[發(fā)明專(zhuān)利]場(chǎng)效應(yīng)晶體管

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201010278004.8
• 申請(qǐng)日: 2005-09-29
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101969030A
• 公開(kāi)（公告）日: 2011-02-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳華杰;杜雷斯蒂·奇達(dá)姆巴拉奧;吳尚賢;斯德哈薩·潘達(dá);沃納·A·勞施;佐藤力;亨利·K·尤托莫
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司;株式會(huì)社東芝
• 主分類(lèi)號(hào): H01L21/336
• 分類(lèi)號(hào): H01L21/336;H01L21/265
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專(zhuān)利商標(biāo)事務(wù)所 11038
• 代理人: 康建忠

本申請(qǐng)是申請(qǐng)日為2005年9月29日、國(guó)際申請(qǐng)?zhí)枮镻CT/US2005/034948、國(guó)家申請(qǐng)?zhí)枮?00580032811.9、發(fā)明名稱(chēng)為“使用犧牲隔離體的應(yīng)變溝道FET”的專(zhuān)利申請(qǐng)的分案申請(qǐng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路的制造，尤其涉及制造通過(guò)與溝道區(qū)相鄰地設(shè)置半導(dǎo)體合金材料來(lái)對(duì)溝道區(qū)施加應(yīng)力的應(yīng)變溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，比如絕緣柵場(chǎng)效應(yīng)晶體管(IGFET)的方法和裝置。

背景技術(shù)

理論研究和經(jīng)驗(yàn)均表明，如果對(duì)晶體管的溝道區(qū)施加足夠大的應(yīng)力來(lái)在其中產(chǎn)生應(yīng)變，可以極大地提高晶體管中的載流子遷移率。應(yīng)力被定義為單位面積的力。應(yīng)變是一個(gè)無(wú)量綱量，被定義為當(dāng)在某個(gè)方向(在這個(gè)例子中是物品的長(zhǎng)度方向)施加力時(shí)，物品在同一方向的尺度相對(duì)于原始尺度的變化，例如長(zhǎng)度相對(duì)于原始長(zhǎng)度的變化。因此，應(yīng)變可以是張性的或者壓性的。在p型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)中，在溝道區(qū)的長(zhǎng)度方向施加到溝道區(qū)的壓應(yīng)力，也就是縱向壓應(yīng)力，產(chǎn)生公知可以提高PFET的驅(qū)動(dòng)電流的應(yīng)變。

共同受讓的同時(shí)待審美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/604607(2003年8月4日遞交)以及美國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)No.10/605134(2003年9月10日遞交)描述了向FET的溝道區(qū)施加應(yīng)力以提高其驅(qū)動(dòng)電流的方法。這些申請(qǐng)?jiān)诖送ㄟ^(guò)引用完全被結(jié)合到本申請(qǐng)中。如其所述，向FET的溝道區(qū)施加應(yīng)力的一種方式是形成與溝道區(qū)相鄰的半導(dǎo)體合金材料的淺區(qū)，所述半導(dǎo)體合金材料與存在于溝道區(qū)中的半導(dǎo)體材料之間晶格失配。這樣，在一個(gè)例子中，在溝道區(qū)(形成在硅的一個(gè)區(qū)域中)的相對(duì)兩側(cè)形成單晶硅鍺(SiGe)的淺區(qū)。在結(jié)合到本申請(qǐng)中的所述申請(qǐng)中還描述了在襯底的與形成FET的源區(qū)和漏區(qū)的注入相一致的區(qū)域中設(shè)置SiGe區(qū)。

但是，并不總是希望應(yīng)變溝道晶體管結(jié)構(gòu)的SiGe區(qū)與源極和漏極注入的位置一致。盡管SiGe區(qū)需要靠近溝道區(qū)布置以施加所需的應(yīng)力來(lái)獲得高驅(qū)動(dòng)電流，但是，如果將其布置得太靠近則會(huì)產(chǎn)生問(wèn)題，比如，使得晶體管的閾值電壓偏離所希望的值。

另外，希望將FET的源區(qū)和漏區(qū)相互靠近，以通過(guò)使溝道區(qū)的長(zhǎng)度(L)較小來(lái)提高FET的驅(qū)動(dòng)電流i_D。這遵從下面的公式：

i_D＝f(W/L)

其中iD是晶體管的驅(qū)動(dòng)電流，W是寬度，L是溝道區(qū)長(zhǎng)度，也就是襯底的源區(qū)和漏區(qū)之間的間隔。但是，對(duì)于源區(qū)和漏區(qū)可以設(shè)置得相互有多靠近是有限制的。如果設(shè)置得相互太靠近，則會(huì)發(fā)生短溝道效應(yīng)，這會(huì)導(dǎo)致晶體管難以關(guān)斷。如果晶體管不能完全關(guān)斷，則當(dāng)晶體管關(guān)斷時(shí)會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的泄漏電流，則導(dǎo)致即使在晶體管關(guān)斷時(shí)也消耗更多的電能。過(guò)大的泄漏電流有時(shí)還會(huì)導(dǎo)致輸出信號(hào)電平發(fā)生不希望有的漂移。

由于上述原因，希望提供一種結(jié)構(gòu)和形成FET的方法，其中，半導(dǎo)體合金區(qū)形成得與溝道區(qū)之間有間隔，該間隔的選擇與源區(qū)和漏區(qū)的邊緣所在的位置無(wú)關(guān)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)，其包括上覆蓋襯底的單晶半導(dǎo)體區(qū)的柵極疊層、一對(duì)設(shè)置在所述柵極疊層的側(cè)壁上的第一隔離體，以及一對(duì)主要由設(shè)置在所述柵極疊層的相對(duì)兩側(cè)的單晶半導(dǎo)體合金組成的區(qū)域。所述半導(dǎo)體合金區(qū)中的每一個(gè)與所述柵極疊層相隔第一距離。FET的源區(qū)和漏區(qū)至少部分設(shè)置在半導(dǎo)體合金區(qū)中的相應(yīng)一個(gè)中，使得源區(qū)和漏區(qū)分別由所述第一隔離體對(duì)中的第一隔離體與柵極疊層間隔開(kāi)第二距離，所述第二距離不同于所述第一距離。

根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種制造場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)的方法，包括：將上覆蓋襯底的單晶半導(dǎo)體區(qū)域的柵極多晶半導(dǎo)體層圖案化，以形成柵極多晶導(dǎo)體(PC，polyconductor)。之后，形成犧牲隔離體，上覆蓋PC的側(cè)壁，使所述單晶半導(dǎo)體區(qū)的在與犧牲隔離體相鄰的位置的部分凹陷。之后，在所述位置外延生長(zhǎng)主要由單晶半導(dǎo)體合金組成的區(qū)域，使得所述犧牲隔離體至少部分地確定所述單晶半導(dǎo)體合金區(qū)和所述PC之間的第一間隔。之后去除所述犧牲隔離體，然后完成所述FET。

附圖說(shuō)明

圖1的剖面圖圖解了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式的應(yīng)變溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管；

圖2到圖11圖解了根據(jù)本發(fā)明的一種實(shí)施方式，制造圖1所示的應(yīng)變溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管的各個(gè)階段。

具體實(shí)施方式