專利名稱：微電子元件及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種金氧半導(dǎo)場(chǎng)效晶體管(CMOSFET)，特別是涉及一種具混合應(yīng)變通道(Hybrid Strained Channels)的金氧半導(dǎo)場(chǎng)效晶體管的微電子元件及其制造方法。
背景技術(shù)：
制作半導(dǎo)體晶體管時(shí)，通常至少包括摻雜的基材，其中基材的摻雜部分形成源極與汲極，而源極與汲極則由介電區(qū)、閘極介電層以及閘極所圍繞。一種提高半導(dǎo)體晶體管的性能方法是藉由在閘極下且介于源極與汲極之間導(dǎo)入應(yīng)變通道，來提升載子的移動(dòng)率。
此種應(yīng)變通道的傳統(tǒng)制作方法是利用全硅鍺來取代硅基材，全硅鍺的成分為漸次變化，因此在晶圓表面處產(chǎn)生無應(yīng)力(Relaxed)硅鍺。接著，遮蓋(覆蓋)磊晶硅于硅鍺上。硅覆蓋層與底下的硅鍺層之間的晶格常數(shù)的差異，導(dǎo)致硅層中產(chǎn)生張力，因而使得硅覆蓋層的載子移動(dòng)率增加。此方法的缺點(diǎn)是利用無應(yīng)力的硅鍺來取代硅基材，既昂貴又耗時(shí)。另外一個(gè)缺點(diǎn)為硅鍺晶格中的差排難以控制，而會(huì)擴(kuò)散至應(yīng)變硅層，進(jìn)而劣化應(yīng)變硅層，并損害元件的性能。缺陷控制的難度愈高，將使得制程成本愈貴。
另一種方法是利用應(yīng)變硅鍺的磊晶層覆蓋在經(jīng)摻雜的硅基材上。如同上述傳統(tǒng)方法一般，硅鍺與硅之間的晶格常數(shù)的差異會(huì)導(dǎo)致應(yīng)力在覆蓋層中產(chǎn)生。由于這些層的順序與傳統(tǒng)方法相反，因此硅層為無應(yīng)力，而硅鍺則受到壓縮應(yīng)力。這樣的應(yīng)變同樣有助于提升載子移動(dòng)率。與傳統(tǒng)方法不同的是，既然薄的應(yīng)力硅鍺層的成長(zhǎng)與厚的無應(yīng)力硅鍺層的成長(zhǎng)相較的下較為便宜且較不費(fèi)時(shí)，所以此制程并不昂貴。此方法的缺點(diǎn)在于，此方法僅能改善p型通道金氧半導(dǎo)體(PMOS)的性能，但卻會(huì)降低n型通道金氧半導(dǎo)體(NMOS)的性能。另一種替代方法是利用薄硅碳層來取代硅鍺層。硅碳層位于硅上的結(jié)構(gòu)型態(tài)的晶格常數(shù)差異，在硅碳層上表現(xiàn)出張力，而非壓縮應(yīng)力。然而，這一個(gè)方法僅能改善n型通道金氧半導(dǎo)體的性能，但卻會(huì)降低p型通道金氧半導(dǎo)體的性能。
因此，目前亟需一種可改善不同型式的通道與元件，例如互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)體(CMOS)元件，的應(yīng)變通道。
由此可見，上述現(xiàn)有的微電子元件及其制造方法顯然仍存在有不便與缺陷，而亟待加以進(jìn)一步改進(jìn)。為了解決微電子元件及其制造方法存在的問題，相關(guān)廠商莫不費(fèi)盡心思來謀求解決之道，但長(zhǎng)久以來一直未見適用的設(shè)計(jì)被發(fā)展完成，而一般產(chǎn)品又沒有適切的結(jié)構(gòu)能夠解決上述問題，此顯然是相關(guān)業(yè)者急欲解決的問題。
有鑒于上述現(xiàn)有的微電子元件及其制造方法存在的缺陷，本發(fā)明人基于從事此類產(chǎn)品設(shè)計(jì)制造多年豐富的實(shí)務(wù)經(jīng)驗(yàn)及專業(yè)知識(shí)，并配合學(xué)理的運(yùn)用，積極加以研究創(chuàng)新，以期創(chuàng)設(shè)一種新型結(jié)構(gòu)的微電子元件及其制造方法，能夠改進(jìn)一般現(xiàn)有的微電子元件及其制造方法，使其更具有實(shí)用性。經(jīng)過不斷的研究、設(shè)計(jì)，并經(jīng)反復(fù)試作樣品及改進(jìn)后，終于創(chuàng)設(shè)出確具實(shí)用價(jià)值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有的微電子元件存在的缺陷，而提供一種新的微電子元件，所要解決的技術(shù)問題是使其具混合應(yīng)變通道，可改善具不同型式的通道的元件性能，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的另一目的在于，提供一種微電子元件的制造方法，所要解決的技術(shù)問題是使其可形成混合應(yīng)變通道，而可有效提升具不同型式的通道的元件性能，從而更加適于實(shí)用。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題是采用以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微電子元件，其至少包括一硅基材，具有不同的復(fù)數(shù)個(gè)摻質(zhì)特性的一第一井與一第二井；一第一應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于該第一井，其中該第一應(yīng)變硅-鍺-碳層具有一第一化學(xué)式；以及一第二應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于該第二井，其中該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層具有一第二化學(xué)式，且該第二化學(xué)式不同于該第一化學(xué)式。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微電子元件，其中所述的具有不同的該些摻質(zhì)特性的該第一井與該第二井由至少一隔離結(jié)構(gòu)所分隔。
前述的微電子元件，其中所述的隔離結(jié)構(gòu)是一淺溝渠結(jié)構(gòu)。
前述的微電子元件，其中所述的摻質(zhì)特性的一第一摻質(zhì)特性為n型，且一第二摻質(zhì)特性為p型。
前述的微電子元件，其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺以及低于2摩爾百分比的碳。
前述的微電子元件，其中所述的第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳以及低于20摩爾百分比的鍺。
前述的微電子元件，其更至少包括一硅覆蓋層鄰近于該第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層。
前述的微電子元件，其更至少包括一絕緣層鄰近于該硅覆蓋層。
前述的微電子元件，其更至少包括一第一閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第一井；以及一第二閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第二井。
前述的微電子元件，其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括實(shí)質(zhì)等于20至30摩爾百分比的鍺。
前述的微電子元件，其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括實(shí)質(zhì)等于2至3摩爾百分比的碳。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還采用以下的技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)。依據(jù)本發(fā)明提出的一種微電子元件的制造方法，其至少包括形成一硅基材，其中該硅基材包括具有不同的復(fù)數(shù)個(gè)摻質(zhì)特性的一第一井與一第二井；形成一第一磊晶硅-鍺-碳層鄰近于該第一井，其中該第一磊晶硅-鍺-碳層具有一第一化學(xué)式；以及形成一第二磊晶硅-鍺-碳層鄰近于該第二井，其中該第二磊晶硅-鍺-碳層具有一第二化學(xué)式，且該第二化學(xué)式不同于該第一化學(xué)式。
本發(fā)明的目的及解決其技術(shù)問題還可采用以下技術(shù)措施進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
前述的微電子元件的制造方法，其中所述的具有該第一化學(xué)式的該第一磊晶硅-鍺-碳層直接形成在該第一井的上表面。
前述的微電子元件的制造方法，其中所述的具有該第二化學(xué)式的該第二磊晶硅-鍺-碳層直接形成在該第二井的上表面。
前述的微電子元件的制造方法，其更至少包括形成一硬罩幕于該第一井與該第二井的一者上。
前述的微電子元件的制造方法，其中所述的該第一井的摻質(zhì)特性為n型，該第二井的摻質(zhì)特性為p型，且該微電子元件的制造方法更至少包括利用一淺溝渠制程形成復(fù)數(shù)個(gè)隔離區(qū)位于該硅基材的上部中；形成至少一硬罩幕于該第一井與該第二井的一者上，藉以選擇性地形成該第一磊晶硅-鍺-碳層位于該第一井上以及該第二磊晶硅-鍺-碳層位于該第二井上，其中該第一磊晶硅-鍺-碳層的該第一化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺，且該第二磊晶硅-鍺-碳層的該第二化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳；形成一硅覆蓋層；形成一絕緣層；以及形成一閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第一井與該第二井。
本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和有益效果。由以上技術(shù)方案可知，為了達(dá)到前述發(fā)明目的，本發(fā)明的主要技術(shù)內(nèi)容如下根據(jù)本發(fā)明提出一種微電子元件，至少包括一硅基材，具有不同的摻質(zhì)特性的第一井與第二井；一第一應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于第一井，其中此第一應(yīng)變硅-鍺-碳層具有第一化學(xué)式；以及一第二應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于第二井，其中此第二應(yīng)變硅-鍺-碳層具有第二化學(xué)式，且第二化學(xué)式不同于第一化學(xué)式。
依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例，第一應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺以及低于2摩爾百分比的碳，且第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳以及低于20摩爾百分比的鍺。
根據(jù)本發(fā)明的目的，提出一種微電子元件的制造方法，至少包括形成一硅基材，其中此硅基材包括具有不同的摻質(zhì)特性的第一井與第二井；形成一第一磊晶硅-鍺-碳層鄰近于第一井，其中此第一磊晶硅-鍺-碳層具有第一化學(xué)式；以及形成一第二磊晶硅-鍺-碳層鄰近于第二井，其中此第二磊晶硅-鍺-碳層具有第二化學(xué)式，且第二化學(xué)式不同于第一化學(xué)式。
依照本發(fā)明一較佳實(shí)施例，上述的第一磊晶硅-鍺-碳層的第一化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺，且第二磊晶硅-鍺-碳層的第二化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳。
借由上述技術(shù)方案，本發(fā)明微電子元件及其制造方法至少具有下列優(yōu)點(diǎn)1、本發(fā)明的微電子元件，其具混合應(yīng)變通道，可改善具不同型式的通道的元件性能，從而更加適于實(shí)用。
2、本發(fā)明的微電子元件的制造方法，其可形成混合應(yīng)變通道，而可有效提升具不同型式的通道的元件性能，從而更加適于實(shí)用。
綜上所述，本發(fā)明特殊結(jié)構(gòu)的微電子元件及其制造方法，其具混合應(yīng)變通道，可改善具不同型式的通道的元件性能。其具有上述諸多的優(yōu)點(diǎn)及實(shí)用價(jià)值，并在同類產(chǎn)品及制造方法中未見有類似的設(shè)計(jì)及方法公開發(fā)表或使用而確屬創(chuàng)新，其不論在產(chǎn)品以及制造方法或功能上皆有較大的改進(jìn)，在技術(shù)上有較大的進(jìn)步，并產(chǎn)生了好用及實(shí)用的效果，且較現(xiàn)有的微電子元件及其制造方法具有增進(jìn)的多項(xiàng)功效，從而更加適于實(shí)用，而具有產(chǎn)業(yè)的廣泛利用價(jià)值，誠(chéng)為一新穎、進(jìn)步、實(shí)用的新設(shè)計(jì)。
上述說明僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，并可依照說明書的內(nèi)容予以實(shí)施，以下以本發(fā)明的較佳實(shí)施例并配合附圖詳細(xì)說明如后。


圖1是依照本揭露的各方面的一種微電子元件的一實(shí)施例的至少一部分在制作的中間階段的剖面圖。
圖2是圖1的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖3是圖2的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖4是圖3的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖5是圖4的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖6是圖3或圖5的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖7是圖6的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖8是圖7的元件在一后續(xù)制作階段的剖面圖。
圖9是依照本揭露的各方面的一種集成電路的一實(shí)施例的至少一部分的剖面圖。
100微電子元件 101基材102a摻雜井區(qū) 102b摻雜井區(qū)104隔離結(jié)構(gòu)206a應(yīng)變層208b硬罩幕 306b應(yīng)變層308a硬罩幕 406層406a部分 406b部分408b硬罩幕 506a應(yīng)變層508a硬罩幕 710覆蓋層712絕緣層 714閘極結(jié)構(gòu)812a絕緣結(jié)構(gòu) 812b絕緣結(jié)構(gòu)816a間隙壁 816b間隙壁818源極與汲極 820通道區(qū)922集成電路924微電子元件926內(nèi)連線 928介電層具體實(shí)施方式
為更進(jìn)一步闡述本發(fā)明為達(dá)成預(yù)定發(fā)明目的所采取的技術(shù)手段及功效，以下結(jié)合附圖及較佳實(shí)施例，對(duì)依據(jù)本發(fā)明提出的微電子元件及其制造方法其具體實(shí)施方式
、結(jié)構(gòu)、方法、制造方法、加工方法、步驟、特征及其功效，詳細(xì)說明如后。
以下的說明提供許多實(shí)施各種實(shí)施例的不同特征的不同實(shí)施例或例子。以下所描述的組成或安排的特定例子僅是用以簡(jiǎn)化本揭露。這些實(shí)施例或例子僅是用以舉例說明，而非用以限制本發(fā)明。其次，本揭露在各個(gè)例子中，可能重復(fù)使用圖示標(biāo)號(hào)及/或文字，這類的重復(fù)的目的是用以使本揭露更加簡(jiǎn)化與清楚，其本身并非用以規(guī)定在以下所述的各種實(shí)施例及/或架構(gòu)之間的關(guān)系。再者，在說明書中，第一特征形成在鄰近于第二特征，所產(chǎn)生的結(jié)果可能包括第一特征與第二特征直接接觸的實(shí)施例；以及額外的特征可能形成在介于第一特征與第二特征之間，如此一來第一特征與第二特征可能不是直接接觸。
除非明確說明，否則加入材料層時(shí)，可利用至少包括化學(xué)氣相沉積(CVD)、電漿增益化學(xué)氣相沉積(PECVD)、原子層沉積(ALD)、物理層沉積、濺鍍、旋轉(zhuǎn)涂布、及/或其他形成加入層的制程。除非明確說明，否則移除材料層時(shí)，可利用至少包括化學(xué)機(jī)械研磨(CMP)、濕式蝕刻、干式蝕刻、及/或其他移除制程。摻雜可利用至少包括植入、臨場(chǎng)(In-situ)成長(zhǎng)、及/或其他加入摻質(zhì)的制程。
請(qǐng)參閱圖1所示，是依照本揭露的各方面的一種微電子元件100的一實(shí)施例的至少一部分在制作的中間階段的剖面圖。在一實(shí)施例中，可將此元件制作在基材101上，其中基材101具有摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b?；?01可至少包括硅、單晶硅、砷化鎵、及/或其他材料。不同的摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b可至少包括基材與在兩不同區(qū)中一或多種摻質(zhì)的兩不同數(shù)量的任意組合。在一實(shí)施例中，不同的摻雜井區(qū)可至少包括作為n型區(qū)的摻雜井區(qū)102a以及作為p型區(qū)的摻雜井區(qū)102b，其中p型區(qū)表示利用配方，例如硼所作的摻雜，n型區(qū)表示利用配方，例如砷及/或磷所作的摻雜。在其他實(shí)施例中，不同的摻雜井區(qū)可至少包括作為p+型區(qū)的摻雜井區(qū)102a以及作為p++型區(qū)的摻雜井區(qū)102b，其中p+型區(qū)表示利用配方，例如硼所作的高額摻雜，p++型區(qū)表示利用配方，例如硼所作的非常高額摻雜。井區(qū)的制作在此技術(shù)領(lǐng)域中為已知技術(shù)，在此技術(shù)領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者可了解到，對(duì)于特定元件需要不同井區(qū)的特定組合。
在一實(shí)施例中，可利用隔離結(jié)構(gòu)104來分開摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b。隔離結(jié)構(gòu)104可至少包括介電材料，例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、及/或其他低介電常數(shù)介電質(zhì)或電性絕緣材料。制作隔離結(jié)構(gòu)104時(shí)，可利用的方法至少包括硅的區(qū)域氧化法(LOCOS)、淺溝渠隔離法(STI)、及/或其他方法。
請(qǐng)參閱圖2與圖3所示，是一種制作應(yīng)變通道的方法，其中此應(yīng)變通道與不同類型的摻雜區(qū)一起運(yùn)作。請(qǐng)參照?qǐng)D2，藉由在摻雜井區(qū)102b上形成硬罩幕208b，并使另一摻雜井區(qū)102a保持未受到覆蓋的狀態(tài)下，制作第一個(gè)應(yīng)變層206a。硬罩幕208b可至少包括氮化硅、氮氧化硅、及/或其他沉積層及/或植入有抵抗力的材料。
在一實(shí)施例中，應(yīng)變層206a的制作可至少包括在基材101的未受到硬罩幕208b覆蓋的區(qū)域中，進(jìn)行選擇性磊晶成長(zhǎng)(Selective EpitaxialGrowth；SEG)，在此例子中未受到硬罩幕208b覆蓋的基材101區(qū)域包括摻雜井區(qū)102a。應(yīng)變層206a可利用硅烷(Silane)及/或二硅乙烷(Disilane)、鍺烷(Germane)、甲烷(Methane)、及蝕刻劑，例如以氫氯酸作為試劑。待應(yīng)變層206a形成后，可移除硬罩幕208b。若實(shí)施例包含隔離結(jié)構(gòu)104，則硬罩幕208b的材料與隔離結(jié)構(gòu)104的材料可不同，以利在后續(xù)步驟中選擇性移除及/或其他處理的進(jìn)行。
圖3是圖2的一后續(xù)步驟，其中第二個(gè)硬罩幕308a形成于第一應(yīng)變層206a上。硬罩幕308a的架構(gòu)可與圖2的硬罩幕208b的架構(gòu)類似。硬罩幕308a可使選擇性磊晶成長(zhǎng)的第二個(gè)應(yīng)變層306b鄰近于摻雜井區(qū)102b。在一實(shí)施例中，應(yīng)變層306b的材質(zhì)為硅-鍺-碳化合物，且制作此應(yīng)變層306b時(shí)，可利用硅烷及/或二硅乙烷、鍺烷、甲烷、及蝕刻劑，例如以氫氯酸作為試劑。待應(yīng)變層306b形成后，可移除硬罩幕308a。
在一些實(shí)施例中，應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b可由三元素，至少包括硅、鍺以及碳依公式所組成，此公式可例如根據(jù)下列化學(xué)式Si1-x-yGexCy。(1)然而，事實(shí)上，此一三元素層實(shí)質(zhì)上至少包括三種元素，但并不排除加入其他元素的成分，這些其他元素可為摻質(zhì)或所需配方。三元素的應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b亦可至少包括利用任何后續(xù)處理，例如植入摻雜來形成源極與汲極，所加入或移除的配方。此外，一三元素層實(shí)質(zhì)上可至少包括二種元素，而使此三元素層當(dāng)作是一雙元素層，舉例而言，僅具有微量的碳的硅-鍺-碳化合物，其中在化學(xué)式(1)中的y幾乎為零，而實(shí)質(zhì)上只留下Si1-xGex。此種類型的公式可使針對(duì)增加微量第三元素的對(duì)應(yīng)量的制程修正更加容易進(jìn)行，反之，僅使用簡(jiǎn)單的雙元素層可能需要重新設(shè)計(jì)制程與機(jī)臺(tái)，來達(dá)成增加這類微量元素的效果。然而，當(dāng)制程及/或機(jī)臺(tái)適當(dāng)時(shí)，也可以使用雙元素層。
在一實(shí)施例中，三元素的應(yīng)變層206a為硅-鍺-碳化合物成長(zhǎng)在n型的摻雜井區(qū)102a上(在本例子中)，鍺成分可約占20至30摩爾百分比。應(yīng)用在化學(xué)式(1)中，x應(yīng)至少為y的十倍，例如Si0.74Ge0.25C0.01。
當(dāng)y接近于零的情況下，成分實(shí)質(zhì)為Si1-xGex。在這些實(shí)施例中，x大于y的十倍，硅-鍺-碳所構(gòu)成的應(yīng)變層206a的晶格常數(shù)高于下方基材101的摻雜井區(qū)102a的晶格常數(shù)，而在硅-鍺-碳所構(gòu)成的應(yīng)變層206a中形成壓縮應(yīng)變。
在一實(shí)施例中，三元素的應(yīng)變層306b是一硅-鍺-碳層成長(zhǎng)在摻雜井區(qū)102b上(在本例子中)，其中碳含量可約為2至3摩爾百分比。應(yīng)用在化學(xué)式(1)中，x應(yīng)小于y的十倍，例如Si0.875Ge0.1C0.025。
當(dāng)x接近于零的情況下，成分實(shí)質(zhì)為Si1-yCy。在這些實(shí)施例中，x小于y的十倍，硅-鍺-碳所構(gòu)成的應(yīng)變層306b的晶格常數(shù)低于下方基材101的p型摻雜井區(qū)102b的晶格常數(shù)，而在硅-鍺-碳所構(gòu)成的應(yīng)變層306b中形成拉伸應(yīng)變。
為了成為不同的化學(xué)式，三元素的應(yīng)變層206a與三元素的應(yīng)變層306b應(yīng)具有不同的晶格常數(shù)。在一實(shí)施例中，三元素的應(yīng)變層206a可至少包括硅-鍺-碳，其中碳濃度少于十倍的鍺濃度；且三元素的應(yīng)變層306b可由硅-鍺-碳所構(gòu)成，其中碳濃度大于十倍的鍺濃度。在另一實(shí)施例中，三元素的應(yīng)變層206a實(shí)質(zhì)上可至少包括硅-鍺，且三元素的應(yīng)變層306b實(shí)質(zhì)上可至少包括硅-碳。
在一些實(shí)施例中，可進(jìn)一步處理選擇性磊晶成長(zhǎng)的三元素應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b，以在硬罩幕208b與硬罩幕308a位于適當(dāng)位置時(shí)、經(jīng)移除后或上述狀況的組合下，來增加及/或移除配方。一種增加配方的制程可至少包括植入?？衫脿奚鼘?，例如氧化硅，來防止植入所造成的表面損壞。一種移除配方的制程可至少包括使用過濾劑或過濾層。
請(qǐng)參閱圖4與圖5所示，是另一種制作應(yīng)變通道的方法，其中此應(yīng)變通道是與如同圖1所揭露的不同型式的摻雜區(qū)一起運(yùn)作?？闪私獾囊稽c(diǎn)是，上述根據(jù)圖2與圖3所討論的步驟可應(yīng)用在一些元件上，而下列根據(jù)圖4與圖5所討論的步驟可應(yīng)用在與上述元件位于同一片晶圓上的其他元件上。
請(qǐng)參閱圖4所示，層406可形成于摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b上。制作層406時(shí)可利用至少包括選擇性磊晶成長(zhǎng)、非選擇性磊晶成長(zhǎng)及/或其他方法。在本實(shí)施例中，層406包括硅、鍺以及碳等三元素。
層406形成后，利用硬罩幕408b覆蓋住摻雜井區(qū)102b以及層406的一部分406b，并暴露出部分406a。硬罩幕408b可至少包括氮化硅、氮氧化硅、及/或其他沉積層及/或植入有抵抗力的材料。若此實(shí)施例包含隔離結(jié)構(gòu)104，則硬罩幕408b的材料與隔離結(jié)構(gòu)104的材料可不同，以利在后續(xù)步驟中選擇性移除及/或其他處理的進(jìn)行。
當(dāng)硬罩幕408b位于適當(dāng)位置時(shí)，可進(jìn)行后續(xù)的處理，以對(duì)層406的部分406a增加配方或從部分406a移除配方，藉以產(chǎn)生所需的化學(xué)式，進(jìn)而獲得特定的晶格結(jié)構(gòu)。舉例而言，可植入更多或不同的材料，因而將層406的部分406a改變成類似于以上所述的三元素應(yīng)變層206a。在一實(shí)施例，三元素的應(yīng)變層206a是由硅-鍺-碳所構(gòu)成，且植入的配方可至少包括鍺。亦可使用犧牲層，例如氧化硅，來防止植入所造成的表面?zhèn)?。在另一?shí)施例中，一種從層406的部分406a中移除配方的制程至包括使用過濾劑或過濾層。待三元素的應(yīng)變層形成后，即可移除硬罩幕408b，此時(shí)層406的部分406a形成應(yīng)變層506a，如圖5所示。
請(qǐng)參閱圖5所示，硬罩幕508a覆蓋住摻雜井區(qū)102a與三元素的應(yīng)變層506a，并同時(shí)使另一個(gè)摻雜井區(qū)102b與部分406b暴露出。硬罩幕508a至少包括氮化硅、氮氧化硅及/或其他沉積層及/或植入有抵抗力的材料。若此實(shí)施例包含隔離結(jié)構(gòu)104，則硬罩幕508a的材料與隔離結(jié)構(gòu)104的材料可不同，以利在后續(xù)步驟中選擇性處理的進(jìn)行。對(duì)部分406b增加配方或從部分406b移除配方的后續(xù)處理，可用以產(chǎn)生所需的化學(xué)式，而在部分406b中獲得特定的晶格結(jié)構(gòu)，因此將部分406b改變成類似于三元素應(yīng)變層306b，其中形成的應(yīng)變層不同于前一段所述的三元素應(yīng)變層506a。
一種增加配方的制程可至少包括植入。在一實(shí)施例，三元素的應(yīng)變層是由硅-鍺-碳所構(gòu)成，且植入的配方可至少包括碳?？衫脿奚鼘?，例如氧化硅，來防止植入所造成的表面損壞。一種移除配方的制程可至少包括使用過濾劑或過濾層。待三元素的應(yīng)變層形成后，即可移除硬罩幕508a。雖然此實(shí)施例是先處理部分406a，然在此領(lǐng)域中具有通常知識(shí)者將可了解，可利用硬罩幕508a覆蓋部分406a，而先處理部分406b。在其他的實(shí)施例中，可至少包括不同的處理方式，例如可形成或移除硬罩幕408b與硬罩幕508a超過一次。在又一些實(shí)施例中，可至少包括同時(shí)對(duì)部分406a與部分406b作用的制程或媒介物。
請(qǐng)參閱圖6所示，是可利用參照?qǐng)D2與圖3或圖4與圖5所描述的方法來加以制作的一種實(shí)施例。形成具一種化學(xué)式的第一個(gè)三元素的應(yīng)變層206a(類似于圖5的應(yīng)變層506a)于摻雜井區(qū)102a上，以及形成具不同于應(yīng)變層206a的化學(xué)式的第二個(gè)三元素的應(yīng)變層306b另一個(gè)摻雜井區(qū)102b上。
請(qǐng)參閱圖7所示，是后續(xù)處理的剖面示意圖，在此后續(xù)處理中，利用覆蓋層710及/或絕緣層712覆蓋在三元素的應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b上。覆蓋層710可至少包括硅。絕緣層712可至少包括氧化硅。在一些實(shí)施例中，覆蓋層710可幫助降低三元素的應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b與后續(xù)形成的絕緣層712之間的應(yīng)力。在一實(shí)施例中，覆蓋層710的材質(zhì)為硅，而絕緣層712的材質(zhì)為氧化硅，因此覆蓋層710可作為絕緣層712的硅的來源。在一些實(shí)施例中，覆蓋層710可防止三元素的應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b產(chǎn)生因外界環(huán)境所引發(fā)的不受歡迎的氧化。然而，這樣的氧化可能不會(huì)發(fā)生在這些實(shí)施例中，因?yàn)榛牟]有與氧化合的大氣接觸。
在一晶體管實(shí)施例中，可形成多個(gè)閘極結(jié)構(gòu)714于絕緣層712上。其中，閘極結(jié)構(gòu)714的制作在此技術(shù)中為已知。閘極結(jié)構(gòu)714的材料可至少包括摻雜或未摻雜的硅或多晶硅，且覆蓋有導(dǎo)電材料，例如鎢、鋁、銅、例如硅化鎢等合金、或者其他任何導(dǎo)電、半導(dǎo)體材料或這些材料的組合。圖7所示的閘極結(jié)構(gòu)714為一單層結(jié)構(gòu)，而本發(fā)明并未排除多重層的組成。在一實(shí)施例中，摻雜井區(qū)102a為n型通道金氧半導(dǎo)體，摻雜井區(qū)102b為p型通道金氧半導(dǎo)體，且閘極結(jié)構(gòu)714則位于摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b上，而形成互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)晶體管。在另一實(shí)施例中，制作閘極結(jié)構(gòu)714時(shí)可利用罩幕，其中此罩幕僅鄰近于一個(gè)井區(qū)，而形成數(shù)個(gè)隔離的晶體管。
請(qǐng)參閱圖8所示，是進(jìn)一步的處理的剖面示意圖，其中可形成絕緣結(jié)構(gòu)812a/絕緣結(jié)構(gòu)812b以及間隙壁816a/間隙壁816b圍繞著閘極結(jié)構(gòu)714。絕緣結(jié)構(gòu)812a/絕緣結(jié)構(gòu)812b與間隙壁816a/間隙壁816b的制作在此技術(shù)領(lǐng)域中為已知。絕緣結(jié)構(gòu)812a/絕緣結(jié)構(gòu)812b的寬度可實(shí)質(zhì)相似于閘極結(jié)構(gòu)714的寬度，如絕緣結(jié)構(gòu)812a，或者實(shí)質(zhì)相似于間隙壁816b的寬度，如絕緣結(jié)構(gòu)812b。間隙壁816a/間隙壁816b可至少包括一或多層的氧化硅、氮化硅、氮氧化硅及/或其他材料。當(dāng)進(jìn)行后續(xù)處理以移除絕緣結(jié)構(gòu)812a/絕緣結(jié)構(gòu)812b的至少一部分時(shí)，如同絕緣結(jié)構(gòu)812b所示，間隙壁816a/間隙壁816b可單獨(dú)或一起用來作為罩幕。
在一實(shí)施例中，間隙壁816a/間隙壁816b可作為將摻質(zhì)，例如硼、磷、砷及/或其他材料，植入基材101的摻雜井區(qū)102a與摻雜井區(qū)102b、應(yīng)變層206a與應(yīng)變層306b、以及覆蓋層710中，以形成源極與汲極818以及通道區(qū)820時(shí)的罩幕。在另一實(shí)施例中，可利用光阻罩幕來將摻質(zhì)僅植入特定的井區(qū)中。可利用擴(kuò)散、回火(Annealing)、及/或任何其他電性活化制程，來獲得所需的摻雜形狀。在一些實(shí)施例中，源極與汲極818可不具有相似的幾何形狀或組成。舉例而言，源極與汲極818的厚度與摻雜井區(qū)102a、摻雜井區(qū)102b、應(yīng)變層206a、應(yīng)變層306b以及覆蓋層710所可能擴(kuò)散的總量有關(guān)，或者與源極與汲極818與閘極結(jié)構(gòu)714所可能擴(kuò)散的寬度有關(guān)。在一實(shí)施例中，可在間隙壁816a形成前，但是在絕緣結(jié)構(gòu)812a形成后，進(jìn)行源極與汲極818的植入，以形成較窄的通道區(qū)820。
請(qǐng)參閱圖9所示，是集成電路922的剖面示意圖，其中先前所述的微電子元件100可應(yīng)用在集成電路922中。舉例而言，集成電路922包括復(fù)數(shù)個(gè)微電子元件924，這些微電子元件924的其中一者或多者可實(shí)質(zhì)相似于圖8所示的微電子元件100。
集成電路922亦可包括內(nèi)連線926，其中內(nèi)連線926沿著及/或穿過一或多層介電層928而延伸至微電子元件924。內(nèi)連線926可至少包括鎢、鋁、銅、及/或其他材料。內(nèi)連線926可更至少包括阻障金屬層介于內(nèi)連線材料主體與介電層928之間。其中，此阻障金屬層可至少包括鉭、鈦、氮化鈦、鎢、硅化鎢、氮化鎢、氮硅化鉭及/或其他合適的材料。介電層928可至少包括氧化硅、摻雜碳的氧化硅、摻雜氟的氧化硅、氟硅玻璃(FSG)、硼磷硅玻璃(BPSG)、旋涂玻璃(SOG)及/或任何其他低介電常數(shù)材料。
因此，本揭露提供一種制造微電子元件的方法，此方法包括形成具有不同化學(xué)式的第一三元素應(yīng)變層與第二三元素應(yīng)變層于不同摻雜的基材上。
以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，并非對(duì)本發(fā)明作任何形式上的限制，雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然而并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍內(nèi)，當(dāng)可利用上述揭示的方法及技術(shù)內(nèi)容作出些許的更動(dòng)或修飾為等同變化的等效實(shí)施例，但是凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化與修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種微電子元件，其特征在于其至少包括一硅基材，具有不同的復(fù)數(shù)個(gè)摻質(zhì)特性的一第一井與一第二井；一第一應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于該第一井，其中該第一應(yīng)變硅-鍺-碳層具有一第一化學(xué)式；以及一第二應(yīng)變硅-鍺-碳層鄰近于該第二井，其中該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層具有一第二化學(xué)式，且該第二化學(xué)式不同于該第一化學(xué)式。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的具有不同的該些摻質(zhì)特性的該第一井與該第二井由至少一隔離結(jié)構(gòu)所分隔。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的微電子元件，其特征在于其中所述的隔離結(jié)構(gòu)是一淺溝渠結(jié)構(gòu)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的摻質(zhì)特性的一第一摻質(zhì)特性為n型，且一第二摻質(zhì)特性為p型。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺以及低于2摩爾百分比的碳。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳以及低于20摩爾百分比的鍺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其更至少包括一硅覆蓋層鄰近于該第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的微電子元件，其特征在于其更至少包括一絕緣層鄰近于該硅覆蓋層。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其更至少包括一第一閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第一井；以及一第二閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第二井。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括實(shí)質(zhì)等于20至30摩爾百分比的鍺。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微電子元件，其特征在于其中所述的第一應(yīng)變硅-鍺-碳層與該第二應(yīng)變硅-鍺-碳層的化學(xué)式至少包括實(shí)質(zhì)等于2至3摩爾百分比的碳。
12.一種微電子元件的制造方法，其特征在于其至少包括形成一硅基材，其中該硅基材包括具有不同的復(fù)數(shù)個(gè)摻質(zhì)特性的一第一井與一第二井；形成一第一磊晶硅-鍺-碳層鄰近于該第一井，其中該第一磊晶硅-鍺-碳層具有一第一化學(xué)式；以及形成一第二磊晶硅-鍺-碳層鄰近于該第二井，其中該第二磊晶硅-鍺-碳層具有一第二化學(xué)式，且該第二化學(xué)式不同于該第一化學(xué)式。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微電子元件的制造方法，其特征在于其中所述的具有該第一化學(xué)式的該第一磊晶硅-鍺-碳層直接形成在該第一井的上表面。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微電子元件的制造方法，其特征在于其中所述的具有該第二化學(xué)式的該第二磊晶硅-鍺-碳層直接形成在該第二井的上表面。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微電子元件的制造方法，其特征在于其更至少包括形成一硬罩幕于該第一井與該第二井的一者上。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的微電子元件的制造方法，其特征在于其中所述的該第一井的摻質(zhì)特性為n型，該第二井的摻質(zhì)特性為p型，且該微電子元件的制造方法更至少包括利用一淺溝渠制程形成復(fù)數(shù)個(gè)隔離區(qū)位于該硅基材的上部中；形成至少一硬罩幕于該第一井與該第二井的一者上，藉以選擇性地形成該第一磊晶硅-鍺-碳層位于該第一井上以及該第二磊晶硅-鍺-碳層位于該第二井上，其中該第一磊晶硅-鍺-碳層的該第一化學(xué)式至少包括高于20摩爾百分比的鍺，且該第二磊晶硅-鍺-碳層的該第二化學(xué)式至少包括高于2摩爾百分比的碳；形成一硅覆蓋層；形成一絕緣層；以及形成一閘極結(jié)構(gòu)鄰近于該第一井與該第二井。
全文摘要
本發(fā)明是關(guān)于一種微電子元件及其制造方法。一種微電子元件的制造方法，包括先形成硅基材，其中此硅基材包括具有不同的摻質(zhì)特性的第一井與第二井。再形成第一應(yīng)變硅－鍺－碳層鄰近于第一井，其中第一應(yīng)變硅－鍺－碳層具有第一化學(xué)式。接下來，形成第二應(yīng)變硅－鍺－碳層鄰近于第二井，其中第二應(yīng)變硅－鍺－碳層具有第二化學(xué)式，且第二化學(xué)式不同于第一化學(xué)式。接著，形成覆蓋與絕緣層、閘極結(jié)構(gòu)、間隙壁、以及源極與汲極，藉以形成具有獨(dú)立的應(yīng)變通道的互補(bǔ)式金氧半導(dǎo)晶體管(CMOS)元件。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1738049SQ20051005100
公開日2006年2月22日 申請(qǐng)日期2005年2月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月19日
發(fā)明者李文欽 申請(qǐng)人:臺(tái)灣積體電路制造股份有限公司