專利名稱：形成具有柵應(yīng)力器的半導(dǎo)體器件的方法和半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開一般地涉及半導(dǎo)體器件，并且更具體而言，涉及形成具有 柵應(yīng)力器的半導(dǎo)體器件的方法和半導(dǎo)體器件。
背景技術(shù)：
諸如張力蝕刻停止層(ESL)或嵌入式碳化硅(eSiC)的當(dāng)前NMOS 工藝引起的應(yīng)力器(i)相對弱并且不可伸縮至小節(jié)距或者(ii)不容易 制造。另外，當(dāng)前NMOS工藝引起的應(yīng)力器在例如非易失性存儲器 (NVM)、電源或模擬器件的較長溝道器件中沒有引起顯著的應(yīng)力。
因此，需要用于克服以上討論技術(shù)中的問題的改進方法和設(shè)備。


本發(fā)明通過示例的方式示出并且不受附圖限制，在附圖中，相同 的附圖標(biāo)記表示類似的元件。附圖中的元件是為了簡要清晰的目的而 示出的，并不必按比例繪制。
圖1是在制造半導(dǎo)體器件的一個階段期間的半導(dǎo)體器件的一部分 的局部橫截面圖，其中，根據(jù)本公開的一個實施例，該半器件將具有
金屬柵應(yīng)力器；
圖2是圖1的半導(dǎo)體器件的一部分的俯視圖3是在制造半導(dǎo)體器件的一個階段期間的圖1的半導(dǎo)體器件的 一部分的局部橫截面圖4是在制造半導(dǎo)體器件期間的另一個階段期間的圖3的半導(dǎo)體 器件的一部分的局部橫截面圖5是圖4的半導(dǎo)體器件的一部分的俯視圖；圖6是在制造半導(dǎo)體器件的注入階段期間的圖4和圖5的半導(dǎo)體 器件的一部分的局部橫截面圖7是在制造半導(dǎo)體器件的退火階段期間的圖6的半導(dǎo)體器件的 一部分的局部橫截面圖8是在制造半導(dǎo)體器件的又一加工期間的圖7的半導(dǎo)體器件的 一部分的局部橫截面圖，根據(jù)本公開的一個實施例，半導(dǎo)體器件具有 金屬柵應(yīng)力器；以及
圖9是根據(jù)另一個實施例的在制造半導(dǎo)體器件過程中的圖1的半 導(dǎo)體器件的一部分的局部橫截面圖。
具體實施例方式
如本文所公開的具有柵應(yīng)力器的半導(dǎo)體器件有利地提供用于 NMOS金屬柵器件的強的、可制造的應(yīng)力器。對于短溝道器件和長溝 道器件，柵應(yīng)力器有利地可伸縮至小節(jié)距，例如，大約亞微米的節(jié)距。 另外，通過將相應(yīng)的金屬柵變薄，應(yīng)力可以達到甚至更高的水平。此 外，根據(jù)本公開的實施例的柵應(yīng)力器可以有利地與當(dāng)前張力蝕刻停止 層(ESL)和嵌入式應(yīng)力器一起使用。根據(jù)一個實施例，利用氧化在金 屬柵上方區(qū)域的結(jié)構(gòu)和方法使NMOS性能提高。例如，金屬柵上方的 氧化可以用于對器件的NFET溝道引起大的遷移率提高的應(yīng)力。另外， 在氧注入期間用注入阻擋層來掩蔽柵接觸焊盤，有利地減少對柵接觸 焊盤的任何不期望或不利的影響。
根據(jù)本公開的實施例的柵應(yīng)力器提供的NMOS遷移率提高的源的 示例包括以下情形中的一個或多個(i)溝道中的垂直壓縮、(ii)溝道 中的橫向拉伸以及(iii)溝道中的寬度拉伸。除了 NMOS遷移率提高 之外，這些應(yīng)力會降低閾值電壓(Vt)，降低的閾值電壓對于金屬柵 器件的性能通常是有利的。
圖1是在制造半導(dǎo)體器件的一個階段期間的半導(dǎo)體器件10的一部 分的局部橫截面圖，其中，根據(jù)本公開的一個實施例，器件10具有金屬柵應(yīng)力器。在半導(dǎo)體器件10的一部分的局部橫截面圖中包括半導(dǎo)體
層12。在一個實施例中，半導(dǎo)體層12可以包括任何半導(dǎo)體材料或諸如砷化鎵、鍺化硅、絕緣體上硅(SOI)、硅、單晶硅等和以上材料的組合的材料組合。半導(dǎo)體器件IO還包括一個或多個隔離區(qū)14 (在圖1中僅示出一個區(qū)域)。隔離區(qū)14可以包括例如窄溝槽隔離，該窄溝槽隔離限定了期望的有源半導(dǎo)體器件區(qū)28 (圖2)。利用任何合適的技術(shù)來形成隔離區(qū)14。
半導(dǎo)體器件IO還包括柵堆疊16和18。在一個實施例中，柵堆疊16和18包括金屬柵堆疊，所述金屬柵堆疊包括柵電介質(zhì)20、柵金屬22和多晶半導(dǎo)體24。柵電介質(zhì)20、柵金屬22和多晶半導(dǎo)體24的具體組成、厚度和特性都是根據(jù)期望的半導(dǎo)體器件應(yīng)用的給定柵堆疊的需求來選擇的，并且因此在本文中沒有進一步討論。在一個實施例中，柵電介質(zhì)20包括具有密度大約為8g/cmS的氧化鋯鉿(HfZrOx)，柵金屬22包括具有密度大約為14g/cmS的碳化鉭(TaC)，并且多晶半導(dǎo)體24包括多晶硅。另外，圖1示出由附圖標(biāo)記26示出的柵-隔離間隔或尺寸。柵-隔離間隔表示從柵堆疊的邊緣到相鄰隔離區(qū)域的邊緣的距離，如本文中將進一步討論的。
圖2是圖1中半導(dǎo)體器件IO的一部分的俯視圖。圖2示出的是由附圖標(biāo)記28表示的有源器件區(qū)的邊界。另外，示出相應(yīng)的柵堆疊16和18的柵接觸焊盤30和32。注意的是，柵接觸焊盤30和32位于有源區(qū)28的邊界外部。隨后形成的器件接觸(未示出)將分別接觸到柵接觸焊盤30和32的區(qū)域中的相應(yīng)的柵堆疊16或18的一部分。圖1的半導(dǎo)體器件10的一部分的橫截面圖沿著圖2的線1-1截取。
圖3是在制造半導(dǎo)體器件的另一個階段期間的圖1的半導(dǎo)體器件10的一部分的局部橫截面圖。圖3示出沿著柵堆疊16和18的側(cè)壁形成的側(cè)壁零間隔物34。在一個實施例中，側(cè)壁零間隔物34包括氮化物間隔物，它在隨后的加工步驟期間保護了柵堆疊16和18的柵金屬和柵電介質(zhì)。雖然圖3示出了作為柵金屬和柵電介質(zhì)的保護側(cè)壁的間隔物，但是間隔物可以只沿著金屬柵的側(cè)壁形成，柵電介質(zhì)的對應(yīng)部分位于間隔物。側(cè)壁間隔物還可以包括除了氮化物之外或不同于氮化物
的任何合適的材料。另外，保護襯里36形成在該結(jié)構(gòu)上面，其中，在隨后的加工步驟期間，保護襯里對下面的層提供了一定的保護水平。在一個實施例中，保護襯里36包括氧化物襯里。此外，圖3示出了注入阻擋層38，其中，在隨后用于注入應(yīng)力器物質(zhì)的注入步驟中，注入阻擋層對下面的層提供了保護(如以下將進一步討論的)。在一個實施例中，注入阻擋層38包括從包括SiN和TiN的組中選擇的至少一個。如圖所示，例如，使用形成側(cè)壁間隔物的領(lǐng)域中已知的任何合適的技術(shù)，注入阻擋層38形成為大間隔物。在一個實施例中，形成注入阻擋層38，使得注入阻擋層覆蓋(i)大于或等于柵節(jié)距和(ii)大于或等于柵-隔離間隔26。柵節(jié)距被限定為相鄰的柵堆疊之間的中心線間隔。
圖4是在制造半導(dǎo)體器件的另一個階段期間圖3的半導(dǎo)體器件10的一部分的局部橫截面圖。具體地，在一個實施例，使用任何合適的蝕刻來加工圖3的結(jié)構(gòu)，以暴露每個柵堆疊16和18的多晶半導(dǎo)體24的頂部表面40。蝕刻可以包括例如任何合適的干法蝕刻或濕法蝕刻。另外，如附圖標(biāo)記42所指示的，蝕刻暴露了隔離區(qū)14的一部分。在另一個實施例中，沒有使用蝕刻來加工圖3的結(jié)構(gòu)；然而，加工過程進行到以下在此關(guān)于圖5所討論的加工過程。
在暴露多晶半導(dǎo)體24的頂部表面40之后，使用任何合適的掩蔽技術(shù)來掩蔽柵接觸焊盤區(qū)30和32。圖5是圖4的半導(dǎo)體器件的一部分的俯視圖，示出了柵接觸焊盤區(qū)30和32被掩蔽，其中，所述掩蔽包括形成注入阻擋掩模44。例如，可以使用改善的阱掩模來掩蔽柵接觸焊盤區(qū)30和32。在隨后用于將應(yīng)力器物質(zhì)注入到柵堆疊16和18的未被掩蔽部分的注入步驟期間，柵接觸焊盤區(qū)30和32的掩蔽有利地對柵接觸焊盤區(qū)30和32提供合適的注入阻擋層(如以下在本文中將進一步討論的)。如圖5所示，有源器件區(qū)28的區(qū)域上面的柵堆疊16和18的一部分的暴露表面40現(xiàn)在為隨后用應(yīng)力器物質(zhì)注入的步驟做準(zhǔn)備。另外，通過注入阻擋層38來保護有源器件區(qū)28的一部分。
圖6是在制造半導(dǎo)體器件的注入階段期間的圖4和圖5的半導(dǎo)體器件IO的一部分的局部橫截面圖。在一個實施例中，如以下進一步討論的，用高劑量氧注入46來加工圖6的半導(dǎo)體器件10的一部分。由于柵金屬22較高的阻止能力，導(dǎo)致高劑量氧注入停止在柵堆疊16和18的柵金屬22上，并且在由附圖標(biāo)記48指示的對應(yīng)區(qū)域內(nèi)堆積。結(jié)果，每個區(qū)域48為隨后在相應(yīng)的柵堆疊內(nèi)的期望位置中形成氧化物來提供條件。此外，注入阻擋層38有利地保護半導(dǎo)體層12的下面區(qū)域，其中，注入阻擋層38的特征在于，注入阻止能力足以阻止注入物質(zhì)達到半導(dǎo)體層12。具體而言，注入阻擋層38防止注入物質(zhì)到達下面的有源半導(dǎo)體區(qū)28 (圖5)，同時使得注入物質(zhì)能夠根據(jù)需要布置在柵堆疊16和18內(nèi)。另外，無論已經(jīng)形成的還是將形成的源/漏區(qū)由注入阻擋層38的保護。此外，注入阻擋掩模44有利地保護相應(yīng)的柵接觸焊盤區(qū)30和32不被注入物質(zhì)注入。此外，注入阻擋掩模44還可以為有源器件區(qū)28中的半導(dǎo)體層12的不能受注入阻擋層38保護的其他部分提供保護。
根據(jù)本公開的實施例，選擇包括注入能量和密度的注入條件，使得高劑量氧注入沒有造成任何大量的氧拖尾(tailing)進入到被形成的器件的下溝道區(qū)中。換言之，選擇足夠的注入能量，以有效地消除對給定厚度的金屬柵的氧拖尾，同時仍然在柵堆疊的多晶硅與金屬柵之間的界面處提供足夠密度的氧。例如，在多晶硅/包括10nm厚的TaC柵金屬的TaC柵堆疊中，注入條件可以包括25 35keV下的1E18的氧注入，同時在多晶硅/TaC界面處提供例如大約大于約lE23cm's的足夠的氧密度。
其他注入條件也是可行的?？梢允褂米⑷敕植紝挾?深度條件的范圍來提供強的溝道應(yīng)力和相應(yīng)的性能提高，例如，Id^t提高，包括解決氧拖尾問題的條件。因此，在此所討論的柵堆疊的結(jié)構(gòu)和方法還可以單獨使用或與注入最優(yōu)化結(jié)合使用，以進一步減少氧拖尾。在一個實施例中，較短的柵堆疊允許使用較低的能量注入，這將會進一步提高氧拖尾的控制。在另一個實施例中，柵堆疊中的較厚金屬柵(例如，
TaC)增加了對氧的阻止。在另一實施例中，在多晶半導(dǎo)體沉積之前，高阻止能力的材料可以沉積在金屬柵上方的有源區(qū)中。在又一個實施例中，在多晶半導(dǎo)體沉積之前氙(Xe)預(yù)非晶化注入(PAI)到有源區(qū)中以使柵頂部非晶化，會增加阻止能力。
圖7是在半導(dǎo)體器件制造中的退火階段期間的圖6中半導(dǎo)體器件10的一部分的局部橫截面圖。在一個實施例中，利用高溫退火來處理半導(dǎo)體器件10的一部分，其中，高溫退火在柵堆疊16和18的注入?yún)^(qū)48 (圖6)中形成應(yīng)力器50。在一個實施例中，多晶半導(dǎo)體24包括從多晶硅、鍺化硅和碳化硅中選擇的一種，并且應(yīng)力器50包括使用高溫退火由氧注入?yún)^(qū)48形成的氧化物。另外，高溫退火可以包括合適的激光/尖峰退火。在退火階段之后，使用任何合適的技術(shù)來去除注入阻擋層38。例如，可以采用諸如熱磷酸蝕刻(用于SiN)或食人魚(piranha)蝕刻(用于TiN)的合適蝕刻來去除注入阻擋層38。另外，可以在注入階段之后和退火階段之前去除注入阻擋層38。
圖8是在制造半導(dǎo)體器件的進一步加工期間的圖7的半導(dǎo)體器件10的一部分的局部橫截面圖，根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的半導(dǎo)體器件具有應(yīng)力器50。進一步的加工包括使用用于形成源/漏區(qū)52、側(cè)壁間隔物54、硅化物區(qū)56的合適技術(shù)來形成源/漏區(qū)52、側(cè)壁間隔物54、硅化物區(qū)56。注意的是，由于通過注入阻擋掩模44阻止在柵接觸焊盤區(qū)30和32中進行注入，所以與相應(yīng)的柵堆疊16和18的柵接觸焊盤區(qū)30和32上面的硅化物的電接觸受到柵堆疊的其他部分中的存在的金屬柵應(yīng)力器的不利影響。
圖9是在制造根據(jù)另一個實施例的半導(dǎo)體器件期間的圖1的半導(dǎo)體器件中的一部分的局部橫截面圖。具體而言，圖9示出沿著柵堆疊
16和18的側(cè)壁形成的側(cè)壁零間隔物34。在一個實施例中，側(cè)壁零間隔物34包括氮化物間隔物，所述氮化物間隔物在隨后的加工步驟期間對柵堆疊16和18的柵金屬和柵電介質(zhì)提供保護。另外，在該結(jié)構(gòu)上形成保護襯里36，其中，保護襯里在隨后的一個或多個加工步驟中對下面的一層或多層提供一定程度的保護。在一個實施例中，保護襯里36包括氧化物襯里。另外，圖9示出注入阻擋層380，其中，注入阻擋層保護下面的一層或多層免受隨后用于注入應(yīng)力器物質(zhì)的注入步驟(如以下本文將進一步討論的)的影響。在一個實施例中，注入阻擋層380包括從包括SiN和TiN的組中選擇的至少一種。如圖所示，例如，使用本領(lǐng)域已知的任何合適的沉積和平坦化技術(shù)，通過毯式沉積和回蝕刻來形成注入阻擋層380。在一個實施例中，注入阻擋層380提供注入阻擋范圍，該范圍包括(i)大于或等于柵節(jié)距的范圍以及(ii)大于或等于柵-隔離間隔26的范圍。如前所述，柵節(jié)距被限定為相鄰柵堆疊之間的中線間隔。注入阻擋層380的平坦化還可以包括形成表面400。如所示出的，表面400包括襯里36的暴露部分。在另一個實施例中，表面400可以包括柵堆疊16和18的多晶半導(dǎo)體24的頂表面。隨后的加工過程如本文以上參照圖5至圖8所討論地繼續(xù)，其中，注入阻擋層380替代注入阻擋層38。
根據(jù)本發(fā)明的實施例，提供了一種方法，該方法防止氧不期望地進入半導(dǎo)體器件的源/漏區(qū)，其中，半導(dǎo)體器件的特征在于具有大的柵-隔離區(qū)間隔尺寸。本文所討論的應(yīng)力器的實施部分地取決于器件版圖。例如，在加工期間可以使用虛置柵，以補償大的柵-隔離區(qū)間隔并且使得到的虛置柵-隔離區(qū)間隔最小化，由此容納相應(yīng)的間隔物掩蔽。如此以來，在沒有這種虛置柵的情況下，寬柵-隔離區(qū)間隔器件獨自將不適于防止氧進入相應(yīng)的源/漏區(qū)。由于最高性能的邏輯CMOS器件使用接近于最小容許的柵-隔離區(qū)間隔，因此根據(jù)本發(fā)明實施例的方法是非常適用的。在另一個實施例中，該方法適用于使用大柵-隔離區(qū)間隔的應(yīng)用，其中，該方法在氧注入步驟之前包括氮化物沉積，之后是化學(xué)機械平坦化。該實施例與使用氮化物間隔物的實施例不同之處在于，氮化物沉積足以覆蓋大柵-隔離區(qū)間隔，其中，單獨使用氮化物間隔物將不足以覆蓋給定半導(dǎo)體器件實施的大柵-隔離區(qū)間隔。
在一個實施例中，半導(dǎo)體器件沿著所有方向提供正確的應(yīng)力，以
提高NMOS器件性能，其中，應(yīng)力包括提供橫向拉伸和寬度拉伸以及垂直壓縮。對于(100)<110〉的取向，NMOS半導(dǎo)體器件的特征在于，具有響應(yīng)于橫向拉伸和寬度拉伸的短溝道Id^分別大約為1.9和0.2。另夕卜，響應(yīng)于垂直壓縮的NMOS半導(dǎo)體器件短溝道IcUt大約為2.1。另夕卜，對于短溝道器件，單位是每100MPa下I(Ut變化的百分比。
根據(jù)一個實施例，結(jié)構(gòu)和方法使用金屬柵上方的氧化以對NFET溝道引起大的、遷移率提高的應(yīng)力。該實施例對NMOS提供強的、可伸縮的、可制造的應(yīng)力器。另外，應(yīng)力器是可伸縮的(例如，較薄的金屬柵)并且用于較長的溝道器件(例如，為NVM、電源或模擬器件)。此外，實施例可以附加地與傳統(tǒng)ESL應(yīng)力器和eSiC—起使用。
到現(xiàn)在，應(yīng)該理解的是，提供了在半導(dǎo)體層中或半導(dǎo)體層上方形成半導(dǎo)體器件的方法，該方法包括在半導(dǎo)體層上方形成柵堆疊，該
半導(dǎo)體層包括第一導(dǎo)電層和第一導(dǎo)電層上方的第二層，其中，第一層比第二層更具有導(dǎo)電性并且對注入提供更強的阻止能力；將物質(zhì)注入到第二層中；在柵堆疊的相對面上的半導(dǎo)體層中形成源/漏區(qū)；以及在注入步驟之后加熱柵堆疊，以使得柵堆疊將應(yīng)力施加在柵堆疊下面的區(qū)域中的半導(dǎo)體層中。形成柵堆疊的步驟的特征還在于第一導(dǎo)電層包括金屬。形成柵堆疊的步驟的特征還在于第二層包括多晶硅。注入步驟的特征還在于物質(zhì)包括氧。在一個實施例中，加熱步驟是在形成源/漏區(qū)的步驟之前。在另一個實施例中，加熱步驟是在形成源/漏區(qū)的步驟之后。在一個實施例中，形成柵堆疊的步驟的特征在于柵堆疊包括在 半導(dǎo)體層與第一導(dǎo)電層之間的并且在源/漏區(qū)之間的溝道上方的柵電介 質(zhì)。形成柵堆疊的步驟的特征還在于柵堆疊位于半導(dǎo)體層的有源區(qū) 上方，并且延伸到有源區(qū)外部的柵接觸焊盤，該方法還包括在注入步 驟期間，掩蔽柵接觸焊盤，同時暴露有源區(qū)上方的柵堆疊。在又一個 實施例中，加熱步驟的特征還在于應(yīng)力包括拉伸橫向應(yīng)力和壓縮垂 直應(yīng)力。
在另一實施例中，該方法還包括在注入步驟之前，形成圍繞柵 堆疊的第一側(cè)壁間隔物；以及在注入步驟之后和形成源/漏區(qū)的步驟之 前，去除第一側(cè)壁間隔物。在另外的實施例中，該方法還包括在柵 堆疊上方和周圍沉積填充物層；以及在注入步驟之前對填充物層執(zhí)行 化學(xué)機械拋光。另外，注入步驟的特征還在于注入步驟具有使物質(zhì)
的最大濃度在第一導(dǎo)電層的io納米的范圍內(nèi)的能量。
在另一個實施例中， 一種在半導(dǎo)體層中和半導(dǎo)體層上方形成半導(dǎo) 體器件的方法包括在半導(dǎo)體層中的溝道區(qū)上方形成柵堆疊，其中， 柵堆疊包括半導(dǎo)體層上的柵電介質(zhì)、柵電介質(zhì)上方的金屬層和金屬層 上方的多晶硅層；以及將氧注入到柵堆疊中，使得來自注入的氧的最 大濃度在第二層中，并且在金屬層的IO納米的范圍內(nèi)；在柵堆疊的相 對面上的半導(dǎo)體層中形成源/漏區(qū)；以及在注入步驟之后，加熱柵堆疊， 以使氧與多晶硅層反應(yīng)。該方法還包括在注入步驟之前，圍繞柵堆 疊形成側(cè)壁間隔物；以及在形成源/漏區(qū)的步驟之前，去除側(cè)壁間隔物。 形成柵堆疊的步驟的特征還在于金屬層包括鉭和碳。在另一個實施 例中，形成柵堆疊的步驟的特征還在于柵堆疊位于半導(dǎo)體層的有源 區(qū)上方并且延伸到有源區(qū)外部的柵接觸焊盤，該方法還包括在注入步 驟期間，掩蔽柵接觸焊盤，同時暴露有源區(qū)上方的柵堆疊。
在又一個實施例中，半導(dǎo)體器件包括半導(dǎo)體層；柵堆疊，該柵堆疊位于襯底上方，包括第一導(dǎo)電層，該第一導(dǎo)電層位于半導(dǎo)體層 上方；第二層，該第二層位于第一層上方，其中，第一導(dǎo)電層比第二 層更具有導(dǎo)電性并且對注入提供更強的阻止能力；應(yīng)力器，該應(yīng)力器 位于在第一導(dǎo)電層的IO納米的范圍內(nèi)的第二層中；以及源/漏區(qū)，該源 ,/漏區(qū)位于柵堆疊的相對面上的半導(dǎo)體層中。在一個實施例中，應(yīng)力器 鄰接第一導(dǎo)電層。在另一個實施例中，第一導(dǎo)電層包括金屬，第二導(dǎo) 電層包括多晶硅，以及應(yīng)力器包括氧化物。該應(yīng)力器產(chǎn)生柵堆疊下方 的半導(dǎo)體層中的溝道區(qū)中以及在源/漏區(qū)之間的橫向拉伸應(yīng)力。
雖然已經(jīng)參照具體導(dǎo)電類型或電勢極性描述了本發(fā)明，但是技術(shù) 人員應(yīng)該理解的是，導(dǎo)電類型和電勢極性可以顛倒。
此外，在說明書和權(quán)利要求中的術(shù)語"前"、"后"、"頂"、 "底"、"上"、"下"等(如果有的話)用于描述性目的，并且不 需要用于描述永久的相對位置。要理解的是，所使用的術(shù)語在適當(dāng)?shù)?環(huán)境下是可以互換的，從而本文描述的本發(fā)明的實施例例如能夠以與 本文所示或者另外所描述的方位不同方位來操作。
因此，要理解的是，本文描述的構(gòu)造只是示例性的，并且事實上， 可以實施實現(xiàn)相同功能性的許多其他構(gòu)造。在摘要中，但仍是確定性 意義的，用于實現(xiàn)相同功能性的組件的任何布置是有效"相關(guān)的"， 使得期望的功能得以實現(xiàn)。因此，結(jié)合起來實現(xiàn)特定功能的本文中的 任何兩個組件可以被視作彼此"相關(guān)"，使得實現(xiàn)期望的功能，而不 管構(gòu)造或中間組件如何。同樣，如此相關(guān)的任何兩個組件也可以視為 "可操作地連接"或者"可操作地耦合"到彼此，以實現(xiàn)期望的功能 性。
此外，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識到，上述操作的功能性之間的劃 界只是示例性的。多個操作的功能性可以結(jié)合成單個操作，和/或單個 操作的功能可以分配在附加的操作中。另外，可替選的實施例可以包括具體操作的多個例子，并且在各種不同的其他實施例中操作的次序 可以變化。
雖然參照具體實施例描述了本發(fā)明，但是在不脫離下面權(quán)利要求 闡述的本發(fā)明范圍的情況下，可以進行各種修改和變化。例如，柵電 介質(zhì)可以包括電介質(zhì)材料的堆疊，金屬柵可以包括金屬的堆疊，氧化 物間隔物可以用于取代氮化物間隔物等。因此，說明書和附圖將被當(dāng) 作是示例性的而非限制性的，并且所有這類修改意欲包括在本發(fā)明的 范圍內(nèi)。關(guān)于具體實施例在本文中描述的任何益處、優(yōu)點或問題的解 決方法不旨在被理解為是任何或所有權(quán)利要求的關(guān)鍵的、所需的或基 本的結(jié)構(gòu)或元件。
本文所使用的術(shù)語"連接"不意欲限于直接連接或機械連接。
此外，本文中所使用的表示單數(shù)形式的術(shù)語"一"或"一個"被 限定為一個或多于一個。另外，在權(quán)利要求書中關(guān)于諸如"至少一個" 和"一個或多個"的引語的使用不應(yīng)該被理解為表示即使在相同的 權(quán)利要求包括引語"一個或多個"或者"至少一個"以及不定冠詞時， 引入由不定冠詞修飾的另一權(quán)利要求元素也將包含這種引入的權(quán)利要 求元素的任何特定權(quán)利要求限制到僅包含一個這種元素的發(fā)明中。對 于使用定冠詞也是這樣的。
除非另有說明，否則諸如"第一"和"第二"的術(shù)語用于由這種 術(shù)語所描述的元件之間的任意區(qū)分。因此，這些術(shù)語不必旨在表示這 種元件的時間或其他優(yōu)先次序。
權(quán)利要求
1.一種在半導(dǎo)體層中和半導(dǎo)體層上方形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在所述半導(dǎo)體層上方形成柵堆疊，所述半導(dǎo)體層包括第一導(dǎo)電層和所述第一導(dǎo)電層上方的第二層，其中，所述第一導(dǎo)電層比所述第二層更具有導(dǎo)電性并且對注入提供更強的阻止能力；將物質(zhì)注入到所述第二層中；在所述柵堆疊的相對面上的所述半導(dǎo)體層中，形成源/漏區(qū)；以及在所述注入步驟之后加熱所述柵堆疊，以使所述柵堆疊將應(yīng)力施加在所述柵堆疊下方的區(qū)域中的所述半導(dǎo)體層中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟的 特征還在于，所述第一導(dǎo)電層包括金屬。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟的 特征還在于，所述第二層包括多晶硅。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述注入步驟的特征還在 于，所述物質(zhì)包括氧。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述加熱步驟是在形成所 述源/漏區(qū)的步驟之前。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其中，所述加熱步驟是在形成所 述源/漏區(qū)的步驟之后。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟的 特征還在于，所述柵堆疊包括柵電介質(zhì)，所述柵電介質(zhì)在所述半導(dǎo)體 層與所述第一導(dǎo)電層之間以及在所述源/漏區(qū)之間的溝道上方。
8. 根據(jù)權(quán)利要求i所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟的 特征還在于，所述柵堆疊位于所述半導(dǎo)體層的有源區(qū)上方并且延伸到 所述有源區(qū)外部的柵接觸焊盤，并且還包括在所述注入步驟期間， 掩蔽所述柵接觸焊盤，同時暴露所述有源區(qū)上方的所述柵堆疊。
9. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，其中，所述加熱步驟的特征還在 于所述應(yīng)力還包括拉伸的橫向應(yīng)力和壓縮的垂直應(yīng)力。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括在所述注入步驟之前，圍繞所述柵堆疊形成第一側(cè)壁間隔物；以及在所述注入步驟之后并且在所述形成源/漏區(qū)的步驟之前，去除所 述第一側(cè)壁間隔物。
11. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的方法，還包括在所述柵堆疊上方和所述柵堆疊周圍，沉積填充物層；以及 在所述注入步驟之前，對所述填充物層執(zhí)行化學(xué)機械拋光。
12. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述注入步驟的特征還 在于，所述注入步驟具有使所述物質(zhì)的最大濃度在所述第一導(dǎo)電層的 IO納米內(nèi)的能量。
13. —種在半導(dǎo)體層中和半導(dǎo)體層上方形成半導(dǎo)體器件的方法，包括在所述半導(dǎo)體層中的溝道區(qū)上方形成柵堆疊，其中所述柵堆疊包 括，所述半導(dǎo)體層上的柵電介質(zhì)、所述柵電介質(zhì)上方的金屬層和所述 金屬層上方的多晶硅層；以及將氧注入到所述柵堆疊中，使得來自所述注入的所述氧的最大濃 度在所述第二層中，并且在所述金屬層的IO納米內(nèi)；在所述柵堆疊的相對面上的所述半導(dǎo)體層中形成源/漏區(qū)；以及 在所述注入步驟之后加熱所述柵堆疊，以使所述氧與所述多晶硅 層反應(yīng)。
14. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，還包括在所述注入步驟之前，圍繞所述柵堆疊形成側(cè)壁間隔物；以及 在形成所述源/漏區(qū)的步驟之前，去除所述側(cè)壁間隔物。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟 的特征還在于，所述金屬層包括鉭和碳。
16. 根據(jù)權(quán)利要求13所述的方法，其中，形成所述柵堆疊的步驟 的特征還在于，所述柵堆疊位于所述襯底層的有源區(qū)上方并且延伸到 所述有源區(qū)外部的柵接觸焊盤，并且還包括，在所述注入步驟期間， 掩蔽所述柵接觸焊盤，同時暴露所述有源區(qū)上方的所述柵堆疊。
17. —種半導(dǎo)體器件，包括 半導(dǎo)體層；柵堆疊，位于襯底上方，包括第一導(dǎo)電層，位于所述半導(dǎo)體層上方； 第二層，位于所述第一層上方，其中所述第一層比所述第二層更 具有導(dǎo)電性并且對注入提供更強的阻止能力；應(yīng)力器，位于所述第一導(dǎo)電層的IO納米內(nèi)的所述第二層中；以及 源/漏區(qū)，在所述柵堆疊的相對面上的半導(dǎo)體層中。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述應(yīng)力器鄰接 所述第一導(dǎo)電層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述第一導(dǎo)電層 包括金屬，所述第二層包括多晶硅，并且所述應(yīng)力器包括氧化物。
20.根據(jù)權(quán)利要求17所述的半導(dǎo)體器件，其中，所述應(yīng)力器產(chǎn)生 在所述柵堆疊下方的所述半導(dǎo)體層中的溝道區(qū)中以及在所述源/漏區(qū)之 間的橫向拉伸應(yīng)力。
全文摘要
半導(dǎo)體器件(10)形成在半導(dǎo)體層(12)中。柵堆疊(16，18)形成在半導(dǎo)體層上方，并且包括第一導(dǎo)電層(22)和在該第一層上方的第二層(24)。第一層比第二層更具有導(dǎo)電性并且對注入提供更強的阻止能力。將物質(zhì)(46)注入到第二層中。源/漏區(qū)(52)形成在柵堆疊的相對面上的半導(dǎo)體層中。在注入步驟之后加熱柵堆疊，以使柵堆疊將應(yīng)力施加在柵堆疊下方的區(qū)域中的半導(dǎo)體層中。
文檔編號H01L21/28GK101681821SQ200880018202
公開日2010年3月24日 申請日期2008年5月19日 優(yōu)先權(quán)日2007年5月31日
發(fā)明者克斯坦丁·V·羅伊克, 布賴恩·A·溫斯特德, 翁-耶·希恩 申請人:飛思卡爾半導(dǎo)體公司