[發明專利]帶應變增強結構的半導體應變MOS器件及制備工藝

有效

• 申請號: 201110308925.9
• 申請日: 2011-10-12
• 公開（公告）號: CN102339865A
• 公開（公告）日: 2012-02-01
• 發明（設計）人: 嚴利人;周衛;付軍;王玉東;劉志弘;張偉
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L21/336
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 史雙元

1.一種帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件，在MOS器件中央的溝道區(6)兩邊的是源漏淺結區(5)，與源漏淺結區(5)相連接的是源漏接觸區(7)；在溝道區(6)上面依次為柵介質層(3)及柵電極(2)，柵介質層(3)及柵電極(2)兩邊為側墻(4)，在柵介質層(3)、柵電極(2)和側墻(4)的外面包裹應變帽層(1)；其特征在于，在MOS器件源漏接觸區(7)兩側制作開槽結構(8)，阻斷或者減弱來自源漏兩側的對溝道區(6)的作用，從而使得器件溝道區(6)只受應變帽層的應力作用，使得應力作用的效果做到最大化，而提升器件的性能。

2.根據權利要求1所述帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件，其特征在于，所述開槽結構(8)不需要用多晶硅或二氧化硅介質材料填充。

3.根據權利要求1所述帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件，其特征在于，所述開槽結構(8)制作于MOS器件的源漏接觸區的外側，或制作于與源漏區連線相平行的方向上，或制作成圍繞MOS器件四周的封閉、半封閉的槽環。

4.根據權利要求1所述帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件，其特征在于，所述開槽結構(8)既適用于需要壓應力的MOS器件，也適用于需要張應力的MOS器件。

5.一種帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件制備工藝，其特征在于，具體制作步驟如下：

(1)準備襯底半導體晶圓片，晶圓片采用加工制造或通過購買方式獲得；

(2)制作必要的N阱或P阱隔離結構，并在調節溝道區摻雜濃度后，進入常規MOS器件制造環節，生長器件的柵介質層，柵介質層采用二氧化硅或采用氧化鉿的高介電常數材料；

(3)生長制作柵電極，柵電極采用多晶材料或采用金屬柵材料；

(4)通過光刻和干法刻蝕的方法得到柵結構圖形；

(5)對器件的源漏淺結區(5)注入摻雜，如果是NMOS管，則進行N型摻雜，如果是PMOS管則進行P型摻雜；摻雜及隨后的退火激活工藝中需要控制結深值在25-50納米范圍內；

(6)通過薄膜淀積和干法刻蝕，在MOS器件的柵的兩側形成側墻(4)；

(7)對器件的源漏接觸區(7)進行摻雜，制作出MOS器件源漏；

(8)淀積應力薄膜層并進行圖形化刻蝕，得到應力帽層(1)；此應力帽層(1對于MOS器件的溝道(6)產生應力作用，造成溝道(6)發生應變，應力薄膜層則成為應變的半導體的應力帽薄膜；

(9)采用光刻和刻蝕的方法，在MOS器件源漏的左右兩側制作開槽結構(8)，由此減弱或者撤除左右兩側材料對于溝道區(6)中材料的橫向作用，增強應力帽層的作用效果，得到應變進一步增強性能的MOS器件；

(10)上一步驟所形成的開槽結構(8)，在之后的工藝過程中不做填充處理。

6.根據權利要求5所述帶有應變增強結構的半導體應變MOS器件制備工藝，其特征在于，所述金屬柵材料為鈦、鎳或它們的硅化物。