專利名稱：制作應(yīng)變絕緣體上硅結(jié)構(gòu)的方法及用此方法形成的絕緣體上硅結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)和器件及其制作方法，更具體地，涉及制作方法以及絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)、器件和集成電路，它們的特征在于提高了的載流子遷移率。
背景技術(shù)：
絕緣體上硅(SOI)結(jié)構(gòu)由疊加在二氧化硅絕緣層(即掩埋氧化物，或“BOX”)上的薄的有源硅層構(gòu)成，二氧化硅絕緣層本身也疊加在支撐硅襯底上。用于金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)技術(shù)和互補(bǔ)金屬-氧化物-半導(dǎo)體(CMOS)集成電路的SOI結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)已經(jīng)得到很好的證明。SOI結(jié)構(gòu)的絕緣層使得場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FET)能夠以高得多的速度工作，并且與傳統(tǒng)的體硅技術(shù)相比電絕緣性能更好、電學(xué)損耗更小。結(jié)果是性能的提高和功耗的減小。
在傳統(tǒng)MOSFET和CMOS技術(shù)中，制作在SOI結(jié)構(gòu)上的場(chǎng)效應(yīng)晶體管包括形成在有源硅層中的溝道。載流子遷移率是一個(gè)重要的參數(shù)，因?yàn)樗苯佑绊懙綀?chǎng)效應(yīng)晶體管的輸出電流和開(kāi)關(guān)性能。因此，提高器件性能的一個(gè)方法是通過(guò)使有源硅層發(fā)生雙軸或單軸應(yīng)變而提高溝道遷移率。凈應(yīng)變可通過(guò)在硅有源層中引入壓應(yīng)力或在硅有源層中引入張應(yīng)力來(lái)提供。使硅層平面中的晶格發(fā)生局部或全局應(yīng)變改變了硅層的電子能帶結(jié)構(gòu)。結(jié)果，面內(nèi)載流子遷移率可提高十至二十五個(gè)百分比，提高了器件性能。
也可通過(guò)引入由晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)的材料形成的插入層對(duì)整個(gè)襯底上的硅層均勻地引入雙軸張應(yīng)變。例如，可以通過(guò)在掩埋氧化層和硅有源層之間引入漸變硅鍺緩沖層和弛豫硅鍺層的薄的組合層而在SOI結(jié)構(gòu)中引入雙軸應(yīng)變有源硅層，硅有源層外延沉積在弛豫硅鍺層上。張應(yīng)變?cè)龃罅艘r底平面中的硅的原子間距，這增大了電子遷移率。層轉(zhuǎn)移方法可用于去除硅鍺層。均勻張應(yīng)變的存在提高了n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管NFET的器件溝道中的電子遷移率，并對(duì)于垂直于PFET器件溝道中的載流子流的方向引入的張應(yīng)變來(lái)說(shuō)，提高了p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)中的空穴遷移率。
單軸壓應(yīng)變可以通過(guò)工藝優(yōu)化而局部地引入到硅層中。少量的應(yīng)力可以通過(guò)操縱已有器件結(jié)構(gòu)——例如蓋帽層、間隔層和淺溝絕緣——的特性來(lái)引入。更大量的應(yīng)力可通過(guò)例如僅在PFET的源和漏區(qū)中沉積一層漸變硅鍺層來(lái)引入。局部引入硅鍺層可以對(duì)PFET溝道增加壓應(yīng)變，這在局部增大了空穴遷移率。
使用硅鍺層來(lái)形成應(yīng)變硅具有一些缺點(diǎn)。硅鍺層會(huì)在硅中引入缺陷，影響器件產(chǎn)率。在整個(gè)晶片上沉積全局性硅鍺層對(duì)于分別優(yōu)化NFET和PFET來(lái)說(shuō)是不合適的。硅鍺層還具有差的導(dǎo)熱性，某些摻雜劑在硅鍺層中擴(kuò)散得更快，這會(huì)影響形成在有源層中的源和漏區(qū)中的擴(kuò)散摻雜輪廓。另一個(gè)實(shí)際限制就是硅鍺層促使增大了有源區(qū)的總厚度，而在現(xiàn)代器件設(shè)計(jì)中，有源區(qū)的厚度是要比例減薄的。
因此，需要一種在SOI結(jié)構(gòu)的有源層中引入張應(yīng)變而無(wú)需使用下層弛豫硅鍺層的方法，還需要由該方法制作的具有應(yīng)變有源層的SOI結(jié)構(gòu)、器件和集成電路。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的原理，通過(guò)在絕緣體上硅襯底的有源層中引入張應(yīng)變形成了具有應(yīng)變有源層的SOI結(jié)構(gòu)、器件和集成電路。無(wú)需引入下層硅鍺層就給出了張應(yīng)變。為此，這樣的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)通常包括半導(dǎo)體材料有源層、襯底以及置于有源層和襯底之間的絕緣層。絕緣層具有加厚區(qū)域，將張應(yīng)力傳到有源層上，有效地將應(yīng)變引入到加厚區(qū)域之上的有源層的應(yīng)變區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的原理，局部增大掩埋絕緣層的厚度將張應(yīng)力局部轉(zhuǎn)移到上層有源層中。張應(yīng)力使氧化掩模所確定的有源層區(qū)域中發(fā)生應(yīng)變。應(yīng)變有源層的特征在于更大的載流子遷移率，從而提高了形成在應(yīng)變有源層中和其上的器件的器件性能。無(wú)需依賴于復(fù)雜的膜沉積技術(shù)就可以將應(yīng)變引入到有源層中，這是因?yàn)闆](méi)有在器件結(jié)構(gòu)中加入任何附加層就改變了下層絕緣層。特別地，可以使硅有源層應(yīng)變，避免硅鍺層的缺點(diǎn)。


在此引入并構(gòu)成本說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出本發(fā)明的實(shí)施方案，并與上面給出的本發(fā)明的一般描述和下面給出的實(shí)施方案的詳細(xì)描述一起用于解釋本發(fā)明的原理。
圖1為襯底的一部分的部分截面概略透視圖。
圖2為后續(xù)制造階段類似于圖1的視圖。
圖2A為沿圖2的2A-2A線的剖視圖。
圖3為后續(xù)制造階段類似于圖2的視圖。
圖4為后續(xù)制造階段類似于圖3的視圖。
圖5為一系列后續(xù)制造階段之后類似于圖4的視圖。
圖6A為根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施方案的一系列后續(xù)制造階段之后類似于圖5的視圖。
圖6B為類似于圖6A的視圖。
圖7為根據(jù)本發(fā)明替代實(shí)施方案的類似于圖2的視圖。
具體實(shí)施例方式
參見(jiàn)圖1，絕緣體上硅(SOI)襯底10包括硅有源層12，或另一合適的半導(dǎo)體材料，絕緣層16將其與處理晶片14垂直分隔開(kāi)。絕緣層16使有源層12與處理晶片14電絕緣。SOI襯底10可以用任何標(biāo)準(zhǔn)技術(shù)來(lái)制作，例如晶片鍵合，或者氧注入分離(SIMOX)技術(shù)。在本發(fā)明所示出的實(shí)施方案中，可以一開(kāi)始就用n型摻雜劑摻雜構(gòu)成有源層12的硅使其變?yōu)閚型，或用p型摻雜劑摻雜使其變?yōu)閜型。處理晶片可由任何合適的半導(dǎo)體材料形成，包括但不局限于硅和多晶態(tài)硅(多晶硅)。構(gòu)成絕緣層16的介電材料通常為二氧化硅，厚度在大約五十(50)納米至大約150納米之間，但也并非如此限制。有源層12可以薄至大約十(10)納米或更薄，通常在大約二十(20)納米至大約150納米之間。處理晶片14的厚度在圖1中并沒(méi)有按比例示出。
有源層12上通常蓋有硬掩模材料(例如襯墊氮化物)的蓋帽層22，以提供自對(duì)準(zhǔn)上氧化物阻擋層和拋光停止層。為此，在有源層12上加上一層硬掩模材料的共形空白層，它可以是10至150納米的氮化硅(Si3N4)。在共形空白層上涂上輻射敏感光刻膠層，用通過(guò)傳統(tǒng)光刻版投射的輻射來(lái)曝光，在光刻膠層中形成潛在的具有預(yù)期的島18的投射圖像圖案，并顯影以將潛在圖像圖案轉(zhuǎn)變成最終圖像圖案。腐蝕工藝(例如各向異性腐蝕工藝(反應(yīng)離子腐蝕))除去蓋帽層22中最終圖像圖案未覆蓋的區(qū)域中的硬掩模材料。在腐蝕工藝完成之后從SOI襯底10上剝離光刻膠層。
根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)選擇每個(gè)島18的線寬，在某些實(shí)施方案中，它處于大約15nm至大約125nm的范圍內(nèi)。絕緣層16以及相鄰島18之間的溝槽20提供了側(cè)向電絕緣。
這里對(duì)像“豎直”、“水平”等這樣的詞語(yǔ)的引用只是作為建立參考框架的例子，而不是作為限制。用于此處的詞語(yǔ)“水平”定義為平行于SOI襯底10的傳統(tǒng)平面或表面的平面，而不考慮取向。詞語(yǔ)“豎直”指的是垂直于如上定義的水平的方向。像“上”、“上方”、“下方”、“側(cè)”(例如“側(cè)壁”)、“更高”、“更低”、“之上”、“之下”和“下”都是相對(duì)于水平平面來(lái)定義。應(yīng)當(dāng)理解，只要不偏離本發(fā)明的精神和范圍，還可以采用各種其它參考框架。
參見(jiàn)圖2和2A，其中相似的附圖標(biāo)記指的是圖1中相似的并處于隨后制造階段的特征，制作氧化掩模材料條26以確定窗口28，通過(guò)該窗口將會(huì)發(fā)生氧化。窗口28中的每一個(gè)隔開(kāi)相鄰的條26，圖中只示出了一個(gè)窗口28。為了制作條26，在圖1的結(jié)構(gòu)上沉積氧化掩模材料空白層，并用標(biāo)準(zhǔn)光刻工藝和腐蝕工藝來(lái)構(gòu)圖。條26位于蓋帽層22和絕緣層16上表面上與島18、限制或側(cè)翼窗口28一起的區(qū)域中，并覆蓋這些區(qū)域。形成窗口28的定向腐蝕工藝留下氧化掩模材料隔離層30，覆蓋有源層12的垂直側(cè)壁中的每一個(gè)。形成窗口28的定向腐蝕工藝還應(yīng)當(dāng)停止在氧化掩模材料下方的薄腐蝕停止層材料上，以避免腐蝕蓋帽層22。
參見(jiàn)圖3，其中相似的附圖標(biāo)記指的是圖2中相似的并處于隨后制造階段的特征，用合適的工藝在SOI襯底10的水平平面和有源層12的下方局部區(qū)域32中的區(qū)域上充分加厚絕緣層16。絕緣層16加厚的區(qū)域通常與有源層12的區(qū)域垂直重合。絕緣層16的加厚可來(lái)源于大量消耗與絕緣層16有相同延伸范圍的有源層12的平坦下表面33和/或處理晶片14的平坦上表面35的材料以形成體積增大的具有新組分的材料的工藝，或者可以通過(guò)任何其它能夠擴(kuò)大或增加絕緣層16的有效厚度的機(jī)制來(lái)進(jìn)行。區(qū)域32通常是有源層12的面內(nèi)區(qū)域，在SOI襯底10的平面中與窗口28水平對(duì)齊。
絕緣層16的厚度增加的程度可以根據(jù)要形成在有源層12中的半導(dǎo)體器件所需的性能以及膨脹上的任何設(shè)計(jì)或物理限制而改變。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，隔開(kāi)相鄰條26的距離在大約一(1)m的量級(jí)。
在本發(fā)明的示例性實(shí)施方案中，使用熱氧化工藝來(lái)局部加厚SOI襯底12的絕緣層16，其中掩模24由不可氧化的材料(例如氮化硅)形成，用作氧化掩模。氧化工藝需要將SOI襯底10暴露在，例如氧化爐或快速熱退火腔中的干燥或潮濕的充滿氧氣的加熱環(huán)境中。選擇氧化條件以使得絕緣層16只有在有源層12的區(qū)域32下方的區(qū)域中發(fā)生選擇膨脹，并避免SOI襯底12上的均勻加厚絕緣層16。在某一特定實(shí)施方案中，在800℃至950℃下進(jìn)行濕法氧化，氧化時(shí)間應(yīng)足以使得區(qū)域32下方的區(qū)域上絕緣層的厚度增加1納米至10納米。在本發(fā)明的其它分隔相鄰條26的距離為大約0.2m的實(shí)施方案中，區(qū)域32下方氧化物厚度大約4.5納米的增加在區(qū)域32中產(chǎn)生了大約百分之0.1的應(yīng)變。絕緣層16的厚度增加由加厚區(qū)域上最大的厚度增加來(lái)確定，因?yàn)榧词乖趨^(qū)域32之下，厚度增加也是不均勻的，盡管本發(fā)明并非如此限制。
有源層12的氧化由來(lái)自加熱環(huán)境中的氧化氣體的氣態(tài)氧化物質(zhì)由于被形成絕緣層16的材料吸收而經(jīng)過(guò)窗口28的輸送引起。覆蓋島18的蓋帽層22和掩模24的條26以及遮蔽島18的豎直側(cè)壁的間隔層30阻擋了來(lái)自充滿氧氣的環(huán)境中的氣態(tài)氧化物質(zhì)(通常為O2或H2O)直接進(jìn)入有源層12，從而有源層12的側(cè)壁和上表面基本不受氧化工藝的影響。
繼續(xù)參見(jiàn)圖3并根據(jù)示例性實(shí)施方案，氣態(tài)氧化物質(zhì)從每個(gè)窗口28擴(kuò)散穿過(guò)絕緣層16以和有源層12下表面33中的硅發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。潛在地，如果構(gòu)成處理晶片14的材料容易氧化的話，擴(kuò)散物質(zhì)可能會(huì)與處理晶片14的上表面35中的材料發(fā)生發(fā)應(yīng)。對(duì)于有源層12在區(qū)域32中的部分來(lái)說(shuō)，氧化物質(zhì)進(jìn)入有源層12的下表面33的擴(kuò)散路徑比處于區(qū)域32之外、掩模24的條26下方的區(qū)域中的要短。另外，且如果有的話，對(duì)于處理晶片14在區(qū)域32中的區(qū)域來(lái)說(shuō)，氧化物質(zhì)進(jìn)入處理晶片14的上表面35的擴(kuò)散路徑比處理晶片14處于區(qū)域32外位于掩模24的條26下方的區(qū)域中的要短。因而，絕緣層16的有效厚度增加在區(qū)域32下方更大，絕緣層16可具有與有源層12的氧化部分相同且潛在地與處理晶片14的氧化部分相同的組分。正如已知的，所形成的二氧化硅的厚度等于所消耗的硅的厚度的大約2.27倍。絕緣層16的局部膨脹相對(duì)于被掩模24的條26覆蓋的相鄰區(qū)域豎直提升了覆蓋在絕緣層16的加厚區(qū)域上的有源層12的區(qū)域32。
絕緣層16的膨脹壓迫每個(gè)島18的區(qū)域32中的有源層12的材料，這在區(qū)域32中引入凈應(yīng)變量。這一凈局部應(yīng)變量(它通常在一個(gè)百分比的十分之一到十分之二的范圍內(nèi))調(diào)整了有源層12的應(yīng)變區(qū)域32中的載流子的電學(xué)特性。如果有源層12是硅，則應(yīng)變使得區(qū)域32中的載流子遷移率增大了差不多百分之二十或更大。因而，如果例如器件溝道位于應(yīng)變區(qū)域32中的話隨后制作在每個(gè)島18中的器件性能將得到提高?？梢哉{(diào)節(jié)氧化的量以影響引入到應(yīng)變區(qū)域32中的應(yīng)變程度。另外，窗口28的寬度對(duì)引入到區(qū)域32中的應(yīng)變也有影響。
參見(jiàn)圖4，其中相似的附圖標(biāo)記指的是圖3中相似的并處于隨后制造階段的特征，用對(duì)有源層12和絕緣層16的材料具有選擇性的腐蝕工藝將掩模24(圖3)從SOI襯底10上剝離。如果掩模24和蓋帽層22由相同材料形成，則蓋帽層22的厚度必須大于掩模24的厚度從而條26之間蓋帽層22不會(huì)被完全去除。先前位于掩模24之下的島18的區(qū)域基本由有源層12的側(cè)面區(qū)域在絕緣層16上的附著來(lái)錨定下來(lái)，從而防止或限制了應(yīng)變區(qū)域32的弛豫。結(jié)果，應(yīng)變區(qū)域32被絕緣層16在區(qū)域32下方的合適位置中的增加的厚度或膨脹永久壓迫。如果預(yù)計(jì)會(huì)有一些弛豫，那么可以增大區(qū)域32中的初始應(yīng)變以補(bǔ)償弛豫。
參見(jiàn)圖5、6A和6B，其中相似的附圖標(biāo)記指的是圖4中相似的并處于隨后制造階段的特征，半導(dǎo)體器件形成在島18之中和之上，島18有溝道區(qū)域位于應(yīng)變區(qū)域32中，這增大了器件中的載流子遷移率，從而器件性能得到提高。這里所示的MOSFET器件并不是限制性的，正如本領(lǐng)域技術(shù)人員所知的，其它類型的半導(dǎo)體器件(例如存儲(chǔ)單元、其它類型的晶體管等)也可受益于此處所描述的應(yīng)變區(qū)域。
特別地，參見(jiàn)圖5，某一類型的半導(dǎo)體器件34a可以是金屬-氧化物-半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(MOSFET)，每個(gè)都具有源/漏區(qū)域36、38和位于確定在源/漏區(qū)域36、38之間的有源層12中的溝道42上方的靜電耦合柵電極40。薄的柵電介質(zhì)44將柵電極42與溝道42電絕緣。用于形成柵電極42的材料可以是例如多晶硅、鎢，或任何其它希望的材料，而源/漏區(qū)域36、38和它們的擴(kuò)展部分可以通過(guò)注入合適的摻雜劑物質(zhì)來(lái)形成。正如技術(shù)中所眾所周知的，可以在柵電極42的豎直側(cè)壁上再加上一種材料(例如氮化硅)的側(cè)壁間隔層37、39。間隔層37、39和柵電極42一起用作源/漏區(qū)域36、38的深摻雜部分的注入的自對(duì)準(zhǔn)掩模。隔離區(qū)域43提供有源層12的相鄰島18之間的電隔離。隔離區(qū)域43填入合適的介電材料，例如化學(xué)氣相沉積(CVD)所共形沉積的二氧化硅，并由化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)工藝或任何其它合適的平面化技術(shù)來(lái)拋平并平面化。蓋帽層22用作平面化工作的拋光停止層，并在平面化工作之后去除。
載流子在源/漏區(qū)域36、38之間通過(guò)溝道42流動(dòng)，正比于溝道42中的電阻率變化，后者正比于施加在柵電極40上的電壓。器件34a被制作成每個(gè)溝道42都與其中一個(gè)應(yīng)變區(qū)域32相重合。在本發(fā)明的某些實(shí)施方案中，器件3a4為n溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(NFET)而任何出現(xiàn)在集成電路中的p溝道場(chǎng)效應(yīng)晶體管(PFET)都形成在SOI襯底的沒(méi)有應(yīng)變區(qū)域32的區(qū)域中。場(chǎng)效應(yīng)晶體管用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的傳統(tǒng)制作工藝來(lái)形成。
特別地，參見(jiàn)圖6A和6B，另一種類型的半導(dǎo)體器件34b可以是自對(duì)準(zhǔn)雙柵鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(finFET)，每個(gè)都具有薄的垂直層(鰭(fin))，提供溝道46和確定兩個(gè)獨(dú)立的位于溝道區(qū)域46側(cè)面的柵部分48a、48b的柵電極48(圖5C)。柵電極48位于源/漏區(qū)域50、52之間并覆在溝道46之上。柵電極48通過(guò)柵電介質(zhì)47與柵電極48電絕緣。間隔層54、56位于柵電極48的側(cè)面。器件34b制作成使得溝道46與應(yīng)變區(qū)域32重合。本發(fā)明預(yù)期全部或部分蓋帽層22可以留在完成的器件結(jié)構(gòu)中的有源層12上。finFET由本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的傳統(tǒng)制作工藝來(lái)形成。
參見(jiàn)圖7，其中相似的附圖標(biāo)記指的是圖2中相似的特征，在使用掩模24并構(gòu)圖之前，可以在蓋帽層22上加一墊層58。墊層58是任何用作構(gòu)圖掩模24的腐蝕和去除掩模24的腐蝕過(guò)程中的腐蝕停止層。墊層58有效地防止了這些腐蝕工藝對(duì)條26之間的蓋帽層22的減薄。一種合適的用作墊層58的材料是二氧化硅，如果蓋帽層22是氮化硅的話，厚度在大約2納米至大約10納米。蓋帽層22的過(guò)度減薄會(huì)降低其作為拋光停止層和氧化掩模的有效性。
雖然通過(guò)描述各種實(shí)施方案示出了本發(fā)明并且對(duì)這些實(shí)施方案都進(jìn)行了相當(dāng)詳細(xì)的描述，但是并不是要將所附權(quán)利要求的范圍約束在或以任何方式局限在這樣的細(xì)節(jié)上。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，將能很容易看到另外的優(yōu)點(diǎn)和調(diào)整。這樣，本發(fā)明在其更廣的方面中并不局限于所示和描述的特定細(xì)節(jié)代表性裝置和方法以及示意性實(shí)施例。因此，只要不偏離申請(qǐng)人的一般發(fā)明性思想，就可以與這些細(xì)節(jié)有所不同。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，包含半導(dǎo)體材料有源層，所述有源層包括應(yīng)變區(qū)域；襯底；置于所述有源層和所述襯底之間的絕緣層，所述絕緣層包含位于所述應(yīng)變區(qū)域下方的加厚區(qū)域，所述加厚區(qū)域?qū)垜?yīng)力傳遞到所述應(yīng)變區(qū)域。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述絕緣層為掩埋氧化物層，而所述有源層為硅。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含被限定在所述有源層中的源；被限定在所述有源層中的漏；以及被限定在所述有源層的位于所述源和所述漏之間的部分中的溝道，所述溝道至少部分位于所述有源層的所述應(yīng)變區(qū)域中。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含與所述有源層限定所述溝道的所述部分電絕緣的柵電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述應(yīng)變區(qū)域分開(kāi)所述柵電極。
6.根據(jù)權(quán)利要求4的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述柵電極基本上覆蓋所述溝道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含用所述有源層制作的半導(dǎo)體器件。
8.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述有源層為硅，而所述絕緣層的所述加厚區(qū)域通過(guò)所述有源層的氧化來(lái)形成。
9.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述絕緣層為二氧化硅。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述襯底為硅而所述加厚區(qū)域由所述襯底的氧化來(lái)形成。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述張應(yīng)力對(duì)于提高所述應(yīng)變區(qū)域中的載流子遷移率是有效的。
12.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述加厚區(qū)域的厚度增加大約5納米至大約10納米的增量。
13.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述絕緣層的所述加厚區(qū)域的厚度大于所述絕緣層位于所述加厚區(qū)域側(cè)面的環(huán)繞區(qū)域的厚度。
14.根據(jù)權(quán)利要求1的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，進(jìn)一步包含第一和第二錨定片，位于所述應(yīng)變區(qū)域側(cè)面，所述第一和第二錨定片用于限制所述有源層的所述應(yīng)變區(qū)域的弛豫。
15.根據(jù)權(quán)利要求16的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其中所述第一和第二錨定片包含所述有源區(qū)位于所述應(yīng)變區(qū)域側(cè)面的相鄰區(qū)域。
16.一種制作應(yīng)變半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包含在有源層和下方絕緣層之間的位置處局部地選擇氧化有源層，使得在加厚區(qū)域上增大絕緣層的厚度，加厚區(qū)域在有源層中引入張應(yīng)力以在加厚區(qū)域上的有源層中形成應(yīng)變區(qū)域。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中有源層為硅，而選擇氧化絕緣層包含使有源層與從周圍環(huán)境擴(kuò)散到絕緣層中的氣態(tài)氧化物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)以形成絕緣層的加厚區(qū)域。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中選擇氧化絕緣層包含用氧化掩模覆蓋絕緣層和有源層；在氧化掩模中形成窗口，使得氣態(tài)氧化物質(zhì)能夠傳送到絕緣層中以便隨后的向加厚區(qū)域的擴(kuò)散。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中覆蓋絕緣層和有源層包含形成氮化硅的構(gòu)圖層。
20.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包含在有源層中形成源和漏，源和漏位于至少部分被限定于有源層的應(yīng)變區(qū)域中的溝道的側(cè)面。
21.根據(jù)權(quán)利要求20的方法，進(jìn)一步包含形成柵電極，與有源層電絕緣并覆蓋溝道。
22.根據(jù)權(quán)利要求21的方法，其中應(yīng)變區(qū)域分開(kāi)柵電極。
23.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，進(jìn)一步包含選擇氧化支持絕緣層的襯底位于應(yīng)變區(qū)域下方的位置處的部分，從而增大上方絕緣層在加厚區(qū)域中的厚度。
24.根據(jù)權(quán)利要求23的方法，其中絕緣層包含二氧化硅，而襯底包含硅。
25.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中絕緣層包含二氧化硅，而有源層包含硅。
26.一種制作應(yīng)變半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的方法，包含在位于有源層的應(yīng)變區(qū)域下方的位置處加厚絕緣層的加厚區(qū)域，使得在有源層中引入張應(yīng)力，并由此在有源層中形成應(yīng)變區(qū)域。
27.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，其中加厚加厚區(qū)域進(jìn)一步包含在有源層和絕緣層之間的介面處選擇氧化有源層，使得局部增大加厚區(qū)域的厚度。
28.根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中有源層為硅，且加厚加厚區(qū)域包含使有源層與來(lái)自周圍環(huán)境在絕緣層中擴(kuò)散至應(yīng)變區(qū)域下方用于形成絕緣層的加厚區(qū)域的位置的氣態(tài)氧化物質(zhì)發(fā)生發(fā)應(yīng)。
29.根據(jù)權(quán)利要求28的方法，其中與有源層反應(yīng)包含用氧化掩模覆蓋絕緣層和有源層；在氧化掩模中形成窗口，使得氣態(tài)氧化物質(zhì)能夠傳送到絕緣層中以便隨后的擴(kuò)散。
30.根據(jù)權(quán)利要求29的方法，其中覆蓋絕緣層和有源層包含形成氮化硅的構(gòu)圖層。
31.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，進(jìn)一步包含在有源層中形成源和漏，源和漏位于至少部分被限定于有源層的應(yīng)變區(qū)域中的溝道的側(cè)面。
32.根據(jù)權(quán)利要求31的方法，進(jìn)一步包含形成與有源層電絕緣并覆蓋溝道的柵電極。
33.根據(jù)權(quán)利要求32的方法，其中應(yīng)變區(qū)域分開(kāi)柵電極。
34.根據(jù)權(quán)利要求26的方法，進(jìn)一步包含在位于應(yīng)變區(qū)域下方的位置處選擇地氧化支持絕緣層的襯底，使得增大上方絕緣層在加厚區(qū)域中的厚度。
全文摘要
一種絕緣體上硅(SOI)器件和結(jié)構(gòu)，在硅有源層中具有局部應(yīng)變區(qū)域，通過(guò)增大隔開(kāi)硅有源層和襯底的掩埋絕緣層的下方區(qū)域的厚度而形成。從絕緣層的下方加厚區(qū)域傳遞到上方應(yīng)變區(qū)域的應(yīng)力增大了有源層的這些受限區(qū)域中的載流子遷移率。形成在該硅有源層中和上的器件可受益于隔開(kāi)的應(yīng)變區(qū)域中的增大的載流子遷移率。
文檔編號(hào)H01L29/786GK1914722SQ200580003133
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2005年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月31日
發(fā)明者古川俊治, 查爾斯·W.·考伯格三世, 詹姆斯·A.·斯林科曼 申請(qǐng)人:國(guó)際商業(yè)機(jī)器公司