Nmos結(jié)構(gòu)中形成位錯(cuò)增強(qiáng)的應(yīng)變的方法
【專利說明】NMOS結(jié)構(gòu)中形成位錯(cuò)増強(qiáng)的應(yīng)變的方法
【背景技術(shù)】
[0001] 隨著微電子技術(shù)向更高性能發(fā)展，諸如CMOS晶體管器件的高性能晶體管器件的集 成變得日益重要。CMOS晶體管改進(jìn)可W包括控制晶體管溝道的應(yīng)變狀態(tài)。在CMOS器件內(nèi)， 醒0S晶體管部分和PM0S晶體管部分會需要不同類型的溝道應(yīng)變要求。例如，NM0S溝道在溝 道區(qū)中會需要拉伸應(yīng)變，而PM0S溝道在溝道區(qū)中會需要壓縮應(yīng)變。
【附圖說明】
[0002] 盡管說明書作出了結(jié)論，權(quán)利要求書特別指出并明確要求了特定實(shí)施例，但在結(jié) 合附圖閱讀時(shí)，依據(jù)本發(fā)明的W下說明可W更易于確定運(yùn)些實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)，在附圖中：
[0003] 圖la-le表示了根據(jù)多個(gè)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的頂視圖和橫截面視圖。
[0004] 圖2表示了根據(jù)實(shí)施例的結(jié)構(gòu)的橫截面視圖。
[0005] 圖3表示了根據(jù)實(shí)施例的系統(tǒng)的橫截面視圖。
[0006] 圖4表示了根據(jù)實(shí)施例的系統(tǒng)的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007] 在W下的詳細(xì)說明中參考了附圖，附圖示例性地顯示了可W實(shí)踐方法和結(jié)構(gòu)的特 定實(shí)施例。足夠詳細(xì)地說明了運(yùn)些實(shí)施例，W使得本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵺`實(shí)施例。會理 解，盡管不同，但多個(gè)實(shí)施例不一定是相互排斥的。例如，在不脫離實(shí)施例的精神和范圍的 情況下，本文結(jié)合一個(gè)實(shí)施例所述的特定特征、結(jié)構(gòu)或特性可W在其他實(shí)施例中實(shí)施。另 夕h會理解，在不脫離實(shí)施例的精神和范圍的情況下，可W修改單個(gè)元件在每一個(gè)公開的實(shí) 施例內(nèi)的位置或布置。W下的詳細(xì)說明因此不應(yīng)視為限制性意義的，實(shí)施例的范圍僅由適 當(dāng)解釋的所附權(quán)利要求書連同授予權(quán)利要求書的等效替代的全部范圍來限定。在附圖中， 相似的編號可W在全部幾個(gè)附圖中指代相同或相似的功能。
[0008] 說明了形成并利用微電子結(jié)構(gòu)的方法及相關(guān)結(jié)構(gòu)，例如包括應(yīng)變的源極結(jié)構(gòu)/漏 極結(jié)構(gòu)的器件結(jié)構(gòu)。運(yùn)些方法/結(jié)構(gòu)可W包括在包括娃的器件的源極開口 /漏極開口上形成 薄娃錯(cuò)材料，其中，在娃錯(cuò)材料中形成多個(gè)位錯(cuò)，隨后在薄娃錯(cuò)材料上形成源極材料/漏極 材料，其中，位錯(cuò)引起遍及源極材料/漏極材料的源極位錯(cuò)/漏極位錯(cuò)。本文的實(shí)施例實(shí)現(xiàn)了 應(yīng)變的溝道器件，其中，源極結(jié)構(gòu)/漏極結(jié)構(gòu)可W在器件的溝道區(qū)中引起拉伸應(yīng)變。
[0009] 圖la-le示出了形成微電子結(jié)構(gòu)的實(shí)施例的視圖，例如NM0S應(yīng)變娃晶體管結(jié)構(gòu)。在 實(shí)施例中，器件100可W包括襯底部分1〇4(圖la,頂視圖）。在實(shí)施例中，襯底104可W包括 娃、非娃材料、單晶娃材料、多晶娃材料、壓電材料、III-V族材料和/和其他機(jī)電襯底材料的 至少一個(gè)。在實(shí)施例中，器件100可W包括平面晶體管、例如Ξ柵和/或finFET晶體管的多柵 晶體管和納米線結(jié)構(gòu)的一部分。
[0010] 器件100可W進(jìn)一步包括柵極結(jié)構(gòu)102,其可W包括一部分晶體管柵極結(jié)構(gòu)102,例 如醒0S晶體管柵極結(jié)構(gòu)。器件100可W進(jìn)一步包括源極結(jié)構(gòu)/漏極結(jié)構(gòu)108。源極結(jié)構(gòu)/漏極 結(jié)構(gòu)108可W包括娃罐片結(jié)構(gòu)，在實(shí)施例中，它們可W由電介質(zhì)材料106彼此分隔開。在實(shí)施 例中，電介質(zhì)材料106可W包括STI(娃槽隔離)材料。電介質(zhì)材料106可W在罐片結(jié)構(gòu)108與 柵極電極102之間提供隔離。在實(shí)施例中，器件100的溝道部分可W布置在柵極結(jié)構(gòu)102下。
[0011] 在實(shí)施例中，可W從器件100的襯底部分104去除源極結(jié)構(gòu)/漏極結(jié)構(gòu)/罐片104(圖 Ib，頂視圖）。在實(shí)施例中，可W使用蝕刻過程109,例如濕法或干法蝕刻，其中，去除了源極 結(jié)構(gòu)/漏極結(jié)構(gòu)/罐片結(jié)構(gòu)108的娃，在襯底104中留下相鄰于STI 106的開口 110。在柵極電 極下的娃的溝道部分保持完整，即不被去除過程/蝕刻過程109蝕刻而保留。圖Ic示出了器 件100的橫截面視圖，其中，去除源/漏罐片104,在一部分襯底104中露出開口 110。將溝道區(qū) 112布置在柵極電極102下，其中，柵極電介質(zhì)層116布置在柵極電極102與溝道區(qū)112之間。 分隔區(qū)材料116可W布置在柵極電極102上。
[0012] 位錯(cuò)形核層/材料118可W形成于開口 110中（圖Id,橫截面圖）。在實(shí)施例中，可W 在源極區(qū)/漏極區(qū)中的襯底104上的開口 110中使用外延生長選擇性生長位錯(cuò)形核層118。在 實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W包括娃錯(cuò)層118?？蒞生長位錯(cuò)形核層118W致于可W在位錯(cuò) 形核層118中形成多個(gè)位錯(cuò)。在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W包括約2到50nm的厚度。
[0013] 位錯(cuò)形核層118可W產(chǎn)生凈應(yīng)變，其包括拉伸應(yīng)變。在實(shí)施例中，與襯底104相比， 位錯(cuò)形核層118的晶格常數(shù)可W失配(可W有助于應(yīng)力位錯(cuò)形成）。在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層 118可W包括比襯底104的晶格常數(shù)大得多的晶格常數(shù)。例如，對于娃錯(cuò)合金，晶格常數(shù)可W 包括在5.43到5.66A之間，對于娃襯底為5.43 Λ。在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W作為源 極開口/漏極開口 110的娃部分上的初始層借助外延生長來形成。在實(shí)施例中，源極開口/漏 極開口可W包括NM0S源極開口 /漏極開口 110。
[0014] 在實(shí)施例中，當(dāng)位錯(cuò)形核層118包括娃錯(cuò)材料時(shí)，娃錯(cuò)可W包括在約10 %到約80 % 之間的錯(cuò)濃度。在另一個(gè)實(shí)施例中，可W W憐和神的至少之一滲雜娃錯(cuò)。在實(shí)施例中，憐可 W包括在約IQiScnf3到l〇2icnf3之間的濃度。在實(shí)施例中，神可W包括在約IQiScnf 3到l〇2icnf3 之間的濃度。在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W包括在整個(gè)位錯(cuò)形核層118中基本上均勻分 布的娃錯(cuò)、憐、神濃度。
[0015] 在另一個(gè)實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W包括下部，其包括在位錯(cuò)形核層118的下 部中基本上均勻分布的娃錯(cuò)、憐和神濃度，并且可W包括上部，其基本上包括娃憐濃度。在 另一個(gè)實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W作為未滲雜娃錯(cuò)材料在開口 110中生長，未滲雜娃錯(cuò) 材料隨后可W借助來自滲雜劑源的離子注入和擴(kuò)散滲雜之一來滲雜。在另一個(gè)實(shí)施例中， 可W使用諸如氣體源(GS)-MBE法的分子束外延法(MBE)形成位錯(cuò)形核層118。
[0016] 在實(shí)施例中，快速熱化學(xué)氣相沉積(RT-CVD)反應(yīng)器或CVD反應(yīng)器可W用于生長位 錯(cuò)形核層118。在實(shí)施例中，生長位錯(cuò)形核層118的過程可W包括使用具有氨載體氣體的娃 燒、錯(cuò)燒、乙錯(cuò)燒、憐化氨和鹽酸?？蒞使用700攝氏度的溫度和20Torr的壓力。用于位錯(cuò)形 核層118生長過程的參數(shù)可W取決于具體應(yīng)用而改變。在實(shí)施例中，生長參數(shù)可W針對多個(gè) 缺陷的形成而優(yōu)化。在實(shí)施例中，在襯底104與位錯(cuò)形核層118之間的分界面可W形成/引發(fā) 大量位錯(cuò)/缺陷120。
[0017] 在實(shí)施例中，在位錯(cuò)形核層118中形成足夠的缺陷120后，可W在位錯(cuò)形核層118上 選擇性形成源極材料/漏極材料122(圖le，橫截面圖）。在實(shí)施例中，源極材料/漏極材料122 可W包括娃或娃碳合金材料。在實(shí)施例中，源極材料/漏極材料122可W包括約5到約100皿 的厚度，在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118可W提供位錯(cuò)/缺陷120的源，其可W在源極材料/漏極 材料/結(jié)構(gòu)122中引起源極位錯(cuò)/漏極位錯(cuò)124。在實(shí)施例中，位錯(cuò)形核層118和源極材料/漏 極材料122可W包括源/漏罐片結(jié)構(gòu)123。
[0018] 在實(shí)施例中，源極材料/漏極材料122中的位錯(cuò)124可W不斷向上蔓延到源極材料/ 漏極材料122的自由面125。在實(shí)施例中，布置在源極