[發(fā)明專(zhuān)利]具有改善的載流子遷移率的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件及制造方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910244632.1
• 申請(qǐng)日: 2009-12-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN102117808A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-07-06
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 朱慧瓏;駱志炯;尹海洲
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
• 主分類(lèi)號(hào): H01L27/092
• 分類(lèi)號(hào): H01L27/092;H01L29/78;H01L29/49;H01L21/8238;H01L21/336;H01L21/28
• 代理公司: 北京市立方律師事務(wù)所 11330
• 代理人: 張磊

1.一種具有改善的載流子遷移率的柵替代工藝場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，所述器件包括：

具有NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的半導(dǎo)體襯底，其中所述NMOS區(qū)域與所述PMOS區(qū)域相互隔離；

在所述半導(dǎo)體襯底中形成的屬于NMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)以及屬于PMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)；

在所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層和在所述層間介質(zhì)層中形成的分別屬于NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的第一開(kāi)口和第二開(kāi)口；

形成于所述第一開(kāi)口中的第一柵堆疊和形成于所述第二開(kāi)口中的第二柵堆疊，其中，所述第一柵堆疊包括：第一柵介質(zhì)層；在所述第一柵介質(zhì)層上的第一金屬柵極層和具有壓應(yīng)力性質(zhì)的第一應(yīng)力層，所述第一應(yīng)力層填充所述第一柵堆疊中間的間隙；所述第二柵堆疊包括：第二柵介質(zhì)層；在所述第二柵介質(zhì)層上的第二金屬柵極層和具有拉應(yīng)力性質(zhì)的第二應(yīng)力層，所述第二應(yīng)力層填充所述第二柵堆疊中間的間隙；

在所述第一柵堆疊側(cè)壁的具有拉應(yīng)力性質(zhì)的第三應(yīng)力側(cè)墻；以及在所述第二柵堆疊的側(cè)壁形成的具有壓應(yīng)力性質(zhì)的第四應(yīng)力側(cè)墻。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述第三應(yīng)力側(cè)墻后于所述第一柵堆疊形成，所述第四應(yīng)力側(cè)墻后于所述第二柵堆疊形成。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中，所述第一柵堆疊中的第一應(yīng)力層包括壓應(yīng)力性質(zhì)的TiAl。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述壓應(yīng)力性質(zhì)的TiAl通過(guò)濺射TiAl來(lái)形成。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述第二柵堆疊中的第二應(yīng)力層包括拉應(yīng)力性質(zhì)的TiAl。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述拉應(yīng)力性質(zhì)的TiAl通過(guò)在第二柵堆疊中間的間隙中沉積Ti和Al，并進(jìn)行熱退火來(lái)形成。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述熱退火溫度為300-500℃。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述第三應(yīng)力側(cè)墻包括具有拉應(yīng)力性質(zhì)的氮化物。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述第四應(yīng)力側(cè)墻包括具有壓應(yīng)力性質(zhì)的氮化物。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述層間介質(zhì)層包括氮化物層和氧化物層。

11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述第三應(yīng)力側(cè)墻還包括位于所述NMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)的上方覆蓋所述層間介質(zhì)層和所述第一柵堆疊的部分；所述第四應(yīng)力側(cè)墻還包括位于所述PMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)的上方覆蓋所述層間介質(zhì)層和所述第二柵堆疊的部分。

12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，還包括在所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)上方的襯底表面形成的金屬硅化物。

13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述金屬硅化物包括NiPtSi。

14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述金屬硅化物通過(guò)在襯底上沉積大約3-12nm的NiPt，在大約300-500℃下進(jìn)行熱退火，并在退火后將未反應(yīng)的NiPt刻蝕掉來(lái)形成。

15.根據(jù)權(quán)利要求14所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，還包括在所述NMOS區(qū)域和PMOS區(qū)域的源極區(qū)和漏極區(qū)上方的層間介質(zhì)層中形成的接觸孔。

16.根據(jù)權(quán)利要求15所述的場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，還包括在所述接觸孔中形成的TiN層和鎢接觸材料。

17.一種具有改善的載流子遷移率的柵替代工藝的N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，所述器件包括：

半導(dǎo)體襯底；

在所述半導(dǎo)體襯底中形成的源極區(qū)和漏極區(qū)；

在所述半導(dǎo)體襯底上的層間介質(zhì)層和在所述層間介質(zhì)層中形成的開(kāi)口；

在所述開(kāi)口中形成的柵堆疊，其中，所述柵堆疊包括：柵介質(zhì)層；在所述柵介質(zhì)層上的金屬柵極層和具有壓應(yīng)力性質(zhì)的應(yīng)力層，所述應(yīng)力層填充所述柵堆疊中間的間隙；

在所述柵堆疊側(cè)壁的具有拉應(yīng)力性質(zhì)的應(yīng)力側(cè)墻。

18.根據(jù)權(quán)利要求17所述的N型場(chǎng)效應(yīng)晶體管器件，其中所述應(yīng)力側(cè)墻后于所述柵堆疊形成。