[發(fā)明專利]用于制備應(yīng)變溝道CMOS的等效應(yīng)變記憶方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010251286.2
• 申請(qǐng)日: 2010-08-12
• 公開（公告）號(hào): CN101969047A
• 公開（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于奇;寧寧;王向展;杜江峰;楊洪東;李競(jìng)春
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 電子科技大學(xué)
• 主分類號(hào): H01L21/8238
• 分類號(hào): H01L21/8238
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司 51202
• 代理人: 盛明潔

1.用于制備應(yīng)變溝道CMOS的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于通過表面剪切應(yīng)力在襯底表面引入應(yīng)變，此應(yīng)變大小會(huì)隨縱向深度不同而變化，但不隨表面內(nèi)橫向尺寸的改變而變化，然后，通過側(cè)壁正應(yīng)力而保留沿溝道方向的等效應(yīng)變，其制作步驟如下：

1)在襯底表面淀積具有高本征應(yīng)力的介質(zhì)層，在表面襯底表面層引入應(yīng)變；

2)在垂直于表面的方向進(jìn)行應(yīng)變限定或增強(qiáng)，且消除或減弱應(yīng)變區(qū)的恢復(fù)力，阻止應(yīng)變的釋放，使應(yīng)力轉(zhuǎn)換而保留溝道方向上所需的應(yīng)變；

3)退火處理，使應(yīng)變區(qū)與應(yīng)力源組織穩(wěn)定化和均勻化；

4)去掉表面應(yīng)力源后，在引入應(yīng)變的襯底上制作第一晶體管(120A)，第二晶體管(120B)。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)溝道方向等效張應(yīng)變記憶的步驟如下：

1)利用具有高本征張應(yīng)力的介質(zhì)層在襯底表面引入剪切張應(yīng)力，使將用來制作器件的表面區(qū)域形成張應(yīng)變；

2)在垂直于襯底表面且沿溝道方向兩側(cè)側(cè)壁，采用STI技術(shù)在溝道兩側(cè)引入壓縮應(yīng)力，此技術(shù)不僅減弱應(yīng)變區(qū)的恢復(fù)力，且將使原來垂直于溝道方向上的張應(yīng)變改變?yōu)閴簯?yīng)變，從而保持沿溝道方向上的張應(yīng)變；

3)退火處理，使襯底應(yīng)變區(qū)與側(cè)壁應(yīng)力源材料組織穩(wěn)定化與均勻化；

4)平坦化處理并去掉表面應(yīng)力源后，可使沿溝道方向上的張應(yīng)變?cè)诮?jīng)穩(wěn)定化處理與側(cè)壁的應(yīng)力源作用而保留下來。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于實(shí)現(xiàn)溝道方向等效壓應(yīng)變記憶的步驟如下：

1)利用具有高本征壓應(yīng)力的介質(zhì)層在襯底表面引入剪切壓應(yīng)力，使將用來制作器件的表面區(qū)域形成壓應(yīng)變；

2)在應(yīng)變區(qū)域周邊進(jìn)行限定，阻止應(yīng)變的釋放，并且減弱了襯底應(yīng)變的恢復(fù)力；

3)退火處理，使襯底應(yīng)變區(qū)與周邊限定材料組織穩(wěn)定化與均勻化；

4)平坦化處理并去掉表面應(yīng)力源后，沿溝道方向上的壓應(yīng)變經(jīng)穩(wěn)定化處理與周邊限制，保留下來。

4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于制作具有張應(yīng)變溝道的NFET器件的步驟如下：

1)在半導(dǎo)體層(110)上采用熱氧化方法生長(zhǎng)電介質(zhì)層(106)；

2)采用STI結(jié)構(gòu)隔離出制備不同器件的區(qū)域；

3)在電介質(zhì)層(106)上涂抗蝕劑掩膜(107)并進(jìn)行圖形化光刻；

4)淀積具有高本征張應(yīng)力的介質(zhì)層(108A)，高本征應(yīng)力可轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層表面區(qū)，形成具有張應(yīng)變的(111A)區(qū)域；

5)在平行于溝道方向的兩側(cè)側(cè)壁形成STI結(jié)構(gòu)(109A)，所填充材料具有更大剛度與較低膨脹系數(shù)的性質(zhì)，對(duì)溝道進(jìn)行壓縮，以致保持溝道方向上的張應(yīng)變；

6)退火處理，經(jīng)退火(116)后，應(yīng)變區(qū)與應(yīng)力施加源組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化與均勻化；

7)去掉表面施加應(yīng)力源后，在該應(yīng)變區(qū)進(jìn)行NFET器件制作。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于制作具有壓應(yīng)變溝道的PFET器件的步驟如下：

1)在半導(dǎo)體層(110)層上采用熱氧化方法生長(zhǎng)電介質(zhì)層(106)；

2)采用STI結(jié)構(gòu)隔離出制備不同器件的區(qū)域；

3)在電介質(zhì)層(106)上涂抗蝕劑掩膜(107)并進(jìn)行圖形化光刻；

4)淀積具有高本征壓應(yīng)力的介質(zhì)層(108B)，高本征應(yīng)力可轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層表面區(qū)，形成具有壓應(yīng)變的111B區(qū)域；

5)在具有壓應(yīng)變的111B區(qū)周邊形成STI結(jié)構(gòu)(109B)，對(duì)應(yīng)變進(jìn)行限制；

6)退火處理，經(jīng)過退火(116)后，應(yīng)變區(qū)與四周STI組織結(jié)構(gòu)穩(wěn)定化與均勻化；

7)去掉表面施加應(yīng)力源，在該應(yīng)變區(qū)進(jìn)行PFET器件制作。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等效應(yīng)變記憶方法，其特征在于制作包含具有張應(yīng)變溝道的NFET和具有壓應(yīng)變溝道的PFET的應(yīng)變溝道CMOS器件的步驟如下：

1)在半導(dǎo)體層(110)上熱生長(zhǎng)電介質(zhì)層(106)，形成STI(114)隔離出不同區(qū)域；

2)在電介質(zhì)層(106)上采用抗蝕劑掩膜保護(hù)將要制備PFET器件的區(qū)域；

3)淀積具有高本征張應(yīng)力的介質(zhì)層(108A)，使高本征應(yīng)力有效轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層表面，形成具有張應(yīng)變的111A區(qū)域；

4)采用抗蝕劑掩膜107對(duì)形成張應(yīng)變的111A區(qū)域進(jìn)行保護(hù)，同時(shí)在將制作PFET區(qū)域露出電介質(zhì)層(106)；

5)淀積具有高本征壓應(yīng)力的介質(zhì)層(108B)，使高本征應(yīng)力有效轉(zhuǎn)移到半導(dǎo)體層表面，形成具有壓應(yīng)變的111B區(qū)域；

6)在形成張應(yīng)變的111A區(qū)域且平行于溝道方向的兩側(cè)側(cè)壁形成STI結(jié)構(gòu)(109A)，所填充材料具有更大剛度與較低膨脹系數(shù)的性質(zhì)；

7)在形成壓應(yīng)變的111B區(qū)域的四周形成STI結(jié)構(gòu)(109B)，所填充材料可與上述材料相同，可增大該區(qū)域的壓應(yīng)變效果；

8)退火處理，經(jīng)退火工藝(116)對(duì)應(yīng)變區(qū)與側(cè)壁STI結(jié)構(gòu)進(jìn)行穩(wěn)定化與均勻化；

9)去掉表面張、壓應(yīng)力源108A、108B后，經(jīng)新應(yīng)力源109A、109B作用，使111A區(qū)域沿溝道方向上的張應(yīng)變與111B區(qū)域沿溝道方向上的壓應(yīng)變?nèi)员Ａ粝聛恚?/p>

10)采用所熟知的CMOS工藝技術(shù)在111A與111B區(qū)域分別制作NFET與PFET器件。