專利名稱：半導(dǎo)體器件及其形成方法
相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用本專利申請(qǐng)是正規(guī)專利申請(qǐng)(非臨時(shí)的)，其依據(jù)35 U.S.C.199(e)要求至少以下US臨時(shí)專利申請(qǐng)的優(yōu)先權(quán)SN 60/732,354、申請(qǐng)日為2005年10月31日、名稱為在用于器件應(yīng)用的SiGe外延期間通過(guò)原位C摻雜控制注入損傷、第一發(fā)明人為Jin Ping Liu，Singapore SG，atty docket ICIS-0165-PSP，確認(rèn)號(hào)碼為5534的申請(qǐng)；在此出于各種目的通過(guò)參考將其并入本申請(qǐng)。
背景技術(shù)：
1)本發(fā)明的領(lǐng)域本發(fā)明的一些示范性實(shí)施例涉及具有晶格失配區(qū)的半導(dǎo)體器件及其制造方法，尤其涉及一種應(yīng)變溝道(strained-channel)晶體管結(jié)構(gòu)及其制造方法，更特別地，涉及包括碳摻雜SiGe層的應(yīng)變溝道晶體管結(jié)構(gòu)以及其制造方法。
2)現(xiàn)有技術(shù)的描述在過(guò)去幾十年中，金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)的尺寸縮小、包括柵長(zhǎng)度和柵氧厚度的縮小已經(jīng)使集成電路的速度性能、密度和每單位功能的成本持續(xù)得到提高。
為了進(jìn)一步提高晶體管的性能，可將應(yīng)力/應(yīng)變引入到晶體管溝道中，從而除了器件尺寸之外，還改善載流子遷移率以提高晶體管性能。存在將應(yīng)變引入到晶體管溝道區(qū)中的幾種已有方式。
US6844227半導(dǎo)體器件及其制造方法-發(fā)明人Kubo，Minoru；Mie，JapanUS20040262694A1在鄰近于MDD的凹槽中含有碳摻雜的硅、以在溝道中產(chǎn)生應(yīng)變的晶體管器件，發(fā)明人Chidambaram，PRUS6190975形成具有硅鍺碳化合物半導(dǎo)體層的HCMOS器件的方法，發(fā)明人Kubo，Minoru；Mie，JapanUS6576535用于高速CB-CMOS的碳摻雜外延層，發(fā)明人Drobny，Vladimir F；US6,190,975和US20020011617A1半導(dǎo)體器件及其制造方法，發(fā)明人KUBO，MINORU；MIE，JapanUS20050035369A1利用應(yīng)變溝道晶體管形成集成電路的結(jié)構(gòu)和方法，發(fā)明人Lin，Chun-Chieh；Hsin-Chu，Taiwan。
然而，需要根據(jù)這些方法進(jìn)行改進(jìn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一些示范性實(shí)施例包括半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其包括襯底上的MOS晶體管，該MOS晶體管包括源/漏區(qū)，柵介質(zhì)，柵極，溝道區(qū)；碳摻雜SiGe區(qū)，其將應(yīng)力施加在溝道區(qū)上，從而在隨后的熱處理期間碳摻雜SiGe區(qū)將應(yīng)力保持在溝道區(qū)上。
用于形成半導(dǎo)體器件的第一示范性方法實(shí)施例包括步驟在襯底上方提供柵；在襯底中與柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用碳摻雜SiGe層至少部分填充S/D凹槽；至少部分在碳摻雜SiGe層中形成大致與柵相鄰的源和漏區(qū)；從而碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)變施于柵下方的溝道區(qū)上。
用于形成半導(dǎo)體器件的第二示范性方法實(shí)施例包括步驟在襯底上方提供柵介電層和柵；襯底包括硅；在襯底中與柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用碳摻雜SiGe層部分填充S/D凹槽；在碳摻雜SiGe層上方形成頂部S/D含Si層；至少部分在頂部S/D含Si層中形成源和漏區(qū)，從而碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)變施于柵下方的溝道區(qū)上。
用于形成半導(dǎo)體器件的第三示范性方法實(shí)施例包括步驟在襯底上方形成碳摻雜SiGe層；該襯底包括硅；在碳摻雜SiGe層上方形成頂部硅層；在頂部硅層上方形成柵介質(zhì)層、柵；在襯底中與柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用含硅層至少部分填充S/D凹槽；在至少部分含硅層中形成源和漏區(qū)；從而碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)變施于柵下方的溝道區(qū)上。
用于形成半導(dǎo)體器件的第四示范性方法實(shí)施例包括步驟在襯底上方形成中心碳摻雜SiGe層；該襯底包括硅；在中心碳摻雜SiGe層上方形成頂部硅層；在頂部硅層上方形成柵介質(zhì)層和柵極；在襯底中與柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；以及用S/D碳摻雜SiGe層至少部分填充S/D凹槽。
至少部分在S/D碳摻雜SiGe層中與柵相鄰地形成源和漏區(qū)。
所有示范性實(shí)施例的一方面是其中中心碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；在0.1至0.2％之間的C原子％。
所有示范性實(shí)施例的一方面是中心碳摻雜SiGe層具有可在約1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
所有示范性實(shí)施例的一方面還包括在形成碳摻雜SiGe層之后，在超過(guò)400℃的溫度下對(duì)襯底進(jìn)行退火。
實(shí)施例的主要優(yōu)點(diǎn)在于，在大高400℃的熱處理之后且尤其在高于900℃的熱處理之后，SiGeC應(yīng)激區(qū)(stressor region)將其應(yīng)力保持在溝道區(qū)上。
上述和下述的優(yōu)點(diǎn)和特征代表實(shí)施例，且其并不詳盡和/或排他。描述它們其僅幫助理解本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)理解，其并不代表由權(quán)利要求所限定的所有本發(fā)明，不應(yīng)認(rèn)為是對(duì)如由權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的范圍進(jìn)行限制，或者對(duì)權(quán)利要求等價(jià)物進(jìn)行限定。例如，這些優(yōu)點(diǎn)中的一些可能相互矛盾，因?yàn)槠洳荒芡瑫r(shí)出現(xiàn)在單個(gè)實(shí)施例中。相似地，一些優(yōu)點(diǎn)可應(yīng)用于本發(fā)明的一個(gè)方面，但不可應(yīng)用于其它方面。而且，所要求的發(fā)明的一些方面在此沒有討論。然而，除非為了空間和減少重復(fù)的目的，相對(duì)于未在此討論的那些，關(guān)于在此討論的那些不再進(jìn)行推論。由此，在確定等價(jià)物方面將不認(rèn)為特征和優(yōu)點(diǎn)的該說(shuō)明是決定性的。根據(jù)附圖和權(quán)利要求書，本發(fā)明其它的特征和優(yōu)點(diǎn)在以下描述中將變得明顯。


根據(jù)以下描述，結(jié)合附圖，將更清楚地理解根據(jù)本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的特征和優(yōu)點(diǎn)以及根據(jù)本發(fā)明制造這種半導(dǎo)體器件的進(jìn)一步工藝細(xì)節(jié)，附圖中，相同的參考標(biāo)號(hào)表示相似或相應(yīng)的元素、區(qū)域和部分，附圖中圖1A至1E是示出根據(jù)本發(fā)明第一示范性實(shí)施例半導(dǎo)體器件的結(jié)構(gòu)和制造方法的截面圖。
圖2A至2E是示出根據(jù)本發(fā)明第二示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的截面圖。
圖3A至3F是示出根據(jù)本發(fā)明第三示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的截面圖。
圖4A至4B是示出根據(jù)本發(fā)明第四示范性實(shí)施例的半導(dǎo)體器件制造方法的截面圖。
圖5A示出了a)在生長(zhǎng)時(shí)，c)在B注入和高溫退火之后，沒有C原位摻雜(控制單元)的SiGe層的搖擺曲線；在b)生長(zhǎng)時(shí)，和d)在B注入和高溫退火之后，具有C原位摻雜(本發(fā)明)的SiGe層的搖擺曲線。
圖5B包含在a)/c)不具有和b)/d)具有C原位摻雜(發(fā)明的單元)的，在B注入和高溫退火之后的SiGe層TEM圖像的截面/平面圖。
圖5C包含在a)不具有和b)具有C原位摻雜(本發(fā)明的單元)的，在As注入和高溫退火之后的SiGe層TEM圖像的截面圖。
圖6A是示出包括示范性實(shí)施例的C摻雜SiGe層的試驗(yàn)結(jié)果的表格。
圖6B是包括示范性實(shí)施例的C摻雜SiGe層的某些試驗(yàn)結(jié)果的圖表。
具體實(shí)施例方式
概述本發(fā)明的非限制性示范實(shí)施例形成碳摻雜SiGe應(yīng)激層(SiGeC)，其在離子注入和/或熱循環(huán)之后保持其應(yīng)變。碳摻雜SiGe應(yīng)激層可用在MOS晶體管中以將應(yīng)力施于MOS溝道區(qū)上，從而提高晶體管性能。實(shí)施例的碳摻雜SiGe應(yīng)激層(SiGeC)也可降低相鄰、附近或交疊摻雜區(qū)的離子注入損傷。優(yōu)選地，使用外延工藝形成碳摻雜SiGe應(yīng)激層。SiGeC區(qū)可將單軸向應(yīng)變施于MOS溝道區(qū)上。一些示范性實(shí)施例的要點(diǎn)在于即使在隨后的如超過(guò)400℃尤其是超過(guò)900℃的熱循環(huán)之后，SiGe層中的C也能使SiGeC層保持襯底上的應(yīng)力。本發(fā)明人已經(jīng)發(fā)現(xiàn)SiGe在熱循環(huán)/退火之后損失了其應(yīng)力。即使在400℃和1300℃之間、更優(yōu)選在900和1090℃之間、再優(yōu)選地在超過(guò)900℃的溫度下退火，實(shí)施例中的碳摻雜SiGe應(yīng)激層中的C仍有助于SiGeC層保持應(yīng)力。
以下描述四個(gè)示范性實(shí)施例。
術(shù)語(yǔ)SiGeC意思是碳摻雜硅鍺(例如，Si1-x-yGexCy)(硅鍺碳合金)。
結(jié)深或摻雜區(qū)深度-限定為從n和p濃度大致相等的襯底表面開始的深度。概略地，相等的結(jié)(drawn junction)表示n型和p型摻雜劑相等的邊界。這些可通過(guò)調(diào)整不同注入能量、劑量和種的類型中任一種的注入曲線(implant profile)來(lái)調(diào)整?？傊?，在圖中，摻雜區(qū)的結(jié)深對(duì)應(yīng)于約1E17原子/cc的摻雜劑濃度。
SDE-源漏延伸I.第一實(shí)施例，SiGeC區(qū)中具有S/D區(qū)的PMOS FET-圖1D示范性實(shí)施例包括具有一個(gè)或多個(gè)摻雜源/漏區(qū)的PMOS晶體管，該一個(gè)或多個(gè)摻雜源/漏區(qū)至少部分由SiGeC區(qū)構(gòu)成。SiGeC區(qū)可有效地將單軸向壓縮應(yīng)變施于PMOS溝道上。
在圖1D中示出了第一示范性實(shí)施例。
圖1D示出了在襯底10中與PMOS晶體管50P的柵結(jié)構(gòu)20、22相鄰的具有碳摻雜SiGe區(qū)36的襯底。PMOS晶體管50P可包括柵介質(zhì)、柵、間隙壁、源/漏(S/D)區(qū)和源漏延伸(SDE)區(qū)。晶體管可進(jìn)一步包括其它元素如大角度暈環(huán)(Halo)或袋狀注入(未示出)。
圖1C示出了可將源/漏區(qū)40全部形成在碳摻雜SiGe區(qū)36中。源/漏區(qū)40可通過(guò)在襯底中注入p摻雜劑如B或BF2來(lái)形成。注入可產(chǎn)生射程末端缺陷(EOR缺陷)或其它缺陷44，如圖1C中所示。
SiGeC層36優(yōu)選大致具有以下濃度Si原子％在68.8％和84.9％之間(tgt＝74.85)Ge原子％在15和30％之間(target＝25％)C原子％在0.1和0.2％之間(target＝0.15％)在另一測(cè)量單元中，C濃度可大致在1E19和1E20原子/cc之間。
在所有實(shí)施例中，SiGeC層可具有這些濃度和濃度曲線(例如PMOS和NMOS)。
SiGeC層36可具有大致恒定的C濃度，或可具有隨著深度在約0.1和0.1之間變化的C濃度。
碳摻雜SiGe層優(yōu)選地通過(guò)選擇性外延工藝如LPCVD工藝形成。
SiGe區(qū)減少來(lái)自S/D離子注入(I/I)和任一其它注入如大角度暈環(huán)注入或袋狀注入(未示出)的缺陷。
A.第一實(shí)施例-示范性方法-C摻雜SiGe S/D填充區(qū)用于第一示范性實(shí)施例的非限制性示范方法在圖1A至1E中示出。應(yīng)當(dāng)理解，存在可選方法以形成第一示范性實(shí)施例且該實(shí)例不限制該實(shí)施例。
圖1A圖1A示出了襯底10上方的柵結(jié)構(gòu)20、22、24的截面圖。在該非限制性實(shí)例中，Tx是PMOS 50P。
柵結(jié)構(gòu)可包括柵介質(zhì)20、柵極22和間隙壁24。MOS晶體管50P可包括柵結(jié)構(gòu)20、22、24、襯底10中的在柵極22和柵介質(zhì)20下方的溝道區(qū)。
襯底10可以是硅或SOI襯底。上部襯底表面優(yōu)選由Si構(gòu)成并可具有(100)、(110)或(111)晶向或其它晶向，并優(yōu)選為(100)晶向。
絕緣區(qū)18可形成于襯底中，并能夠?qū)MOS區(qū)11和NMOS區(qū)12分開(見圖1E)。
在形成間隙壁24之前，可在襯底中與柵相鄰地形成LDD區(qū)(或SDE)26。
在襯底10中與柵結(jié)構(gòu)相鄰地蝕刻S/D溝槽30。可使用溝槽抗蝕劑掩模28和柵結(jié)構(gòu)以及絕緣區(qū)作為蝕刻掩模。在形成溝槽之后移除抗蝕劑掩模。溝槽可具有700至2000埃之間的深度。
圖1B如圖B1中所示，形成至少部分填充S/D凹槽/溝槽30的SiGeC層36。SiGeC層36優(yōu)選通過(guò)可以至少填充S/D凹槽/溝槽30的選擇性外延工藝形成。
圖1C如圖1C中所示，優(yōu)選地注入摻雜劑離子以形成源和漏(S/D)區(qū)40。對(duì)于該P(yáng)MOS實(shí)例，離子是p型的如B或BF2。
S/D注入可在S/D區(qū)40的底部和下方附近形成射程末端(EOR)缺陷(和其它缺陷)44。
優(yōu)選地SiGeC區(qū)36的S/D注入具有至少2.0至3.0Rp(注入范圍(proiected range))的較低深度。該深度有助于確保缺陷44幾乎都包含在可減小缺陷的SiGeC區(qū)36中。
圖1D圖1D示出了在退火之后的結(jié)構(gòu)。缺陷可通過(guò)SiGeC層36來(lái)減小。尤其可通過(guò)SiGeC層中的C來(lái)減小該缺陷。SiGeC層優(yōu)選地將單軸向收縮應(yīng)變(C)施于溝道區(qū)上。
在所有熱處理之后，SiGeC層優(yōu)選地具有在源和漏區(qū)底部下方的深度，并優(yōu)選地源和漏區(qū)基本上包含在SiGeC層36中。
即使在400℃至1300℃之間和更優(yōu)選在900和1090℃之間的溫度下退火，在SiGeC層中實(shí)施例的碳(C)也會(huì)有助于SiGeC層保持應(yīng)力。
圖1E圖1E示出了形成于襯底上的PMOS TX 50P和NMOS Tx 50N的截面圖。SiGeC層36僅形成在PMOS區(qū)11中。SiGeC區(qū)36將收縮應(yīng)力施于PMOS溝道上，從而改善PMOS性能。在PMOS區(qū)12中的S/D凹槽蝕刻期間可將NMOS區(qū)12掩蔽。
NMOS Tx 50N可包括柵介質(zhì)20N、柵22N、間隙壁24N、LDD區(qū)26N、大角度暈環(huán)區(qū)78N、S/D區(qū)40N和P阱14。
優(yōu)選地，在所有退火之后(最終產(chǎn)品階段)，SiGeC區(qū)36具有一深度，該深度比源和漏區(qū)40(從頂部SiGeC表面測(cè)量)的最終總深度深至少1％并更優(yōu)選地為至少10％更優(yōu)選地比源和漏區(qū)40(從頂部SiGeC表面測(cè)量)的最終總深度深10％至20％之間。
B.單軸向應(yīng)變?cè)谝恍?shí)施例中，由于SiGeC區(qū)設(shè)置成僅在從源到漏的方向上與柵相鄰(不沿著溝道長(zhǎng)度)，因此SiGeC區(qū)有效地將單軸向應(yīng)力施加在溝道上。
例如，在圖1D中示出的該實(shí)施例中，SiGeC層36將收縮應(yīng)力/應(yīng)變(C)施于柵22下方的PMOS溝道區(qū)上，由此改善空穴遷移率以及PMOS晶體管性能。由于SiGe的晶格常數(shù)比Si的大，因此兩個(gè)SiGe源/漏之間的溝道區(qū)置于收縮應(yīng)力(C)下。
II.第二示范性實(shí)施例-在S/D凹槽中的SiGeC和頂部Si層第二示范性實(shí)施例包括具有在源/漏(S/D)區(qū)下方并與其分離的SiGeC區(qū)的NMOS晶體管。SiGeC區(qū)至少將拉伸應(yīng)變施于NMOS溝道上。S/D區(qū)優(yōu)選地基本上在SiGeC區(qū)上方的含硅層中。
參照?qǐng)D2E，SiGeC區(qū)237N形成于與NMOS柵結(jié)構(gòu)20N、22N相鄰的S/D凹槽230N(見圖2C)中。
頂部S/D硅層238N形成于SiGeC區(qū)237N上方。硅層基本上包括硅。硅層可摻雜有N型摻雜劑或不摻雜。
S/D區(qū)240N至少部分地形成在硅層238N中并可以至少部分地形成在SiGeC區(qū)237N中。
SiGeC區(qū)237N優(yōu)選將單軸向拉伸應(yīng)力施加在NMOS溝道區(qū)上。
SiGeC區(qū)237N有助于減少來(lái)自S/DI/I的缺陷。
此外，SiGeC區(qū)237N中的碳(C)有助于SiGeC區(qū)237N在隨后的處理如S/D退火期間保持其應(yīng)力。
A.單軸向應(yīng)變由于將SiGeC區(qū)237N設(shè)置成僅在從源到漏的方向上(不沿著溝道長(zhǎng)度)與柵相鄰，因此SiGeC區(qū)實(shí)際上將單軸向應(yīng)力施加在溝道上。這明顯不是雙軸向應(yīng)變器件。
例如在圖2E中示出的該實(shí)施例中，SiGeC層237N將拉伸應(yīng)力/應(yīng)變(T)施于NMOS溝道區(qū)上，由此改善了電子遷移率以及NMOS晶體管性能。
B.第二實(shí)施例的示范性方法用于第二示范性實(shí)施例的非限制性的示范方法在圖2A至2E中示出。應(yīng)當(dāng)理解，存在可選方法以形成第二示范性實(shí)施例且該實(shí)例不限制該實(shí)施例。
圖2A圖2A示出了具有NMOS區(qū)11和PMOS區(qū)12的襯底10。NMOS柵結(jié)構(gòu)20N、22N、26N形成于NMOS區(qū)12上方。NMOS柵結(jié)構(gòu)可包括NMOS介電層20N、NMOS柵22N和NMOS間隙壁24N。
PMOS柵結(jié)構(gòu)20、22、24形成于PMOS區(qū)11上方。PMOS柵結(jié)構(gòu)可包括PMOS介電層20、PMOS柵22和NMOS間隙壁24。
PMOS區(qū)11可包括可選的N阱13。NMOS區(qū)12可包括可選的P阱14。
圖2B圖2B示出了與N柵結(jié)構(gòu)相鄰地形成的N-S/D凹槽230N。抗蝕劑層228可以覆蓋PMOS區(qū)11或在NMOS區(qū)12上方具有開口。在凹槽蝕刻之后移除抗蝕劑層。溝槽可具有700至2000埃之間的深度。
圖2C圖2C示出了形成為至少部分地填充N-S/D凹槽的NMOS S/DSiGeC層237N。S/D SiGeC層237N可使用選擇性外延工藝形成。S/DSiGeC層237N可具有與上面在第一實(shí)施例中所討論的相同的濃度。
圖2D圖2D示出了包括在SiGeC層237N上方形成的S/D層238N的頂部NMOS Si。頂部N-Si S/D層238N優(yōu)選地基本上包括結(jié)晶硅。
頂部N-Si S/D層238N可具有500至1000埃之間的厚度。
N-S/D SiGeC層237N可具有200至1000埃之間的厚度。
SiGeC層237N優(yōu)選地將拉伸應(yīng)力(T)施于NMOS溝道上，例如，粗略地大致在SDE區(qū)之間。
SiGeC層237N優(yōu)選地具有以下濃度Si原子％在68.8％和84.9％之間(tgt＝74.85)Ge原子％在15和30％之間(target＝25％)C原子％在0.1和0.2％之間(target＝0.15％)圖2E圖2E示出了至少部分地在含硅層238N中與柵結(jié)構(gòu)相鄰地形成的S/D區(qū)240N。S/D區(qū)240優(yōu)選地通過(guò)注入工藝形成。優(yōu)選地，由于S/D注入(退火之前)的EOR區(qū)位于SiGeC附近，因此可以通過(guò)SiGeC區(qū)減少EOR缺陷。
S/D區(qū)240N至少部分地形成在硅層238N中并可能至少部分地形成在SiGeC區(qū)237N中。
在可選方案中，在所有退火步驟之后，S/D區(qū)240N可基本上包含在含Si層238N內(nèi)。在另一可選方案中，在所有退火步驟之后，S/D區(qū)240N基本上包含在含Si層238N和SiGeC層中。
SiGeC區(qū)237N優(yōu)選地將單軸向拉伸應(yīng)力施于NMOS溝道區(qū)上。
SiGeC區(qū)237N有助于減少來(lái)自S/DI/I的缺陷。
此外，SiGeC區(qū)237N中的碳(C)有助于SiGeC區(qū)237N在隨后的工藝如S/D或硅化物退火期間保持其應(yīng)力。
III.第三示范性實(shí)施例-在MOS tx溝道區(qū)下方的SiGeC區(qū)圖3E和3F示出了包括在MOS tx溝道區(qū)下方的SiGeC區(qū)的示范性實(shí)施例。SiGeC區(qū)將應(yīng)力施于MOS晶體管的溝道區(qū)上。在該實(shí)施例中，S/D區(qū)優(yōu)選地形成于硅層中而不是SiGeC中。根據(jù)SiGeC層中的結(jié)構(gòu)，可以將單軸向收縮或拉伸應(yīng)力施于溝道區(qū)上。
A.用于第三示范性實(shí)施例的方法第三實(shí)施例的非限制性的示范性方法在圖3A至圖3E中示出。應(yīng)當(dāng)理解，存在可選方法以形成第三示范性實(shí)施例，且該實(shí)例不限制該實(shí)施例。
根據(jù)器件幾何形狀，可以將應(yīng)力調(diào)整為主要是單軸向或雙軸向。通過(guò)調(diào)整應(yīng)力張量(例如收縮或拉伸)，可使用用于N或P MOS或兩者的膜。
如圖3A中所示，提供具有至少限定了PMOS區(qū)11和NMOS區(qū)12的間隔絕緣區(qū)18的半導(dǎo)體襯底10。
如圖3B中所示，回蝕刻含硅襯底10表面以形成應(yīng)激物凹槽15、16。應(yīng)激物凹槽可具有500至1500埃之間的深度?？蓪⒏綦x區(qū)18用作蝕刻掩模。
如圖3C中所示，可在襯底表面上方選擇性地形成SiGeC層301、301N。PMOS SiGeC層301和NMOS SiGeC層301N可在2個(gè)分開的步驟中形成，以使其組成不同?？梢愿采w不需要SiGeC的區(qū)域。即可調(diào)整SiGeC層301、301N以使其對(duì)于正在形成的器件類型(PMOS或NMOS)具有適當(dāng)?shù)氖湛s和拉伸應(yīng)力。
SiGeC層優(yōu)選地具有50至100nm(5000至1000埃)之間的厚度。在SIGE C層301、301N中的Si&Ge&C濃度與在上面討論的其它實(shí)施例中的相同。
接下來(lái)，在SiGeC層301、301N上方形成上部溝道含Si層303、303N。含Si層303、303N優(yōu)選地具有20至50nm(200至500埃)之間的厚度。含硅層303、303N基本上由結(jié)晶硅制成。溝道區(qū)優(yōu)選地至少部分地在上部溝道含Si層303、303N中。一方面，溝道區(qū)全部在上部溝道含Si層303、303N中。
任一時(shí)間都可形成可選的N阱13。也可在任一時(shí)間形成可選的P阱(未示出)。
參考圖3D，在硅層303、303N、SiGeC區(qū)301、301N以及可能在襯底10中形成S/D凹槽310、310N。
參考圖3E，用硅持續(xù)(silicon continuing)材料320、320N且優(yōu)選地基本上用Si或結(jié)晶Si填充PMOS S/D凹槽310和NMOS S/D凹槽310N。一方面，PMOS S/D凹槽301填充有與NMOS S/D凹槽不同的材料。另一方面，PMOS S/D凹槽301和NMOS S/D凹槽301N中的任一個(gè)或兩個(gè)都至少部分填充有SiGe或SiGeC。一方面，Si材料包括2層，底部SiGeC層和頂部Si層。這可允許進(jìn)一步修整NMOS和PMOS區(qū)的應(yīng)力、遷移率和性能。
參考圖3F，在硅區(qū)、SiGeC區(qū)和襯底的某些組合中進(jìn)行S/D注入以形成PMOS S/D區(qū)40。
S/D注入包括將硼、Bf2、As、P或Sb離子注入到襯底中。
可以與NMOS柵相鄰地形成NMOS S/D區(qū)40N。
接下來(lái)，進(jìn)行大角度暈環(huán)注入以形成NMOS大角度暈環(huán)區(qū)28N和PMOS大角度暈環(huán)區(qū)28。可使用掩模步驟(未示出)以掩蔽適當(dāng)區(qū)域。
一方面，整個(gè)LDD(或SDE)區(qū)26包含在上部溝道含Si層303、303N以及硅持續(xù)材料320、320N中。
在該實(shí)例中，NFET形成于NMOS區(qū)12中，且PFET形成在PMOS區(qū)11中。存在其它組合。實(shí)施例的SiGeC可僅形成在NMOS區(qū)中，且PMOS區(qū)可以是標(biāo)準(zhǔn)器件或本公開中其他實(shí)施例中的任一種。
示范性實(shí)施例的非限制性評(píng)述-溝道下方的SiGeC層PMOS或NMOS溝道下方的SiGeC層301、301N提供來(lái)自注入摻雜區(qū)(例如，SDE和S/D和大角度暈環(huán))的缺陷的聚集并將應(yīng)力保持在自SiGeC區(qū)301、301N的溝道上。
根據(jù)器件幾何形狀，將應(yīng)力調(diào)整為主要為單軸向或雙軸向。通過(guò)調(diào)整應(yīng)力張量(SiGeC區(qū))，可使用NMOS或PMOS器件中任一個(gè)或兩個(gè)的資料(file)。
根據(jù)SiGeC應(yīng)激物分量和幾何形狀，PMOS SiGeC層303可將收縮應(yīng)力施于PMOS溝道上。根據(jù)SiGeC應(yīng)激物分量和幾何形狀，NMOS SiGeC層303N可將拉伸應(yīng)力施于NMOS溝道上。
在任何其他使用本領(lǐng)域技術(shù)人員公知工藝中可以進(jìn)行其它步驟以形成完整的器件。
IV.第四示范性實(shí)施例在圖4A和圖4B中示出的第四示范性實(shí)施例中，在MOS晶體管溝道下方形成第一(或中心)SiGeC或SiGe層303、303N。第二SiGe或SiGeC層420、420N形成于S/D凹槽410、410N中。第二(或中心)SiGeC或SiGe層(或S/D SiGe或S/D SiGe C層)420、420N可以在摻雜S/D區(qū)下方，包含在S/D區(qū)中，或部分與S/D區(qū)交疊或上述的任一組合。優(yōu)選地，S/D SiGE或S/D SiGe C層420、420N填充整個(gè)S/D凹槽410、410N并在S/D區(qū)下方延伸。
第四實(shí)施例的示范性方法如上對(duì)于第三實(shí)施例所述并如圖3A至圖3C中所示出地開始。注意，PMOS SiGeC層301和NMOS SiGeC層301N可在2個(gè)分離的步驟中形成，以使其組成不同。接下來(lái)，參考圖4A，與柵結(jié)構(gòu)相鄰地蝕刻S/D凹槽410、410N。
參考圖4B，至少部分地用SiGeC或SiGe層420、420N填充S/D凹槽410、410N。圖4B示出了SiGeC基本上填充了S/D凹槽的方面。PMOS S/D凹槽410和NMOS S/D凹槽410N可用SiGeC或SiGe在分離的步驟中進(jìn)行填充以使第二(或中心或SD)SiGeC或SiGe層420和420N可具有不同的組成。第二(或中心或S/D)SiGeC或SiGe層420和420N可具有不同的組成，該不同組成在各自溝道中產(chǎn)生不同量和類型(收縮或拉伸)的應(yīng)力。
接下來(lái)，例如可通過(guò)形成S/D區(qū)40、40N和大角度暈環(huán)注入(未示出)來(lái)完成器件。
根據(jù)器件的幾何形狀，將應(yīng)力調(diào)整為主要為單軸向或雙軸向。通過(guò)調(diào)整應(yīng)力張量，可使用N或P MOS或兩者的膜。
對(duì)于PMOS Tx，S/D SiGeC 420和溝道SiGeC 301可將收縮應(yīng)力施于PMOS溝道上。
對(duì)于NMOS Tx，S/D SiGeC 420N和溝道SiGeC 301N將拉伸應(yīng)力施于NMOS溝道上。
第四實(shí)施例的另一可能方面在圖2E中示出，圖2E中在第二SiGeC區(qū)237N上方形成部分填充S/D凹槽和硅層240N的SiGeC層237N。該方面可用在NMOS晶體管中。
A.實(shí)例原位C摻雜對(duì)注入損傷的影響和Si上外延SiGe層的應(yīng)變釋放在該實(shí)例中，研究Si(001)上薄外延SiGe層中的注入損傷和應(yīng)變釋放以及其與在外延SiGe中原位C摻雜的相關(guān)性。對(duì)于具有25％Ge的65nm的SiGe層，用于p-MOS S/D、大角度暈環(huán)和延伸的常規(guī)注入導(dǎo)致明顯的注入損傷和應(yīng)變釋放。觀測(cè)到兩個(gè)缺陷帶，一個(gè)接近表面，另一個(gè)在SiGe/Si界面。發(fā)現(xiàn)原位C摻雜(1019-20/cm3)可以消除接近SiGe/Si界面區(qū)域的注入損傷并防止明顯的應(yīng)變釋放。
在此，研究Si(001)襯底上的薄外延SiGe膜(以下稱作SiGe)和原位C摻雜SiGe膜(以下稱作SiGeC)中的注入損傷和應(yīng)變釋放。示出了對(duì)于具有25％Ge的65nm的SiGe層，用于p-MOS S/D、大角度暈環(huán)和延伸的常規(guī)注入導(dǎo)致明顯的注入損傷和應(yīng)變釋放。觀測(cè)到兩個(gè)缺陷帶一個(gè)接近于表面，另一個(gè)在SiGe/Si界面。發(fā)現(xiàn)原位C摻雜(1019-20/cm3)可以消除接近SiGe/Si界面區(qū)域的注入損傷并防止明顯的應(yīng)變釋放。
在商業(yè)上可獲得的LPCVD系統(tǒng)上進(jìn)行外延SiGe和SiGeC生長(zhǎng)。在另外指出的相同條件下將額外C前體用于原位C摻雜。在外延生長(zhǎng)之后，使用P-MOS S/D、大角度暈環(huán)和延伸的典型條件注入晶片。在此列出兩種不同注入的典型結(jié)果1)以幾KeV的能量和約1015/cm2的劑量進(jìn)行B注入，和2)以幾十KeV的能量和1013/cm2的劑量進(jìn)行As注入。在注入之后，在高溫(＞1000℃)下對(duì)晶片進(jìn)行快速熱退火。應(yīng)變釋放和注入損傷特征在于高分辨率XRD和截面TEM。圖5A示出了在(a)生長(zhǎng)的SiGe層、(b)生長(zhǎng)的SiGeC和(c)B注入和退火的SiGe以及(d)B注入和退火的SiGeC的XRD結(jié)果。在生長(zhǎng)的膜(圖5A(a)和(b))中可看出限定良好的厚度邊緣，表示幾乎沒有應(yīng)變釋放和光滑界面。使用商業(yè)可獲得的軟件擬合圖5A(a)中SiGe層的搖擺曲線給出了24.3％的Ge組分和65nm的厚度。假設(shè)與SiGe層中的Ge組分相同，則通過(guò)擬合圖5A(a)并使用C含量和晶格常數(shù)之間的非線性關(guān)系把取代的C組分確定為0.07％。該結(jié)果接近SIMS數(shù)據(jù)，該SIMS數(shù)據(jù)表示～100％的代替物。在B注入和退火之后，SiGe層的(004)峰位置移向較低角度且厚度邊緣消失，表示明顯的應(yīng)變釋放。(224)反射示出寬峰，與(004)反射結(jié)果相符合。在退火期間沒有明顯的Ge相互擴(kuò)散(AES結(jié)果未示出)，即，SiGe層中的Ge組分沒有變化，根據(jù)圖5(a)和(c)中示出的(004)峰移動(dòng)計(jì)算出～70％的應(yīng)變釋放。與SiGe層相比，SiGeC層示出了較小角度的較少(004)峰值移動(dòng)，且(224)反射示出了寬峰上方的頂點(diǎn)(圖1(d))。如果根據(jù)(004)峰移動(dòng)來(lái)確定的話，則該應(yīng)變釋放等級(jí)為～13％。然而，在(224)反射中的頂點(diǎn)(圖5A(d)，實(shí)線)對(duì)應(yīng)于全部相關(guān)的SiGe層，表示接近0％的應(yīng)變釋放。通過(guò)由圖5B中示出的TEM結(jié)果揭示的外延膜的微結(jié)構(gòu)來(lái)解釋該明顯矛盾。
對(duì)于注入的SiGe層，觀測(cè)到兩個(gè)缺陷帶(圖5B(a))，一個(gè)接近表面，另一個(gè)在SiGe/Si界面。在表面帶中的缺陷是堆垛層錯(cuò)四面體型，而界面處稠密陣列為失配位錯(cuò)。平面圖TEM中的(圖5B(c))主要特征是莫爾條紋，其混淆了表面帶或界面帶任一個(gè)中的缺陷的任何對(duì)比，見圖5B(a)。與SiGe層中不同，SiGeC膜僅顯示出表面處的稠密缺陷帶(圖5B(b))。排序良好的失配位錯(cuò)陣列存在于SiGeC/Si界面處(圖5B(d))。該陣列為低密度，以在任意TEM截面中不會(huì)看到失配(圖5B(b))。
現(xiàn)在提出對(duì)圖5A中示出的應(yīng)變釋放特性的說(shuō)明。TEM結(jié)果(圖5B)示出了除了通常在SiGe/Si異質(zhì)外延系統(tǒng)中引起釋放的界面缺陷之外，還存在可減輕外延層頂部部分中應(yīng)變的表面缺陷?？蓮纳晕⒉粚?duì)稱的(004)峰和與寬峰以及(224)反射(圖1(d))中的頂點(diǎn)看出橫跨外延層深度的該非均勻應(yīng)變釋放。根據(jù)SiGeC層(圖5B(d))中的這些失配位錯(cuò)的間隔，將由界面缺陷引起的應(yīng)變釋放等級(jí)確定為～1％，與圖5A(d)中觀測(cè)到的頂點(diǎn)(224)的位置相符。由此，圖5A(d)中的(004)峰移動(dòng)幾乎來(lái)自估計(jì)為～12％的其它應(yīng)變釋放，其來(lái)自表面缺陷。由于在SiGe和SiGeC層之間觀測(cè)到的表面缺陷的相似性，因此可假設(shè)通過(guò)表面缺陷引起～12％的相同應(yīng)變釋放等級(jí)。與對(duì)于SiGe外延層的～70％的整體應(yīng)變釋放相比，這相對(duì)較小。由此在我們的(004)和(224)反射中不能清楚地分辨沿著SiGe層中深度的非均勻應(yīng)變釋放。
非常有趣，在用于更多損傷的As注入的SiGe和SiGeC層中的注入損傷和應(yīng)變釋放上，我們發(fā)現(xiàn)非常相似的結(jié)果。對(duì)于SiGeC，與可以從圖5C中示出的TEM結(jié)果看出的一樣，存在表面缺陷層，其由于較深的注入范圍而較厚。界面仍是干凈的而沒有很多缺陷，這指示了界面處的小應(yīng)變釋放等級(jí)與由XRD結(jié)果(未示出)確定的～9％應(yīng)變釋放相符。然而，對(duì)于SiGe層，膜橫跨其深度變得有很多缺陷?？雌饋?lái)表面缺陷帶與界面缺陷帶連接，如在較早討論的B注入情況中所觀測(cè)到的一樣。缺陷稠密陣列導(dǎo)致由XRD(未示出)確定的SiGe層中85％的應(yīng)變釋放。
假設(shè)由在SiGe層和Si襯底中的注入產(chǎn)生的位錯(cuò)環(huán)可移向SiGe/Si界面，并形成失配位錯(cuò)，導(dǎo)致比在Si上生長(zhǎng)的SiGe層更多的應(yīng)變釋放，而無(wú)需在相同熱預(yù)算下的注入。該假設(shè)與我們對(duì)于注入的SiGe外延層在此觀測(cè)到的高應(yīng)變釋放等級(jí)相符，并與我們?cè)谥贿M(jìn)行了高溫退火的Si上的相似SiGe外延層中發(fā)現(xiàn)少量應(yīng)變釋放的事實(shí)相符。已經(jīng)示出非常少量的C可以消除對(duì)于Si中注入的EOR缺陷，這歸因于用作Si間隙宿的C原子。相似的機(jī)理似乎可用于外延SiGe層的操作。抑制EOR缺陷制約了這種薄SiGe層的失配位錯(cuò)成核，并由此防止應(yīng)變釋放。然而，在表面附近，缺陷仍與SiGe層中一樣地形成，這可能是由于Si間隙宿的無(wú)效或過(guò)多的置換的Si，這是由于所使用的淺注入條件造成的。
總之，我們已經(jīng)示出，對(duì)于具有～25％Ge的65nm的SiGe層，用于p-MOS S/D、大角度暈環(huán)和延伸的常規(guī)注入導(dǎo)致明顯的注入損傷和應(yīng)變釋放。觀測(cè)到兩種缺陷帶一種接近表面，另一種在SiGe/Si界面。表面缺陷導(dǎo)致外延層頂部部分中的其它應(yīng)變釋放。發(fā)現(xiàn)原位C摻雜(1E19至1E20/cm3)可以消除接近SiGe/Si界面區(qū)域的注入損傷，并防止明顯的應(yīng)變釋放。
B.實(shí)例2-C有助于SiGe在退火之后保持應(yīng)力使用以下流程制備測(cè)試晶片·生長(zhǎng)具有C濃度約為1.5原子％(1E19至1E20/cm3)的SiGe(C)外延·注入·在高于1000℃的T下的RAT·(在每一步驟之后進(jìn)行的應(yīng)力測(cè)試)圖6A示出了表1、2、3和4中的結(jié)果。
圖6B示出了所保持的應(yīng)力百分比與用于4I/I條件的C的圖。
我們可以從圖6A和圖6B得出的一些結(jié)論。
1)C有助于SiGe對(duì)于所有4種注入條件保持應(yīng)力2)As注入對(duì)應(yīng)力損失產(chǎn)生最差的影響，然后是B S/D注入，然后是BF2注入。
3)注入引入的損傷似乎是對(duì)應(yīng)力損失的主要貢獻(xiàn)，盡管膜厚度可稍厚于臨界厚度。
CN＝0.5sccm是約為3E19原子/cc的SiGeC層中大致的C濃度CN＝1.2sccm是約為7E19原子/cc的SiGeC層中大致的C濃度。
C.非限制性示范性實(shí)施例示范性實(shí)施例可以與引入技術(shù)如應(yīng)力記憶、雙應(yīng)力層(例如，SiN帽蓋應(yīng)力層)、金屬柵、STI應(yīng)激物等的其它應(yīng)力或應(yīng)變相結(jié)合。
柵結(jié)構(gòu)的其它配置可以用于所有實(shí)施例。
僅描述了給出的本發(fā)明各實(shí)施例，上述描述和說(shuō)明示出了由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的范圍，并且并不對(duì)該范圍構(gòu)成限制。
雖然本發(fā)明已經(jīng)特別示出，并參考其優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行了描述，但本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可作出形式和細(xì)節(jié)的各種改變，而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。其旨在覆蓋各種修改和相似的設(shè)置和工序，且附屬的權(quán)利要求的范圍因此應(yīng)根據(jù)最寬的解釋，以包括所有這種修改以及相似的設(shè)置和工序。
權(quán)利要求
1.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟在半導(dǎo)體襯底中或在半導(dǎo)體襯底上至少形成碳摻雜SiGe區(qū)；在襯底上形成MOS晶體管；所述MOS晶體管包括源和漏區(qū)，柵介質(zhì)，柵極和在所述柵極下方的溝道區(qū)；在形成所述碳摻雜SiGe層之后；在超過(guò)400℃的溫度下對(duì)所述襯底進(jìn)行退火；從而所述碳摻雜SiGe區(qū)將應(yīng)力施加在溝道區(qū)上，并從而在該退火之后，所述碳摻雜SiGe區(qū)將更多應(yīng)力保持在溝道區(qū)上。
2.如權(quán)利要求1的方法，其中所述碳摻雜SiGe層在所述襯底中與所述柵極相鄰，所述碳摻雜SiGe層不直接在所述柵極下方；所述源和漏區(qū)至少部分地形成在所述碳摻雜SiGe層中。
3.如權(quán)利要求1的方法，其進(jìn)一步包括在所述襯底中與所述柵極相鄰地形成該碳摻雜SiGe區(qū)；在所述碳摻雜SiGe區(qū)上方形成頂部S/D含硅層；所述頂部S/D含硅層大致與所述柵極相鄰；至少部分所述源和漏區(qū)在所述頂部S/D含硅層中；一部分所述源和漏區(qū)在至少一部分所述碳摻雜SiGe層上方。
4.如權(quán)利要求1的方法進(jìn)一步包括在所述碳摻雜SiGe層上方形成上部溝道含Si層；并直接在所述上部溝道含Si層上方形成所述柵介質(zhì)和所述柵極；其中至少一部分所述碳摻雜SiGe層直接在所述溝道區(qū)下方并所述溝道區(qū)相分離。
5.如權(quán)利要求1的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在0.1至0.2％之間的C原子％。
6.如權(quán)利要求1的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；以及在0.1至0.2％之間的C原子％。
7.如權(quán)利要求1的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有約1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
8.一種形成半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟在襯底上方提供柵；在所述襯底中與所述柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用碳摻雜SiGe層至少部分地填充所述S/D凹槽；至少部分地在所述碳摻雜SiGe層中大致與所述柵相鄰地形成源和漏區(qū)；從而所述碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)變施于所述柵下方的溝道區(qū)。
9.如權(quán)利要求8的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；以及在0.1至0.2％之間的C原子％。
10.如權(quán)利要求8的方法，還包括在所述碳摻雜SiGe層上方形成頂部S/D硅層；源和漏區(qū)形成的步驟進(jìn)一步包括至少部分地在所述頂部S/D含Si層中形成所述源和漏區(qū)。
11.如權(quán)利要求8的方法，其進(jìn)一步包括在形成所述碳摻雜SiGe層之后，在超過(guò)400℃的溫度下對(duì)所述襯底進(jìn)行退火。
12.如權(quán)利要求8的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有大致可在1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
13.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟在襯底上方提供柵介質(zhì)層和柵；所述襯底包括硅；在所述襯底中與所述柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用碳摻雜SiGe層部分填充所述S/D凹槽；在所述碳摻雜SiGe層上方形成頂部S/D含Si層；至少部分地在頂部S/D含Si層中形成源和漏區(qū)，從而所述碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)變施于所述柵下方的溝道區(qū)上。
14.如權(quán)利要求13的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；在0.1至0.2％之間的C原子％。
15.如權(quán)利要求13的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有的C濃度可以大致在1E19至1E20原子/cc之間。
16.如權(quán)利要求13的方法，其中所述頂部S/D含Si層基本上包括Si。
17.如權(quán)利要求13的方法，其進(jìn)一步包括在形成所述碳摻雜SiGe層之后，在超過(guò)400℃的溫度下對(duì)所述襯底進(jìn)行退火。
18.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟在襯底上方形成碳摻雜SiGe層；所述襯底包括硅；在所述碳摻雜SiGe層上方形成頂部硅層；在所述頂部硅層上方形成柵介質(zhì)層、柵；在所述襯底中與所述柵相鄰地蝕刻S/D凹槽；用含硅層至少部分地填充所述S/D凹槽；至少部分地在所述含硅層中形成源和漏區(qū)；從而所述碳摻雜SiGe層將單軸向應(yīng)力施于所述柵下方的溝道上。
19.如權(quán)利要求18的方法，其中所述含硅層基本上包括硅。
20.如權(quán)利要求18的方法，其進(jìn)一步包括在形成所述碳摻雜SiGe層之后；在超過(guò)400℃的溫度下上所述襯底進(jìn)行退火。
21.如權(quán)利要求18的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間Ge原子％；在0.1至0.2％之間的C原子％。
22.如權(quán)利要求18的方法，其中所述碳摻雜SiGe層具有在約1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
23.一種用于形成半導(dǎo)體器件的方法，包括步驟在襯底上方形成中心碳摻雜SiGe層，所述襯底包括硅；在所述中心碳摻雜SiGe層上方形成頂部硅層；在該頂部硅層上方形成柵介質(zhì)層和柵極；以及用S/D碳摻雜SiGe層至少部分填充所述S/D凹槽，至少部分地在所述S/D碳摻雜SiGe層中與所述柵相鄰地形成源和漏區(qū)。
24.如權(quán)利要求23的方法，其中所述中心碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；在0.1至0.2％之間的C原子％。
25.如權(quán)利要求23的半導(dǎo)體器件，其中所述中心碳摻雜SiGe層具有在約1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
26.如權(quán)利要求23的方法，其進(jìn)一步包括在形成所述中心碳摻雜SiGe層之后，在超過(guò)400℃的溫度下對(duì)所述襯底進(jìn)行退火。
27.一種半導(dǎo)體器件，包括在襯底上的MOS晶體管；所述MOS晶體管包括源和漏區(qū)，柵介質(zhì)、柵極、在所述柵極下方的溝道區(qū)；碳摻雜SiGe區(qū)，其將應(yīng)力施加在溝道區(qū)上，從而所述碳摻雜SiGe區(qū)在熱處理之后在該溝道區(qū)上保持更多的應(yīng)變。
28.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中所述碳摻雜SiGe層在所述襯底中與所述柵極相鄰，所述源和漏區(qū)至少部分地形成在所述碳摻雜SiGe層中。
29.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中所述碳摻雜SiGe層與所述襯底中的所述柵極相鄰，所述源和漏區(qū)基本上在所述碳摻雜SiGe層中。
30.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中該碳摻雜SiGe區(qū)將單軸向應(yīng)力施加在溝道區(qū)上。
31.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中頂部S/D含硅層在所述碳摻雜SiGe區(qū)上方；所述源和漏區(qū)的一部分在至少一部分所述碳摻雜SiGe層上方，至少一部分所述源和漏區(qū)在所述頂部S/D含硅層中。
32.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中至少一部分所述碳摻雜SiGe層直接在所述溝道區(qū)下方并與所述溝道區(qū)分離；上部溝道含Si層在所述碳摻雜SiGe層上方。
33.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中S/D凹槽在所述襯底中與所述柵極相鄰，所述碳摻雜SiGe層與所述柵極相鄰并在所述S/D凹槽中，所述源和漏區(qū)至少部分在所述碳摻雜SiGe層中；中心碳摻雜SiGe層在所述溝道區(qū)下方并與所述溝道區(qū)相分離；至少一部分上部溝道含Si層在所述中心碳摻雜SiGe層上方。
34.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中所述碳摻雜SiGe層具有在0.1至0.2％之間的C原子％。
35.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中所述碳摻雜SiGe層具有在68.8％至84.9％之間的Si原子％；在15至30％之間的Ge原子％；以及在0.1至0.2％之間的C原子％。
36.如權(quán)利要求27的半導(dǎo)體器件，其中所述碳摻雜SiGe層具有在約1E19至1E20原子/cc之間的C濃度。
全文摘要
本發(fā)明的一些示范性實(shí)施例包括用于半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法和半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)包括包括源/漏區(qū)、柵介質(zhì)、柵極、溝道區(qū)的MOS晶體管；碳摻雜SiGe區(qū)，其將應(yīng)力施加在溝道區(qū)上，從而在隨后的熱處理之后碳摻雜SiGe區(qū)保持在溝道區(qū)上的應(yīng)力/應(yīng)變。
文檔編號(hào)H01L21/84GK1979787SQ200610142730
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2006年10月30日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月31日
發(fā)明者劉金平, 賈德森·R·霍爾特 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司, 特許半導(dǎo)體制造有限公司