因此，能夠不降低流過溝道區(qū)的電子的遷移率而得到所希望的漏電流。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜4b的表面上的是使Si結(jié)晶膜4b中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜4a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
還有，本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件與實(shí)施例2的半導(dǎo)體器件同樣，在源/漏區(qū)的表面上使用難于被自然氧化的SiGe結(jié)晶膜3a。因此，能夠在源/漏區(qū)的表面上直接連接導(dǎo)電構(gòu)件而在源/漏區(qū)的表面上不形成自然氧化膜。其結(jié)果是，能夠抑制源/漏區(qū)與連接源/漏區(qū)的導(dǎo)電構(gòu)件之間的接觸電阻的增加。因此，能夠抑制晶體管的工作速度的降低。
還有，SiGe結(jié)晶膜3a的電阻率比Si結(jié)晶膜3b低得多。因此，能夠使源/漏區(qū)的電阻充分地降低。從而，能夠促進(jìn)晶體管工作的高速化。
進(jìn)而，由于設(shè)置在Si結(jié)晶膜3b的表面上的是使Si結(jié)晶膜3b中產(chǎn)生晶格畸變的SiGe結(jié)晶膜3a，使電子的遷移率降低的可能性降低了。
(實(shí)施例5)本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)與用圖1～圖4說明過的實(shí)施例1～4的任何一個所述的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)相同。但是，在實(shí)施例1～4的半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)中，柵絕緣膜只是作為電介質(zhì)膜被敘述，在本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件中，絕緣膜使用的是高電介質(zhì)膜AlO3膜或者HfO2膜。其結(jié)果是，按照本實(shí)施例的半導(dǎo)體器件，能夠抑制因自然氧化而導(dǎo)致性能降低顯著的高電介質(zhì)膜的自然氧化。
此外，在上述的實(shí)施例1～4的半導(dǎo)體器件中，作為本發(fā)明的在半導(dǎo)體襯底內(nèi)所形成的電子流過的導(dǎo)電部，使用Si結(jié)晶膜3b、4b。還有，作為本發(fā)明的、通過與導(dǎo)電部的下表面相接，使得在構(gòu)成導(dǎo)電部的半導(dǎo)體中產(chǎn)生晶格畸變，從而使流過該導(dǎo)電部的電子的遷移率提高的遷移率提高部使用了SiGe結(jié)晶膜襯底。還有，通過一邊構(gòu)成半導(dǎo)體襯底的表面一邊覆蓋導(dǎo)電部的上表面，作為具有抑制導(dǎo)電區(qū)被自然氧化的功能的氧化抑制部使用了SiGe結(jié)晶膜3a、4a。
按照上述的結(jié)構(gòu)，由于半導(dǎo)體襯底的表面層由難于被自然氧化的氧化抑制部構(gòu)成，就能夠消除因半導(dǎo)體襯底的表面層被自然氧化而產(chǎn)生的問題。還有，由于電子是在因遷移率提高部的影響而產(chǎn)生晶格畸變的導(dǎo)電部中遷移，電子的遷移率得到提高。
還有，作為氧化抑制部的SiGe結(jié)晶膜3a、4a具有提高流過作為導(dǎo)電部的Si結(jié)晶膜3b、4b的電子遷移率的功能。
按照上述的結(jié)構(gòu)，能夠進(jìn)一步提高在導(dǎo)電部中的電子的遷移率。
進(jìn)而，作為氧化抑制部的SiGe結(jié)晶膜3a、4a和作為遷移率提高部的SiGe結(jié)晶膜襯底2由相同的物質(zhì)構(gòu)成。
按照上述結(jié)構(gòu)，由于在氧化抑制部上也具備使得在導(dǎo)電部中產(chǎn)生晶格畸變的功能，使電子遷移率降低的可能性降低了。
還有，在實(shí)施例1～4的半導(dǎo)體器件中，作為從上下夾持Si結(jié)晶膜的膜，使用的是SiGe結(jié)晶膜，但使用SiGeC結(jié)晶膜來代替SiGe結(jié)晶膜也能夠得到與實(shí)施例1～4的半導(dǎo)體器件同樣的效果。
權(quán)利要求
1.一種包括半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件，其特征在于半導(dǎo)體襯底具有流過電子的導(dǎo)電部；通過與該導(dǎo)電部的下表面相接，使得在構(gòu)成該導(dǎo)電部的半導(dǎo)體中產(chǎn)生晶格畸變，使流過該導(dǎo)電部的電子的遷移率提高的遷移率提高部；以及通過一邊構(gòu)成上述半導(dǎo)體襯底的表面一邊覆蓋上述導(dǎo)電部的上表面，具有抑制上述導(dǎo)電區(qū)被自然氧化的功能的氧化抑制部。
2.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述氧化抑制部具有使流過該導(dǎo)電部的電子的遷移率提高的功能。
3.如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述氧化抑制部和上述遷移率提高部由相同的物質(zhì)構(gòu)成。
4.一種包括半導(dǎo)體襯底的半導(dǎo)體器件，其特征在于半導(dǎo)體襯底具有在第1 SiGe層上形成、電子在其中遷移的Si層；以及在該Si層上形成并與該Si層相接，而且構(gòu)成表面層的第2 SiGe層。
5.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述Si層及上述第2 SiGe層作為晶體管的溝道區(qū)而被使用。
6.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于包括在上述溝道區(qū)上形成的柵絕緣膜，該柵絕緣膜是高電介質(zhì)膜。
7.如權(quán)利要求4所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于上述Si層及上述第2 SiGe層作為晶體管的源/漏區(qū)而被使用。
全文摘要
在SiGe結(jié)晶膜襯底上形成具有作為溝道區(qū)功能的Si結(jié)晶膜。還有，在Si結(jié)晶膜上形成具有作為溝道區(qū)功能的SiGe結(jié)晶膜。還有，在SiGe結(jié)晶膜及Si結(jié)晶膜的兩側(cè)形成具有作為源/漏區(qū)功能的Si結(jié)晶膜。還有，在SiGe結(jié)晶膜上，通過柵絕緣膜形成柵電極。按照上述結(jié)構(gòu)，SiGe結(jié)晶膜抑制了Si結(jié)晶膜的自然氧化。其結(jié)果是，得到消除因Si結(jié)晶膜表面的自然氧化引起的在Si結(jié)晶膜中的導(dǎo)電性降低而產(chǎn)生的問題的半導(dǎo)體器件。
文檔編號H01L29/10GK1477718SQ0310634
公開日2004年2月25日 申請日期2003年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月21日
發(fā)明者相原一洋 申請人:三菱電機(jī)株式會社