[go: up one dir, main page]

DE102006035665B4 - Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor - Google Patents

Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor Download PDF

Info

Publication number
DE102006035665B4
DE102006035665B4 DE200610035665 DE102006035665A DE102006035665B4 DE 102006035665 B4 DE102006035665 B4 DE 102006035665B4 DE 200610035665 DE200610035665 DE 200610035665 DE 102006035665 A DE102006035665 A DE 102006035665A DE 102006035665 B4 DE102006035665 B4 DE 102006035665B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
chemical element
voltage
concentration
field effect
effect transistor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE200610035665
Other languages
English (en)
Other versions
DE102006035665A1 (de
Inventor
Sven Beyer
Thorsten Kammler
Rolf Stephan
Manfred Horstmann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ocean Semiconductor Wilmington Us LLC
Original Assignee
Advanced Micro Devices Inc
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=38884781&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=DE102006035665(B4) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Advanced Micro Devices Inc filed Critical Advanced Micro Devices Inc
Priority to DE200610035665 priority Critical patent/DE102006035665B4/de
Priority to US11/684,211 priority patent/US7629211B2/en
Publication of DE102006035665A1 publication Critical patent/DE102006035665A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE102006035665B4 publication Critical patent/DE102006035665B4/de
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60—Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/791—Arrangements for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel regions
    • H10D30/797—Arrangements for exerting mechanical stress on the crystal lattice of the channel regions being in source or drain regions, e.g. SiGe source or drain
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/0223—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate
    • H10D30/0227—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] having source and drain regions or source and drain extensions self-aligned to sides of the gate having both lightly-doped source and drain extensions and source and drain regions self-aligned to the sides of the gate, e.g. lightly-doped drain [LDD] MOSFET or double-diffused drain [DDD] MOSFET
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00—Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/01—Manufacture or treatment
    • H10D30/021—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET]
    • H10D30/027—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs
    • H10D30/0275—Manufacture or treatment of FETs having insulated gates [IGFET] of lateral single-gate IGFETs forming single crystalline semiconductor source or drain regions resulting in recessed gates, e.g. forming raised source or drain regions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/01—Manufacture or treatment
    • H10D62/021—Forming source or drain recesses by etching e.g. recessing by etching and then refilling
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D62/00—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers
    • H10D62/80—Semiconductor bodies, or regions thereof, of devices having potential barriers characterised by the materials
    • H10D62/82—Heterojunctions
    • H10D62/822—Heterojunctions comprising only Group IV materials heterojunctions, e.g. Si/Ge heterojunctions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D64/00—Electrodes of devices having potential barriers
    • H10D64/01—Manufacture or treatment
    • H10D64/015—Manufacture or treatment removing at least parts of gate spacers, e.g. disposable spacers
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01—Manufacture or treatment
    • H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
    • H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
    • H10D84/0165—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs the components including complementary IGFETs, e.g. CMOS devices
    • H10D84/0167—Manufacturing their channels
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01—Manufacture or treatment
    • H10D84/0123—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs
    • H10D84/0126—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs
    • H10D84/0165—Integrating together multiple components covered by H10D12/00 or H10D30/00, e.g. integrating multiple IGBTs the components including insulated gates, e.g. IGFETs the components including complementary IGFETs, e.g. CMOS devices
    • H10D84/017—Manufacturing their source or drain regions, e.g. silicided source or drain regions
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10D—INORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D84/00—Integrated devices formed in or on semiconductor substrates that comprise only semiconducting layers, e.g. on Si wafers or on GaAs-on-Si wafers
    • H10D84/01—Manufacture or treatment
    • H10D84/02—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies
    • H10D84/03—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology
    • H10D84/038—Manufacture or treatment characterised by using material-based technologies using Group IV technology, e.g. silicon technology or silicon-carbide [SiC] technology using silicon technology, e.g. SiGe

Landscapes

  • Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)

Abstract

Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors mit:
Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, wobei über dem Halbleitersubstrat eine Gateelektrode ausgebildet ist;
Ausbilden von mindestens einer Vertiefung in dem Substrat neben der Gateelektrode; und
Ausbilden eines spannungserzeugenden Elements in der mindestens einen Vertiefung, wobei das spannungserzeugende Element eine Verbindung enthält, die ein erstes chemisches Element und ein zweites chemisches Element umfasst, wobei ein erstes Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements in einem ersten Teil des spannungserzeugenden Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem ersten Teil des spannungserzeugenden Elements kleiner ist als ein zweites Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements in einem zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements;
wobei sich der zweite Teil oberhalb des ersten Teils befindet, und wobei das Halbleitersubstrat das zweite chemische Element enthält.

Description

  • Gebiet der vorliegenden Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ausbilden integrierter Schaltkreise, insbesondere auf das Ausbilden von Feldeffekttransistoren, die zumindest ein spannungserzeugendes Element umfassen, das neben ihrer Gateelektrode ausgebildet ist.
  • Beschreibung des Stands der Technik
  • Integrierte Schaltkreise umfassen eine große Anzahl einzelner Schaltkreiselemente, wie beispielsweise Transistoren, Kondensatoren und Widerstände. Diese Elemente sind intern miteinander verbunden, um komplexe Schaltkreise, wie Speichervorrichtungen, Logikbausteine und Mikroprozessoren, zu bilden. Die Leistung integrierter Schaltkreise kann verbessert werden, indem die Anzahl der Funktionseinheiten pro Schaltkreis vergrößert wird, um ihren Funktionsumfang zu erweitern und/oder indem die Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltkreiselemente erhöht wird. Eine Verringerung der Strukturgrößen ermöglicht das Ausbilden einer größeren Anzahl von Schaltkreiselementen auf der selben Fläche, wodurch eine Erweiterung des Funktionsumfangs des Schaltkreises ermöglicht wird und führt auch zu einer Verringerung der Signalausbreitungszeiten, wodurch eine Erhöhung der Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltkreiselemente ermöglicht wird.
  • Feldeffekttransistoren werden in integrierten Schaltkreisen als Schaltelemente verwendet. Sie stellen ein Mittel zum Steuern eines Stroms bereit, der durch ein Kanalgebiet fließt, das sich zwischen einem Sourcegebiet und einem Draingebiet befindet. Das Sourcegebiet und das Draingebiet sind stark dotiert. In Transistoren vom n-Typ sind das Source- und das Draingebiet mit einer Dotiersubstanz vom n-Typ dotiert. Umgekehrt sind in Transistoren vom p-Typ das Source- und das Draingebiet mit einer Dotiersubstanz vom p-Typ dotiert. Die Dotierung des Kanalgebiets ist invers zur Dotierung des Sourcegebiets und des Draingebiets. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets wird durch eine Gatespannung gesteuert, die an eine Gateelektrode angelegt wird, die über dem Kanalgebiet ausgebildet ist und von diesem durch eine dünne Isolierschicht getrennt wird. Ab hängig von der Gatespannung kann das Kanalgebiet zwischen einem leitfähigen ”Ein”-Zustand und einem im Wesentlichen nicht leitenden ”Aus”-Zustand geschaltet werden. Wenn die Größe von Feldeffekttransistoren verringert wird, ist es wichtig, eine hohe Leitfähigkeit des Kanalgebiets im ”Ein”-Zustand beizubehalten. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets im ”Ein”-Zustand hängt von der Dotierstoffkonzentration im Kanalgebiet, der Beweglichkeit der Ladungsträger, der Ausdehnung des Kanalgebiets in der Breitenrichtung des Transistors und dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet, der allgemein als ”Kanallänge” bezeichnet wird, ab. Während eine Verringerung der Breite des Kanalgebiets zu einer Abnahme der Kanalleitfähigkeit führt, verbessert eine Verringerung der Kanallänge die Kanalleitfähigkeit. Eine Zunahme der Ladungsträgerbeweglichkeit führt zu einer Zunahme der Kanalleitfähigkeit.
  • Wenn die Strukturgrößen verringert werden, verringert sich auch die Ausdehnung des Kanalgebiets in der Breitenrichtung. Eine Verringerung der Kanallänge hat eine Vielzahl damit verbundener Probleme zur Folge. Zunächst müssen fortschrittliche Techniken der Fotolithografie und des Ätzens bereitgestellt werden, um Transistoren mit kurzen Kanallängen zuverlässig und reproduzierbar herzustellen. Außerdem werden im Sourcegebiet und im Draingebiet hoch entwickelte Dotierprofile benötigt, und zwar sowohl in vertikaler Richtung als auch in der seitlichen Richtung, um einen geringen spezifischen Widerstand und einen geringen Kontaktwiderstand in Verbindung mit einer gewünschten Steuerbarkeit des Kanals bereitzustellen.
  • Im Hinblick auf die Probleme, die mit einer weiteren Verringerung der Kanallänge verbunden sind, wurde vorgeschlagen, die Leistungsfähigkeit von Feldeffekttransistoren auch dadurch zu verbessern, dass die Ladungsträgerbeweglichkeit im Kanalgebiet erhöht wird. Im Prinzip können mindestens zwei Ansätze verfolgt werden, um die Ladungsträgerbeweglichkeit zu erhöhen.
  • Erstens kann die Dotierstoffkonzentration im Kanalgebiet verringert werden. Dadurch verringert sich die Wahrscheinlichkeit von Streuvorgängen von Ladungsträgern im Kanalgebiet, was zu einer Zunahme der Leitfähigkeit des Kanalgebiets führt. Eine Verringerung der Dotierstoffkonzentration im Kanalgebiet beeinflusst die Schwellenspannung der Transistorvorrichtung jedoch erheblich. Dies macht die Verringerung der Dotierstoffkonzentration zu einem weniger attraktiven Ansatz.
  • Zweitens kann die Gitterstruktur im Kanalgebiet verändert werden, indem eine elastische Zugspannung oder eine elastische Druckspannung erzeugt wird. Dies führt zu einer veränderten Beweglichkeit der Elektronen bzw. der Löcher. Abhängig von der Stärke der elastischen Spannung kann eine elastische Druckspannung die Beweglichkeit der Löcher in einer Siliziumschicht deutlich vergrößern und kann auch zu einer Zunahme der Elektronenbeweglichkeit führen. Die Beweglichkeit der Elektronen kann auch erhöht werden, indem eine Siliziumschicht mit einer elastischen Zugspannung bereitgestellt wird.
  • Die WO 2006/0 11 939 A2 und die US 2005/0 184 345 A1 offenbaren Verfahren zum Ausbilden eines FETs, bei denen Vertiefungen neben der Gateelektrode mit SiGe gefüllt werden.
  • WO 2006/0 66 194 A2 zeigt ein Verfahren zur Herstellung eines FETs, bei der neben der Gateelektrode Kohlenstoff mit unter schiedlicher Ionenenergie implantiert wird.
  • Ein Verfahre zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors, bei dem das Kanalgebiet in verspanntem Silizium ausgebildet wird, wird im Folgenden mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben.
  • 1a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 100 in einem ersten Stadium eines Herstellungsverfahrens nach dem Stand der Technik. Die Halbleiterstruktur 100 umfasst ein Substrat 101. Im Substrat 101 befindet sich aktives Gebiet 104. Eine Isoliergrabenstruktur 102 trennt das aktive Gebiet 104 von anderen Elementen der Halbleiterstruktur 100, die in 1a nicht gezeigt sind. Über dem Substrat 101 ist eine Gateelektrode 106 ausgebildet, die von dem Substrat 101 durch eine Gateisolierschicht 105 getrennt ist. Die Gateelektrode 106 ist von einer Deckschicht 107 bedeckt und wird von ersten Seitenwandabstandshaltern 108, 109 flankiert. Das aktive Gebiet 104, die Isoliergrabenstruktur 102, die Gateelektrode 106, die Gateisolierschicht 105 sowie die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 und die Deckschicht 107 bilden zusammen Teile eines Feldeffekttransistorelements 130.
  • Beim Ausbilden der Halbleiterstruktur 100 wird das Substrat 101 bereitgestellt und die Isoliergrabenstruktur 102 wird mit Hilfe den Fachleuten bekannter Techniken der Fotolithografie, der Abscheidung und/oder der Oxidation ausgebildet. Anschließend werden Ionen in einer Dotiersubstanz in das Substrat 101 implantiert, um das aktive Gebiet 104 auszubilden. Die Art der Dotiersubstanz entspricht der Dotierung des Kanalgebiets des auszubildenden Feldeffekttransistors. Deshalb werden beim Ausbilden eines Transistors vom n-Typ Ionen einer Dotiersubstanz vom p-Typ implantiert, während Ionen einer Dotiersubstanz vom n-Typ beim Ausbilden eines p-Typ-Transistors implantiert werden.
  • Nach dem Ausbilden des aktiven Gebiets 104 wird ein Oxidationsprozess durchgeführt, um die Gateisolierschicht 105 auszubilden. Danach werden die Gateelektrode 106 und die Deckschicht 107 mit Hilfe den Fachleuten bekannter Abscheidungs- und Fotolithografieprozesse ausgebildet. Anschließend werden die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 ausgebildet, indem eine Schicht aus einem Abstandshaltermaterial abgeschieden wird und ein aniostroper Ätzprozess durchgeführt wird, bei dem Teile der Schicht aus Abstandshaltermaterial über im Wesentlichen horizontalen Teilen der Halbleiterstruktur 100 entfernt werden, während Teile der Schicht Abstandshaltermaterial, die sich auf den Seitenwänden der Gateelektrode 106 befinden, auf dem Substrat 101 bleiben und die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 bilden.
  • Eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in einem späteren Stadium des Herstellungsprozesses nach dem Stand der Technik ist in 1b gezeigt.
  • Ein Ätzprozess wird durchgeführt. Der Ätzprozess kann ein isotroper Ätzprozess sein, der dafür ausgelegt ist, selektiv das Material des Substrats 101 zu entfernen und das Material der Deckschicht 107 und der ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 im Wesentlichen unversehrt zu lassen, beispielsweise ein bekannter Trockenätzprozess. Die Deckschicht 107 und die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 schützen die Gateelektrode 106, die Gateisolierschicht 105 und ein Kanalgebiet 140 unterhalb der Gateelektrode 106 davor, von einem Ätzmittel angegriffen zu werden, das bei dem Ätzprozess verwendet wird.
  • Teile des Substrats 101 neben der Gateelektrode 106 werden jedoch weg geätzt. Dadurch werden neben der Gateelektrode 106 ein sourceseitiger Hohlraum 110 und ein drainseitiger Hohlraum 111 ausgebildet. Wegen der Isotropie des Ätzprozesses werden Teile des Substrats 101 unter den ersten Seitenwandabstandshaltern 108, 109 und wahlweise auch unter der Gateelektrode 106 entfernt. Deshalb können sich die Vertiefungen 110, 111 unter die Seitenwandabstandshalter 108, 109 und/oder die Gateelektrode 106 erstrecken, wobei die Bodenfläche 150, 151 der Vertiefungen 110, 111 eine etwas abgerundete Form hat.
  • Nach dem Ätzprozess können die Vertiefungen 110, 111 eine raue Oberfläche haben. Wenn, wie unten beschrieben, ein spannungserzeugendes Material über dem Substrat 101 abgeschieden würde, um die Vertiefungen 110, 111 zu füllen, würden Unebenheiten der Bodenfläche 150, 151 der Vertiefungen 110, 111 als Nukleationskeime wirken, was zu einem unerwünschten polykristallinem Wachstum des spannungserzeugenden Materials führen würde. Deshalb wird ein Verfahren zum Verringern der Rauhigkeit der Bodenfläche der Vertiefungen durchgeführt.
  • Das Verfahren zum Verringern der Rauhigkeit kann ein Hochtemperatur-Ausbackprozess sein, bei dem Halbleiterstruktur 100 ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 10 Minuten lang eine Temperatur in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 1000°C ausgesetzt wird. Während des Ausbackprozesses kann sich die Halbleiterstruktur 100 in einer Umgebung befinden, die Wasserstoffgas enthält, das mit den Materialien der Halbleiterstruktur 100 im Wesentlichen nicht chemisch reagiert. Der Hochtemperatur-Ausbackprozess führt zu einer Diffusion von Atomen auf der Oberfläche der Vertiefungen 110, 111. Wegen der Diffusion kann ein Materialtransport stattfinden, der zu einer Verringerung der Rauhigkeit der Oberfläche der Vertiefungen 110, 111 führt.
  • 1c zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in noch einem weiteren Stadium des Herstellungsprozesses.
  • Neben der Gateelektrode 106 werden spannungserzeugende Elemente 114, 115 ausgebildet. Zu diesem Zweck werden die Vertiefungen 110, 111 mit einer Schicht aus einem spannungserzeugenden Material gefüllt. In Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik kann das spannungserzeugende Material Siliziumgermanid enthalten. Wie die Fachleute wissen, ist Siliziumgermanid eine Legierung aus Silizium (Si) und Germanium (Ge). Andere Materialien können ebenfalls verwendet werden.
  • Siliziumgermanid ist ein Halbleitermaterial mit einer größeren Gitterkonstante als Silizium. Wenn Siliziumgermanid in den Vertiefungen 110, 111 abgeschieden wird, neigen die Silizium- und Germaniumatome in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 jedoch dazu, sich an die Gitterkonstante des Siliziums im Substrat 101 anzupassen. Deshalb ist die Gitterkonstante des Siliziumgermanids in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 kleiner als die Gitterkonstante eines massiven Siliziumgermanidkristalls. Deshalb steht das Material der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 unter einer elastischen Druckspannung.
  • Die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 können mit Hilfe von selektivem epitaktischen Aufwachsen ausgebildet werden. Wie die Fachleute wissen, ist das selektive epitaktische Aufwachsen eine Variante der plasmaverstärkten chemischen Dampfabscheidung, bei der Parameter des Abscheideprozesses derart angepasst werden, dass nur in den Vertiefungen 110, 111 auf der Oberfläche des Substrats 101 Material abgeschieden wird, während auf der Oberfläche der ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 und der Deckschicht 107 im Wesentlichen keine Materialabscheidung stattfindet.
  • Da die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 unter einer elastischen Druckspannung stehen, üben sie eine Kraft auf Teile des Substrats 101 in der Nähe der Gateelektrode 106 aus, insbesondere auf Teile des Substrats 101 im Kanalgebiet 140. Deshalb wird im Kanalgebiet 140 eine elastische Druckspannung erzeugt.
  • 1d zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in noch einem weiteren Stadium des Herstellungsprozesses nach dem Stand der Technik.
  • Nach dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 werden die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 entfernt. Außerdem kann die Deckschicht 107 entfernt werden. Danach werden in Teilen des Substrats 101 und der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 ein erweitertes Sourcegebiet 116 und ein erweitertes Draingebiet 117 mit Hilfe eines den Fachleuten bekannten Ionenimplantationsprozesses ausgebildet. Bei dem Ionenimplantationsprozess werden Ionen einer Dotiersubstanz in das Substrat 101 und die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 eingebracht. Falls ein Feldeffekttransistor vom n-Typ ausgebildet wird, werden Ionen einer Dotiersubstanz vom n-Typ eingebracht, während bei der Ausbildung eines Transistors vom p-Typ Ionen einer Dotiersubstanz vom p-Typ bereitgestellt werden.
  • Anschließend werden zweite Seitenwandabstandshalter 118, 119 neben der Gateelektrode 106 ausgebildet. Danach wird ein weiterer Ionenimplantationsprozess durchgeführt, um durch Einbringen von Ionen einer Dotiersubstanz ein Sourcegebiet 120 und dein Draingebiet 121 auszubilden.
  • Abschließend kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Dotiersubstanzen, die beim Ausbilden des erweiterten Sourcegebiets 116, des erweiterten Drainge biets 117, des Sourcegebiets 120 und des Draingebiets 121 eingebracht wurden, zu aktivieren.
  • Ein Nachteil, der mit dem obigen Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik verbunden ist, ist, dass in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 eine Relaxation der elastischen Spannung stattfinden kann. Dadurch kann die elastische Spannung in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 und folglich auch die elastische Spannung im Kanalgebiet 140 verringert werden. Dies kann zu einer geringeren Verbesserung der Beweglichkeit der Löcher und/oder Elektronen im Kanalgebiet führen.
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf verschiedene Verfahren, die einige oder alle der oben erwähnten Nachteile beseitigen oder zumindest verringern können.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors die Merkmale des Anspruchs 1.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein anderes Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors die Merkmale des Anspruchs 10.
  • Erfindungsgemäß umfasst ein Feldeffekttransistor die Merkmale des Anspruchs 14.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den beigefügten Patentansprüchen definiert und werden anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung besser ersichtlich, wenn diese mit Bezug auf die beigefügten Zeichnungen verwendet wird. Es zeigen:
  • 1a bis 1d schematische Querschnittsansichten einer Halbleiterstruktur in Stadien eines Herstellungsprozesses nach dem Stand der Technik;
  • 2a und 2b schematische Querschnittsansichten einer Halbleiterstruktur in Stadien eines Herstellungsprozesses gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
  • 3a und 3b schematische Diagramme, die Konzentrationen von chemischen Elementen in einer Halbleiterstruktur, die mit de in 2a und 2b gezeigten Herstellungsprozess ausgebildet wurden, sowie Flüsse von Reaktionspartnern beim Herstellungsprozess veranschaulichen;
  • 4 eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur in einem Stadium eines Herstellungsprozesses gemäß einer weiteren Ausführungsform der vorliegenden Erfindung; und
  • 5a und 5b schematische Diagramme, die Konzentrationen von chemischen Elementen in einer Halbleiterstruktur, die mit dem in 4 dargestellten Herstellungsprozess ausgebildet wurde, und Flüsse von Reaktionspartnern beim Herstellungsprozess veranschaulichen.
  • Ausführliche Beschreibung
  • Die vorliegende Erfindung beruht allgemein auf der Erkenntnis, dass die unerwünschte Relaxation der elastischen Spannung, die in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 beobachtet wird, die bei dem Verfahren zum Herstellen eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik ausgebildet werden, das oben mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben wurde, durch eine Bildung von Gitterfehlern in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 verursacht werden kann. Solche Gitterfehler können sich insbesondere an der Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 101 und den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 bilden, an der starke Gradienten der elastischen Spannung auftreten können. Das Vorhandensein von Gitterfehlern ermöglicht eine Relaxation des Kristallgitters des spannungserzeugenden Materials in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115, so dass es mehr dem Kristallgitter eines unverspannten massiven Kristalls des spannungserzeugenden Materials ähnelt. Dadurch kann sich die elastische Spannung in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 und damit auch die elastische Spannung im Kanalgebiet 140 des Transistorelements 130 verringern.
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung können neben der Gateelektrode eines Feldeffekttransistors spannungserzeugende Elemente mit einer chemischen Zusammensetzung ausgebildet werden, die in unterschiedlichen Teilen der spannungserzeugenden Elemente verschieden ist. Insbesondere kann eine Zusammensetzung von Teilen der spannungserzeugenden Elemente in der Nähe einer Grenzfläche zwischen den spannungserzeugenden Elementen und einem darunter liegenden Halbleitersubstrat mehr der Zusammensetzung des Halbleitersubstrats entsprechen als eine Zusammensetzung von Teilen der spannungserzeugenden Elemente, die sich in einem größeren Abstand von dem Halbleitersubstrat befinden.
  • Dadurch kann die elastische Spannung in den spannungserzeugenden Elementen allmählich von einer relativ geringen elastischen Spannung in der Nähe des Substrats bis zu einer mäßig hohen elastischen Spannung in Teilen der spannungserzeugenden Elemente, die sich in einem größeren Abstand vom Substrat befinden, ansteigen. Dadurch kann das Vorhandensein starker Gradienten der elastischen Spannung vermieden werden. Diese ermöglicht eine Verringerung der Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Gitterfehlern. So kann eine Relaxation der elastischen Spannung, die durch Gitterfehler verursacht wird, vorteilhafterweise verringert werden.
  • Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die 2a bis 2c beschrieben.
  • 2a zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 200 in einem ersten Stadium eines Verfahrens zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Halbleiterstruktur 200 umfasst ein Substrat 201. In dem Substrat 201 ist eine Isoliergrabenstruktur 202 ausgebildet. Eine Gateisolierschicht 205 isoliert eine Gateelektrode 206 elektrisch von einem aktiven Gebiet 204, das in dem Substrat 201 ausgebildet ist. Die Gateelektrode 206 wird von einer Deckschicht 207 bedeckt und von ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 flankiert. Die Isoliergraben struktur 202, das aktive Gebiet 204, die Gateisolierschicht 205, die Gateelektrode 206, die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 bilden ein Feldeffekttransistorelement 230 und können mit Hilfe den Fachleuten wohlbekannter Verfahren der Fotolithografie, des Ätzens, der Abscheidung und der Oxidation ausgebildet werden.
  • Das Substrat 201 und die Gateelektrode 206 können Silizium umfassen. Beispielsweise kann das Substrat 201 kristallines Silizium umfassen und die Gateelektrode 206 kann Polysilizium umfassen. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Isoliergrabenstruktur 202, die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliziumnitrid umfassen. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können diese Strukturelemente Siliziumdioxid enthalten. In noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die Isoliergrabenstruktur 202, die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 aus unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise kann die Isoliergrabenstruktur Siliziumdioxid enthalten und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 sowie die Deckschicht 207 können Siliziumnitrid enthalten.
  • Im Substrat 201 werden neben der Gateelektrode eine sourceseitige Vertiefung 210 und eine drainseitige Vertiefung 211 ausgebildet. Ähnlich der Ausbildung der Vertiefungen 110, 111 in dem Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik, das oben mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben wurde, können die Vertiefungen 210, 211 mit Hilfe eines Ätzprozesses ausgebildet werden, der isotrop sein kann, beispielsweise mit Hilfe eines Trockenätzprozesses.
  • Beim Trockenätzen, das auch als Plasmaätzen, reaktives Ionenätzen oder ionenverstärktes Ätzen bekannt ist, erzeugt eine Glimmentladung bei Radiofrequenz eine chemisch reaktionsfreudige Teilchensorte, wie etwa Atome, Radikale und Ionen aus einem relativ trägen molekularen Gas. Das Ätzgas ist so ausgewählt, dass eine erzeugte Teilchensorte chemisch mit dem zu ätzenden Material reagiert, wobei ein flüchtiges Reaktionsprodukt entsteht. Die Energie von Ionen, die auf dem Substrat auftreffen, kann gesteuert werden, indem die Frequenz, die beim Erzeugen der Glimmentladung verwendet wird, variiert wird und/oder in dem eine Gleichstrom-Vorspannung an das Substrat angelegt wird. Im Allgemeinen führt eine größere Energie der Ionen zu einer größeren Anisotropie des Ätzprozesses.
  • Bei dem Ätzprozess wird die Halbleiterstruktur 200 einem Ätzmittel ausgesetzt, das dafür ausgelegt ist, selektiv das Material des Substrats 201 zu entfernen und die Gateelektrode 206, die von den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 und der Deckschicht 207 bedeckt ist, im Wesentlichen unversehrt zu lassen. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das Substrat 201 Silizium enthält und die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliziumnitrid und/oder Siliziumdioxid enthalten, kann ein selektives Entfernen des Materials des Substrats 201 erreicht werden, indem ein Trockenätzprozess verwendet wird, der mit Hilfe eines Ätzgases durchgeführt wird, das Kohlenstofftetrafluorid (CF4) und/oder Sauerstoff (O2) enthält. Die Isotropie des Ätzprozesses kann erreicht werden, indem eine niedrige Gleichstrom-Vorspannung oder überhaupt keine Gleichstrom-Vorspannung angelegt wird.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei denen ein Trockenätzprozess durchgeführt wird. In anderen Ausführungsformen können die Vertiefungen 210, 211 mit Hilfe eines Nassätzprozesses ausgebildet werden.
  • Wegen der isotropen Natur des Ätzprozesses können sich Teile der Vertiefungen 210, 211 unter die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 oder sogar unter die Gateelektrode 206 erstrecken. Nach dem Ätzprozess kann die Oberfläche des Substrats 201 in den Vertiefungen 210, 211 rau sein. Ähnlich wie in dem Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik, das oben mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben wurde, kann die Rauhigkeit der Oberfläche des Substrats 201 in den Vertiefungen 210, 211 verringert werden, beispielsweise indem ein Ausbackprozess durchgeführt wird, bei dem Halbleiterstruktur 200 ungefähr 30 Sekunden bis ungefähr 10 Minuten lang in einer Wasserstoffumgebung einer erhöhten Temperatur in einem Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 1000°C ausgesetzt wird. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Verringerung der Rauhigkeit der Oberfläche des Substrats 201 in den Vertiefungen 210, 211 mit anderen Verfahren durchgeführt oder sogar weggelassen werden.
  • Neben der Gateelektrode 206 werden spannungserzeugende Elemente 216, 217 ausgebildet. Die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 umfassen eine Verbindung, die ein erstes chemisches Element und ein zweites chemisches Element enthält. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das Substrat 201 Silizium enthält, kann das zweite chemische Element Silizium sein. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste chemische Element Germanium enthalten. In anderen Ausführungsformen kann das erste chemische Element Kohlenstoff enthalten. In weiteren Ausführungsformen können auch andere Materialien verwendet werden.
  • Siliziumgermanid hat eine größere Gitterkonstante als das Silizium in dem Substrat 201. Deshalb können in Ausführungsformen, in denen die spannungserzeugenden Elemente Siliziumgermanid enthalten, die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 unter einer elastischen Druckspannung stehen, da sich das Siliziumgermanid an das Silizium in dem Substrat 201 anpasst. Die Stärke der elastischen Spannung in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 hängt von dem Verhältnis zwischen der Konzentration des Germaniums und der Konzentration des Siliziums ab. Teile der spannungserzeugenden Elemente 216, 217, die ein mäßig hohes Verhältnis zwischen der Konzentration des Germaniums und der Konzentration des Siliziums aufweisen, können unter einer größeren elastischen Druckspannung stehen als Teile der spannungserzeugenden Elemente 216, 217, die ein relativ geringes Verhältnis zwischen der Konzentration des Germaniums und der Konzentration des Siliziums aufweisen.
  • Siliziumkarbid hat eine Gitterkonstante, die kleiner als die Gitterkonstante von Silizium ist. Das Siliziumkarbid in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 kann sich jedoch an das Kristallgitter des Siliziums in dem Substrat 201 anpassen, so dass die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 unter einer elastischen Zugspannung stehen. Die elastische Zugspannung kann den Spannungszustand von Teilen des Substrats 201 in der Nähe der spannungserzeugenden Elemente beeinflussen. Dadurch kann in einem Kanalgebiet 240 unter der Gateelektrode 206 eine elastische Zugspannung erzeugt werden.
  • Die Stärke der elastischen Spannung in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 kann, falls diese Siliziumkarbid enthalten, von einem Verhältnis zwischen der Konzentration des Kohlenstoffs und der Konzentration des Siliziums beeinflusst werden. Teile der spannungserzeugenden Elemente 216, 217, die ein mäßig hohes Verhältnis zwischen der Konzentration des Kohlenstoffs und der Konzentration des Siliziums aufweisen, können unter einer größeren elastischen Zugspannung stehen als Teile der spannungserzeugenden Elemente 216, 217, die ein mäßig geringes Verhältnis zwischen der Konzentration des Kohlenstoffs und der Konzentration des Siliziums aufweisen.
  • Im Allgemeinen kann der elastische Spannungszustand eines Teils eines der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 von einem Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem Teil des spannungserzeugenden Elements 216, 217 beeinflusst werden.
  • Die elastische Spannung in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 kann auf Teile des Substrats 201 in der Nähe der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 wirken, insbesondere auf Teile des Substrats 201 unter der Gateelektrode 206, in denen ein Kanalgebiet 240 des Feldeffekttransistorelements 230 ausgebildet wird. Dadurch kann die Beweglichkeit von Löchern und/oder Elektronen im Kanalgebiet 240 erhöht werden.
  • Jedes der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 umfasst einen ersten Teil und einen zweiten Teil, wobei ein erstes Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements im ersten Teil und eine Konzentration des zweiten chemischen Elements im ersten Teil von einem zweiten Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements in dem zweiten Teil und eine Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem zweiten Teil verschieden ist. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das erste Konzentrationsverhältnis kleiner als das zweite Konzentrationsverhältnis sein.
  • Sowohl der erste Teil als auch der zweite Teil des spannungserzeugenden Elementes 216 kann in Form von einer von mehreren Unterschichten 216a, 216b, 216c, 216d des spannungserzeugenden Elements 216 bereitgestellt werden, wobei sich der zweite Teil über dem ersten Teil befindet. Beispielsweise kann der erste Teil des spannungserzeugenden Elements 216 in Form der Unterschicht 216a, die sich an der Grenzfläche 250 zwischen dem Halbleitersubstrat 201 und dem spannungserzeugenden Element befindet, bereitgestellt werden und der zweite Teil kann in Form von einer der Unterschichten 216b, 216c, 216d, beispielsweise in Form der Unterschicht 216d, die sich an der Oberfläche des spannungserzeugenden Elements 217 befindet, bereitgestellt werden. In anderen Ausführungsformen können der erste Teil und der zweite Teil in anderen Anordnungen der Unterschichten 216a, 216b, 216c, 216d bereitgestellt werden, solange sich die Unterschicht, die dem zweiten Teil entspricht, über der Unterschicht, die dem ersten Teil entspricht, befindet.
  • Entsprechend können der erste Teil und der zweite Teil des spannungserzeugenden Elements 217 jeweils in Form von einer von mehreren Unterschichten 217a, 217b, 217c, 217d des zweiten spannungserzeugenden Elements 217 bereitgestellt werden, wobei sich die Unterschicht, die dem zweiten Teil entspricht, über der Unterschicht, die dem ersten Teil entspricht, befindet. Das Bezugszeichen 251 bezeichnet eine Grenzfläche zwischen dem Halbleitersubstrat 201 und dem spannungserzeugenden Element 217.
  • 3a zeigt ein schematisches Diagramm 300 der Konzentrationen des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements entlang einer Linie z, die vertikal durch das Halbleitersubstrat 201 und das spannungserzeugende Element 216 verläuft, wobei die vertikale Richtung eine Richtung ist, die auf einer Oberfläche des Substrats 201 und/oder der Grenzfläche zwischen dem Substrat 201 und dem spannungserzeugenden Element 216 im Wesentlichen senkrecht steht. Eine erste Koordinatenachse 301 bezeichnet Werte der Konzentration des ersten chemischen Elements entlang der Linie z und eine zweite Koordinatenachse 302 bezeichnet Werte der Konzentration des zweiten chemischen Elements entlang der Linie z. Die Konzentration des ersten chemischen Elements wird durch eine Kurve 306 dargestellt und die Konzentration des zweiten chemischen Elements wird durch eine Kurve 305 dargestellt. Eine erste vertikale Linie 303 bezeichnet die Position der Grenzfläche zwischen dem Substrat 201 und dem ersten spannungserzeugenden Element 216 und eine zweite vertikale Linie 304 bezeichnet die Position der Oberfläche des ersten spannungserzeugenden Elements 216.
  • Im Substrat 201 nimmt die Konzentration des zweiten chemischen Elements einen relativ hohen Wert C0 an, während die Konzentration des ersten chemischen Elements im Wesentlichen gleich null sein kann. Die erste Unterschicht 216a enthält das erste chemische Element in einer Konzentration größer als null. Entsprechend ist die Konzentration des zweiten chemischen Elements in der ersten Unterschicht 216a kleiner als die Konzentration des zweiten chemischen Elements im Substrat 201. Die anderen Unterschichten 216b, 216c, 216d können das erste chemische Element und das zweite chemische Element in Konzentrationen enthalten, die sich von denen in der ersten Unterschicht 216a unterscheiden. Insbesondere kann die Konzentration des ersten chemischen Elements in der zweiten Unterschicht 216b größer als die Konzentration des ersten chemischen Elements in der ersten Unterschicht 216a sein. Die dritte, 216c, und die vierte, 216d, Unterschicht können das erste chemische Element in noch höheren Konzentrationen enthalten. Entsprechend kann die Konzentration des zweiten chemischen Elements in den Unterschichten 216b, 216c, 216d kleiner werden.
  • Die Konzentration des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements in den einzelnen Unterschichten 216a, 216b, 216c, 216d kann überall in den jeweiligen Unterschichten ungefähr konstant sein. Deshalb kann die Kurve 305, die der Konzentration des zweiten chemischen Elements entspricht, in einer Reihe von Schritten 307, 308, 309, 310, die den Unterschichten 216a, 216b, 216c, 216d entsprechen, bis hin zu einer Konzentration C2 des zweiten chemischen Elements an der Oberfläche des spannungserzeugenden Elements 216 abnehmen. Entsprechend kann die Kurve 306, die der Konzentration des ersten chemischen Elements entspricht, in einer Reihe von Stufen 311, 312, 313, 314 bis zu einer Konzentration C1 des ersten chemischen Elements an der Oberfläche des ersten spannungserzeugenden Elements 216 ansteigen.
  • Das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements kann größer als ungefähr 1% sein. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann das Verhältnis sogar größer als ungefähr 10% sein. Insbesondere kann ein Verhältnis C1/C2 zwischen den Konzentrationen C1 und C2 größer als 1% bzw. größer als 10% sein.
  • Die Zusammensetzung der Unterschichten 217a, 217b, 217c, 217d des zweiten spannungserzeugenden Elements 217 kann im Wesentlichen identisch zu der der Unterschichten 216a, 216b, 216c, 216d des ersten spannungserzeugenden Elements 216 sein.
  • Da, wie oben ausgeführt, der elastische Spannungszustand des ersten und des zweiten Teils der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 von dem Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und er Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem jeweiligen Teil abhängen kann, können starke Gradienten der elastischen Spannung, die zu einer nicht wünschenswerten Ausbildung von Fehlstellen führen können, vorteilhafterweise vermieden werden, indem die Konzentrationen des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements im ersten und zweiten Teil der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 angepasst werden.
  • Das erste spannungserzeugende Element 216 und das zweite spannungserzeugende Element 217 können mit Hilfe selektiven epitaktischen Aufwachsens ausgebildet werden.
  • Das selektiv epitaktische Aufwachsen ist eine den Fachleuten wohlbekannte Variante der plasmaverstärkten chemischen Dampfabscheidung, bei der Prozessparameter, wie etwa die Temperatur, der Druck und die Zusammensetzung der gasförmigen Reaktionspartner, so ausgelegt sind, dass eine Materialschicht nur auf freiliegenden Teilen des Substrats 201, insbesondere in den Vertiefungen 210, 211 abgeschieden wird, während auf der Isoliergrabenstruktur 202, der Deckschicht 207 und den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 im Wesentlichen keine Abscheidung stattfindet.
  • Die Konzentration des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 kann gesteuert werden, indem Flussraten eines ersten Reaktionspartners, der das erste chemische Element enthält, und eines zweiten Reaktionspartners, der das zweite chemische Element enthält, variiert werden. Im Allgemeinen hat ein größeres Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners eine größere Konzentration des ersten chemischen Elements im abgeschiedenen Material zur Folge.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das Substrat 201 Silizium enthält und die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliziumdioxid und/oder Siliziumnitrid enthalten, kann der erste Reaktionspartner German (GeH4) enthalten und der zweite Reaktionspartner kann Dichlorsilan (SiH2Cl2) enthalten. Diese Reaktionspartner können in gasförmiger Form zugeführt werden, um spannungserzeugende Elemente 216, 217, die Siliziumgermanid enthalten, auszubilden. Zusätzlich kann Wasserstoff als Trägergas bereitgestellt werden und HCl kann zugeführt werden, um die Selektivität des epitaktischen Aufwachsens des Siliziumgermanids zu verbessern.
  • In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 Siliziumkarbid enthalten, kann der erste Reaktionspartner Ethen (C2H4) enthalten und der zweite Reaktionspartner kann Silan (SiH4) enthalten. Zusätzlich kann Salzsäure (HCl) bereitgestellt werden, um die Selektivität des Aufwachsprozesses zu verbessern.
  • Ein Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners kann während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses verändert werden.
  • 3b zeigt ein schematisches Diagramm 300 einer Abhängigkeit der Flussraten des ersten Reaktionspartners und des zweiten Reaktionspartners von der Zeit t. Eine erste Koordinatenachse 351 bezeichnet Werte des Flusses des ersten Reaktionspartners, der durch eine erste Kurve 356 dargestellt wird. Eine zweite Koordinatenachse 352 bezeichnet Werte des Flusses des zweiten Reaktionspartners, der durch eine zweite Kurve 355 dargestellt wird. Eine erste vertikale Linie 353 stellt den Zeitpunkt dar, an dem der epitaktische Aufwachsprozess beginnt und eine zweite vertikale Linie 354 stellt den Zeitpunkt dar, an dem der selektive epitaktische Aufwachsprozess nach Vollendung des Ausbildens der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 beendet wird.
  • Am Anfang des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses können ein mäßig großer Fluss des zweiten Reaktionspartners und ein relativ kleiner Fluss des ersten Reaktionspartners zugeführt werden, um die ersten Unterschichten 216a, 217a der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 auszubilden. Nach dem Ausbilden der ersten Unterschichten 216a, 217a können die Flussrate des ersten Reaktionspartners und/oder die Flussrate des zweiten Reaktionspartners verändert werden, um das Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners zu verändern. Danach können die zweiten Unterschichten 216b, 217b der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 ausgebildet werden. Anschließend kann das Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners verändert werden, um die dritten Unterschichten 216c, 217c auszubilden. Nach dem Ausbilden der dritten Unterschichten 216c, 217c kann das Verhältnis zwischen den Flussraten nochmals verändert werden, um die vierten Unterschichten 216d, 217d auszubilden.
  • Die Veränderung der Flussrate des ersten Reaktionspartners wird in 3b durch Stufen 361, 362, 363, 364 der Kurve 356 dargestellt. Jede der Stufen entspricht dem Ausbilden eines jeweiligen Paars der Unterschichten 216a, 217a, 216b, 217b, 216c, 217c, 216d, 217d der spannungserzeugenden Elemente 216, 217. Entsprechend umfasst die Kurve 355 Stufen 357, 358, 359, 360, die der Veränderung der Flussrate des zweiten Reaktionspartners entsprechen. Im Verlauf des selektiven epitaktischen Aufwachspro zesses kann die Flussrate des ersten Reaktionspartners von einer ersten Flussrate F3 bis zu einer zweiten Flussrate F4 erhöht werden, während die Flussrate des zweiten Reaktionspartners von einer ersten Flussrate F1 auf eine zweiten Flussrate F2 verringert wird.
  • 2b zeigt eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 200 in noch einem weiteren Stadium des Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung.
  • Nach dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 können die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und wahlweise auch die Deckschicht 207 entfernt werden. Dies kann mit Hilfe eines bekannten Ätzprozesses geschehen, der dafür ausgelegt ist, selektiv das Material der ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und/oder der Deckschicht 207 zu entfernen und die Materialien der Gateelektrode 206, der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 und der Isoliergrabenstruktur 202 im Wesentlichen unversehrt zu lassen.
  • Anschließend wird ein erster Ionenimplantationsprozess durchgeführt, bei dem Ionen einer Dotiersubstanz in Teile des Substrats 201 und/oder der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 eingebracht werden, um ein erweitertes Sourcegebiet 218 und ein erweitertes Draingebiet 219 auszubilden.
  • Anschließend können zweite Seitenwandabstandshalter 220, 221 neben der Gateelektrode 206 mit Hilfe bekannter Verfahren, die eine Abscheidung einer Schicht aus Abstandshaltermaterial und einen anisotropen Ätzprozess umfassen, ausgebildet werden und ein Sourcegebiet 222 und ein Draingebiet 223 können mit Hilfe eines zweiten Ionenimplantationsprozesses neben den zweiten Seitenwandabstandshaltern 220, 221 ausgebildet werden. Schließlich kann eine Wärmebehandlung durchgeführt werden, um die Dotiersubstanzen, die in das weitere Sourcegebiet 218, das weitere Draingebiet 219, das Sourcegebiet 222 und das Draingebiet 223 eingebracht wurden, zu aktivieren.
  • Die vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei denen die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 nach dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 entfernt werden. In anderen Ausführungsformen können nach dem Ausbilden der Gateelektrode 206 und vor dem Ausbilden der ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 ein erweitertes Sourcegebiet ähnlich dem erweiterten Sourcegebiet 218 und ein erweitertes Draingebiet ähnlich dem erweiterten Draingebiet 219 ausgebildet werden. Während der Prozesse, die beim Ausbilden der Vertiefungen 210, 211 und der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 durchgeführt werden, schützen die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Teile des erweiterten Sourcegebiets und des erweiterten Draingebiets unter den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209. Deshalb verbleiben diese Teile in der Halbleiterstruktur 200.
  • In solchen Ausführungsformen kann das Material, das beim Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 abgeschieden wird, dotiert werden, während die spannungserzeugenden Elemente ausgebildet werden. Zu diesem Zweck kann eine chemische Verbindung, die die Dotiersubstanz enthält, zudem Gas, das beim selektiven epitaktischen Aufwachsprozess zugeführt wird, hinzugefügt werden. Bei dem selektiven epitaktischen Aufwachsprozess wird die Dotiersubstanz in das Material der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 eingebaut und dotierte spannungserzeugende Elemente 216, 217 werden ausgebildet. Die dotierten spannungserzeugenden Elemente bilden zusammen mit den Teilen des erweiterten Sourcegebiets und des erweiterten Draingebiets unter den ersten Seitenwandabstandshaltern 220, 221 eine Source und ein Drain.
  • In anderen Ausführungsformen, in denen ein erweitertes Sourcegebiet und ein erweitertes Draingebiet vor dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 ausgebildet werden, können Source- und Draingebiete ähnlich dem Sourcegebiet 222 und dem Draingebiet 223 ausgebildet werden, in dem eine Ionenimplantation durchgeführt wird, um Ionen einer Dotiersubstanz in die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 einzubringen. Die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 können während dieser Ionenimplantation auf der Oberfläche des Substrats 201 verbleiben. Dadurch werden das Sourcegebiet und das Draingebiet von der Gateelektrode 206 beabstandet.
  • In einem Feldeffekttransistor gemäß der vorliegenden Erfindung müssen der erste Teil und der zweite Teil der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 nicht in Form von Unterschichten der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 bereitgestellt werden, bei denen die Konzentrationen des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements im Inneren von jeder der Unterschichten 216a bis 216d, 217a bis 217d im Wesentlichen konstant sind, wie in 3a gezeigt. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann zwischen mindestens zwei der Unterschichten 216a bis 216d, 217a bis 217d ein glatter Übergang bereitgestellt werden, bei dem die Konzentrationen des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements kontinuierlich variieren. Insbesondere kann an jeder Grenzfläche zwischen benachbarten Unterschichten 216a bis 216d, 217a bis 217d ein kontinuierlicher Übergang bereitgestellt werden. Vorteilhafterweise können solche Ausführungsformen eine weitere Verringerung von elastischen Spannungsgradienten in den spannungserzeugenden Elementen 216, 217 und/oder in deren Nähe ermöglichen.
  • In noch weiteren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann ein Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in einem spannungserzeugenden Element in der vertikalen Richtung kontinuierlich mit zunehmendem Abstand vom Substrat zunehmen.
  • In solchen Ausführungsformen, die im Folgenden mit Bezug auf die 4, 5a und 5b beschrieben werden, können ein erster Teil eines spannungserzeugenden Elements und ein zweiter Teil eines spannungserzeugenden Elements in Form von beliebigen Ausschnitten des spannungserzeugenden Elements bereitgestellt werden, deren Schwerpunkte sich in unterschiedlichen Abständen vom Substrat befinden. Konzentrationen des ersten chemischen Elements und des zweiten chemischen Elements im ersten und zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements können in Form gemittelter Werte lokaler Konzentrationen des ersten und des zweiten chemischen Elements bestimmt werden, wobei die Mittelung als räumlicher Mittelwert über den jeweiligen Teil des spannungserzeugenden Elements durchgeführt wird.
  • 4 zeigt eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 400 in einem Stadium eines Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden Erfindung. Die Halbleiterstruktur 400 umfasst ein Substrat 401 und ein Feldeffekttransistorelement 430, das in und auf dem Substrat 401 ausgebildet ist. Das Feldeffekttransistorelement 430 umfasst ein aktives Gebiet 404 und eine Isoliergrabenstruktur 402, die als aktives Gebiet 404 elektrisch von anderen Schaltkreiselementen (nicht gezeigt) in der Halbleiterstruktur 400 isoliert. Eine Gateelektrode 406, die von dem aktiven Gebiet 404 durch eine Gateisolierschicht 405 getrennt ist, ist über dem aktiven Gebiet 404 ausgebildet. Die Gateelektrode 406 wird von ersten Seitenwandabstandshaltern 408, 409 flankiert und kann von einer Deckschicht 407 bedeckt sein. Neben der Gateelektrode 406 sind eine sourceseitige Vertiefung 410 und eine drainseitige Vertiefung 411 ausgebildet.
  • Das Ausbilden dieser Strukturelemente kann mit Hilfe von Verfahren ähnlich denen, die beim Ausbilden der Halbleiterstruktur 200 verwendet werden und die oben mit Bezug auf die 2a, 2b, 3a und 3b beschrieben wurden, durchgeführt werden.
  • Ein erstes spannungserzeugendes Element 416 wird in der sourceseitigen Vertiefung 410 ausgebildet und zweites spannungserzeugendes Element 417 wird in der drainseitigen Vertiefung 411 ausgebildet. Ähnlich den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben mit Bezug auf die 2a, 2b, 3a und 3b beschrieben wurden, umfassen die spannungserzeugenden Elemente 416, 417 eine Verbindung, die ein erstes chemisches Element und ein zweites chemisches Element enthält.
  • Ein Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements nimmt in einer vertikalen Richtung, die auf einer Oberfläche des Substrats 401 und/oder einer Oberfläche der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 senkrecht steht, zu, wie durch die Schattierung der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 schematisch angedeutet. In 4 wird die vertikale Richtung durch eine gestrichelte Linie z gezeigt. Dadurch nimmt in Teilen der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 in der Nähe der Grenzflächen zwischen dem Substrat 401 und den spannungserzeugenden Elementen 416, 417 das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements geringere Werte an als in Teilen der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 in der Nähe der Oberflächen der spannungserzeugenden Elemente 416, 417.
  • Das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements kann in der vertikalen Richtung z mit zunehmendem Abstand vom Substrat 401 im Wesentlichen kontinuierlich ansteigen. 5a zeigt eine schematische Zeichnung 500 der Konzentrationen des ersten und des zweiten chemischen Elements in der Halbleiterstruktur 400 entlang der vertikalen Linie z (4). Eine erste vertikale Koordinatenachse 501 bezeichnet Werte der Konzentration des ersten chemischen Elements und eine zweite vertikale Koordinatenachse 502 bezeichnet Werte der Konzentration des zweiten chemischen Elements. Eine erste gestrichelte vertikale Linie 503 bezeichnet eine Position einer Grenzfläche zwischen dem Substrat 401 und dem ersten spannungserzeugenden Element 416. Eine zweite gestrichelte vertikale Linie 504 bezeichnet eine Position an der Oberfläche des ersten spannungser zeugenden Elements 416. Eine erste Kurve 506 zeigt die Konzentration des ersten chemischen Elements und eine zweite Kurve 505 zeigt eine Konzentration des zweiten chemischen Elements.
  • Im Substrat 401, das, abgesehen von Dotiersubstanzen, die beim Ausbilden des aktiven Gebiets 404 eingebracht wurden, im Wesentlichen das zweite Element enthalten kann (das beispielsweise Silizium sein kann) kann die Konzentration des zweiten chemischen Elements einen relativ großen Wert C0 annehmen. Die Konzentration des ersten chemischen Elements (das beispielsweise Germanium oder Kohlenstoff enthalten kann) kann im Substrat 401 annähernd gleich null sein. In dem spannungserzeugenden Element 416 kann die Konzentration des ersten chemischen Elements linear bis zu einem Wert C1 an der Oberfläche des spannungserzeugenden Elements 416 ansteigen. Entsprechend kann die Konzentration des zweiten chemischen Elements bis zu einer Konzentration C2 an der Oberfläche des ersten spannungserzeugenden Elements 416 abfallen.
  • Die Zunahme der Konzentration des ersten chemischen Elements mit zunehmendem Abstand vom Substrat 401 muss nicht linear sein. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung kann die Konzentration des ersten chemischen Elements in einer nicht linearen Art und Weise zunehmen. Beispielsweise kann die Konzentration des ersten chemischen Elements in der Nähe der Grenzfläche zwischen dem Substrat 401 und dem ersten spannungserzeugenden Element 416 relativ stark zunehmen, während die Konzentration des ersten chemischen Elements in der Nähe der Oberfläche des ersten spannungserzeugenden Elements 416 langsam ansteigen kann.
  • Das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements kann in zumindest einem Teil der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 größer als ungefähr 1% sein, beispielsweise in der Nähe der Oberfläche der spannungserzeugenden Elemente 416, 417. In manchen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung können die spannungserzeugenden Elemente 416, 417 sogar Bereiche enthalten, in denen das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements größer als ungefähr 10% ist.
  • Die Konzentration des ersten chemischen Elements und die Konzentration des zweiten chemischen Elements im zweiten spannungserzeugenden Element 417 können mit denen im ersten spannungserzeugenden Element 416 im Wesentlichen identisch sein.
  • Ähnlich wie in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben mit Bezug auf die 2a, 2b, 3a und 3b beschrieben wurden, können die spannungserzeugenden Elemente 416, 417 mit Hilfe eines selektiven epitaktischen Wachstumsprozesses ausgebildet werden, bei dem ein erster Reaktionspartner, der das erste chemische Element enthält, und ein zweiter Reaktionspartner, der ein zweites chemisches Element enthält, zugeführt werden, wahlweise zusätzlich zu weiteren chemischen Verbindungen, die bereitgestellt werden, um die Selektivität des Wachstumsprozesses zu erhöhen und/oder Trägergasen. Ein Verhältnis zwischen einer Flussrate des ersten Reaktionspartners und einer Flussrate des zweiten Reaktionspartners kann variiert werden, um das Material der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 mit einem variierenden Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements abzuscheiden.
  • 5b zeigt ein schematisches Diagramm 550 der Abhängigkeit der Flussraten des ersten und des zweiten chemischen Elements von der Zeit t. Ein erste Koordinatenachse 551 bezeichnet Werte der Flussrate des ersten chemischen Elements. Eine zweite Koordinatenachse 552 bezeichnet Werte der Flussrate des zweiten chemischen Elements. Eine erste vertikale gestrichelte Linie 553 zeigt den Zeitpunkt an, an dem der selektive epitaktische Wachstumsprozess beginnt und eine zweite vertikale gestrichelte Linie 554 zeigt den Zeitpunkt an, an dem der selektive epitaktische Wachstumsprozess nach Vollendung der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 beendet wird. Eine erste Kurve 556 zeigt die Flussrate des ersten chemischen Elements. Die Flussrate des zweiten chemischen Elements wird durch eine zweite Kurve 555 gezeigt.
  • Vor dem Beginn des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses können die Flussraten beider chemischer Elemente im Wesentlichen gleich null sein. Beim Beginn des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses kann eine relativ große Flussrate F1 des zweiten Reaktionspartners bereitgestellt werden, während die Flussrate des ersten chemischen Elements im Wesentlichen gleich null sein kann. So kann am Beginn des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses das zweite chemische Element im Wesentlichen in reiner Form abgeschieden werden.
  • In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen das Halbleitersubstrat 401 das zweite chemische Element enthält, kann eine Abscheidung des zweiten chemischen Elements in im Wesentlichen reiner Form am Beginn des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses dabei helfen, die Rauhigkeit der Oberfläche des Substrats 401 in den Vertiefungen 410, 411 zu verringern. Insbesondere kann eine Verringerung der Rauhigkeit stattfinden, wenn der Abscheideprozess einen relativ geringen Grad an Anisotropie aufweist oder im Wesentlichen isotrop ist. Der rauhigkeitsverringernde Effekt der Abscheidung des zweiten chemischen Elements in im Wesentlichen reiner Form kann in Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, in denen nach dem Ausbilden der Vertiefungen 410, 411 kein Rauhigkeitsverringerungsprozess durchgeführt wird, besonders vorteilhaft angewendet werden.
  • Während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses kann die Flussrate des ersten Reaktionspartners im Wesentlichen kontinuierlich erhöht werden, bis am Ende des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses eine relativ große Flussrate F3 erreicht wird. Die Flussrate des zweiten Reaktionspartners kann gleichzeitig mit der Zunahme der Flussrate des ersten Reaktionspartners verringert werden, bis am Ende des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses eine Flussrate F2 kleiner als die Flussrate F1 erreicht wird. Dadurch nimmt das Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses kontinuierlich zu.
  • Deshalb kann im Lauf des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses Material abgeschieden werden, wobei das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in Material, das zu späteren Zeitpunkten abgeschieden wird, zunimmt. Dadurch kann in den spannungserzeugenden Elementen 416, 417 das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements mit zunehmendem Abstand vom Halbleitersubstrat 401 zunehmen.
  • Nach dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 416, 417 können die ersten Seitenwandabstandshalter 408, 409 und wahlweise auch die Deckschicht 407 entfernt werden und erweiterte Source- und Draingebiete können im Substrat 401 und den spannungserzeugenden Elementen 416, 417 neben der Gateelektrode 406 ausgebildet wer den. Anschließend können an den Flanken der Gateelektrode 406 zweite Seitenwandabstandshalter (nicht gezeigt) ausgebildet werden und Source- und Draingebiete können in den spannungserzeugenden Elementen 416, 417 ausgebildet werden. Das Ausbilden der zweiten Seitenwandabstandshalter, des erweiterten Source- und Draingebiets und des Source- und Draingebiets kann ähnlich wie beim Ausbilden der erweiterten Source- und Draingebiete 218, 219, der zweiten Seitenwandabstandshalter 220, 221 und der Source- und Draingebiete 222, 223 in den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung, die oben mit Bezug auf die 2a, 2b, 3a und 3b beschrieben wurden, durchgeführt werden.
  • Ähnlich wie in den oben mit Bezug auf die 2a, 2b, 3a und 3b beschriebenen Ausführungsformen können andere Verfahren verwendet werden, um erweiterte Source- und Draingebiete und Source- und Draingebiete neben der Gateelektrode 206 auszubilden.

Claims (16)

  1. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors mit: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, wobei über dem Halbleitersubstrat eine Gateelektrode ausgebildet ist; Ausbilden von mindestens einer Vertiefung in dem Substrat neben der Gateelektrode; und Ausbilden eines spannungserzeugenden Elements in der mindestens einen Vertiefung, wobei das spannungserzeugende Element eine Verbindung enthält, die ein erstes chemisches Element und ein zweites chemisches Element umfasst, wobei ein erstes Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements in einem ersten Teil des spannungserzeugenden Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem ersten Teil des spannungserzeugenden Elements kleiner ist als ein zweites Konzentrationsverhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements in einem zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem zweiten Teil des spannungserzeugenden Elements; wobei sich der zweite Teil oberhalb des ersten Teils befindet, und wobei das Halbleitersubstrat das zweite chemische Element enthält.
  2. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem der erste Teil des spannungserzeugenden Elements und der zweite Teil des spannungserzeugenden Elements Unterschichten des spannungserzeugenden Elements umfassen.
  3. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem das zweite Konzentrationsverhältnis größer 1% ist.
  4. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 3, bei dem das zweite Konzentrationsverhältnis größer als 10% ist.
  5. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem ein Verhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in dem spannungserzeugenden Element in einer vertikalen Richtung mit zunehmendem Abstand von einer Bodenfläche der mindestens einen Vertiefung, die in dem Halbleitersubstrat ausgebildet ist, zunimmt.
  6. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem das Ausbilden des spannungserzeugenden Elements ein Durchführen eines selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses umfasst.
  7. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 6, bei dem ferner ein Verhältnis zwischen einer Flussrate eines ersten Reaktionspartners, der das erste chemische Element enthält und einer Flussrate eines zweiten Reaktionspartners, der das zweite chemische Element enthält, während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses mindestens einmal verändert wird.
  8. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem das erste chemische Element Germanium umfasst und das zweite chemische Element Silizium umfasst.
  9. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 1, bei dem das erste chemische Element Kohlenstoff umfasst und das zweite chemische Element Silizium umfasst.
  10. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors mit: Bereitstellen eines Halbleitersubstrats, wobei über dem Substrat eine Gateelektrode ausgebildet ist; Ausbilden von mindestens einer Vertiefung in dem Substrat neben der Gateelektrode; und Durchführen eines selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses, der dafür ausgelegt ist, in der Vertiefung ein spannungserzeugendes Element auszubilden, wobei das spannungserzeugende Element eine Verbindung enthält, die ein erstes chemisches-Element und ein zweites chemisches Element umfasst, wobei der selektive epitaktische Aufwachsprozess umfasst: Zuführen eines ersten Reaktionspartners, der das erste chemische Element enthält und eines zweiten Reaktionspartners, der das zweite chemische Element enthält; und Erhöhen eines Verhältnisses zwischen einer Flussrate des ersten Reaktionspartners und einer Flussrate des zweiten Reaktionspartners mindestens einmal während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses; wobei das Substrat das zweite chemische Element enthält.
  11. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 10, bei dem das Verhältnis zwischen der Flussrate des ersten Reaktionspartners und der Flussrate des zweiten Reaktionspartners während des selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses im Wesentlichen kontinuierlich erhöht wird.
  12. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 10, bei dem das erste chemische Element Germanium umfasst und das zweite chemische Element Silizium umfasst.
  13. Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach Anspruch 10, bei dem erste chemische Element Kohlenstoff umfasst und das zweite chemische Element Silizium umfasst.
  14. Feldeffekttransistor mit: einem Substrat, wobei über dem Substrat eine Gateelektrode ausgebildet ist und das Substrat mindestens eine Vertiefung umfasst, die sich in dem Substrat neben der Gateelektrode befindet; einem spannungserzeugenden Element, das sich in der mindestens einen Vertiefung befindet, wobei das spannungserzeugende Element eine Verbindung enthält, die ein erstes chemisches Element und ein zweites chemisches Element umfasst, wobei ein Verhältnis zwischen einer Konzentration des ersten chemischen Elements und einer Konzentration des zweiten chemischen Elements in einer vertikalen Richtung mit zunehmendem Abstand von einer Bodenfläche der Vertiefung in dem Substrat zunimmt; wobei das Substrat das zweite chemische Element enthält.
  15. Feldeffekttransistor nach Anspruch 14, in dem das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in zumindest einem Teil des spannungserzeugenden Elements größer als 1% ist.
  16. Feldeffekttransistor nach Anspruch 15, bei dem das Verhältnis zwischen der Konzentration des ersten chemischen Elements und der Konzentration des zweiten chemischen Elements in zumindest einem Teil des spannungserzeugenden Elements größer als 10% ist.
DE200610035665 2006-07-31 2006-07-31 Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor Expired - Fee Related DE102006035665B4 (de)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610035665 DE102006035665B4 (de) 2006-07-31 2006-07-31 Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor
US11/684,211 US7629211B2 (en) 2006-07-31 2007-03-09 Field effect transistor and method of forming a field effect transistor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE200610035665 DE102006035665B4 (de) 2006-07-31 2006-07-31 Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE102006035665A1 DE102006035665A1 (de) 2008-02-07
DE102006035665B4 true DE102006035665B4 (de) 2010-12-09

Family

ID=38884781

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE200610035665 Expired - Fee Related DE102006035665B4 (de) 2006-07-31 2006-07-31 Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor

Country Status (2)

Country Link
US (1) US7629211B2 (de)
DE (1) DE102006035665B4 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8598003B2 (en) 2009-12-21 2013-12-03 Intel Corporation Semiconductor device having doped epitaxial region and its methods of fabrication
US8912606B2 (en) 2012-04-24 2014-12-16 Globalfoundries Inc. Integrated circuits having protruding source and drain regions and methods for forming integrated circuits
US10134896B2 (en) * 2013-03-01 2018-11-20 Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. Cyclic deposition etch chemical vapor deposition epitaxy to reduce EPI abnormality
CN105097554B (zh) * 2015-08-24 2018-12-07 上海华力微电子有限公司 用于减少高浓度外延工艺中的位错缺陷的方法和系统

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050184345A1 (en) * 2003-07-25 2005-08-25 Chun-Chieh Lin Strained-channel semiconductor structure and method of fabricating the same
WO2006011939A2 (en) * 2004-06-24 2006-02-02 Applied Materials, Inc. Methods for forming a transistor
WO2006066194A2 (en) * 2004-12-17 2006-06-22 Intel Corporation Strained nmos transistor featuring deep carbon doped regions and raised donor doped source and drain

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7138320B2 (en) * 2003-10-31 2006-11-21 Advanced Micro Devices, Inc. Advanced technique for forming a transistor having raised drain and source regions
KR100703967B1 (ko) * 2005-02-28 2007-04-05 삼성전자주식회사 씨모스 트랜지스터 및 그 제조 방법
US20060292776A1 (en) * 2005-06-27 2006-12-28 Been-Yih Jin Strained field effect transistors
US20070069295A1 (en) * 2005-09-28 2007-03-29 Kerr Daniel C Process to integrate fabrication of bipolar devices into a CMOS process flow
US7545006B2 (en) * 2006-08-01 2009-06-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. CMOS devices with graded silicide regions

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20050184345A1 (en) * 2003-07-25 2005-08-25 Chun-Chieh Lin Strained-channel semiconductor structure and method of fabricating the same
WO2006011939A2 (en) * 2004-06-24 2006-02-02 Applied Materials, Inc. Methods for forming a transistor
WO2006066194A2 (en) * 2004-12-17 2006-06-22 Intel Corporation Strained nmos transistor featuring deep carbon doped regions and raised donor doped source and drain

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006035665A1 (de) 2008-02-07
US7629211B2 (en) 2009-12-08
US20080026531A1 (en) 2008-01-31

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE102010030768B4 (de) Herstellverfahren für ein Halbleiterbauelement als Transistor mit eingebettetem Si/Ge-Material mit geringerem Abstand und besserer Gleichmäßigkeit und Transistor
DE112008000638B4 (de) Verfahren zur Herstellung einer Halbleitereinheit mit selbstausgerichteten epitaxialen Verlängerungen von Quellen und Senken
DE102008063427B4 (de) Verfahren zum selektiven Herstellen eines Transistors mit einem eingebetteten verformungsinduzierenden Material mit einer graduell geformten Gestaltung
DE102008035812B4 (de) Flacher pn-Übergang, der durch in-situ-Dotierung während des selektiven Aufwachsens einer eingebetteten Halbleiterlegierung mittels eines zyklischen Aufwachs-Ätz-Abscheideprozesses gebildet wird
DE102008046400B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines CMOS-Bauelements mit MOS-Transistoren mit abgesenkten Drain- und Sourcebereichen und einem Si/Ge-Material in den Drain- und Sourcebereichen des PMOS-Transistors
DE102014204114B4 (de) Transistor mit einer Gateelektrode, die sich rund um ein oder mehrere Kanalgebiete erstreckt, und Verfahren zu seiner Herstellung
DE102004042167B4 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur, die Transistorelemente mit unterschiedlich verspannten Kanalgebieten umfasst, und entsprechende Halbleiterstruktur
DE102007025326B4 (de) Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur, das eine Implantation von Ionen in eine zu ätzende Materialschicht umfasst
DE102012105737A1 (de) Bauelement und Verfahren zu dessen Herstellung
DE102005009023A1 (de) Gateelektrodenstruktur und Transistor mit asymmetrischen Abstandselementen und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102009015748A1 (de) Verringern des Silizidwiderstands in SiGe-enthaltenden Drain/Source-Gebieten von Transistoren
DE102004052578A1 (de) Technik zum Erzeugen einer unterschiedlichen mechanischen Verformung in unterschiedlichen Kanalgebieten durch Bilden eines Ätzstoppschichtstapels mit unterschiedlich modifizierter innerer Spannung
DE102010064282B4 (de) Transistor mit eingebetteten sigma-förmigen sequenziell hergestellten Halbleiterlegierungen
DE102008016512B4 (de) Erhöhen der Verspannungsübertragungseffizienz in einem Transistor durch Verringern der Abstandshalterbreite während der Drain- und Source-Implantationssequenz
DE102016105520B4 (de) Bildung eines Übergangs mit symmetrischer Erweiterung mit einem Abstandshalter mit niedrigem K und zweifacher epitaxialer Prozess in einer FinFET-Einheit
DE102010029532A1 (de) Transistor mit eingebettetem verformungsinduzierenden Material, das in diamantförmigen Aussparungen auf der Grundlage einer Voramorphisierung hergestellt ist
DE112007000760T5 (de) Struktur und Herstellungsverfahren für eine selektiv abgeschiedene Verkappungsschicht auf einem epitaxial aufgewachsenen Source-Drain
DE102011003439A1 (de) Durchlassstromerhöhung in Feldeffekttransistoren durch asymmetrische Konzentrationsprofile von Legierungssubstanzen einer Kanalhalbleiterlegierung
DE102011088714B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements und Halbleiterbauelement
DE102007009915A1 (de) Halbleiterbauelement mit verformter Halbleiterlegierung mit einem Konzentrationsprofil
DE102011080438B3 (de) Herstellverfahren für einen N-Kanaltransistor mit einer Metallgateelektrodenstruktur mit großem ε und einem reduzierten Reihenwiderstand durch epitaktisch hergestelltes Halbleitermaterial in den Drain- und Sourcebereichen und N-Kanaltransistor
DE102006040762B4 (de) N-Kanalfeldeffekttransistor mit einer Kontaktätzstoppschicht in Verbindung mit einer Zwischenschichtdielektrikumsteilschicht mit der gleichen Art an innerer Verspannung
DE102006035665B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors und Feldeffekttransistor
DE102006019934B4 (de) Verfahren zur Ausbildung eines Feldeffekttransistors
DE102010064290B3 (de) Verformungserhöhung in Transistoren mit einem eingebetteten verformungsinduzierenden Halbleitermaterial durch Kondensation der legierungsbildenden Substanz

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
R020 Patent grant now final

Effective date: 20110309

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: OCEAN SEMICONDUCTOR LLC, WILMINGTON, US

Free format text: FORMER OWNER: FULLBRITE CAPITAL PARTNERS LLC, BLOOMFIELD HILLS, MI, US

Owner name: OCEAN SEMICONDUCTOR LLC, WILMINGTON, US

Free format text: FORMER OWNER: ADVANCED MICRO DEVICES, INC., SUNNYVALE, CALIF., US

R082 Change of representative

Representative=s name: BOSCH JEHLE PATENTANWALTSGESELLSCHAFT MBH, DE

R008 Case pending at federal patent court
R039 Revocation action filed
R040 Withdrawal/refusal of revocation action now final
R079 Amendment of ipc main class

Free format text: PREVIOUS MAIN CLASS: H01L0021336000

Ipc: H10D0030010000

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee