[發(fā)明專利]通過使用凝聚形成局域化的弛豫襯底的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510028204.0
• 申請(qǐng)日: 2015-01-20
• 公開（公告）號(hào): CN104882380B
• 公開（公告）日: 2019-02-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: P·莫林;N·盧貝
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 意法半導(dǎo)體公司
• 主分類號(hào): H01L21/336
• 分類號(hào): H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06;H01L29/10
• 代理公司: 北京市金杜律師事務(wù)所 11256
• 代理人: 王茂華;董典紅

本發(fā)明涉及通過使用凝聚形成局域化的弛豫襯底的方法。描述了用于形成襯底的局域化的應(yīng)變區(qū)域的方法和結(jié)構(gòu)。溝槽可以在襯底的局域化區(qū)域的邊界處形成。在局域化區(qū)域處的側(cè)壁的上部部分可以由覆蓋層覆蓋，并且在局域化區(qū)域處的側(cè)壁的下部部分可以不被覆蓋。轉(zhuǎn)變材料可以被形成為與局域化區(qū)域的下部部分和加熱的襯底接觸。加熱可以將來自轉(zhuǎn)變材料的化學(xué)種類引入到下部部分中，這在局域化區(qū)域中產(chǎn)生應(yīng)力。所述方法可以用于形成應(yīng)變溝道finFET。

技術(shù)領(lǐng)域

本技術(shù)涉及用于制作多層襯底的局域化的弛豫和應(yīng)變區(qū)域的方法和結(jié)構(gòu)，并且本技術(shù)可以用于形成應(yīng)變溝道FET。

背景技術(shù)

晶體管是現(xiàn)代數(shù)字處理器和存儲(chǔ)器設(shè)備的基本器件元件，并且已經(jīng)在電子工程的各種領(lǐng)域中找到各種應(yīng)用，包括數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和高功率應(yīng)用。目前，存在可以用于不同應(yīng)用的多種晶體管類型和設(shè)計(jì)。各種晶體管類型包括例如雙極結(jié)型晶體管(BJT)、結(jié)型場(chǎng)效應(yīng)晶體管(JFET)、金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)、垂直溝道或溝槽場(chǎng)效應(yīng)晶體管和超結(jié)或多漏極晶體管。

在晶體管的MOSFET家族中已經(jīng)出現(xiàn)兩種類型的晶體管，它們表現(xiàn)出按比例縮小到超高密度和納米尺度的溝道長(zhǎng)度的希望。這些晶體管類型之一是所謂的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管或者“finFET”。finFET的溝道形成于可以從襯底的表面擴(kuò)展的三維鰭中。finFET具有對(duì)于互補(bǔ)MOS(CMOS)按比例縮小到更小尺寸而言有利的靜電性質(zhì)。因?yàn)轹捠侨S結(jié)構(gòu)，所以可以在鰭的三個(gè)表面上形成晶體管的溝道，使得對(duì)于在襯底上占據(jù)的給定的表面面積finFET可以呈現(xiàn)高電流開關(guān)性能。由于可以從襯底表面抬升溝道和器件，因此相比于傳統(tǒng)平面型MOSFET可以存在耦合于鄰近的器件之間的降低的電場(chǎng)。

第二種類型的晶體管稱為完全耗盡型絕緣體上硅或者“FD-SOI”FET。在位于薄絕緣體之上的薄平面半導(dǎo)體層中形成FD-SOI FET的溝道、源極和漏極。因?yàn)榘雽?dǎo)體層和之下的絕緣體是薄的，所以晶體管的本體(其位于薄絕緣體之下)可以作為第二柵極。絕緣體上的半導(dǎo)體的薄層允許可以提升性能的更高的體偏置電壓。薄絕緣體還降低到晶體管本體區(qū)域的漏電流，否則該漏電流將在體FET器件中發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容

所描述的技術(shù)涉及用于制作襯底的局域化的應(yīng)變區(qū)域的方法和結(jié)構(gòu)。該技術(shù)可以用于形成應(yīng)變溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管。根據(jù)一些實(shí)施例，通過將finFET器件的鰭的第一部分轉(zhuǎn)變成不同的化學(xué)成分，finFET器件的溝道區(qū)域可以被應(yīng)變，該不同的化學(xué)成分將在其中形成溝道區(qū)域的鰭的第二部分中引起應(yīng)變。第一部分的轉(zhuǎn)變可以發(fā)生在半導(dǎo)體材料中已經(jīng)形成鰭后，并且第一部分可以被形成為鰭的局域化的弛豫區(qū)域。例如，通過刻蝕溝槽以限定鰭，鰭可以被形成于半導(dǎo)體材料(例如，Si)中。其后，鰭的下部部分可以被轉(zhuǎn)變成具有不同化學(xué)成分的材料(例如，SiGe)。在轉(zhuǎn)變后，下部部分可以將應(yīng)變施加到鰭的上部部分，產(chǎn)生用于finFET的應(yīng)變溝道區(qū)域。

根據(jù)一些實(shí)施例，一種用于使FET的溝道區(qū)域應(yīng)變的方法包括：在襯底的第一半導(dǎo)體材料中形成溝槽，以限定包括FET的溝道區(qū)域的FET的第一區(qū)域。該方法進(jìn)一步包括：在溝槽形成后，將第一區(qū)域的第一部分轉(zhuǎn)變成不同的化學(xué)成分，使得經(jīng)轉(zhuǎn)變的第一部分將應(yīng)變施加到溝道區(qū)域。該轉(zhuǎn)變可以包括將襯底加熱到如下這樣的溫度，在該溫度下來自轉(zhuǎn)變材料的化學(xué)成分凝聚到第一部分中以便在第一部分中形成應(yīng)力。在材料轉(zhuǎn)變期間的加熱可以允許經(jīng)轉(zhuǎn)變的第一部分的塑性弛豫。

在一些方面，F(xiàn)ET是FD-SOI FET。在一些方面，F(xiàn)ET是finFET。在一些實(shí)施方式中，第一區(qū)域包括finFET的鰭并且具有在約1nm和約25nm之間的寬度。根據(jù)一些方面，形成溝槽可以包括在第一半導(dǎo)體襯底中刻蝕溝槽以限定用于至少一個(gè)finFET的至少一個(gè)鰭。