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DE102011079919A1 - Method for manufacture of complementary transistors, involves forming gate electrode structure of n-channel and p-channel transistors with specific critical dimensions on another substrate - Google Patents

Method for manufacture of complementary transistors, involves forming gate electrode structure of n-channel and p-channel transistors with specific critical dimensions on another substrate Download PDF

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DE102011079919A1
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transistors
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German (de)
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Stephan-Detlef KRONHOLZ
Peter Javorka
Rohit Pal
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GlobalFoundries Inc
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  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
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Abstract

Bei der Herstellung komplexer Transistoren, die Gateelektrodenstrukturen mit einem Dielektrikum mit großem ε sowie ein eingebettetes verformungsinduzierendes Halbleitermaterial in den p-Kanaltransistoren aufweisen, wird die negative Auswirkung der ausgeprägten Oberflächentopographie in den Isolationsgebieten im Hinblick auf das Freilegen von Endbereichen von Gateelektrodenstrukturen von n-Kanaltransistoren dadurch vermieden, dass der laterale Abstand zwischen zwei fluchtenden Gateelektrodenstrukturen über dem Isolationsgebiet vergrößert wird, so dass bei einer Strukturierung einer weiteren Lackmaske das Freilegen des Endbereichs der Gateelektrodenstruktur insbesondere des n-Kanaltransistors zuverlässig vermieden wird.In the fabrication of complex transistors having high-k dielectric gate electrode structures and an embedded strain-inducing semiconductor material in the p-channel transistors, the negative effect of the pronounced surface topography in the isolation regions on the exposure of end regions of gate electrode structures of n-channel transistors is thereby eliminated avoided that the lateral distance between two aligned gate electrode structures is increased over the isolation region, so that when structuring a further resist mask, the exposure of the end region of the gate electrode structure in particular of the n-channel transistor is reliably avoided.

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Description

Generell betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung modernster integrierter Schaltungen mit fortschrittlichen Transistoren, die Gatestrukturen mit einem Gatedielektrikumsmaterial mit großem ε enthalten.In general, the present invention relates to the fabrication of state-of-the-art integrated circuits with advanced transistors that include gate structures with a high-k gate dielectric material.

Die Herstellung moderner integrierter Schaltungen, etwa von CPU's, Speicherbauelementen, ASICS (anwendungsspezifischen integrierten Schaltungen) und dergleichen macht es erforderlich, dass eine große Anzahl an Schaltungselementen auf einer vorgegebenen Chipfläche gemäß einem spezifizierten Schaltungsaufbau hergestellt wird. In sehr vielen Arten von integrierten Schaltungen sind Feldeffekttransistoren eine wichtige Art an Schaltungselementen, die im Wesentlichen das Leistungsverhalten der integrierten Schaltungen bestimmen. Generell wird eine Vielzahl an Prozesstechnologien aktuell eingesetzt, um Feldeffekttransistoren herzustellen, wobei für viele Arten komplexer Schaltungen die CMOS-Technologie eine der vielversprechendsten Vorgehensweisen ist auf Grund der guten Eigenschaften im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme und/oder Kosteneffizienz. Während der Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Anwendung der CMOS-Technologie werden Millionen Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren und p-Kanaltransistoren, auf einem Substrat hergestellt, das eine kristalline Halbleiterschicht aufweist. Ein Feldeffekttransistor enthält, unabhängig davon, ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, sogenannte pn-Übergänge, die durch eine Grenzfläche aus stark dotierten Gebieten, die als Drain- und Sourcegebiete bezeichnet werden, und einem leicht dotierten oder nicht dotierten Gebiet, gebildet sind, etwa einem Kanalgebiet, das benachbart zu den stark dotierten Gebieten angeordnet ist. In einem Feldeffekttransistor ist die Leitfähigkeit des Kanalgebiets, d. h. der Durchlassstrom des leitenden Kanals, durch eine Gateelektrode gesteuert, die benachbart zu dem Kanalgebiet angeordnet und davon durch eine dünne isolierende Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals auf Grund des Anlegens einer geeigneten Steuerspannung an die Gateelektrode hängt u. a. von der Beweglichkeit der Ladungsträger in dem Kanalgebiet ab.The manufacture of advanced integrated circuits such as CPUs, memory devices, ASICS (Application Specific Integrated Circuits) and the like requires that a large number of circuit elements be fabricated on a given chip area according to a specified circuit configuration. In very many types of integrated circuits, field effect transistors are an important type of circuit element that essentially determines the performance of integrated circuits. In general, a variety of process technologies are currently used to fabricate field effect transistors, with CMOS technology being one of the most promising approaches for many types of complex circuits due to their good performance in terms of operating speed and / or power consumption and / or cost efficiency. During the fabrication of complex integrated circuits using CMOS technology, millions of transistors, i. H. n-channel transistors and p-channel transistors, fabricated on a substrate having a crystalline semiconductor layer. Regardless of whether an n-channel transistor or a p-channel transistor is considered, a field effect transistor includes so-called pn junctions which are defined by an interface of heavily doped regions, referred to as drain and source regions, and a lightly doped or undoped one Area, are formed, such as a channel region, which is adjacent to the heavily doped areas. In a field effect transistor, the conductivity of the channel region, i. H. the forward current of the conductive channel is controlled by a gate electrode disposed adjacent to the channel region and separated therefrom by a thin insulating layer. The conductivity of the channel region in the construction of a conductive channel due to the application of a suitable control voltage to the gate electrode depends u. a. from the mobility of the charge carriers in the channel region.

Die stetige Verringerung kritischer Abmessungen von Transistoren hat zu einer Gatelänge von Feldeffekttransistoren von 50 nm und deutlich weniger geführt, wodurch komplexe Halbleiterbauelemente mit verbessertem Leistungsverhalten und einer erhöhten Packungsdichte bereitgestellt werden. Die Zunahme des elektrischen Leistungsvermögens der Transistoren ist mit der Verringerung der Kanallänge verknüpft, was zu einem erhöhten Durchlassstrom und zu einer erhöhten Schaltgeschwindigkeit der Feldeffekttransistoren führt. Andererseits ist die Verringerung der Kanallänge mit einer Reihe von Problemen behaftet im Hinblick auf die Kanalsteuerbarkeit und die statischen Leckströme dieser Transistoren. Es ist gut bekannt, dass Feldeffekttransistoren mit einem sehr kurzen Kanal eine erhöhte kapazitive Kopplung zwischen der Gateelektrodenstruktur und dem Kanalgebiet erfordern, um damit die gewünschte Steuerbarkeit des statischen und dynamischen Stromflusses zu erreichen. Typischerweise wird die kapazitive Kopplung erhöht, indem die Dicke des Gatedielektrikumsmaterials verkleinert wird, das typischerweise auf der Grundlage eines Siliziumdioxidbasismaterials möglicherweise in Verbindung mit Stickstoff auf Grund der günstigen Eigenschaften einer Silizium/Siliziumdioxidgrenzfläche hergestellt wird. Beim Einrichten einer Kanallänge in der zuvor genannten Größenordnung erreicht die Dicke des siliziumdioxidbasierten Gatedielektrikumsmaterials Werte von 1,5 nm und weniger, was wiederum zu ausgeprägten Leckströmen auf Grund eines direkten Tunnels der Ladungsträger durch das sehr dünne Gatedielektrikumsmaterial führt. Da die exponentielle Zunahme der Leckströme bei einer weiteren Verringerung der Dicke von siliziumdioxidbasierten Gatedielektrikumsmaterialien nicht mit den thermischen Entwurfsleistungsanforderungen verträglich ist, wurden andere Mechanismen entwickelt, um das Transistorleistungsvermögen zu verbessern und/oder um die gesamten Transistorabmessungen zu verringern.The steady reduction in critical dimensions of transistors has resulted in a gate length of field effect transistors of 50 nm and significantly less, providing complex semiconductor devices with improved performance and increased packing density. The increase in the electrical performance of the transistors is associated with the reduction in channel length, resulting in increased forward current and increased switching speed of the field effect transistors. On the other hand, the reduction of the channel length has a number of problems with regard to the channel controllability and the static leakage currents of these transistors. It is well known that very short channel field effect transistors require increased capacitive coupling between the gate electrode structure and the channel region to achieve the desired controllability of static and dynamic current flow. Typically, the capacitive coupling is increased by decreasing the thickness of the gate dielectric material typically fabricated based on a silica base material, possibly in combination with nitrogen, due to the favorable properties of a silicon / silicon dioxide interface. When establishing a channel length of the order of magnitude mentioned above, the thickness of the silicon dioxide-based gate dielectric material reaches values of 1.5 nm and less, which in turn leads to pronounced leakage currents due to a direct tunneling of the carriers through the very thin gate dielectric material. Since the exponential increase in leakage currents, while further reducing the thickness of silicon dioxide-based gate dielectric materials, is not compatible with thermal design performance requirements, other mechanisms have been developed to improve transistor performance and / or reduce overall transistor dimensions.

Beispielsweise kann durch das Erzeugen einer gewissen Verformung in dem Kanalgebiet von siliziumbasierten Transistorelementen die Ladungsträgerbeweglichkeit und somit die gesamte Leitfähigkeit des Kanals erhöht werden. Für ein Siliziummaterial mit einer standardmäßigen Kristallkonfiguration, d. h. einer (100) Oberflächenorientierung und einer Ausrichtung der Kanallängsrichtung entlang einer <110> äquivalenten Richtung, kann eine Zugverformung in der Stromflussrichtung die Leitfähigkeit der Elektronen verbessern, wodurch das Transistorverhalten von n-Kanaltransistoren verbessert wird. Andererseits steigert das Erzeugen einer kompressiven Verformung in der Stromflussrichtung die Beweglichkeit von Löchern und sorgt somit für eine bessere Leitfähigkeit von p-Kanaltransistoren. Es wurde daher eine Vielzahl an verformungsinduzierenden Mechanismen in der Vergangenheit entwickelt, die an sich bereits eine sehr komplexe Fertigungssequenz zum Einrichten dieser Techniken erfordern. Bei einer weiteren Größenreduzierung der Bauelemente sind „interne” verformungsinduzierende Quellen, etwa in Form eines eingebetteten verformungsinduzierenden Halbleitermaterials sehr effiziente verformungsinduzierende Mechanismen. Beispielsweise wird häufig der Einbau einer kompressiven verformungsinduzierenden Silizium/Germanium-Legierung in die Drain- und Sourcebereiche von p-Kanaltransistoren angewendet, um das Leistungsverhalten dieser Transistoren zu verbessern. Zu diesem Zweck werden in einer frühen Fertigungsphase Aussparungen in dem aktiven Gebiet lateral benachbart zu der Gateelektrodenstruktur des p-Kanaltransistors hergestellt, während die n-Kanaltransistoren durch eine Abstandshalterschicht abgedeckt sind. Diese Aussparungen werden nachfolgend mit der Silizium/Germanium-Legierung auf der Grundlage selektiver epitaktischer Aufwachstechniken aufgefüllt. Während des Ätzprozesses zur Herstellung der Aussparungen und während des nachfolgenden epitaktischen Aufwachsprozesses muss die Gateelektrode des p-Kanaltransistors eingeschlossen werden, um nicht in unerwünschter Weise empfindliche Materialien der Gateelektrodenstruktur, etwa siliziumbasiertes Elektrodenmaterial, den Einwirkungen der Prozessumgebung zur Herstellung der Aussparungen und selektiven Aufwachsen der Silizium/Germaniumlegierung auszusetzen. Daraufhin werden die Gateelektrodenstrukturen freigelegt und die weitere Bearbeitung wird fortgesetzt, indem Drain- und Sourcegebiete gemäß einer geeigneten Prozessstrategie hergestellt werden.For example, by creating some strain in the channel region of silicon-based transistor elements, the charge carrier mobility and thus the overall conductivity of the channel can be increased. For a silicon material having a standard crystal configuration, ie, (100) surface orientation and channel lengthwise orientation along a <110> equivalent direction, tensile strain in the current flow direction can improve the conductivity of the electrons, thereby improving transistor performance of n-channel transistors. On the other hand, creating a compressive strain in the current flow direction increases the mobility of holes and thus provides better conductivity of p-channel transistors. Thus, a variety of deformation-inducing mechanisms have been developed in the past, which in themselves require a very complex manufacturing sequence to set up these techniques. With further size reduction of the devices, "internal" strain-inducing sources, such as an embedded strain-inducing semiconductor material, are very efficient strain-inducing mechanisms. For example, the incorporation of a compressive strain-inducing silicon / germanium alloy into the drain and source regions of p-channel transistors is often used to improve the performance of these To improve transistors. For this purpose, in an early manufacturing stage, recesses are made in the active area laterally adjacent to the gate electrode structure of the p-channel transistor, while the n-channel transistors are covered by a spacer layer. These recesses are subsequently filled with the silicon / germanium alloy based on selective epitaxial growth techniques. During the etch process for making the recesses and during the subsequent epitaxial growth process, the gate electrode of the p-channel transistor must be included to avoid undesirably sensitive gate electrode structure materials such as silicon-based electrode material, the process environment for making the recesses, and selectively growing the silicon / Germanium alloy. Thereafter, the gate electrode structures are exposed and further processing is continued by making drain and source regions according to a suitable process strategy.

Grundsätzlich ist der zuvor beschriebene verformungsinduzierende Mechanismus ein sehr effizientes Konzept zur Verbesserung des Transistorleistungsverhaltens von p-Kanaltransistoren, wobei die Wirksamkeit der schließlich erreichten Verformung in dem Kanalgebiet des Transistors jedoch wesentlich von dem internen Verformungspegel der Halbleiterlegierung und von dem lateralen Abstand dieses Materials von dem Kanalgebiet abhängt. Typischerweise ist die Materialzusammensetzung von der verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung durch die aktuelle verfügbaren komplexen selektiven epitaktischen Abscheiderezepte beschränkt, wobei dies im Falle einer Silizium/Germaniumlegierung gegenwärtig Germaniumkonzentrationen von mehr als ungefähr 30 Atomprozent nicht zulässt. Folglich erfordert eine weitere Erhöhung der Gesamtverformung in dem Kanalgebiet eine Verringerung des lateralen Abstandes der Silizium/Germanium-Legierung von dem Kanalgebiet, so dass schützende Abstandshalterstrukturen mit einer geringeren Breite vorzusehen sind.Basically, the deformation-inducing mechanism described above is a very efficient concept for improving the transistor performance of p-channel transistors, but the efficiency of the ultimate deformation in the channel region of the transistor is significantly different from the internal strain level of the semiconductor alloy and the lateral distance of this material from the channel region depends. Typically, the material composition of the strain-inducing semiconductor alloy is limited by the currently available complex selective epitaxial deposition recipes, which in the case of a silicon / germanium alloy currently does not permit germanium concentrations greater than about 30 atomic percent. Thus, further increasing the overall strain in the channel region requires a reduction in the lateral spacing of the silicon-germanium alloy from the channel region so that protective spacer structures having a smaller width are to be provided.

Zusätzlich zum Vorsehen von verformungsinduzierenden Mechanismen in komplexen Feldeffekttransistoren wurden auch komplexe Gateelektrodenmaterialien vorgeschlagen, um die Beschränkungen im Hinblick auf konventionelle Gateelektrodenstrukturen auf Siliziumdioxid/Polysiliziumbasis zu überwinden. Dazu wird das konventionelle siliziumdioxidbasiete Dielektrikumsmaterial zumindest teilweise durch ein sogenanntes dielektrisches Material mit großem ε ersetzt, d. h. durch ein dielektrisches Material mit einer Dielektrizitätskonstante von 10,0 oder höher, was zu einer gewünschten hohen Kapazität zwischen der Gateelektrode und dem Kanalgebiet führt, wobei dennoch eine gewisse minimale physikalische Dicke beibehalten wird, um die resultierenden Leckströme auf einem akzeptablen Niveau zu halten. Zu diesem Zweck sind viele dielektrische Materialien, etwa hafniumoxidbasierten Materialien, Zirkonoxid, Aluminiumoxid und dergleichen, verfügbar und können in komplexen Gateelektrodenstrukturen eingesetzt werden. Ferner wird das Polysiliziummaterial ebenfalls zumindest in der Nähe des Gatedielektrikumsmaterials ersetzt, da typischerweise Polysilizium eine Ladungsträgerverarmung in der Nähe des Gatedielektrikumsmaterials zeigt, was zu einer Verringerung der wirksamen Kapazität führt. Ferner ist in komplexen Gatedielektrikumsmaterialien mit großem ε die Austrittsarbeit standardmäßiger Polysiliziummaterialien, die durch eine entsprechende Dotierung erzeugt wird, nicht mehr ausreichend, um die erforderlichen elektronischen Eigenschaften des Gateelektrodenmaterials, d. h., eine gewünschte Schwellwertspannung der betrachteten Transistoren, zu erreichen. Aus diesem Grunde werden spezielle austrittsarbeitseinstellende Metallsorten, etwa Aluminium, Lanthan, und dergleichen typischerweise in das Dielektrikumsmaterial und/oder in ein geeignetes Elektrodenmaterial eingebaut, um damit eine gewünschte Austrittsarbeit zu erreichen und um die Leitfähigkeit des Gateelektrodenmaterials zumindest in der Nähe des Gatedielektrikumsmaterials zu erhöhen.In addition to providing strain-inducing mechanisms in complex field effect transistors, complex gate electrode materials have also been proposed to overcome the limitations of conventional silicon dioxide / polysilicon based gate electrode structures. For this, the conventional silicon dioxide-based dielectric material is at least partially replaced by a so-called high-k dielectric material, i. H. by a dielectric material having a dielectric constant of 10.0 or higher, resulting in a desired high capacitance between the gate electrode and the channel region, while still maintaining a certain minimum physical thickness to maintain the resulting leakage currents at an acceptable level. For this purpose, many dielectric materials, such as hafnium oxide based materials, zirconia, alumina and the like, are available and can be used in complex gate electrode structures. Further, the polysilicon material is also replaced at least in the vicinity of the gate dielectric material, since polysilicon typically exhibits charge carrier depletion in the vicinity of the gate dielectric material, resulting in a reduction in effective capacitance. Further, in complex high-k gate dielectric materials, the work function of standard polysilicon materials produced by appropriate doping is no longer sufficient to provide the required electronic properties of the gate electrode material, i. h., To achieve a desired threshold voltage of the considered transistors. For this reason, special work function adjusting metals, such as aluminum, lanthanum, and the like are typically incorporated into the dielectric material and / or a suitable electrode material to achieve a desired work function and to increase the conductivity of the gate electrode material at least in the vicinity of the gate dielectric material.

Es wurden daher viele komplexe Prozessstrategien entwickelt, wobei in einigen vielversprechenden Vorgehensweisen die komplexen Gatematerialien, etwa ein dielektisches Material mit großem ε und ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial, die möglicherweise eine austrittsarbeitsmetallenthaltende Metallsorte enthalten, in einer frühen Fertigungsphase in Verbindung mit einem Polysiliziummaterial vorgesehen werden, wodurch ein hohes Maß an Kompatibilität zu konventionellen Prozessstrategien für die Herstellung komplexer Feldeffekttransistoren beibehalten wird. Es zeigt sich jedoch, dass ein zuverlässiger Einschluss des empfindlichen Materialsystems, das das dielektrische Material mit großem ε und das metallenthaltende Elektrodenmaterial enthält, sichergestellt werden muss, um damit eine Verschiebung der Schwellwertspannung oder andere Instabilitäten der komplexen Metallgateelektroden mit großem ε während der weiteren Verarbeitung zu vermeiden.Therefore, many complex process strategies have been developed, and in some promising approaches, the complex gate materials, such as a high-k dielectic material and a metal-containing electrode material, possibly containing a workfunction metal-containing metal species, are provided in an early manufacturing stage in conjunction with a polysilicon material maintain high level of compatibility with conventional process strategies for the fabrication of complex field effect transistors. However, it has been found that reliable confinement of the sensitive material system including the high-k dielectric material and the metal-containing electrode material must be ensured to allow for shift of the threshold voltage or other instabilities of the large-metal complex metal gate electrodes during further processing avoid.

In einem Versuch, das Bauteilverhalten komplexer Feldeffekttransistoren weiter zu verbessern, wurde vorgeschlagen, komplexe Metallgateelektrodenstrukturen mit großem ε mit einem verformungsinduzierenden Mechanismus zu kombinieren, beispielsweise mit dem Einbauen einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung in die aktiven Gebiete der Transistoren. In diesem Falle muss die Einkapselung der Gateelektrodenstruktur des Transistors, der den Einbau einer eingebetteten verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung erfordert, auf der Grundlage sich gegenseitig widersprechender Anforderungen eingerichtet werden. Einerseits muss der Einschluss der Gateelektrodenstruktur die Integrität des empfindlichen Materialsystems beispielsweise vor, während und nach dem Einbau des verformungsinduzierenden Halbleitermaterials sicherstellen und andererseits ist eine geringere Dicke jeglicher schützender Abstandshalterelemente, etwa in Form siliziumnitridbasierter Materialien, im Hinblick auf das Verbessern der Wirksamkeit des verformungsinduzierenden Mechanismus wünschenswert. Folglich wird typischerweise ein Kompromiss zwischen der Dicke der Abstandshalterelemente und dem Zugewinn an Leistungsvermögen komplexer Transistoren angewendet.In an attempt to further improve the device performance of complex field-effect transistors, it has been proposed to combine complex high-k gate metal electrode structures with a strain-inducing mechanism, such as incorporating a strain-inducing semiconductor alloy into the active regions of the transistors. In this case, the encapsulation of the gate electrode structure of the transistor must be embedded Deformation-inducing semiconductor alloy requires to be set up on the basis of mutually conflicting requirements. On the one hand, the inclusion of the gate electrode structure must ensure the integrity of the sensitive material system, for example, before, during and after incorporation of the strain-inducing semiconductor material, and on the other hand, a smaller thickness of any protective spacer elements, such as silicon nitride-based materials, is desirable in terms of improving the effectiveness of the strain inducing mechanism , As a result, a compromise is typically made between the thickness of the spacer elements and the gain in complex transistor performance.

Generell sind die zuvor genannten Strategien, d. h. der Einbau eines verformungsinduzierenden Halbleitermaterials in die p-Kanaltransistoren und das Vorsehen von Gateelektrodenstrukturen mit einem Dielektrikum mit großem ε, sehr vielversprechende Vorgehensweisen, um die Leistungsfähigkeit der resultierenden Transistoren zu verbessern. Bei einer weiteren Verringerung der Strukturgrößen, d. h. der Gatelänge der Transistoren zeigt sich jedoch, dass eine erhöhte Ausfallrate beobachtet wird, so dass die höhere Leistungsfähigkeit der einzelnen Transistoren durch die geringere Ausbeute in der Massenproduktion deutlich beeinträchtigt wird. Mit Bezug zu den 1a bis 1d wird nunmehr ein typischer Prozessablauf beschrieben, in welchem Transistoren mit komplexen Gateelektrodenstrukturen und einem eingebauten verformungsinduzierenden Silizium/Germanium-Material in p-Kanaltransistoren hergestellt werden, um damit mögliche Ausfallmechanismen aufzuzeigen.In general, the above strategies, ie, the incorporation of strain-inducing semiconductor material into the p-channel transistors and the provision of high-k dielectric gate electrode structures, are very promising approaches to improving the performance of the resulting transistors. With a further reduction of the feature sizes, ie the gate length of the transistors, however, it can be seen that an increased failure rate is observed, so that the higher performance of the individual transistors is significantly impaired by the lower yield in the mass production. Related to the 1a to 1d Now, a typical process flow will be described in which transistors with complex gate electrode structures and built-in strain-inducing silicon / germanium material are fabricated into p-channel transistors to show potential failure mechanisms.

1a zeigt schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 100 in einer gewissen Fertigungsphase, in der ein Gateschichtstapel 160s über entsprechenden aktiven Gebieten 102a, 102b, 102c ausgebildet ist. Es sollte beachtet werden, dass in der Darstellungsweise der 1a die aktiven Gebiete 102a, 102b, 102c eigentlich nicht sichtbar sind, da diese von dem Gateschichtstapel 160s bedeckt sind. Die aktiven Gebiete 102b, 102c sind beispielsweise aktive Gebiete, über denen n-Kanaltransistoren herzustellen sind, während das aktive Gebiet 102a den Bereich eines oder mehrerer p-Kanaltransistoren darstellt. Generell ist ein aktives Gebiet als ein Halbleitergebiet zu verstehen, in und über welchem ein oder mehrere Transistoren herzustellen sind. Die aktiven Gebiete 102a, 102b und 102c sind typischerweise lateral durch ein Isolationsgebiet, etwa ein flaches Grabenisolationsgebiete, voneinander getrennt, das in der Darstellung in 1a nicht gezeigt ist. Ferner ist in dem Gateschichtstapel 160s, der die einzelnen Materialien für die Gateelektrodenstrukturen enthält, eine Hartmaskenschicht 164 vorgesehen, die bereits zu einem gewissen Grade strukturiert ist, um damit etwa die Länge der zu erzeugenden Gateelektrodenstrukturen im Wesentlichen festzulegen. In der Darstellung in 1a beispielsweise die entsprechende Hartmaskenschicht 164 in längliche Streifen mit einer Breite 160l unterteilt, die im Wesentlichen der Länge der zu erzeugenden Gateelektrodenstrukturen entspricht. In der beschriebenen Strategie wird auf der Grundlage der bereits einmalig strukturierten Schichten 164 ein weiterer Strukturierungsprozess durchgeführt, um einen Abstand 160d entsprechender Gateelektrodenstrukturen in einer Transistorbreitenrichtung, die mit B angegeben ist, festzulegen. Dazu wird beispielsweise eine geeignete Lithographie- und Ätzstrategie angewendet, in der eine geeignete Maske (nicht gezeigt) so strukturiert wird, dass mit dieser dann die Streifen 164 in der Weise unterteilt werden können, wie dies durch die gestrichelte Linie und den Abstand 160d angegeben ist. Auf diese Weise werden die Schichten 164 als geeignete Hartmasken bereitgestellt, die im Wesentlichen die Länge und die Breite der zu verzeugenden Gateelektrodenstrukturen besitzen, um die damit die darunter liegenden verbleibenden Materialien des Gateschichtstapels 160s in einer weiteren Ätzsequenz in geeigneter Weise zu strukturieren. 1a schematically shows a plan view of a semiconductor device 100 in a certain manufacturing phase, in which a gate layer stack 160s over corresponding active areas 102 . 102b . 102c is trained. It should be noted that in the presentation of the 1a the active areas 102 . 102b . 102c are not actually visible, as these are from the gate layer stack 160s are covered. The active areas 102b . 102c For example, active areas over which n-channel transistors are to be made are the active area 102 represents the range of one or more p-channel transistors. In general, an active region is to be understood as a semiconductor region in and over which one or more transistors are to be produced. The active areas 102 . 102b and 102c are typically laterally separated by an isolation region, such as a shallow trench isolation region, as shown in FIG 1a not shown. Further, in the gate layer stack 160s containing the single materials for the gate electrode structures, a hardmask layer 164 provided, which is already structured to a certain extent, so as to substantially fix the length of the gate electrode structures to be generated. In the illustration in 1a for example, the corresponding hard mask layer 164 in oblong stripes with a width 160l divided substantially corresponding to the length of the gate electrode structures to be generated. In the strategy described is based on the already uniquely structured layers 164 another structuring process is performed to a distance 160d corresponding gate electrode structures in a transistor width direction, which is indicated by B set. For this purpose, for example, a suitable lithography and etching strategy is used, in which a suitable mask (not shown) is structured in such a way that then the strips 164 can be divided in the way as indicated by the dashed line and the distance 160d is specified. In this way, the layers become 164 are provided as suitable hard masks, which have substantially the length and the width of the gate electrode structures to be processed, so that the underlying remaining materials of the gate layer stack 160s to structure in a further etching sequence in a suitable manner.

1b zeigt schematisch eine Draufsicht auf das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der der zuvor beschriebene Strukturierungsprozess durchgeführt wurde, um damit die Hartmaskenschicht 164 mit ihrer endgültigen Form bereitzustellen, so dass einerseits die Länge der Gateelektroden und auch der Abstand 160d durch die Hartmaskenschichten 164 vorgegeben ist. Auf der Grundlage der Hartmaske 164, die beispielsweise eine oder mehrere geeignete Materialschichten aufweist, beispielsweise Siliziumdioxid in Verbindung mit Siliziumnitrid, und dergleichen, wobei auch zwei oder mehr Schichten enthalten sein können, wird sodann ein komplexer Strukturierungsprozess ausgeführt, in welchem die restlichen Schichten des Gateschichtstapels 160s geätzt werden. Beispielsweise wird durch ein Halbleitermaterial, etwa amorphes Silizium, Polysilizium, und dergleichen geätzt, woran sich häufig ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial anschließt, woraufhin das Gatedielektrikum geätzt wird, das in anspruchsvollen Anwendungen, wie bereits zuvor erläutert ist, ein dielektrisches Material mit großem ε enthält. Auf diese Weise werden die Abmessungen der Hartmaske 164 im Wesentlichen auf die darunter liegenden Schichten des Gateschichtstapels 160s übertragen, so dass damit die lateralen Abmessungen der resultierenden Gateelektrodenstrukturen festgelegt werden. 1b schematically shows a plan view of the device 100 in a more advanced manufacturing stage, in which the structuring process described above was performed in order to use the hard mask layer 164 provide with their final shape, so that on the one hand the length of the gate electrodes and also the distance 160d through the hard mask layers 164 is predetermined. Based on the hard mask 164 For example, having one or more suitable material layers, for example, silicon dioxide in conjunction with silicon nitride, and the like, which may also include two or more layers, then a complex patterning process is carried out in which the remaining layers of the gate layer stack 160s be etched. For example, a semiconductor material, such as amorphous silicon, polysilicon, and the like are etched, often followed by a metal-containing electrode material, whereupon the gate dielectric is etched, which in demanding applications, as previously explained, contains a high-k dielectric material. In this way, the dimensions of the hard mask 164 essentially on the underlying layers of the gate layer stack 160s so as to determine the lateral dimensions of the resulting gate electrode structures.

1c zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung entlang der Schnittlinie Ic aus 1b. In der gezeigten Darstellung ist das Bauelement 100 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase dargestellt. Wie gezeigt, umfasst das Bauelement 100 ein Substrat 101, etwa ein Siliziummaterial, auf welchem eine Halbleiterschicht 102, typischerweise eine Siliziumschicht, ausgebildet ist. In der Halbleiterschicht 102 sind die aktiven Gebiete 102a, 102b ausgebildet, wie dies auch in den vorhergehenden Draufsichten in 1a und 1b gezeigt ist. In dem aktiven Gebiet 102a ist ein p-Kanaltransistor 150a hergestellt bzw. dieser ist dort noch zu vervollständigen, während in und über dem aktiven Gebiet 102b ein n-Kanaltransistor 150b hergestellt ist. In dem gezeigten Beispiel ist in dem aktiven Gebiet 102a ferner ein Halbleitermaterial 104 unterhalb einer Gateelektrodenstruktur 160a vorgesehen, das eine geeignete Zusammensetzung besitzt, beispielsweise in Form eines Silizium/Germanium-Legierungsmaterials bereitgestellt ist, um damit in geeigneter Weise eine Anpassung der Leitungsbandkante bzw. der Fermi-Energie zu ermöglichen, um damit im Zusammenwirken mit der Gateelektrodenstruktur 160a eine gewünschte Schwellwertspannung für den Transistor 150a zu erreichen, wohingegen eine entsprechende Verschiebung der Austrittsarbeit einer Gateelektrodenstruktur 160b des Transistors 150b nicht erforderlich ist. Des weiteren ist in dem aktiven Gebiet 102a ein verformungsinduzierendes Silizium/Germanium-Material 151 lateral benachbart zu der Gateelektrodenstruktur 160a vorgesehen, so dass im Bereich eines Kanalgebiets 152 eine gewünschte hohe kompressive Verformung hervorgerufen wird, die wiederum die Beweglichkeit der Löcher in dem Kanalgebiet 152 deutlich erhöht. 1c schematically shows a cross-sectional view along the section line Ic 1b , In the illustration shown is the component 100 in a more advanced manufacturing phase shown. As shown, the device comprises 100 a substrate 101 , such as a silicon material, on which a semiconductor layer 102 , typically a silicon layer, is formed. In the semiconductor layer 102 are the active areas 102 . 102b formed as in the previous plan views in 1a and 1b is shown. In the active area 102 is a p-channel transistor 150a This is still to be completed while in and above the active area 102b an n-channel transistor 150b is made. In the example shown is in the active area 102 Further, a semiconductor material 104 below a gate electrode structure 160a is provided, which has a suitable composition, for example in the form of a silicon / germanium alloy material, in order to allow suitable adaptation of the conduction band edge or the Fermi energy, in order to cooperate with the gate electrode structure 160a a desired threshold voltage for the transistor 150a whereas a corresponding shift in the work function of a gate electrode structure 160b of the transistor 150b is not required. Furthermore, in the active area 102 a strain-inducing silicon / germanium material 151 laterally adjacent to the gate electrode structure 160a provided so that in the area of a canal area 152 a desired high compressive deformation is caused, in turn, the mobility of the holes in the channel region 152 clearly increased.

Häufig werden in dem n-Kanaltransistor 150b entsprechende eingebettete Halbleitermaterialien nicht vorgesehen, da für n-Kanaltransistoren andere leistungsfähige verformungsinduzierende Mechanismen verfügbar sind. In der gezeigten Fertigungsphase enthalten die Gateelektrodenstrukturen 160a, 160b ein Gatedielektrikumsmaterial 162, das typischerweise als ein Material mit großem ε vorgesehen ist, so dass bei einer vorgegebenen Dicke, die entsprechende Gateleckströme auf einem akzeptablen Niveau hält, dennoch eine hohe kapazitive Kopplung der Gateelektrode an das Kanalgebiet 152 erreicht wird. Häufig wird ein sehr dünnes konventionelles Dielektrikum, etwa in Form von Siliziumoxinitrid, in Verbindung mit einem dielektrischen Material mit großem ε, beispielsweise Hafniumoxid, und dergleichen, vorgesehen, wobei auch typischerweise ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial (nicht gezeigt) in dem Schichtstapel 162 vorgesehen ist, um damit einerseits eine geeignete Austrittsarbeit einzustellen und andererseits auch eine verbesserte Leitfähigkeit zu erhalten, wobei auch das metallenthaltende Elektrodenmaterial als leitende Deckschicht für das darunter liegende Dielektrikum dient. Häufig werden dafür Materialien in Form von Titannitrid, Tantalnitrid, und dergleichen vorgesehen, wobei auch weitere Metallsorten, etwa Aluminium, Lanthan, und dergleichen, eingebaut werden, um für die jeweilige Leitfähigkeitsart eine geeignete Austrittsarbeit zu erhalten. Entsprechende Metallsorten für das Einstellen einer geeigneten Austrittsarbeit können auch in das dielektrische Material eindiffundiert werden, wobei dies von der angewendeten Prozessstrategie abhängt.Frequently in the n-channel transistor 150b corresponding embedded semiconductor materials are not provided, since other powerful deformation-inducing mechanisms are available for n-channel transistors. In the manufacturing stage shown, the gate electrode structures contain 160a . 160b a gate dielectric material 162 , which is typically provided as a high-k material, so that at a given thickness, the corresponding gate leakage current is kept at an acceptable level, yet a high capacitive coupling of the gate electrode to the channel region 152 is reached. Frequently, a very thin conventional dielectric, such as silicon oxynitride, is provided in conjunction with a high-k dielectric material, such as hafnium oxide, and the like, also typically including a metal-containing electrode material (not shown) in the layer stack 162 is provided in order to set on the one hand a suitable work function and on the other hand also to obtain an improved conductivity, wherein the metal-containing electrode material serves as a conductive cover layer for the underlying dielectric. Often, materials such as titanium nitride, tantalum nitride, and the like are provided for this purpose, and other types of metal, such as aluminum, lanthanum, and the like, are incorporated to obtain a suitable work function for each conductivity type. Corresponding metals for the adjustment of a suitable work function can also be diffused into the dielectric material, depending on the process strategy used.

Es sollte also beachtet werden, dass die Schicht oder der Schichtstapel 162 ein dielektrisches Material mit einer geeigneten Dicke und einer Dielektrizitätskonstante aufweist, die deutlich höher ist als die Dielektrizitätskonstante konventioneller Dielektrika, etwa von Siliziumdioxid und Siliziumnitrid, wobei auch ein leitendes Material, etwa Titannitrid, und dergleichen integriert sein kann, um insgesamt die gewünschten elektronischen Eigenschaften für die Gateelektrodenstukturen 160a, 160b zu erhalten. Dabei ist häufig ein unterschiedlicher Aufbau der Schichten 162 für die Gateelektrodenstrukturen 160a, 160b vorgesehen, um der unterschiedlichen Leitfähigkeitsart der Transistoren 150a, 150b Rechnung zu tragen. Ferner ist typischerweise ein weiteres Elektrodenmaterial 163, etwa in Form von Silizium vorgesehen, woran sich die Schicht 164 anschließt, die in dieser Fertigungsphase als eine dielektrische Deckschicht oder ein Deckschichtsystem dient, und die in der vorhergehenden Fertigungsphase als effiziente Hartmaskenschicht verwendet wurde, wie dies bereits zuvor erläutert ist. In der dargestellten Fertigungsphase sind ferner Seitenwandabstandshalter 161 an Seitenwänden des Elektrodenmaterials 163 und insbesondere des empfindlichen Materialsystem 162 vorgesehen, wobei in einigen Fertigungsstrategien die Abstandshalter 161 sowohl als Schutzmaterial insbesondere für die Schicht 162 dienen, andererseits aber auch als Abstandshalter zum Einstellen des lateralen Abstandes des Materials 151 zu einem Kanalgebiet 152 verwendet werden. Andererseits ist eine Abstandshalterschicht 161s über dem aktiven Gebiet 102b und der Gateelektrodenstruktur 160b vorgesehen, die als effiziente Hartmaske während des Einbaus des Materials 151 selektiv in dem aktiven Gebiet 102a dient.So it should be noted that the layer or the layer stack 162 a dielectric material having a suitable thickness and a dielectric constant which is significantly higher than the dielectric constant of conventional dielectrics, such as silicon dioxide and silicon nitride, whereby a conductive material, such as titanium nitride, and the like may be integrated to give the overall desired electronic properties for the gate electrode structures 160a . 160b to obtain. It is often a different structure of the layers 162 for the gate electrode structures 160a . 160b provided to the different conductivity type of the transistors 150a . 150b Take into account. Further, typically is another electrode material 163 , provided in the form of silicon, to which the layer 164 which serves as a dielectric overcoat or overcoat system in this manufacturing stage and which was used as an efficient hardmask layer in the previous manufacturing stage, as previously explained. In the illustrated manufacturing phase are also sidewall spacers 161 on sidewalls of the electrode material 163 and in particular the sensitive material system 162 provided, wherein in some manufacturing strategies, the spacers 161 both as a protective material, in particular for the layer 162 serve, on the other hand, as a spacer for adjusting the lateral distance of the material 151 to a canal area 152 be used. On the other hand, a spacer layer 161s over the active area 102b and the gate electrode structure 160b Provided as an efficient hard mask during installation of the material 151 selectively in the active area 102 serves.

Das Halbleiterbauelement 100, wie es in 1c gezeigt ist, kann auf der Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Die aktiven Gebiete, etwa die Gebiete 102a, 102b werden in ihrer lateralen Größe und Form festgelegt, indem das Isolationsgebiet 103 erzeugt wird, wobei dies durch gut etablierte Prozessstrategien erfolgt, etwa unter Anwendung von Lithographie-, Ätz-, Abscheide- und Einebnungstechniken, um geeignete Gräben in der Schicht 102 zu erzeugen und um diese Gräben anschließend mit einem geeigneten isolierenden Material aufzufüllen. Vor der Herstellung der Isolationsstruktur 103 oder danach wird die grundlegende Leitfähigkeit der aktiven Gebiete 102a, 102b eingestellt, indem etwa geeignete Implantationsprozesse mit zugehörigen Maskierungsschritten angewendet werden. Wenn das Halbleitermaterial 104 zur Einstellung der Schwellwertspannung erforderlich ist, kann dieses selektiv in dem aktiven Gebiet 102a hergestellt werden, indem etwa eine Hartmaske, etwa eine Oxidschicht, so gebildet wird, dass diese das aktive Gebiet 102b abdeckt, woraufhin ein selektiver epitaktischer Aufwachsprozess ausgeführt werden kann, um das Material 104 aufzuwachsen. Während dieser Prozesssequenz kommt es typischerweise zu einer ausgeprägten Materialerosion in dem Isolationsgebiet 103 in der Nähe des aktiven Gebiets 102a, wie dies durch 103r angegeben ist. Diese lokale Materialerosion in dem Isolationsgebiet 103 erfolgt hauptsächlich durch das selektive Entfernen der Hartmaske und die für den nachfolgenden epitaktischen Aufwachsprozess erforderlichen Reinigungsmaßnahmen.The semiconductor device 100 as it is in 1c can be made on the basis of the following processes. The active areas, such as the areas 102 . 102b are determined in their lateral size and shape by the isolation area 103 This is done by well-established process strategies, such as using lithography, etching, deposition, and planarization techniques, to create suitable trenches in the layer 102 and then to fill these trenches with a suitable insulating material. Before making the insulation structure 103 or after that becomes the basic conductivity of the active areas 102 . 102b adjusted by about appropriate Implantation processes are applied with associated masking steps. When the semiconductor material 104 to adjust the threshold voltage, this may be selective in the active area 102 For example, a hard mask, such as an oxide layer, may be formed to form the active region 102b After which a selective epitaxial growth process can be performed to the material 104 grow up. During this process sequence, a pronounced material erosion typically occurs in the isolation area 103 near the active area 102 like this through 103r is specified. This local material erosion in the isolation area 103 is done mainly by the selective removal of the hard mask and the cleaning measures required for the subsequent epitaxial growth process.

Nach Entfernen der entsprechenden Hartmaske an dem Gebiet 102b wird der Gateschichtstapel aufgebracht, etwa der Stapel 160s, wie er in den 1a und 1b beschrieben ist, wobei zuvor noch eine geeignete Strukturierung entsprechender Schichten für das Schichtsystem 162 durchgeführt werden kann, wenn etwa unterschiedliche Materialien über den jeweiligen aktiven Gebieten vorzusehen ist. D. h., es können geeignete Metallschichten selektiv über den jeweiligen Gebieten 102a, 102b aufgebracht werden, so dass im Zusammenwirken mit einem zuvor hergestellten Dielektrikum die gewünschten Eigenschaften für das Schichtsystem 162 erreicht werden. Daraufhin wird das Material 163 in Verbindung mit dem Material 164, das, wie zuvor erläutert ist, auch mehrere Schichten aufweisen, abgeschieden, woraufhin eine Strukturierung des Schichtsystems 164 so erfolgt, wie dies zuvor erläutert ist, um damit im Wesentlichen die Gatelänge und die Strukturierung in der Transistorenbreitenrichtung zu ermöglichen, wie dies auch zuvor mit Bezug zu den 1a und 1b beschrieben ist. Nach der Strukturierung des Hartmaskenmaterials 164 wird ein Strukturierungsprozess ausgeführt, um damit die weiteren Materialschichten zu strukturieren, so dass schließlich die Gateelektrodenstrukturen 160a, 160b mit den gewünschten lateralen Abmessungen erhalten werden, wobei etwa eine Gatelänge häufig 50 nm und weniger beträgt. Daraufhin wird die Abstandshalterschicht 161s aufgebracht, wobei dies durch entsprechende Abscheideverfahren bewerkstelligt wird, um ein dichtes und widerstandesfähiges Material, etwa in Form von Siliziumnitrid, in sehr konformer Weise aufzubringen. Dazu sind geeignete Mehrschichtabscheideverfahren und dergleichen verfügbar. Die Schicht 161s wird dann mittels einer Maske 109, die den p-Kanaltranisistor 150a sowie einen Teil der Isolationsstruktur 103 freilässt, strukturiert, so dass der Abstandshalter 161 gebildet wird, während der Transistor 150b weiterhin von der Schicht 161s abgedeckt ist. Wie zuvor erläutert ist, wird der Abstandshalter 161 somit in vielen Strategien zum Einkapseln der empfindlichen Materialien in der Schicht 162 verwendet, und definiert weiterhin den lateralen Abstand von Aussparungen, die, beispielsweise in Anwesenheit der Maske 109 in dem aktiven Gebiet 102a durch Ausführen geeigneter Ätzverfahren erzeugt werden. Beispielsweise wird unmittelbar nach der Strukturierung der Abstandshalterschicht 161s über dem aktiven Gebiet 102a eine entsprechende geeignete Ätzsequenz ausgeführt, um in das Material des Gebiets 102a zu ätzen, während die Deckschicht 164 und die Abstandshalter 161 für die Integrität der Gateelektrodenstruktur 160a sorgen. Aufgrund der ausgeprägten Oberflächentopographie in dem Isolationsgebiet 103 ist jedoch häufig zu beobachten, dass die Lackmaske, die zur Strukturierung der Schicht 161s und zur Erzeugung der Aussparungen in dem aktiven Gebiet 102a dient, nur mit einer unterschiedlichen lateralen Abmessung am Fuße der Maske im Vergleich zum oberen Bereich der Maske aufgebracht werden kann, so dass ein weiterer Maskenstrukturierungsschritt erforderlich ist, der jedoch dazu führen kann, dass Endbereiche von Gateelektrodenstrukturen über dem Isolationsgebiet 103 freigelegt werden, wie dies nachfolgend generell für entsprechende Maskierungsschritte unter Anwendung einer Lackmaske beschrieben wird.After removing the appropriate hardmask on the area 102b the gate layer stack is applied, such as the stack 160s as he is in the 1a and 1b described above, wherein before still a suitable structuring of corresponding layers for the layer system 162 can be performed if, for example, different materials are to be provided above the respective active areas. That is, suitable metal layers may selectively over the respective areas 102 . 102b be applied, so that in cooperation with a previously prepared dielectric the desired properties for the layer system 162 be achieved. Then the material becomes 163 in connection with the material 164 , which, as explained above, also have several layers, deposited, whereupon a structuring of the layer system 164 as previously explained, so as to allow substantially the gate length and the structuring in the transistor width direction, as previously with reference to the 1a and 1b is described. After structuring the hard mask material 164 a structuring process is carried out in order to structure the further material layers so that finally the gate electrode structures 160a . 160b with the desired lateral dimensions, with about one gate length often being 50 nm and less. Then the spacer layer becomes 161s this is accomplished by appropriate deposition techniques to apply a dense and resistive material, such as silicon nitride, in a highly conformal manner. For this purpose, suitable multi-layer deposition methods and the like are available. The layer 161s is then using a mask 109 that the p-channel tranisistor 150a and part of the isolation structure 103 leaves open, structured, leaving the spacer 161 is formed while the transistor 150b continue from the layer 161s is covered. As previously explained, the spacer becomes 161 thus in many strategies for encapsulating the sensitive materials in the layer 162 used, and further defines the lateral spacing of recesses, for example, in the presence of the mask 109 in the active area 102 be produced by performing suitable etching. For example, immediately after the patterning of the spacer layer 161s over the active area 102 a corresponding suitable etching sequence is carried out to be in the material of the area 102 to etch while the topcoat 164 and the spacers 161 for the integrity of the gate electrode structure 160a to care. Due to the pronounced surface topography in the isolation area 103 However, it is often observed that the resist mask used to structure the layer 161s and for creating the recesses in the active area 102 serves only with a different lateral dimension at the foot of the mask compared to the top of the mask can be applied, so that a further mask patterning step is required, but which may lead to end portions of gate electrode structures over the isolation region 103 are exposed, as will be described below generally for corresponding masking steps using a resist mask.

Daraufhin werden geeignete Reinigungsprozesse ausgeführt, um schließlich das Material 151, etwa in Form von Silizium/Germanium, durch Ausführen eines selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses in den zuvor erzeugten Aussparungen aufzuwachsen. Während dieses selektiven epitaktischen Aufwachsprozesses dient die Schicht 161s als eine effiziente Maske, die eine Abscheidung von Halbleitermaterial auf oder über dem Transistor 150b verhindert.Then, proper cleaning processes are carried out to finally get the material 151 in the form of silicon / germanium, for example, by growing a selective epitaxial growth process in the previously created recesses. During this selective epitaxial growth process, the layer serves 161s as an efficient mask, which allows deposition of semiconductor material on or over the transistor 150b prevented.

Es sollte beachtet werden, dass also auf Grund des Einbaus des Materials 104 und insbesondere der freiliegende Bereich der Isolationsstruktur 103, also der Bereich der den Transistor 150a umgibt, eine deutlich andere Prozessgeschichte erfährt als der den Transistor 150b umgebende Bereich der Isolationsstruktur 103, so dass insbesondere eine ausgeprägte Topographie hervorgerufen wird, die jedoch wiederum einen großen Einfluss auf die weiteren Verfahrensschritte und auch bereits bei der Herstellung des Materials 151 ausüben kann, wie dies nachfolgend erläutert ist.It should be noted, that is due to the installation of the material 104 and in particular the exposed area of the isolation structure 103 So the area of the transistor 150a surrounds, experiences a significantly different process history than the transistor 150b surrounding area of the insulation structure 103 , so that in particular a pronounced topography is caused, which in turn has a great influence on the further process steps and also already in the production of the material 151 exercise, as explained below.

Daraufhin wird typischerweise die Verarbeitung fortgesetzt, indem die Abstandshalterschicht 161s ebenfalls zu Abstandshaltern in der Gateelektrodenstruktur 160b strukturiert wird, so dass dann die weitere Verarbeitung fortgesetzt werden kann, indem etwa Dotierstoffe eingeführt werden und weitere Abstandshalterstrukturen hergestellt werden, um etwa das gewünschte laterale und vertikale Dotierstoffprofil für die Transistoren 150a, 150b zu erzeugen.Thereafter, processing is typically continued by placing the spacer layer 161s also to spacers in the gate electrode structure 160b is structured, so that then further processing can be continued by introducing dopants and other spacer structures are prepared to such as the desired lateral and vertical dopant profile for the transistors 150a . 150b to create.

1d zeigt schematisch eine Querschnittsansicht entlang der Schnittlinie Id in 1b in einer Fertigungsphase, in der die Gateelektrodenstrukturen vollständig strukturiert sind. In der dargestellten Schnittansicht ist beispielsweise die Gateelektrodenstruktur 160a über dem aktiven Gebiet 102a ausgebildet und erstreckt sich auch über einem Teil des Isolationsgebiets 103, wie dies auch in der Draufsicht aus 1b ersichtlich ist. Ferner ist auch das aktive Gebiet 102c gezeigt, über welchem eine Gateelektrodenstruktur 160c ausgebildet ist, die Teil eines n-Kanaltransistors 150c ist, der in und über dem aktiven Gebiet 102c ausgebildet ist. Die Gateelektrodenstrukturen 160a, 160c besitzen das Materialsystem 162 mit dem Dielektrikum mit großem ε, möglicherweise in Verbindung mit einem metallenthaltenden Elektrodenmaterial, wie zuvor erläutert ist, woran sich das weitere Elektrodenmaterial 163 anschließt und wobei auch noch die Deckschicht 164 vorhanden ist. Ferner sind die Abstandshalter 161 an den Seitenwänden der Materialien 162, 163 und 164 ausgebildet. Wie zuvor erläutert ist, ist es für viele weitere Verfahrensschritte sowie auch bei der selektiven Herstellung des Materials 151 in dem aktiven Gebiet 102a erforderlich, wahlweise die p-Kanaltransistoren und n-Kanaltransistoren wechselseitig abzudecken, um etwa geeignete Dotierstoffe einzubringen, und dergleichen. Dazu wird typischerweise eine geeignete Maske 105 vorgesehen, die auf der Grundlage gut etablierter Lithographieverfahren erzeugt wird. Typischerweise wird die Maske 105 in Form eines Lackmaterials vorgesehen, das wiederum auf der Grundlage einer Lithographiemaske strukturiert wird, die in geeigneter Weise die Gateelektrodenstruktur 160c und das aktive Gebiet 102c abdeckt, während der Transistor 150a frei liegt. Das Strukturieren der Maske 105 wird jedoch durch die ausgeprägte Oberflächentopographie in dem Isolationsgebiet 103 wesentlich beeinflusst, so dass sich insbesondere am unteren Bereich bzw. am Fuße der Gateelektrodenstruktur 160c eine dickere Lackschicht ansammelt, wie dies durch 105f angegeben ist, wobei diese Lackdicke am Fuße der Gateelektrodenstruktur 160c zu großen Prozessungleichmäßigkeiten während der weiteren Bearbeitung beitragen kann, so dass typischerweise ein weiterer Strukturierungsprozess oder Ätzschritt erforderlich ist, um insbesondere diese überschüssigen Lackreste vor der weiteren Bearbeitung zu entfernen. Zu diesem Zweck werden geeignete plasmaunterstützte Ätzprozesse auf der Grundlage von Sauerstoff angewendet, in der Material der Lackmaske 105 abgetragen wird, wodurch sich eine reduzierte Lackmaske 105r ergibt, wobei jedoch beobachtet wird, dass am Endbereich 160e der Gateeleketrodenstruktur 160c zuviel Lackmaterial abgetragen wird und damit die hohe Wahrscheinlichkeit besteht, dass insbesondere der Abstandshalter 161 oder auch die Schicht 161s (s. 1c) bei der Strukturierung der Abstandshalter 161 an der Gateelektrodenstruktur 160a und bei der Erzeugung der Aussparungen für das Material 151 in diesem Endbereich 160e freigelegt wird. 1d schematically shows a cross-sectional view along the section line Id in 1b in a manufacturing phase in which the gate electrode structures are completely structured. In the illustrated sectional view, for example, the gate electrode structure 160a over the active area 102 formed and extends over a part of the isolation area 103 as well as in the plan view 1b is apparent. Further, the active area is also 102c above which a gate electrode structure is shown 160c is formed, which is part of an n-channel transistor 150c is in and over the active area 102c is trained. The gate electrode structures 160a . 160c own the material system 162 with the high-k dielectric, possibly in conjunction with a metal-containing electrode material, as previously explained, and then the further electrode material 163 connects and where also the cover layer 164 is available. Further, the spacers 161 on the sidewalls of the materials 162 . 163 and 164 educated. As explained above, it is for many other process steps as well as in the selective production of the material 151 in the active area 102 it is necessary to alternately cover the p-channel transistors and n-channel transistors, for example, to introduce suitable dopants, and the like. This will typically be a suitable mask 105 provided based on well-established lithography techniques. Typically, the mask becomes 105 provided in the form of a resist material, which in turn is patterned on the basis of a lithography mask, suitably the gate electrode structure 160c and the active area 102c covering while the transistor 150a is free. The structuring of the mask 105 however, is due to the pronounced surface topography in the isolation area 103 significantly affected, so that in particular at the bottom or at the foot of the gate electrode structure 160c a thicker paint layer accumulates, as by 105f with this paint thickness at the foot of the gate electrode structure 160c can contribute to large process non-uniformities during further processing, so that typically a further patterning process or etching step is required to remove in particular these excess paint residues before further processing. For this purpose, suitable plasma-assisted etching processes based on oxygen are used in the material of the resist mask 105 is removed, resulting in a reduced resist mask 105r but it is observed that at the end region 160e the gate electrode structure 160c too much paint material is removed and thus there is a high probability that in particular the spacer 161 or even the layer 161s (S. 1c ) in the structuring of the spacers 161 at the gate electrode structure 160a and in the production of the recesses for the material 151 in this end area 160e is exposed.

Ohne die vorliegende Anmeldung auf die folgende Erklärung einschränken zu wollen, so wird dennoch angenommen, dass diese erhöhte Wahrscheinlichkeit des Freilegens insbesondere der Abstandshalter 161 oder der Schicht 161s (s. 1c) im Endbereich 160e der Gateelektrodenstruktur 160c zu einer stärkeren Materialerosion des Abstandshalters 161 oder der Schicht 161s beiträgt. Auf Grund der stärkeren Materialerosion ist jedoch auch eine wesentlich höhere Wahrscheinlichkeit gegeben, dass insbesondere das empfindliche Materialsystem 162 im Endbereich 160e angegriffen wird und damit beispielsweise ein hoher Materialverlust in dem Schichtsystem 162 auftreten kann, der sich wiederum nachteilig auf die Eigenschaften der Gateelektrodenstruktur 160c auswirken.Without wishing to limit the present application to the following explanation, it is nevertheless believed that this increased likelihood of exposure, particularly of the spacers 161 or the layer 161s (S. 1c ) in the end area 160e the gate electrode structure 160c to a greater material erosion of the spacer 161 or the layer 161s contributes. Due to the greater material erosion, however, a significantly higher probability is given that in particular the sensitive material system 162 in the end area 160e is attacked and thus, for example, a high loss of material in the layer system 162 may in turn adversely affect the properties of the gate electrode structure 160c impact.

Im Hinblick auf die zuvor beschriebene Situation ist es daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, Mittel anzugeben, um komplexe Transistoren mit Gateelektrodenstrukturen mit einem Dielektrikum mit großem ε bereitzustellen, wobei eines oder mehrere der zuvor genannten Probleme verhindert oder in der Wirkung abgeschwächt werden sollen.In view of the situation described above, it is therefore an object of the present invention to provide means for providing complex transistors with high-k dielectric with gate electrode structures, wherein one or more of the aforementioned problems are to be prevented or alleviated in effect.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren zur Herstellung von komplementären Transistoren. Das Verfahren umfasst das Bestimmen des Grades an Freilegung eines Endbereiches einer Gateelektrodenstruktur eines n-Kanaltransistors nach Erzeugung einer Lackmaske, die den n-Kanaltransistor abdeckt und einen benachbarten p-Kanaltransistor auf einem ersten Substrat freilässt. Das Verfahren umfasst ferner das Bestimmen einer kritischen Abmessung, die den Abstand in einer Transistorenbreitenrichtung der Gateelektrodenstruktur des n-Kanaltransistors zu einer Gateelektrodenstruktur des benachbarten p-Kanaltransistors festlegt unter Berücksichtigung des bestimmten Grades an Freilegung des Endbereichs. Schließlich umfasst das Verfahren das Bilden der Gateelektrodenstrukturen des n-Kanaltransistors und des benachbarten p-Kanaltransistors mit der bestimmten kritischen Abmessung auf einem zweiten Substrat.According to one aspect of the present invention, the aforementioned object is achieved by a method for producing complementary transistors. The method includes determining the degree of exposure of an end region of a gate electrode structure of an n-channel transistor after generating a resist mask that covers the n-channel transistor and exposes an adjacent p-channel transistor on a first substrate. The method further includes determining a critical dimension that defines the distance in a transistor width direction of the gate electrode structure of the n-channel transistor to a gate electrode structure of the adjacent p-channel transistor, taking into account the determined degree of exposure of the end region. Finally, the method includes forming the gate electrode structures of the n-channel transistor and the adjacent p-channel transistor of the determined critical dimension on a second substrate.

Erfindungsgemäß wird also der Abstand zwischen zwei Gateelektrodenstrukturen über einem Isolationsgebiet auf der Grundlage von Daten festgelegt, die im Wesentlichen den Grad der Beeinflussung einer Lackmaske beschreiben, die etwa zum Abdecken des n-Kanaltransistors und der dazugehörigen Gateelektrodenstrukturen verwendet wird. Damit kann also die laterale Abmessung der Gateelektrodenstrukturen in der Transistorbreitenrichtung in geeigneter Weise so eingestellt werden, dass beispielsweise die bei der Strukturierung der Lackmaske hervorgerufene Materialerosion des Lackmaterials so berücksichtigt wird, dass eben keine Freilegung des Endbereichs der Gateelektrodenstruktur des n-Kanaltransistors erfolgt. Auf diese Weise wird auch die Gefahr einer Materialerosion einer schützenden Abstandshalterstruktur oder einer Materialschicht deutlich verringert, so dass insgesamt die Integrität des empfindlichen Materialsystems in der Gateelektrodenstruktur bewahrt wird.According to the invention, therefore, the distance between two gate electrode structures over an isolation region is determined on the basis of data which essentially describe the degree of influence on a resist mask used, for example, for covering the n-channel transistor and the associated gate electrode structures. Thus, therefore, the lateral dimension of the Gate electrode structures in the transistor width direction can be adjusted in a suitable manner so that, for example, the erosion of the resist material caused in the patterning of the resist mask is taken into account so that just does not expose the end portion of the gate electrode structure of the n-channel transistor. In this way, the risk of material erosion of a protective spacer structure or a material layer is significantly reduced, so that overall the integrity of the sensitive material system in the gate electrode structure is preserved.

In einer weiteren Ausführungsform werden die benachbarten p-Kanaltransistoren auf dem ersten und dem zweiten Substrat mit einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung hergestellt, die in dem jeweiligen aktiven Gebiet der p-Kanaltransistoren eingebettet ist. D. h., gemäß dieser Ausführungsform werden die Daten für das Berücksichtigen der Materialerosion zur Einstellung des lateralen Abstandes der Gateelektrodenstrukturen auf der Grundlage eines Transistoraufbaus ermittelt, der das verformungsinduzierende Material implementiert hat, so dass damit äußerst leistungsfähige p-Kanaltransistoren hergestellt werden können, wobei gleichzeitig die Auswirkungen der auftretenden Topographieunterschiede wirksam bekämpft werden können und die gewonnen Daten einen hohen Grad an Authentizität besitzen.In another embodiment, the adjacent p-channel transistors are fabricated on the first and second substrates with a strain-inducing semiconductor alloy embedded in the respective active region of the p-channel transistors. That is, according to this embodiment, the data for considering the material erosion for adjusting the lateral distance of the gate electrode structures is determined on the basis of a transistor structure that has implemented the strain-inducing material, thereby making extremely efficient p-channel transistors At the same time, the effects of occurring differences in topography can be effectively combated and the data obtained have a high degree of authenticity.

In einer weiteren vorteilhaften Ausführungsform werden die Gateelektrodenstrukturen der n-Kanaltransistoren und der p-Kanaltransistoren auf dem ersten und dem zweiten Substrat mit einem Gatedielektrikum mit großem ε hergestellt. Die Verwendung eines Gatedielektrikums mit großem ε ist besonders vorteilhaft im Zusammenhang mit komplexen Transistoren, da sie insbesondere die Leistungsfähigkeit erhöhen lässt, während andererseits die Integrität des empfindlichen Materialsystems bewahrt werden kann.In a further advantageous embodiment, the gate electrode structures of the n-channel transistors and the p-channel transistors on the first and the second substrate are produced with a high-k gate dielectric. The use of a high-k gate dielectric is particularly advantageous in the context of complex transistors, in particular because it increases performance, while preserving the integrity of the sensitive material system.

In weiteren vorteilhaften Ausführungsformen werden die Gateelektrodenstrukturen mit einer Gatelänge von 40 nm oder weniger hergestellt, so dass äußerst komplexe und leistungsfähige integrierte Schaltungen auf der Grundlage der vorliegenden Erfindung implementiert werden können.In further advantageous embodiments, the gate electrode structures are fabricated with a gate length of 40 nm or less, so that highly complex and powerful integrated circuits based on the present invention can be implemented.

In einer vorteilhaften Ausführungsform umfasst das Bilden der Gateelektrodenstrukturen das Erzeugen einer Hartmaske durch Ausführen einer ersten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung der Gatelänge und das Ausführen einer zweiten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung der Gatebreite in der Hartmaske. D. h., erfindungsgemäß kann eine zweistufige Strukturierung eines Hartmaskenmaterials angewendet werden, so dass insbesondere sehr effiziente gut etablierte Strukturierungsschemata anwendbar sind, ohne dass etwa weitere Lithographieschritte oder Maskierungsschritte eingeführt werden müssen.In an advantageous embodiment, forming the gate electrode structures includes generating a hard mask by performing a first lithography and etch sequence to adjust the gate length and performing a second lithography and etch sequence to adjust the gate width in the hard mask. That is, according to the invention, a two-stage structuring of a hard mask material can be used, so that, in particular, very efficient, well-established structuring schemes can be used without having to introduce further lithography steps or masking steps.

In einer weiteren Ausführungsform umfasst das Verfahren ferner das Bilden einer Halbleiterlegierung auf dem aktiven Gebiet des p-Kanaltransistors vor dem Bilden der Gateelektrodenstrukturen. Auf diese Weise kann die Schwellwertspannung des p-Kanaltransistors effizient im Vergleich zu der Schwellwertspannung des n-Kanaltransistors bei Verwendung einer komplexen Gateelektrodenstruktur mit einem Dielektrikum mit großem ε eingestellt werden, ohne dass zusätzliche Maßnahmen in einer sehr späten Fertigungsphase erforderlich sind, wie dies etwa in sogenannten Austauschgateverfahren der Fall ist, in denen in einer sehr fortgeschrittenen Fertigungsphase noch geeignete Metallsorten eingebracht werden müssen, um somit letztlich die Austrittsarbeit der Gateelektrodenstrukturen einzustellen.In a further embodiment, the method further comprises forming a semiconductor alloy on the active region of the p-channel transistor prior to forming the gate electrode structures. In this way, the threshold voltage of the p-channel transistor can be adjusted efficiently in comparison to the threshold voltage of the n-channel transistor using a complex gate electrode structure with a high-k dielectric, without requiring additional measures in a very late manufacturing stage, such as in so-called Austauschgateverfahren is the case in which in a very advanced manufacturing phase still suitable metal varieties must be introduced so as to ultimately adjust the work function of the gate electrode structures.

Gemäß einem weiteren Aspekt der vorliegenden Erfindung wird die zuvor genannte Aufgabe gelöst durch ein Verfahren. Das Verfahren umfasst das Bilden eines Gateschichtstapels über einem ersten aktiven Gebiet, einem zweiten aktiven Gebiet und einem Isolationsgebiet, das das erste aktive Gebiet von dem zweiten aktiven Gebiet trennt, wobei der Gateschichtstapel ein dielektrisches Material mit großem ε aufweist. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer ersten Gateelektrodenstruktur über dem ersten aktiven Gebiet und einer dazu fluchtenden zweiten Gateelektrodenstruktur über dem zweiten aktiven Gebiet, wobei die erste und die zweite Gateelektroden über dem Isolationsgebiet voneinander durch einen lateralen Abstand getrennt sind. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung selektiv in dem ersten aktiven Gebiet unter Abdeckung des zweiten aktiven Gebiets und der zweiten Gateelektrodenstruktur. Ferner wird eine Lackmaske zur Abdeckung des zweiten aktiven Gebiets und der zweiten Gateelektrodenstruktur erzeugt. Das Verfahren umfasst des weiteren das Ausführen eines Ätzschrittes zum Entfernen von Lackmaterial der Lackmaske, wobei der laterale Abstand so gewählt ist, dass das Freilegung eines Endbereichs der zweiten Gateelektrodenstruktur über dem Isolationsgebiet während des Ätzschrittes verhindert wird.According to another aspect of the present invention, the aforementioned object is achieved by a method. The method includes forming a gate layer stack over a first active region, a second active region, and an isolation region separating the first active region from the second active region, the gate layer stack comprising a high-k dielectric material. The method further comprises forming a first gate electrode structure over the first active region and a second gate electrode structure aligned therewith over the second active region, wherein the first and second gate electrodes are separated from each other by a lateral distance above the isolation region. The method further includes forming a strain-inducing semiconductor alloy selectively in the first active region to cover the second active region and the second gate electrode structure. Further, a resist mask is formed to cover the second active region and the second gate electrode structure. The method further comprises performing an etching step for removing resist material of the resist mask, wherein the lateral distance is selected so as to prevent the exposure of an end region of the second gate electrode structure over the isolation region during the etching step.

In diesem Aspekt werden also Parameter bei der Strukturierung der Gateelektrodenstrukturen und/oder die zu Grunde liegende Entwurfsgestaltung der Gateelektrodenstrukturen in der Transistorbreitenrichtung so festgelegt, dass bei der Herstellung von Transistoren mit Gateelektrodenstrukturen mit einem Dielektrikum mit großem ε und der Implementierung eines verformungsinduzierenden Halbleitermaterials in einer Transistorart dennoch sichergestellt ist, dass in diesen und auch weiteren Verfahrensschritten, die eine Abdeckung des n-Kanaltransistors und dessen Gateelektrodenstruktur erfordern, die Integrität des Endbereichs der Gateelektrodenstruktur gewahrt ist. Auf diese Weise wird auch, wie zuvor erläutert ist, die Wahrscheinlichkeit deutlich verringert, dass eine Materialerosion in schützenden Abstandshaltern oder Materialschichten hervorgerufen wird, die wiederum zu einer Materialerosion in empfindlichen Materialsystemen insbesondere in dem Dielektrikumsmaterial mit großem ε führen könnte.In this aspect, therefore, parameters in the patterning of the gate electrode structures and / or the underlying design of the gate electrode structures in the transistor width direction are set such that in the fabrication of transistors having gate electrode structures with a high-k dielectric and implementation of a strain-inducing semiconductor material in one transistor type nevertheless ensured is that the integrity of the end region of the gate electrode structure is maintained in these and also further process steps which require coverage of the n-channel transistor and its gate electrode structure. In this way, as previously explained, the likelihood that material erosion will be evoked in protective spacers or material layers, which in turn could lead to material erosion in sensitive material systems, especially in the high-k dielectric material, is also significantly reduced.

Insgesamt ermöglicht die vorliegende Erfindung Fertigungsverfahren zur Herstellung komplexer Transistoren, wobei insbesondere die ausgeprägte Materialerosion in den Endbereichen von Gateelektrodenstrukturen in n-Kanaltransistoren bei der Herstellung einer Lackmaske über einem Isolationsgebiet mit ausgeprägter Topographie berücksichtigt ist, indem eben ein geeigneter lateraler Abstand zwischen den Gateelektrodenstrukturen benachbarter n-Kanaltransistoren und p-Kanaltransistoren vorgesehen wird, so dass die möglicherweise erzeugte ausgeprägte Oberflächentopographie über dem Isolationsgebiet somit bei der Herstellung entsprechender Lackmasken keine negativen Auswirkungen ausübt. Damit kann die Wahrscheinlichkeit des Auftretens einer Verringerung der Produktionsausbeute auf Grund von Materialerosion in Endbereichen von Gateelektrodenstrukturen verringert werden, ohne dass zusätzliche Prozessschritte erforderlich sind. Insbesondere werden der Durchsatz sowie der Ablauf anderer Verfahrensschritte durch das erfindungsgemäße Vorgehen nicht negativ beeinflusst.Overall, the present invention allows manufacturing processes for the production of complex transistors, wherein in particular the pronounced material erosion in the end regions of gate electrode structures in n-channel transistors is taken into account in the production of a resist mask over a topography isolation region, by just a suitable lateral spacing between the gate electrode structures of adjacent n Channel transistors and p-channel transistors is provided, so that the possibly generated pronounced surface topography over the isolation region thus exerts no negative effects in the preparation of corresponding resist masks. Thus, the likelihood of a reduction in production yield due to material erosion in end regions of gate electrode structures can be reduced without requiring additional process steps. In particular, the throughput and the course of other process steps are not adversely affected by the procedure according to the invention.

Weitere vorteilhafte Ausführungsformen gehen auch aus den Patentansprüchen hervor und sind auch in der folgenden detaillierten Beschreibung aufgezeigt, die mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen angegeben wird, in denen:Further advantageous embodiments will become apparent from the claims, and are pointed out in the following detailed description, given with reference to the accompanying drawings, in which:

1a und 1b schematisch Draufsichten eines Halbleiterbauelements zeigen, 1a and 1b schematically show plan views of a semiconductor device,

1c und 1d entsprechende Schnittansichten des Halbleiterbauelements in weiter fortgeschrittenen Fertigungsphasen gemäß konventioneller Strategien zeigen, 1c and 1d show corresponding sectional views of the semiconductor device in more advanced manufacturing stages according to conventional strategies,

2a und 2b schematisch Draufsichten eines Halbleiterbauelements gemäß anschaulichen Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigen und 2a and 2 B schematically show plan views of a semiconductor device according to illustrative embodiments of the present invention and

2c bis 2f entsprechende Schnittansichten des Halbleiterbauelements in weiter fortgeschrittenen Fertigungsphasen gemäß der vorliegenden Erfindung zeigen. 2c to 2f corresponding sectional views of the semiconductor device in more advanced stages of manufacture according to the present invention show.

Mit Bezug zu den 2a bis 2f wird die vorliegende Erfindung nun detaillierter beschrieben, wobei auch bei Bedarf auf die 1a bis 1d verwiesen wird.Related to the 2a to 2f The present invention will now be described in more detail, wherein also on demand on the 1a to 1d is referenced.

2a zeigt schematisch eine Draufsicht eines Halbleiterbauelements 200, in welchem ein aktives Gebiet 202a und ein aktives Gebiet 202c gezeigt sind, über denen Gateelektrodenstrukturen aus einem Gateschichtstapel 260s herzustellen sind. Es sollte beachtet werden, dass in der Darstellung in 2a die aktiven Gebiete 202a, 202c so gezeigt sind, als ob der Gateschichtstapel 260s transparent wäre. Ferner ist in der dargestellten Fertigungsphase der Gateschichtstapel 260s bereits teilweise strukturiert, so dass etwa eine Hartmaskenschicht oder ein Schichtsystem 264 bereits eine geeignete Abmessung in einer lateralen Richtung aufweist. Wie beispielsweise gezeigt ist, ist eine Gatelänge 260l im Wesentlichen in der Hartmaske 264 bereits festgelegt, während ein Abstand 260d in der dazu senkrechten lateralen Richtung noch einzurichten ist. D. h., die Maskenschicht 264 des Gateschichtstapels 260s ist bereits als streifenförmiges Gebilde mit einer entsprechenden Gatelänge 260l vorgesehen, wie dies auch bereits zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert ist. Im Gegensatz zu konventionellen Strategien, in denen beispielsweise ein typischer lateraler Abstand 160d für die entstehenden Gatelektrodenstrukturen zwischen den aktiven Gebieten 202a, 202c einzurichten ist, wie dies zuvor mit Bezug zu den 1a bis 1b erläutert ist, wird erfindungsgemäß dieser Abstand als ein größerer Abstand 260d eingerichtet, der so bemessen ist, dass bei einer nachfolgenden Herstellung einer Lackmaske ein unerwünschtes Freilegen von Endbereichen der resultierenden Gateelektrodenstrukturen im Wesentlichen vermieden wird. 2a schematically shows a plan view of a semiconductor device 200 in which an active area 202a and an active area 202c are shown, over which gate electrode structures from a gate layer stack 260s are to produce. It should be noted that in the illustration in 2a the active areas 202a . 202c are shown as if the gate layer stack 260s would be transparent. Furthermore, in the illustrated manufacturing phase, the gate layer stack 260s already partially structured, so that about a hard mask layer or a layer system 264 already has a suitable dimension in a lateral direction. For example, as shown, one gate length 260l essentially in the hard mask 264 already set while a distance 260d in the perpendicular lateral direction is still set up. That is, the mask layer 264 the gate layer stack 260s is already a strip-shaped structure with a corresponding gate length 260l provided, as previously with respect to the device 100 is explained. Unlike conventional strategies in which, for example, a typical lateral distance 160d for the resulting gate electrode structures between the active areas 202a . 202c to set up, as previously related to the 1a to 1b is explained, according to the invention, this distance as a greater distance 260d set, which is dimensioned such that in a subsequent production of a resist mask, an undesirable exposure of end portions of the resulting gate electrode structures is substantially avoided.

Zu diesem Zweck wird beispielsweise auf der Grundlage von gegebenen Entwurfsabmessungen, wie sie etwa generell dem Bauelement 100 entsprechen, das zuvor mit Bezug zu den 1a bis 1d beschrieben ist, bei der Strukturierung der Grad der Freilegung der Lackmaske 105 bestimmt. D. h. es wird beispielsweise der Unterschied in der lateralen Abmessung der Lackmasken 105 und 105r (siehe 1d) bestimmt, so dass damit ermittelt werden kann, welcher Grad an „Zurückziehen” der Gateelektrodenstruktur 160c (siehe 1d) bei ansonsten vorgegebenen Abmessungen der beteiligten Komponenten sowie der Lackmaske 105 erforderlich ist, um insbesondere deren Endbereich 160e durch die Maske 105r bedeckt zu halten. Entsprechende Messungen können beispielsweise effizient auf der Grundlage von elektronenmikroskopischen Messungen durchgeführt werden, so dass insbesondere der Abstand 260d im Vergleich zu den ursprünglichen Abstand 160d in geeigneter Weise festgelegt werden kann, so dass bei der weiteren Bearbeitung ein Freilegen des Endbereichs der resultierenden Gateelektrodenstrukturen vermieden wird. Andererseits können die weiteren Abmessungen aller Komponenten, etwa der aktiven Gebiete, und dergleichen beibehalten werden, wobei insbesondere auch die Gatelänge 260l der Gatelänge des zuvor beschriebenen Bauelements 100 entsprechen kann, wenn ansonsten die Abmessungen und Eigenschaften des Bauelements 100 der herzustellenden Struktur des Bauelements 200 entsprechen. D. h., auf der Grundlage von Messdaten, die aus einem ersten Substrat, d. h. dem Bauelement 100 gewonnen werden, kann somit in geeigneter Weise eine Anpassung des Abstands 260d so erfolgen, dass bei der Herstellung des Bauelements 200 auf weiteren anderen Substraten für ansonsten gleiche Komponenten und Prozessverfahren und ein reduzierter Grad an Materialerosion in empfindlichen Materialien der Gateelektrodenstrukturen auftritt.For this purpose, for example, on the basis of given design dimensions, such as, for example, generally the device 100 match that previously with reference to the 1a to 1d is described, in structuring the degree of exposure of the resist mask 105 certainly. Ie. For example, it becomes the difference in the lateral dimension of the resist masks 105 and 105r (please refer 1d ), so that it can be determined which degree of "retraction" of the gate electrode structure 160c (please refer 1d ) with otherwise predetermined dimensions of the components involved and the resist mask 105 is required, in particular their end 160e through the mask 105r to keep covered. Corresponding measurements can be carried out, for example, efficiently on the basis of electron microscopic measurements, so that in particular the distance 260d compared to the original distance 160d can be set appropriately, so that in the further processing a Exposing the end portion of the resulting gate electrode structures is avoided. On the other hand, the further dimensions of all components, such as the active areas, and the like can be maintained, in particular, the gate length 260l the gate length of the device described above 100 can match if otherwise the dimensions and characteristics of the device 100 the structure of the device to be produced 200 correspond. That is, based on measurement data obtained from a first substrate, ie the device 100 can thus be suitably adapted to the distance 260d done so that in the manufacture of the device 200 on other other substrates for otherwise similar components and process methods and a reduced degree of material erosion in sensitive materials of the gate electrode structures.

2b zeigt schematisch eine Draufsicht des Bauelements 200, wobei der Einfachheit halber lediglich eine einzelne Maskenschicht 264 gezeigt ist, mit der der restliche Gateschichtstapel 260s über dem aktiven Gebiet 202a und dem aktiven Gebiet 202c sowie über dem dazwischen liegenden Isolationsgebiet (nicht gezeigt) strukturiert werden soll. 2 B schematically shows a plan view of the device 200 for the sake of simplicity, only a single mask layer 264 shown with the remaining gate layer stack 260s over the active area 202a and the active area 202c and to be patterned over the intervening isolation area (not shown).

2c zeigt schematisch eine Querschnittsdarstellung des Bauelements 200 gemäß der Schnittlinie IIc aus 2b. Wie gezeigt, umfasst das Bauelement 200 ein Substrat 201, über welchem eine Halbleiterschicht 202 ausgebildet ist, die wiederum durch ein Isolationsgebiet 203 in aktive Gebiete unterteilt ist, wobei in der Schnittdarstellung aus 2c lediglich das aktive Gebiet 202a sichtbar ist. In der gezeigten Ausführungsform ist auf dem aktiven Gebiet 202a eine schwellwertspannungseinstellende Halbleiterlegierung 204, etwa in Form eines Silizium/Germanium-Materials vorgesehen, so dass sich damit geeignete elektronische Eigenschaften eines Transistors ergeben, der in und über dem aktiven Gebiet 202a herzustellen ist. Wie zuvor im Zusammenhang mit dem Bauelement 100 erläutert es, kann das Isolationsgebiet 203 in der Umgebung des aktiven Gebiets 202a eine ausgeprägte Materialerosion (nicht gezeigt) aufweisen, die die weitere Bearbeitung wesentlich beeinflussen kann, wie dies auch zuvor erläutert ist. Ferner ist der Gateschichtstapel 260s über Halbleiterschicht 202 aufgebracht und umfasst das Schichtsystem 262, das in einer anschaulichen Ausführungsform zumindest ein dielektrisches Material mit großem ε enthält, wie dies auch bereits zuvor beschrieben ist, wobei insbesondere ein metallenthaltendes Elektrodenmaterial, etwa in Form von Titannitrid, Tantalnitrid und dergleichen vorgesehen ist. Ferner ist ein weiteres Elektrodenmaterial 263, etwa in Form von Polysilizium, und dergleichen, in den Schichtstapel 260s enthalten. In dieser Fertigungsphase ist, wie bereits auch in den 2a und 2b dargestellt ist, die Hartmaske 264 in einer lateralen Richtung strukturiert, wobei die Hartmaske 264 zwei oder mehr Materialschichten aufweisen kann, die der Einfachheit halber nicht gezeigt sind. 2c schematically shows a cross-sectional view of the device 200 according to the section line IIc 2 B , As shown, the device comprises 200 a substrate 201 over which a semiconductor layer 202 is formed, in turn, through an isolation area 203 is divided into active areas, wherein in the sectional view of 2c only the active area 202a is visible. In the embodiment shown is in the active area 202a a threshold voltage adjusting semiconductor alloy 204 , such as in the form of a silicon / germanium material, so as to provide suitable electronic properties of a transistor located in and over the active region 202a is to produce. As previously related to the device 100 explains it, the isolation area 203 in the vicinity of the active area 202a have a pronounced material erosion (not shown), which can significantly influence the further processing, as also explained above. Further, the gate layer stack 260s via semiconductor layer 202 applied and includes the layer system 262 which, in one illustrative embodiment, includes at least one high-k dielectric material, as previously described, with particular provision for a metal-containing electrode material, such as titanium nitride, tantalum nitride, and the like. Further, another electrode material 263 , in the form of polysilicon, and the like, in the layer stack 260s contain. In this manufacturing phase, as already in the 2a and 2 B is shown, the hard mask 264 structured in a lateral direction, the hard mask 264 may have two or more layers of material, which are not shown for simplicity.

Die Herstellung des Halbleiterbauelements 200, wie es in den 2a bis 2c gezeigt ist, kann auf der Grundlage von Prozessstrategien erfolgen, wie sie auch zuvor mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 beschrieben sind. D. h., die aktiven Gebiete werden durch entsprechendes Erzeugen des Isolationsgebiets 203 lateral in der Größe und Form festgelegt, wobei daraufhin die Leitfähigkeitsart eingestellt werden kann mittels Implantationsprozessen im Zusammenhang mit geeigneten Maskierungsschritten. Beispielsweise wird das aktive Gebiet 202a als aktives Gebiet eines p-Kanaltransistors hergestellt. Daraufhin wird bei Bedarf die Materialschicht 204 aufgebracht, wie dies auch zuvor im Zusammenhang mit dem Bauelement 100 erläutert ist, was zu einer anderen Prozessgeschichte für den Teil des Isolationsgebiets 203 führen kann, der das aktive Gebiet 202a umgibt. Das Schichtsystem 262 wird durch geeignete Abscheideprozesse und bei Bedarf durch Strukturierungsvorgänge und Ausheizprozesse so hergestellt, dass es über den jeweiligen aktiven Gebieten die geeigneten dielektrischen und leitenden Eigenschaften besitzt, so dass insbesondere eine gewünschte Schwellwertspannung, eine geeignete kapazitive Ankopplung und ein gewünschtes Leckstromverhalten bereitgestellt werden. Die Schicht 263 wird aufgebracht durch gut etablierte Abscheidetechniken, woran sich das Abscheiden des Schichtsystems 264 anschließt, das nachfolgend mittels einer Lithographie- und Ätzsequenz 206 strukturiert wird, um damit eine geeignete Gatelänge einzustellen, wie dies auch zuvor erläutert ist. D. h., die Lithographie- und Ätzsequenz 206 beinhaltet einen komplexen Lithographieprozess zum Aufbringen einer Lackmaske und deren Strukturierung, sowohl mit anschließendem Ätzen, beispielsweise unter Anwendung geeigneter Trimmätzprozesse, so dass damit letztlich die gewünschte laterale Abmessung der Maske 264 eingestellt wird. Daraufhin kann das Bauelement 200 für eine weitere Strukturierung der Hartmaske 264 vorbereitet werden, indem etwa ein weiteres Maskenmaterial 207, etwa ein Lackmaterial, ein Polymermaterial, oder auch ein anderes dielektrisches Material aufgebracht wird.The manufacture of the semiconductor device 200 as it is in the 2a to 2c can be done on the basis of process strategies, as previously with respect to the semiconductor device 100 are described. That is, the active regions are formed by appropriately generating the isolation region 203 determined laterally in size and shape, whereupon the conductivity can be adjusted by means of implantation processes in connection with suitable masking steps. For example, the active area becomes 202a produced as an active region of a p-channel transistor. Then, if necessary, the material layer 204 applied, as previously related to the device 100 is explained, resulting in a different process history for the part of the isolation area 203 can lead the active area 202a surrounds. The shift system 262 is fabricated by suitable deposition processes and, if necessary, by patterning processes and annealing processes to have the appropriate dielectric and conductive properties over the respective active regions to provide, in particular, a desired threshold voltage, capacitive coupling and leakage current behavior. The layer 263 is applied by well-established deposition techniques, which is the deposition of the layer system 264 followed, the following by means of a lithography and etching sequence 206 is structured so as to set a suitable gate length, as previously explained. That is, the lithographic and etch sequence 206 involves a complex lithography process for applying a resist mask and its structuring, both with subsequent etching, for example using suitable trim etch processes, so that ultimately the desired lateral dimension of the mask 264 is set. Then the device can 200 for a further structuring of the hard mask 264 Be prepared by adding another mask material 207 , such as a paint material, a polymer material, or other dielectric material is applied.

2d zeigt schematisch eine Schnittansicht gemäß der Schnittlinie IId in 2b des Bauelements 200 in der zuvor beschriebenen Fertigungsphase. Wie gezeigt, ist der Gateschichtstapel mit den Materialien 262, 263, 264 sowie der zusätzlichen Maske 207 über den aktiven Gebieten 202a, 202c, und dem Isolationsgebiet 203 aufgebracht. 2d schematically shows a sectional view along the section line IId in 2 B of the component 200 in the production phase described above. As shown, the gate layer stack is with the materials 262 . 263 . 264 as well as the additional mask 207 over the active areas 202a . 202c , and the isolation area 203 applied.

2e zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der eine weitere Lithographie- und Ätzsequenz 208 ausgeführt wird, so dass zunächst die Maske 207 strukturiert wird, um damit eine Öffnung 207a zu erzeugen, die wiederum dazu dient, die darunter liegende Hartmaske 264 in der anderen lateralen Richtung zu strukturieren, so dass damit der Abstand 260d eingerichtet wird, wie dies auch zuvor mit Bezug zu 2a beschrieben ist. Während der Lithographie- und Ätzsequenz 208 wird die Strukturierung der Hartmaske 264 so ausgeführt, dass der Abstand 260d erhalten wird, der sicherstellt, dass ein Freilegen einer Gateelektrodenstruktur über dem Isolationsgebiet 203 in einer späteren Fertigungsphase im Wesentlichen vermieden wird. Zu diesem Zweck kann die Lithographiemaske (nicht gezeigt), die während der Sequenz 208 angewendet wird, geeignet so hergestellt werden, dass bereits hier ein größerer Abstand in der Öffnung 207a erzeugt wird, während andere laterale Maße beibehalten werden. Wn anderen Ausführungsformen werden die Eigenschaften des entsprechenden Lithographieprozesses und/oder Ätzprozesses in der Sequenz 208 so angepasst werden, dass beispielsweise die Öffnung 207a größer erzeugt wird als in konventionellen Strategien, so dass nach Überfragen der Öffnung 207a in die Hartmaske 264 der gewünschte größere Abstand 260d erhalten wird. Beispielsweise können die Belichtungsparameter während in der Sequenz 208 und/oder andere Prozessparameter beim Lithographieprozess, wie Aushärtung des Lackes, etc. entsprechend angepasst werden, oder es können auch generell größere Abmessungen für die Öffnung 207a verwendet werden, die daraufhin in geeigneter Weise wieder verkleinert wird, indem entsprechende Abstandshalter (nicht gezeigt) in der Öffnung 207a erzeugt werden, die jedoch wiederum so festgelegt werden, dass schließlich der gewünschte größere Abstand 260d erzeugt wird. Nach der Strukturierung der Hartmaske 264 kann die Maske 207 entfernt werden, wobei dies durch gut etablierte Maßnahmen erfolgen kann. Auf der Grundlage der strukturierten Hartmaske 264, die insbesondere in der Transistorbreitenrichtung B die größere laterale Abmessung 260d besitzt, kann sodann der Rest des Gateschichtstapels 260s, d. h. die Schichten 263, 262 strukturiert werden, so dass sich insbesondere über dem Isolationsgebiet 203, das Lokal eine ausgeprägte Oberflächentopographie aufweisen kann, wie dies zuvor erläutert ist, zwischen beiden aktiven Gebieten 202a, 202c ein größerer Abstand für die resultierenden Gateelektrodenstrukturen ergibt. 2e schematically shows the device 200 in a more advanced manufacturing stage, in which a further lithography and etching sequence 208 running, so first the mask 207 is structured to make it an opening 207a which, in turn, serves to form the underlying hardmask 264 to structure in the other lateral direction, thus allowing the distance 260d is established, as previously with respect to 2a is described. During the lithography and etching sequence 208 becomes the structuring of the hardmask 264 so executed that the distance 260d which ensures that exposing a gate electrode structure over the isolation region 203 is essentially avoided in a later manufacturing phase. For this purpose, the lithography mask (not shown) may be used during the sequence 208 is applied, suitably prepared so that already here a greater distance in the opening 207a while maintaining other lateral dimensions. In other embodiments, the properties of the corresponding lithography process and / or etching process become in the sequence 208 be adjusted so that, for example, the opening 207a greater than in conventional strategies, so after surveying the opening 207a in the hard mask 264 the desired larger distance 260d is obtained. For example, the exposure parameters may be in the sequence 208 and / or other process parameters in the lithographic process, such as curing of the paint, etc., are adjusted accordingly, or it can also generally larger dimensions for the opening 207a are used, which is then reduced again in a suitable manner by corresponding spacers (not shown) in the opening 207a be generated, but in turn be set so that finally the desired greater distance 260d is produced. After structuring the hard mask 264 can the mask 207 this can be done by well-established measures. Based on the textured hard mask 264 , in particular in the transistor width direction B, the larger lateral dimension 260d owns, then the rest of the gate layer stack 260s ie the layers 263 . 262 be structured so that in particular over the isolation area 203 that local may have a pronounced surface topography, as previously explained, between both active areas 202a . 202c gives a greater distance for the resulting gate electrode structures.

2f zeigt schematisch das Bauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, wobei auch hier die Querschnittsansicht gezeigt ist, die der Schnittlinie IId aus 2b entspricht. Wie gezeigt, ist ein p-Kanaltransistor 250a über dem aktiven Gebiet 202a ausgebildet und umfasst eine Gateelektrodenstruktur 260a, die wiederum das Schichtsystem 262 mit dem Material mit großem ε, das Elektrodenmaterial 263 und, in der gezeigten Fertigungsphase noch die Hartmaske 264 in Form einer dielektrischen Deckschicht aufweist. In ähnlicher Weise ist ein n-Kanaltransistor 250c in und über dem aktiven Gebiet 202c ausgebildet und umfasst eine Gateelektrodenstruktur 260c, die wiederum das Schichtsystem 262 mit den geeigneten elektronischen Eigenschaften, das Elektrodenmaterial 263 und die Hartmaske 264 aufweist. Ferner sind Seitenwandabstandshalter 261 an den Seitenwänden der Gateelektrodenstrukturen 260a, 260c ausgebildet. Es sollte beachtet werden, dass an der Gateelektrodenstruktur 260C auch eine noch nicht strukturierte Abstandshalterschicht ausgebildet sein kann, die bei der Herstellung eines verformungsinduzierenden Halbleitermaterials selektiv in dem aktiven Gebiet 202a insbesondere in dem aktiven Gebiet 202a als Maske verwendet wird, wie dies auch zuvor im Zusammenhang mit dem Bauelement 100 beschrieben ist. In anderen Ausführungsformen ist eingebettetes verformungsinduzierendes Halbleitermaterial bereits in dem aktiven Gebiet 202a ausgebildet, wie dies beispielsweise auch zuvor mit Bezug zu dem Transistor 150a in Form des Materials 151 beschrieben ist. Auf diese Weise kann eine gewünschte kompressive Verformung in einem Kanalgebiet 252 des Transistors 250a erzeugt werden, wie dies auch zuvor beschrieben ist. 2f schematically shows the device 200 in a further advanced manufacturing phase, which here too the cross-sectional view is shown, the cut line IId from 2 B equivalent. As shown, is a p-channel transistor 250a over the active area 202a formed and includes a gate electrode structure 260a which in turn is the shift system 262 with the material of high ε, the electrode material 263 and, in the production phase shown, the hard mask 264 has in the form of a dielectric cover layer. Similarly, an n-channel transistor 250c in and over the active area 202c formed and includes a gate electrode structure 260c which in turn is the shift system 262 with the appropriate electronic properties, the electrode material 263 and the hard mask 264 having. Furthermore, sidewall spacers 261 on the sidewalls of the gate electrode structures 260a . 260c educated. It should be noted that at the gate electrode structure 260C It is also possible for an unstructured spacer layer to be formed which, in the production of a deformation-inducing semiconductor material, is selectively formed in the active region 202a especially in the active area 202a is used as a mask, as previously in connection with the device 100 is described. In other embodiments, embedded strain-inducing semiconductor material is already in the active region 202a formed, as for example, previously with respect to the transistor 150a in the form of the material 151 is described. In this way, a desired compressive deformation in a channel region 252 of the transistor 250a be generated, as also described above.

Die Transistoren 250a, 250c können auf der Grundlage von Prozesstechniken hergestellt werden, wie sie auch zuvor beschrieben sind. D. h., nach der Strukturierung der Gateelektrodenstrukturen 260a, 260c wird das (nicht gezeigte) verformungsinduzierende Halbleitermaterial in das aktive Gebiet 202a eingebaut, wie dies auch zuvor mit Bezug zu dem Material 151 erläutert ist, so dass diesbezüglich die Transistoren 250a und 150a im Wesentlichen den gleichen Aufbau besitzen. Wie auch zuvor erläutert ist, kann insbesondere durch die ungleiche Prozesshistorie für die Transistoren 250a, 250c eine entsprechend ausgeprägte Topographie über dem Isolationsgebiet 203 hervorgerufen werden, die in der konventionellen Strategie ausgeprägte Auswirkungen nach sich zieht, wie dies auch zuvor erläutert ist. Gemäß der vorliegenden Erfindung ist jedoch der laterale Abstand 260d so eingestellt, dass bei der Erzeugung einer Lackmaske 205, die den Transistor 250c und die dazugehörige Gateelektrodenstruktur 260c abdecken soll, eine entsprechende Materialanhäufung am unteren Rand der Gateelektrodenstruktur die weiterer Bearbeitung nicht negativ beeinflusst. D. h., die Lackmaske 205 kann so aufgebracht und strukturiert werden, wie dies auch konventioneller Weise der Fall ist, und wie dies zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert ist. Um das überschüssige Lackmaterial an der Unterseite der Gateelektrodenstruktur 260c zu entfernen, wird daher ein weiterer Ätzprozess ausgeführt, so dass insgesamt die reduzierte Lackmaske 205r erzeugt wird, wobei diese jedoch weiterhin zuverlässig den Endbereich 260e der Gateelektrodenstruktur 260c abdeckt, und dies somit den Abstandshalter 261 oder auch die entsprechende Abstandshalterschicht, wenn die Abstandshalter 261 an der Gateelektrodenstruktur 260c noch nicht strukturiert sind, bedeckt, so dass keine unerwünschte Materialerosion an dem Abstandshalter 261 oder der dazugehörigen Materialschicht stattfindet. D. h., bei der Anwendung entsprechender Lackmasken zur wechselseitigen Abdeckung der Transistoren 250a, 250c findet eine im Wesentlichen „symmetrische” oder ausgewogene Beeinflussung der Abstandshalter 261 durch reaktive Ätzatmosphären statt, so dass die Abstandshalterstruktur 261 der Gateelektrodenstruktur 260c die Integrität der empfindlichen Gatematerialien in der gleichen zuverlässigen Weise bewahren kann wie die Abstandshalterstruktur 261 der Gateelektrodenstruktur 260a, da auch die reduzierte Maske 205 zuverlässig den Endbereich 260e bedeckt.The transistors 250a . 250c can be made on the basis of process techniques, as previously described. That is, after the patterning of the gate electrode structures 260a . 260c becomes the deformation-inducing semiconductor material (not shown) in the active region 202a incorporated, as before with respect to the material 151 is explained, so that in this regard, the transistors 250a and 150a have essentially the same structure. As also explained above, in particular due to the unequal process history for the transistors 250a . 250c a correspondingly pronounced topography over the isolation area 203 which has pronounced effects in the conventional strategy, as previously explained. However, according to the present invention, the lateral distance is 260d adjusted so that when creating a resist mask 205 that the transistor 250c and the associated gate electrode structure 260c should cover a corresponding accumulation of material at the bottom of the gate electrode structure does not adversely affect further processing. That is, the resist mask 205 can be applied and patterned, as is conventionally the case, and as previously described with respect to the device 100 is explained. To remove the excess paint material at the bottom of the gate electrode structure 260c Therefore, a further etching process is carried out so that, overall, the reduced resist mask 205r is generated, but this still reliable the end 260e the gate electrode structure 260c covers, and thus the spacer 261 or the corresponding spacer layer, if the spacers 261 at the gate electrode structure 260c not yet textured, covered, so that no unwanted material erosion on the spacer 261 or the associated material layer takes place. D. h., When using appropriate resist masks for mutual coverage of the transistors 250a . 250c finds a substantially "symmetrical" or balanced influence on the spacers 261 through reactive etching atmospheres, so that the spacer structure 261 the gate electrode structure 260c the integrity of the sensitive gate materials can be preserved in the same reliable manner as the spacer structure 261 the gate electrode structure 260a as well as the reduced mask 205 reliable the end area 260e covered.

Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Fertigungstechniken bereit, in denen eine übermäßige Materialerosion in Abstandshalterstrukturen insbesondere von Gateelektrodenstrukturen von n-Kanaltransistoren vermieden wird, indem der laterale Abstand in der Transistorbreitenrichtung von zueinander fluchtenden Gateelektrodenstrukturen eines p-Kanaltransistors und eines n-Kanaltransistors vergrößert wird für ansonsten gleiche laterale Abmessungen. Auf diese Weise wird sichergestellt, dass insbesondere nach dem Einbau einer Halbleiterlegierung zur selektiven Einstellung der Schwellwertspannung eines p-Kanaltransistors bei der weiteren Erzeugung einer Lackmaske zur Abdeckung des n-Kanaltransistors auch der Endbereich über einem Isolationsgebiet mit lokal stark ausgeprägter Oberflächentopographie nicht freigelegt wird, so dass damit die Integrität empfindlicher Gatematerialien der Gateelektrodenstruktur in von n-Kanaltransistoren etwa beim Einbau eines verformungsinduzierenden Halbleitermaterials in das aktive Gebiet der p-Kanaltransistoren verbessert werden kann.Thus, the present invention provides fabrication techniques in which excessive material erosion in spacer structures, particularly gate electrode structures, of n-channel transistors is avoided by increasing the lateral spacing in the transistor width direction of mutually aligned gate electrode structures of a p-channel transistor and an n-channel transistor for otherwise equal lateral dimensions. In this way it is ensured that, in particular after the incorporation of a semiconductor alloy for selective adjustment of the threshold voltage of a p-channel transistor in the further generation of a resist mask for covering the n-channel transistor and the end region is not exposed over an isolation area with locally pronounced surface topography, so that the integrity of sensitive gate materials of the gate electrode structure can be improved in n-channel transistors such as the incorporation of a deformation-inducing semiconductor material in the active region of the p-channel transistors.

Claims (10)

Verfahren zur Herstellung von komplementären Transistoren, wobei das Verfahren umfasst: Bestimmen des Grades an Freilegung eines Endbereichs einer Gateelektrodenstruktur eines n-Kanaltransistors nach Erzeugung einer Lackmaske, die den n-Kanaltransistor abdeckt und einen benachbarten p-Kanaltransistor auf einem ersten Substrat freilässt, Bestimmen einer kritischen Abmessung, die den Abstand in einer Transistorbreitenrichtung der Gateelektrodenstruktur des n-Kanaltransistors zu einer Gateelektrodenstruktur des benachbarten p-Kanaltransistors festlegt unter Berücksichtigung des bestimmten Grades an Freilegung des Endbereichs, und Bilden der Gateelektrodenstrukturen des n-Kanaltransistors und des benachbarten p-Kanaltransistors mit der bestimmten kritischen Abmessungen auf einem zweiten Substrat.A method of making complementary transistors, the method comprising: Determining the degree of exposure of an end region of a gate electrode structure of an n-channel transistor after generating a resist mask that covers the n-channel transistor and leaves an adjacent p-channel transistor on a first substrate, Determining a critical dimension defining the distance in a transistor width direction of the gate electrode structure of the n-channel transistor to a gate electrode structure of the adjacent p-channel transistor, considering the determined degree of exposure of the end region, and Forming the gate electrode structures of the n-channel transistor and the adjacent p-channel transistor of the determined critical dimension on a second substrate. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die benachbarten p-Kanaltransistoren auf dem ersten und zweiten Substrat mit einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung hergestellt werden, die in dem jeweiligen aktiven Gebiet der p-Kanaltransistoren eingebettet ist.The method of claim 1, wherein the adjacent p-channel transistors are fabricated on the first and second substrates with a strain-inducing semiconductor alloy embedded in the respective active region of the p-channel transistors. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gateelektrodenstrukturen der n-Kanaltransistoren und der p-Kanaltransistoren auf dem ersten und zweiten Substrat mit einem Gatedielektrikum mit großen ε hergestellt werden.The method of claim 1 or 2, wherein the gate electrode structures of the n-channel transistors and the p-channel transistors are formed on the first and second substrates with a high-k gate dielectric. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gateelektrodenstrukturen mit einer Gatelänge von 40 nm oder weniger hergestellt werden.A method according to any one of claims 1 to 3, wherein the gate electrode structures are fabricated with a gate length of 40 nm or less. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei Bilden der Gateelektrodenstrukturen umfasst: Erzeugen einer Hartmaske durch Ausführen einer ersten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung der Gatelänge und Ausführen einer zweiten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung der Gatebreite in der Hartmaske.The method of claim 1, wherein forming the gate electrode structures comprises: generating a hard mask by performing a first lithography and etching sequence to adjust the gate length and performing a second lithography and etch sequence to adjust the gate width in the hard mask. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, das ferner umfasst: Bilden einer Halbleiterlegierung auf dem aktiven Gebiet des p-Kanaltransistors vor dem Bilden der Gateelektrodenstrukturen.The method of any one of claims 1 to 5, further comprising: forming a semiconductor alloy on the active region of the p-channel transistor prior to forming the gate electrode structures. Verfahren mit: Bilden eines Gateschichtstapels über einem ersten aktiven Gebiet, einem zweiten aktiven Gebiet und einem Isolationsgebiet, das das erste aktive Gebiet von dem zweiten aktiven Gebiet trennt, wobei der Gateschichtstapel ein dielektrisches Material mit großem ε aufweist, Bilden einer ersten Gateelektrodenstruktur über dem ersten aktiven Gebiet und einer dazu fluchtenden zweiten Gateelektrodenstruktur über dem zweiten aktiven Gebiet, die über dem Isolationsgebiet voneinander durch einen lateralen Abstand getrennt sind, Bilden einer verformungsinduzierenden Halbleiterlegierung selektiv in dem ersten aktiven Gebiet unter Abdeckung des zweiten aktiven Gebiets und der zweiten Gateelektrodenstruktur, Bilden einer Lackmaske zur Abdeckung des zweiten aktiven Gebiets und der zweiten Gateelektrodenstruktur und Ausführen eines Ätzschrittes zur Entfernen von Lackmaterial der Lackmaske, wobei der laterale Abstand so gewählt ist, dass eine Freilegung eines Endbereichs der zweiten Gateelektrodenstrucktur über dem Isolationsgebiet während des Ätzschrittes verhindert wird.Method with: Forming a gate layer stack over a first active region, a second active region and an isolation region separating the first active region from the second active region, the gate layer stack comprising a high-k dielectric material, Forming a first gate electrode structure over the first active region and a second gate electrode structure aligned therewith over the second active region, which are separated from each other by a lateral distance over the isolation region, Forming a strain-inducing semiconductor alloy selectively in the first active region to cover the second active region and the second gate electrode structure, Forming a resist mask for covering the second active region and the second gate electrode structure and Performing an etching step for removing resist material of the resist mask, wherein the lateral distance is selected so as to prevent exposure of an end region of the second gate electrode structure over the isolation region during the etching step. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die erste und die zweite Gateelektrodenstruktur mit einer Gatelänge von 40 nm oder weniger hergestellt werden. The method of claim 7, wherein the first and second gate electrode structures are fabricated with a gate length of 40 nm or less. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, wobei eine Halbleiterlegierung auf dem ersten aktiven Gebiet vor der Bildung der ersten und zweiten Gateelektrodenstruktur hergestellt wird.The method of claim 7 or 8, wherein a semiconductor alloy is fabricated on the first active region prior to formation of the first and second gate electrode structures. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 10, wobei Bilden der ersten und zweiten Gateelektrodenstruktur umfasst: Herstellung einer Hartmaske durch Ausführen einer ersten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung der Gatelänge und Ausführen einer zweiten Lithographie- und Ätzsequenz zur Einstellung des lateralen Abstands.The method of claim 7, wherein forming the first and second gate electrode structures comprises: forming a hard mask by performing a first lithography and etch sequence to adjust the gate length and performing a second lithography and etch sequence to adjust the lateral spacing.
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