[發(fā)明專利]應(yīng)力記憶工藝

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410076345.5
• 申請(qǐng)日: 2014-03-04
• 公開（公告）號(hào): CN104037079B
• 公開（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: J·亨治爾;S·弗萊克豪斯基;R·里克特;N·薩賽特
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 格羅方德半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H01L21/311
• 分類號(hào): H01L21/311;H01L21/8238
• 代理公司: 北京戈程知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11314
• 代理人: 程偉,王錦陽

技術(shù)領(lǐng)域

一般來說，本發(fā)明涉及集成電路的領(lǐng)域，更特定來說，涉及形成集成電路的方法，其中應(yīng)力記憶工藝被用于在半導(dǎo)體材料中提供應(yīng)力。

背景技術(shù)

集成電路包含大量電路組件，其特定來說，包括場(chǎng)效應(yīng)晶體管。在場(chǎng)效應(yīng)晶體管中設(shè)置有柵電極。柵電極可藉由在柵電極及溝道區(qū)域之間提供電性絕緣的柵極絕緣層，而從溝道區(qū)域分開。在鄰近該溝道區(qū)域處，設(shè)置有源極區(qū)域及漏極區(qū)域。

溝道區(qū)域、源極區(qū)域及漏極區(qū)域是由半導(dǎo)體材料形成，其中溝道區(qū)域的摻雜不同于源極區(qū)域及漏極區(qū)域的摻雜。取決于施加到柵電極的電壓，場(chǎng)效應(yīng)晶體管可在打開及關(guān)閉狀態(tài)之間切換，其中在打開狀態(tài)中的溝道區(qū)域的電導(dǎo)率大于在關(guān)閉狀態(tài)中的溝道區(qū)域的電導(dǎo)率。

針對(duì)在打開狀態(tài)中提高通過場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域的電流，已經(jīng)提出了在溝道區(qū)域中提供彈性應(yīng)力。拉伸應(yīng)力可增加在如硅的半導(dǎo)體材料中的電子遷移率。在N溝道晶體管的溝道區(qū)域中提供拉伸應(yīng)力可有助于提高溝道區(qū)域的電導(dǎo)率，以得到較大的電流在打開狀態(tài)中通過場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域。在如硅的半導(dǎo)體材料中，壓縮應(yīng)力可提高空穴的遷移率，故在P溝道晶體管的溝道區(qū)域中提供壓縮應(yīng)力可有助于得到較大的電流在打開狀態(tài)中通過場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域。

接下來，用于在N溝道晶體管及P溝道晶體管中設(shè)置應(yīng)力溝道區(qū)域的方法將參照?qǐng)D1a及1b而描述。

圖1a顯示在制造過程的第一階段中，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100的示意性剖視圖。半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100包括形成在基板101的半導(dǎo)體區(qū)域104中的晶體管組件102及形成在基板101的半導(dǎo)體區(qū)域105中的晶體管組件103。溝槽隔離結(jié)構(gòu)106在晶體管組件102及晶體管組件103之間提供電性絕緣，且在晶體管組件102和103及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)100中的其它電路組件(未圖標(biāo))之間提供電性絕緣。

在制造過程中，N溝道晶體管可從晶體管組件102中形成，且P溝道晶體管可從晶體管組件103中形成。半導(dǎo)體區(qū)域104及半導(dǎo)體區(qū)域105可依據(jù)晶體管組件102及晶體管組件103的摻雜方式而摻雜，而晶體管組件102及晶體管組件103的摻雜取決于將要形成的晶體管類型。因此，半導(dǎo)體區(qū)域104可為P型摻雜，而半導(dǎo)體區(qū)域105可為N型摻雜。

其中設(shè)置有半導(dǎo)體區(qū)域104及半導(dǎo)體區(qū)域105的基板可包括如硅的半導(dǎo)體材料。在晶體管組件103中，可設(shè)置如硅/鍺的應(yīng)力產(chǎn)生材料層133。由于在應(yīng)力產(chǎn)生材料層133的材料與基板的材料之間的晶格失配，可在半導(dǎo)體區(qū)域105中提供壓縮應(yīng)力。

晶體管組件102包括柵極結(jié)構(gòu)107。柵極結(jié)構(gòu)107包括柵電極111。柵電極111包括金屬部分110。柵電極111的其它部分可由多晶硅形成。柵極絕緣層109將柵電極111從半導(dǎo)體區(qū)域104中分開。在柵電極111的頂表面上，可設(shè)置蓋帽層112。鄰近柵電極111處可設(shè)置二氧化硅側(cè)壁間隔件118，其可藉由包含氮化硅的襯墊層117而從柵電極111中分開。

類似地，晶體管組件103包括柵極結(jié)構(gòu)108，該柵極結(jié)構(gòu)108包括具有金屬部分114、柵極絕緣層113、二氧化硅側(cè)壁間隔件120及襯墊層119的柵電極115。此外，在柵電極115的頂表面上，可設(shè)置蓋帽層116。

在鄰近于晶體管組件102的柵極結(jié)構(gòu)107處，可設(shè)置源極延伸區(qū)123及漏極延伸區(qū)124。源極延伸區(qū)123及漏極延伸區(qū)124可為N摻雜。另外，可設(shè)置可為P摻雜的暈區(qū)127及暈區(qū)128。晶體管組件103可包括可為P摻雜的源極延伸區(qū)125及漏極延伸區(qū)126，以及可包括可為N摻雜的暈區(qū)129及暈區(qū)130。

如上所述，應(yīng)力產(chǎn)生材料層133可在P溝道晶體管組件103的溝道區(qū)域中提供壓縮應(yīng)力。在N溝道晶體管組件102的溝道區(qū)域中可提供拉伸應(yīng)力。為了達(dá)到此目的，可使用將要在以下所描述的應(yīng)力記憶工藝。

非晶區(qū)域131可形成在柵極結(jié)構(gòu)107的源極側(cè)上，并且非晶區(qū)域132可形成在柵極結(jié)構(gòu)107的漏極側(cè)上。為了形成非晶區(qū)域131及非晶區(qū)域132，可進(jìn)行離子注入制程，非摻雜元素(如氙或鍺)的離子被注入進(jìn)半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的100內(nèi)。

在半導(dǎo)體區(qū)域104中半導(dǎo)體材料帶有離子的放射可能會(huì)使原子從它們?cè)诰Ц裰械奈恢靡莆环派?，使得半?dǎo)體材料的結(jié)晶秩序受到破壞。柵極結(jié)構(gòu)107下方的半導(dǎo)體區(qū)域104的部分可由柵極結(jié)構(gòu)107保護(hù)而免于離子的放射，故非晶區(qū)域131及非晶區(qū)域132可藉由柵極結(jié)構(gòu)107下方基本上結(jié)晶的區(qū)域而彼此分開。非晶區(qū)域131及非晶區(qū)域132的深度可藉由適當(dāng)選定使用于離子注入制程中的離子能量而控制。