具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管。所述方法包括如下步驟：提供襯底，所述襯底包括器件層；形成晶體管，包括在器件層中形成源極和漏極，并在器件層表面形成柵極；在器件層表面形成絕緣保護(hù)層；在所述絕緣保護(hù)層表面形成應(yīng)力層；使晶體管柵極導(dǎo)電溝道所在位置的器件層懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，柵極所在區(qū)域的器件層自由卷曲，器件層在張應(yīng)力的作用下發(fā)生應(yīng)變，該應(yīng)變是由物理形變引入的，因此應(yīng)變穩(wěn)定，不易消失。
【專利說明】具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件領(lǐng)域，尤其涉及一種具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件尺寸的縮小，傳統(tǒng)的體硅材料正接近物理極限。但是對MOS器件驅(qū)動電流提升的要求卻越來越高。為了改善MOS器件的效能，應(yīng)變硅技術(shù)已被業(yè)界采用以提升電流的驅(qū)動能力。
[0003]所謂應(yīng)變技術(shù)是在MOS器件的導(dǎo)電溝道處引入應(yīng)力，使該處的半導(dǎo)體材料發(fā)生應(yīng)變，進(jìn)而提聞導(dǎo)電溝道的載流子遷移率的技術(shù)。提聞導(dǎo)電溝道的載流子遷移率有利于提聞MOS器件的驅(qū)動電流。
[0004]在現(xiàn)有技術(shù)中，通過在襯底中弓I入異質(zhì)材料，例如在硅襯底中弓I入鍺硅層，進(jìn)而通過晶格失配應(yīng)力使半導(dǎo)體材料發(fā)生應(yīng)變，是一種最為普遍采用的技術(shù)。但該方法工藝復(fù)雜且成本昂貴，并且應(yīng)變材料很難在后續(xù)的半導(dǎo)體平面工藝和封裝工藝中一直保持應(yīng)變狀態(tài)。
[0005]故，如何在MOS器件的導(dǎo)電溝道中引入穩(wěn)定的應(yīng)力，使導(dǎo)電溝道的半導(dǎo)體材料發(fā)生應(yīng)變，是現(xiàn)有技術(shù)亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠MOS器件的導(dǎo)電溝道中引入穩(wěn)定的應(yīng)力的具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管。
[0007]為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法，包括如下步驟:提供襯底，所述襯底包括支撐層、支撐層表面的埋層以及埋層表面的器件層；形成晶體管，包括在器件層中形成源極和漏極，并在器件層表面形成柵極；在器件層表面形成絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層亦覆蓋所述柵極；在所述絕緣保護(hù)層表面形成應(yīng)力層，所述應(yīng)力層能夠在器件層中引入張應(yīng)力；通過去除部分器件層以及部分埋層的方式使晶體管柵極導(dǎo)電溝道所在位置的器件層懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。
[0008]可選的，所述器件層的材料為單晶硅，所述應(yīng)變層的材料選自于W、T1、Cr、Pt、Au、Pd中的一種或者多種。
[0009]可選的,所述埋層的材料選自于氧化娃和氮化娃中的一種。
[0010]可選的，所述絕緣保護(hù)層的材料選自于氧化硅和氮化硅中的一種。
[0011]本發(fā)明進(jìn)一步提供了一種具有應(yīng)變溝道的晶體管，包括襯底和晶體管，所述襯底包括支撐層、支撐層表面的埋層以及埋層表面的器件層；所述晶體管包括在器件層中的源極和漏極，以及器件層表面的柵極；在器件層表面覆蓋有絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層亦覆蓋所述柵極；所述絕緣保護(hù)層表面覆蓋有應(yīng)力層，所述應(yīng)力層在器件層中引入張應(yīng)力；晶體管柵極導(dǎo)電溝道位置的器件層由于部分器件層以及部分埋層被去除而懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。
[0012]可選的，所述器件層的材料為單晶硅，所述應(yīng)變層的材料選自于W、T1、Cr、Pt、Au、Pd中的一種或者多種。
[0013]可選的，所述埋層的材料選自于氧化硅和氮化硅中的一種。
[0014]可選的，所述絕緣保護(hù)層的材料選自于氧化硅和氮化硅中的一種。
[0015]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于，柵極所在區(qū)域的器件層自由卷曲，器件層在張應(yīng)力的作用下發(fā)生應(yīng)變，該應(yīng)變是由物理形變引入的，因此應(yīng)變穩(wěn)定，不易消失。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]附圖1所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的實(shí)施步驟示意圖。
[0017]附圖2A至附圖2E所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的工藝流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明提供的具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法以及具有應(yīng)變溝道的晶體管的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)說明。
[0019]附圖1所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的實(shí)施步驟示意圖，包括:步驟S10，提供襯底，所述襯底包括支撐層、支撐層表面的埋層以及埋層表面的器件層；步驟S11，形成晶體管，包括在器件層中形成源極和漏極，并在器件層表面形成柵極；步驟S12，在器件層表面形成絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層亦覆蓋所述柵極；步驟S13，在所述絕緣保護(hù)層表面形成應(yīng)力層，所述應(yīng)力層能夠在器件層中引入張應(yīng)力；步驟S14，通過去除部分器件層以及部分埋層的方式使晶體管柵極導(dǎo)電溝道所在位置的器件層懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。
[0020]附圖2A至附圖2E所示是本發(fā)明【具體實(shí)施方式】的工藝流程圖。
[0021]附圖2A所示，參考步驟S10，提供襯底200，所述襯底包括支撐層201、支撐層表面的埋層202以及埋層表面的器件層203。所述支撐層201以及器件層203的材料可以是包括單晶硅在內(nèi)的任意一種常見的半導(dǎo)體材料。所述埋層202的材料可以是氧化硅和氮化硅中的一種。所述埋層202的材料應(yīng)當(dāng)同器件層203以及支撐層201的材料不同，以便后續(xù)工藝中能夠選擇性去除。
[0022]附圖2B所示，參考步驟S11，形成晶體管，包括在器件層203中形成源極211和漏極212，并在器件層203表面形成柵極213。源極211和漏極212是通過在器件層203中通過摻雜形成源極摻雜區(qū)域2111和漏極摻雜區(qū)域2121，并形成源電極2112和漏電極2122，柵極213是在器件層203表面生長柵介質(zhì)層2131和柵電極2132形成的。柵電極2132的材料可以采用金屬層具有延展性的材料，可以保證在發(fā)生卷曲的情況下不會斷裂。
[0023]附圖2C所示，參考步驟S12，在器件層203的表面形成絕緣保護(hù)層220，所述絕緣保護(hù)層220亦覆蓋所述柵極213。所述絕緣保護(hù)層220的材料選自于氧化硅和氮化硅中的一種。所述絕緣保護(hù)層220的目的在于確保源電極2112、漏電極2122和柵電極2132之間是隔離的，不會在器件層203的表面處發(fā)生短路。本步驟中的絕緣保護(hù)層220可以是連續(xù)的或者圖形化的。
[0024]附圖2D所示，參考步驟S13，在所述絕緣保護(hù)層220表面形成應(yīng)力層230，所述應(yīng)力層230能夠在器件層203中引入張應(yīng)力。在器件層203的材料為單晶硅的實(shí)施方式中，所述應(yīng)力層230的材料例如可以是W、T1、Cr、Pt、Au、Pd中的一種或者多種。本步驟中的應(yīng)力層230可以是連續(xù)的或者圖形化的。
[0025]附圖2E所示，參考步驟S14，通過去除部分器件層203以及部分埋層202的方式使晶體管柵極導(dǎo)電溝道所在位置的器件層懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。所述去除部分器件層203應(yīng)當(dāng)至少去除環(huán)繞源極211、漏極212以及柵極213三個側(cè)面的器件層203，使柵極213所在區(qū)域能夠自由卷曲，并保證源極211、漏極212以及柵極213的結(jié)構(gòu)完整，不能破壞晶體管結(jié)構(gòu)。所述去除部分埋層202應(yīng)當(dāng)將器件層203被去除部分所環(huán)繞區(qū)域的埋層202除去，以確保柵極213所在區(qū)域能夠自由卷曲。器件層203被絕緣保護(hù)層220和應(yīng)力層230覆蓋，故應(yīng)當(dāng)在形成絕緣保護(hù)層220和應(yīng)力層230時即形成圖形化的絕緣保護(hù)層220和應(yīng)力層230，保留出腐蝕窗口，亦可以形成連續(xù)的絕緣保護(hù)層220和應(yīng)力層230，并在本步驟中將對應(yīng)部分的絕緣保護(hù)層220和應(yīng)力層230除去。柵極213以及對應(yīng)的器件層203發(fā)生卷曲后，器件層203在張應(yīng)力的作用下發(fā)生應(yīng)變。且該應(yīng)變是由物理形變引入的，因此應(yīng)變穩(wěn)定，不易消失。
[0026]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法，其特征在于，包括如下步驟: 提供襯底，所述襯底包括支撐層、支撐層表面的埋層以及埋層表面的器件層； 形成晶體管，包括在器件層中形成源極和漏極，并在器件層表面形成柵極； 在器件層表面形成絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層亦覆蓋所述柵極； 在所述絕緣保護(hù)層表面形成應(yīng)力層，所述應(yīng)力層能夠在器件層中弓I入張應(yīng)力； 通過去除部分器件層以及部分埋層的方式使晶體管柵極導(dǎo)電溝道所在位置的器件層懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法，其特征在于，所述器件層的材料為單晶硅，所述應(yīng)變層的材料選自于W、T1、Cr、Pt、Au、Pd中的一種或者多種。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法，其特征在于，所述埋層的材料選自于氧化娃和氮化娃中的一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管制備方法，其特征在于，所述絕緣保護(hù)層的材料選自于氧化娃和氮化娃中的一種。
5.一種具有應(yīng)變溝道的晶體管，包括襯底和晶體管，其特征在于， 所述襯底包括支撐層、支撐層表面的埋層以及埋層表面的器件層； 所述晶體管包括在器件層中的源極和漏極，以及器件層表面的柵極； 在器件層表面覆蓋有絕緣保護(hù)層，所述絕緣保護(hù)層亦覆蓋所述柵極； 所述絕緣保護(hù)層表面覆蓋有應(yīng)力層，所述應(yīng)力層在器件層中弓I入張應(yīng)力； 晶體管柵極導(dǎo)電溝道位置的器件層由于部分器件層以及部分埋層被去除而懸空，器件層在應(yīng)力層的作用下發(fā)生卷曲，從而使晶體管柵極導(dǎo)電溝道發(fā)生張應(yīng)變。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管，其特征在于，所述器件層的材料為單晶硅，所述應(yīng)變層的材料選自于W、T1、Cr、Pt、Au、Pd中的一種或者多種。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管，其特征在于，所述埋層的材料選自于氧化娃和氮化娃中的一種。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的具有應(yīng)變溝道的晶體管，其特征在于，所述絕緣保護(hù)層的材料選自于氧化娃和氮化娃中的一種。
【文檔編號】H01L29/78GK103745928SQ201310720622
【公開日】2014年4月23日 申請日期:2013年12月24日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月24日
【發(fā)明者】魏星, 母志強(qiáng), 薛忠營, 狄增峰, 方子韋 申請人:上海新傲科技股份有限公司