[發(fā)明專利]增進(jìn)效能的垂直裝置及其形成方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710832240.1
• 申請日: 2017-09-15
• 公開（公告）號: CN108074982B
• 公開（公告）日: 2021-09-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: E·J·諾瓦克;R·R·羅比森;B·A·安德森
• 申請（專利權(quán)）人: 格芯(美國)集成電路科技有限公司
• 主分類號: H01L29/78
• 分類號: H01L29/78;H01L27/092;H01L21/336
• 代理公司: 北京戈程知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11314
• 代理人: 程偉;王錦陽

本發(fā)明涉及增進(jìn)效能的垂直裝置及其形成方法，揭示數(shù)種增進(jìn)效能的垂直裝置(例如，垂直場效晶體管(FET)或并入垂直FET的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置)及形成此類裝置的方法。帶應(yīng)變介電層橫向毗鄰垂直FET的柵極，這增加該通道區(qū)內(nèi)的電荷載子移動率且改善效能。在垂直n型FET(NFET)中，應(yīng)變?yōu)閴嚎s型以改善垂直NFET內(nèi)的電流方向所給定的電子移動率；然而，在垂直p型FET(PFET)中，應(yīng)變?yōu)槔煨鸵愿纳圃诖怪盤FET內(nèi)的電流方向所給定的空穴移動率。可選擇地，垂直FET相對于它形成于其上的半導(dǎo)體晶圓的表面平面的取向也針對最佳電荷載子移動率加以預(yù)先計畫成為FET的類型(亦即，NFET或PFET)的函數(shù)，且從而增強(qiáng)效能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明有關(guān)于數(shù)種垂直裝置(例如，垂直場效晶體管(FET)或并入此類垂直FET的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置)及形成所述裝置的方法以便有改良電荷載子移動率，且從而改善效能。

背景技術(shù)

積體電路設(shè)計決策常被裝置可縮放性、制造效率及成本驅(qū)策。最近，已開發(fā)出垂直裝置(例如，垂直場效晶體管(FET)或并入此類垂直FET的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置)，其允許提高裝置密度(亦即，在給定面積內(nèi)有更多裝置)。盡管可在對制造效率及成本的沖擊最小下制造此類裝置，然而仍需要改善所述裝置及形成所述裝置的方法以增強(qiáng)效能。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于上述，本文揭示增進(jìn)效能垂直裝置(例如，垂直場效晶體管(FET)或并入此類垂直FET的互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)裝置)及形成此類裝置的方法的具體實施例。具體言之，在所述具體實施例中，帶應(yīng)變(strained)介電層可橫向毗鄰垂直FET的柵極以便增加該通道區(qū)內(nèi)的電荷載子移動率，且從而改善效能。在垂直n型FET(NFET)的情形下，應(yīng)變可為壓縮型(compressive)以改善垂直NFET內(nèi)的電流方向所給定的電子移動率；然而，在p型FET(PFET)的情形下，應(yīng)變可為拉伸型(tensile)以改善在垂直PFET內(nèi)的電流方向所給定的空穴移動率(hole mobility)。可選擇地，在所述具體實施例中，垂直FET相對于它形成于其上的半導(dǎo)體晶圓的表面平面的取向也可針對最佳電荷載子移動率加以預(yù)先計畫成為FET的類型(亦即，NFET或PFET)的函數(shù)，且從而增強(qiáng)效能。

更特別的是，在此揭示一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其具有有給定類型導(dǎo)電率的至少一增進(jìn)效能垂直FET。具體言之，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)可包括一半導(dǎo)體本體，以及在該半導(dǎo)體本體內(nèi)的一下源極/漏極區(qū)、在下源極/漏極區(qū)上方的一通道區(qū)、以及在該通道區(qū)上方的一上源極/漏極區(qū)。該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)更可包括毗鄰該下源極/漏極區(qū)的一第一介電層(例如，毗鄰在該下源極/漏極區(qū)與該通道區(qū)的界面處的半導(dǎo)體本體)、以及在該第一介電層上方且橫向毗鄰該通道區(qū)的一柵極。增強(qiáng)該垂直FET的效能通過使用一第二介電層，特別是，在該第一介電層上方且橫向毗鄰該柵極的一帶應(yīng)變介電層。例如，在垂直n型FET(NFET)的情形下，此層的應(yīng)變可為壓縮型，從而在通過該通道區(qū)的電流方向產(chǎn)生拉伸應(yīng)力以及改善電子移動率；然而，在p型FET(PFET)的情形下，此層的應(yīng)變可為拉伸型，從而在通過該通道區(qū)的電流方向產(chǎn)生壓縮應(yīng)力以及改善空穴移動率。可選擇地，該垂直FET相對于它形成于其上的半導(dǎo)體晶圓的表面平面的取向也可針對最佳電荷載子移動率加以預(yù)先計畫成為FET導(dǎo)電類型(亦即，NFET或PFET)的函數(shù)，且從而增強(qiáng)效能。