[發明專利]P型場效應晶體管的應變結構

有效

• 申請號: 201110317907.7
• 申請日: 2011-10-18
• 公開（公告）號: CN102456740A
• 公開（公告）日: 2012-05-16
• 發明（設計）人: 鄭振輝;馮家馨;黃立平;呂偉元
• 申請（專利權）人: 臺灣積體電路制造股份有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L29/06;H01L29/08;H01L21/8238;H01L21/336
• 代理公司: 北京德恒律師事務所 11306
• 代理人: 陸鑫;高雪琴

相關申請的交叉參考

本申請要求于2010年10月19日提交的美國專利臨時申請序列號61/394,440的優先權，其全部內容結合于此作為參考。

技術領域

本發明涉及集成電路制作，并且更具體地，涉及應變源極/漏極結構。

背景技術

當通過多種技術節點按比例縮小諸如金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET)的半導體裝置時，將高介電常數柵極介質層和金屬柵電極層結合在MOSFET的柵疊層中以通過降低的特征尺寸來改善裝置性能。另外，可以將利用選擇生長的鍺化硅(SiGe)的MOSFET的源極/漏極(S/D)凹進腔的應變材料用于提高載流子遷移率。

然而，在互補金屬氧化物半導體(CMOS)制作中存在實現這種特征和處理的挑戰。當在裝置之間的柵極長度和間隔減小時，加重了這些問題。例如，因為應變材料不能將給定應變量傳送到p型場效應晶體管的溝道區域中，所以難以實現用于p型場效應晶體管的提高的載流子遷移率，從而增加了裝置不穩定和/或裝置故障的可能性。

發明內容

針對現有技術的缺陷，本發明提供了一種p型場效應晶體管，包括：基板，具有頂面；成對隔離件，在所述基板頂面的上方；溝道凹進腔，包括在所述成對隔離件之間的所述基板頂面中的凹部；柵疊層，具有位于所述溝道凹進腔中的底部和在所述溝道凹進腔外部延伸的頂部；源極/漏極(S/D)凹進腔，包括在所述基板頂面以下的底面和側壁，其中，所述S/D凹進腔包括在所述柵疊層以下延伸的部分；應力材料，填充所述S/D凹進腔；以及源極/漏極(S/D)外延，基本一致地圍繞所述S/D凹進腔的所述底面和側壁，其中，所述S/D外延包括設置在所述柵疊層和所述S/D凹進腔之間并且進一步在所述柵疊層以下延伸的部分。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述溝道凹進腔具有底部和錐形側壁。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述溝道凹進腔具有弧形底部。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述基板的所述頂面和所述溝道凹進腔的底面之間的高度在約2至12nm的范圍內。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述基板的所述頂面和所述S/D凹進腔的所述底面之間的高度在約30至60nm的范圍內。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述應力材料在所述基板的所述頂面上延伸。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述應力材料不在所述基板的所述頂面上延伸。

根據本發明所述的p型場效應晶體管，其中，所述應力材料包括SiGe。

根據本發明所述的一種用于制作p型場效應晶體管的方法，所述方法包括：將虛擬柵疊層設置在基板的上方；將所述基板凹陷以在所述基板中形成源極/漏極(S/D)凹進腔并且與所述虛擬柵疊層相鄰；在所述S/D凹進腔中選擇生長應力材料；進行熱處理以形成一致圍繞所述S/D凹進腔的源極/漏極(S/D)外延；去除所述虛擬柵疊層以形成暴露所述虛擬柵疊層下方的所述基板的開口；將在所述開口中暴露的所述基板凹陷以形成與所述S/D凹進腔隔離的溝道凹進腔；以及在所述開口中形成柵疊層，所述柵疊層具有位于所述溝道凹進腔中的底部和在所述溝道凹進腔外部延伸的頂部。

根據本發明所述的方法，其中，使用濕蝕刻工藝將基板凹陷以形成所述源極/漏極(S/D)凹進腔。

根據本發明所述的方法，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用包括TMAH的蝕刻溶液。

根據本發明所述的方法，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用包括KOH的蝕刻溶液。

根據本發明所述的方法，其中，在約1150至1250℃的溫度下進行所述熱處理。

根據本發明所述的方法，其中，在從約2ms至約15ms范圍的時間段內進行所述熱處理。

根據本發明所述的方法，其中，使用快速熱退火、表面退火、或者激光退火來進行所述熱處理。

根據本發明所述的方法，其中，使用濕蝕刻工藝將所述基板凹陷以形成所述溝道凹進腔。

根據本發明所述的方法，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用含TMAH的蝕刻溶液。

根據本發明所述的方法，其中，所述濕蝕刻工藝包括使用含KOH的蝕刻溶液。

根據本發明所述的方法，其中，使用干蝕刻工藝將所述基板凹陷以形成所述溝道凹進腔。

根據本發明所述的方法，其中，使用Cl₂、NF₃以及SF₆作為蝕刻氣體在約40至60℃的溫度下進行所述干蝕刻工藝。

附圖說明