[發明專利]基于硅/碳材料的PMOS與NMOS晶體管的性能提升

有效

• 申請號: 200980129329.5
• 申請日: 2009-07-31
• 公開（公告）號: CN102105977A
• 公開（公告）日: 2011-06-22
• 發明（設計）人: J·霍尼舒爾;V·帕帕耶奧爾尤;B·香農
• 申請（專利權）人: 格羅方德半導體公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L21/336;H01L21/265;H01L29/78
• 代理公司: 北京戈程知識產權代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;靳強

1.一種在第一導電類型的第一晶體管(150P)和第二導電類型的第二晶體管(150N)中形成受應變半導體材料的方法，該方法包括下列步驟：

在該第一晶體管(150P)的第一柵極電極結構和該第二晶體管(150N)的第二柵極電極結構上方形成層堆棧，該第一和第二柵極電極結構包括各自的蓋層(15K)，該層堆棧包括間隔件層(104A)和形成在該間隔件層(104A)上方的蝕刻終止層(104B)；

在該第二晶體管(150N)上方和該蝕刻終止層(104B)上方形成掩模(105)；

在該第一柵極電極結構從該間隔件層(104A)形成第一間隔件元件(104S)；

使用該第一間隔件元件(104S)作為掩模而在該第一晶體管(150P)的漏極和源極區域形成第一空腔(103P)；

在該第一空腔(103P)中形成第一受應變半導體材料(153P)；

使用從該間隔件層(104A)形成的第二間隔件元件(104R)作為掩模而于該第二晶體管(150N)之漏極和源極區域中形成第二空腔(103N)；以及

在該第二空腔(103N)中形成第二受應變半導體材料(153N)，該第一和第二受應變半導體材料(153P、153N)具有不同的材料成分。

2.如權利要求1所述的方法，進一步包括引入一種或多種第一植入物種進入該第一空腔(103P)的暴露表面部分。

3.如權利要求2所述的方法，其中，該一種或多種第一植入物種包括非摻雜物種，該非摻雜物種用來修改該第一晶體管(150P)的漏極和源極區域的摻雜物種的擴散性質。

4.如權利要求2所述的方法，其中，該一種或多種第一植入物種包括用來形成該第一晶體管(150P)的漏極和源極區域的摻雜劑物種。

5.如權利要求1所述的方法，進一步包括引入一種或多種第二植入物種進入該第二空腔(103N)的暴露表面部分。

6.如權利要求5所述的方法，其中，該一種或多種第二植入物種包括非摻雜物種。

7.如權利要求5所述的方法，其中，該一種或多種第二植入物種包括用來形成該第二晶體管(150N)的漏極和源極區域的摻雜劑物種。

8.如權利要求1所述的方法，進一步包括在形成該第一和第二受應變半導體材料(153P、153N)后，形成一個或多個應力誘發間隔件元件在該第一和第二柵極電極結構的側壁上。

9.如權利要求1所述的方法，進一步包括在該第一晶體管(150P)之上形成第一應變誘發層和在該第二晶體管(150N)之上形成第二應變誘發層，其中，該第一和第二應變誘發層在該第一和第二晶體管的溝道區域中誘發不同類型的應變。

10.如權利要求1所述的方法，其中，該第一受應變半導體材料(153P)包括硅/鍺合金，且該第二受應變半導體材料(153N)包括硅/碳合金。

11.一種方法，包括下列步驟：

形成鄰接第一晶體管(250P)的第一柵極電極結構的第一空腔(203P)和鄰接第二晶體管(250N)的第二柵極電極結構的第二空腔(203N)，該第一和第二晶體管為不同的導電類型；

在該第一和第二空腔(203P、203N)中形成半導體材料(253)，該半導體材料(253)具有第一類型應變；

在該第一晶體管(250P)中，在該半導體材料(253)中選擇性地產生晶格損傷以形成實質上松弛的半導體材料；以及

再結晶該實質上松弛的半導體材料在應變狀態，該應變狀態相應于與該第一類型應變相反的第二類型應變。

12.如權利要求11所述的方法，其中，再結晶該實質上松弛的半導體材料包括在該第一晶體管(250P)之上形成應變誘發材料層(218)，和在該應變誘發材料層的存在下退火該實質上松弛的半導體材料。

13.如權利要求12所述的方法，其中，該半導體材料包括硅/碳合金。

14.如權利要求11所述的方法，其中，該第一和第二空腔在共同蝕刻工藝期間形成。

15.如權利要求11所述的方法，進一步包括在該第一晶體管(250P)的金屬硅化物區域上方形成第一應變誘發層和在該第二晶體管(250N)的金屬硅化物區域上方形成第二應變誘發層，其中，該第一和第二應變誘發層產生不同類型的應變。