专利汇可以提供在体硅和SOI MOS器件中制造无位错应力沟道的结构和方法专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 提供了通过利用SiGe和/或Si:C的栅极应 力 在体 硅 和SOI(绝缘体上硅)CMOS(互补金属 氧 化物 半导体 )器件中制造无位错 应力 沟道 的结构和方法。MOS器件包括体硅或SOI的衬底、衬底上的栅极介质层以及SiGe和/或Si:C的叠层栅极结构,该叠层栅极结构具有在叠层栅极结构中的SSi(应变Si)/SiGe或SSi/Si:C的界面处产生的应力。叠层栅极结构具有在栅极介质层上的大晶粒尺寸Si或SiGe的第一应力膜层、第一应力膜层上的应变SiGe或应变Si:C的第二应力膜层以及第二应力膜层上的半导体或导体如p(多晶)-Si。,下面是在体硅和SOI MOS器件中制造无位错应力沟道的结构和方法专利的具体信息内容。
1.一种体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件,具有由SiGe和/或Si:C产生的栅极应力,包括: 体硅或绝缘体上硅的衬底,以及在所述衬底上的栅极介质层; SiGe和/或Si:C的叠层栅极结构,其中通过所述叠层栅极结构中的应变Si/SiGe或应变Si/Si:C的结构产生应力,所述叠层栅极结构具有在所述栅极介质层上的大晶粒尺寸Si或SiGe的第一应力膜层、在所述第一应力膜层上的应变SiGe或应变Si:C的第二应力膜层、以及在所述第二应力膜层上的半导体或导体。
2. 根据权利要求l的器件,其中通过不同的半导体材料和/或通过半导 体材料的不同百分比在所述叠层栅极结构中产生应力。
3. 根据权利要求l的器件,在具有nFET器件和pFET器件的芯片上制 造,以及其中所述nFET器件的沟道中具有拉伸应力和pFET器件的沟道中 具有压缩应力。
4. 根据权利要求3的器件,其中所述nFET器件的叠层栅极结构包括单 晶硅的第 一应力膜层上的应变SiGe的第二应力膜层,以及所述pFET器件 的叠层栅极结构包括单晶硅的第一应力膜层上的应变Si:C的笫二应力膜层。
5. 根据权利要求3的器件,其中所述nFET器件的叠层栅极结构包括应 变Si,—xGex的第 一应力膜层上的应变Si,-yGey的第二应力膜层,以及所述 pFET器件的叠层栅极结构包括应变Si^Gex的第一应力膜层上的应变 Si,-zGez的第二应力膜层,其中y〉x和z〈x,以产生不同的应力。
6. 根据权利要求5的器件,其中选择x的值以调整pFET的阔值电压Vt。
7. 根据权利要求5的器件,其中所述SikGex是用于所述S"Gex层上的 部分栅极的籽晶层,以及所述SihGex层在选择性外延生长之后应变。
8. 根据权利要求3的器件,其中所述nFET器件的叠层栅极结构包括应 变Si,_xnGexn的第 一应力膜层上的应变Si,—yGey的笫二应力膜层,以及所述pFET器件的叠层栅极结构包括应变S^,Gexp的笫 一应力膜层上的应变 SiuGez的第二应力膜层,其中y〉xn和z々p,以产生应力。
9. 根据权利要求8的器件,其中所述Si^nGexn是用于所述Sii,G^上的 部分栅极的籽晶层,所述籽晶层在选择性外延生长之后应变,以及所述 Si,-xpGexp是用于所述Si^pGexp上的部分栅极的籽晶层,所述籽晶层在选择 性外延生长之后应变。
10. 根据权利要求3的器件,其中所述nFET器件的叠层栅极结构包括 应变Si,—xGex的第一应力膜层上的应变SipyGey的第二应力膜层,以及所述 pFET器件的叠层栅极结构包括应变Si,—xGe、的第 一应力膜层上的应变Si:C 的第二应力膜层,其中y〉x,以产生不同的应力。
11. 根据权利要求l的器件,在包括具有所述叠层栅极结构的nFET器 件和pFET器件的集成电路中制造。
12. 根据权利要求l的器件,在包括具有所述叠层栅极结构的nFET器 件的集成电路中制造。
13. 根据权利要求l的器件,在包括具有所述叠层栅极结构的pFET器 件的集成电路中制造。
14. 根据权利要求l的器件,其中所述在所述第二应力膜层上的半导体 或导体包括多晶硅。
15. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅村底上的栅极氧化物上淀积非晶硅或多晶硅,并 进行退火以获得具有大晶粒尺寸的多晶硅;在所述具有大晶粒尺寸的多晶硅上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极; 对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖pFET;对nFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 nFET的多晶SiGe栅极来形成nFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 SiGe的选择性外延生长,在nFET中填充多晶硅并进行化学机械抛光,在 所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 nFET并处理pFET。
16. 根据权利要求15的方法,包括在所述退火步骤之后氧化并蚀刻大 晶粒多晶硅层,以获得选择的厚度。
17. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅村底上的栅极氧化物上淀积非晶硅或多晶硅,并 进行退火以获得具有大晶粒尺寸的多晶硅;在所述具有大晶粒尺寸的多晶硅上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极; 对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖nFET;对pFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 pFET的多晶SiGe栅极来形成pFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 SiGe的选择性外延生长,在pFET中填充多晶硅并进行化学机械抛光,在 所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 pFET并处理nFET。
18. 根据权利要求17的方法,包括在所述退火步骤之后氧化并蚀刻大 晶粒多晶硅层,以获得选择的厚度。
19. 一种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅衬底上的栅极氧化物上淀积弛豫的大晶粒多晶Si^Gex,并进行退火以获得具有大晶粒尺寸的多晶Si^Gej在所述具有大晶粒尺寸的多晶Si^Gex上淀积多晶硅,以形成叠层栅极;对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖pFET;对nFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 nFET的多晶硅栅极来形成nFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 Sij.yGey的选择性外延生长,其中y〉x,在nFET中填充多晶硅并进行化学机 械抛光,在所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 nFET并处理pFET,生长Si^Gez,其中z〈x。
20. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅衬底上的栅极氧化物上淀积弛豫的大晶粒多晶 SiLXGex,并进行退火以获得具有大晶粒尺寸的多晶Si"Gex;在所述具有大晶粒尺寸的多晶Si^Gex上淀积多晶硅,以形成叠层栅极;对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所迷薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖nFET;对pFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 pFET的多晶硅栅极来形成pFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶Si,-yGey的选择性外延生长,其中ya,在pFET中填充多晶硅并进行化学机 械抛光,在所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 pFET并处理nFET,生长SinGez,其中z〈x。
21. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该器 件具有由SiGe和/或Si:C产生的栅极应力,该方法包括以下步骤:形成在叠层结构中的应变Si/SiGe或应变Si/Si:C的界面处具有应力的 SiGe和/或Si:C的叠层结构,其中所述叠层结构具有在所述栅极介质层上的 大晶粒尺寸Si或SiGe的笫一应力膜层、在所述第一应力膜层上的应变SiGe 或应变Si:C的第二应力膜层、以及在所述第二应力膜层上的半导体或导体; 以及构图所述叠层结构,以形成构图的叠层4册极结构。
22. 根据权利要求21的器件,其中所述在所述第二应力膜层上的半导 体或导体包括多晶硅。
23. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氣化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:形成具有两个单晶硅层的键合处理晶片,所述两个单晶硅层具有各自 的氧化物/硅界面;在所述键合处理晶片上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极; 对所述叠层栅4及进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖pFET;对nFET进4亍以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 nFET的多晶SiGe栅极来形成nFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 SiGe的选择性外延生长,在nFET中填充多晶硅并进行化学机械抛光,在 所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖nFET并处理pFET。
24. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:形成具有两个单晶硅层的键合处理晶片,所述两个单晶硅层具有各自 的氧化物/硅界面;在所述键合处理晶片上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极; 对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖nFET;对pFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 pFET的多晶SiGe栅极来形成pFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 SiGe的选择性外延生长,在pFET中填充多晶硅并进行化学机械抛光,在 所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 pFET并处理nFET。
25. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅衬底上形成栅极氧化物层,然后淀积非晶硅层; 淀积并构图光致抗蚀剂,蚀刻所述非晶硅,并蚀刻所述栅极氧化物; 除去所述光致抗蚀剂并淀积非晶硅;淀积并构图光致抗蚀剂以覆盖将要形成nFET和pFET的区域,并蚀刻 所述非晶硅直到所述栅极氧化物,以隔离用于晶体重结晶的nFET和pFET 的区域;退火所述结构,以重结晶所述非晶硅层,从而形成单晶硅; 在所述单晶硅上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极;对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖nFET;对pFET进行以下处理:通过蚀刻所述薄氮化物层和有选择地蚀刻用于 pFET的多晶SiGe栅极来形成pFET,除去所述光致抗蚀剂,执行应变单晶 SiGe的选择性外延生长,在pFET中填充多晶硅并进行化学机械抛光,在 所述氧化物上停止;淀积薄氮化物层和光致抗蚀剂并重复先前的方法步骤,但是此时覆盖 pFET并处理nFET。
26. —种制造体硅或绝缘体上硅金属氧化物半导体器件的方法,该方 法包括以下步骤:在体硅或绝缘体上硅衬底上的栅极氧化物上淀积非晶硅或多晶硅,并 进行退火以获得具有大晶粒尺寸的多晶硅;在所述具有大晶粒尺寸的多晶硅上淀积多晶SiGe,以形成叠层栅极; 对所述叠层栅极进行构图;淀积氧化物,接着进行化学机械抛光,在所述栅极顶部上停止,并淀 积薄氮化物层;用光致抗蚀剂覆盖所述薄氮化物层并构图所述光致抗蚀剂和所述薄氮 化物层,以用所述光致抗蚀剂和所述薄氮化物层覆盖nFET;通过将碳注入pFET栅极的多晶SiGe中来形成pFET,并进行退火以在 pFET栅极中的注入区中产生拉伸应力。
本发明总体上涉及通过利用SiGe和/或Si:C的栅极应力在体硅和SOI (绝缘体上硅)MOS (金属氧化物半导体)器件中制造无位错应力沟道的 结构和方法。
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