本申請(qǐng)大致上涉及半導(dǎo)體裝置，以及涉及在制造晶體管裝置時(shí)可以采用的各種應(yīng)力記憶技術(shù)。

背景技術(shù)：

在制造先進(jìn)集成電路(如cpu、儲(chǔ)存設(shè)備、特殊用途集成電路(applicationspecificintegratedcircuits,asic))時(shí)，需要根據(jù)指定的電路布局，在給定的芯片區(qū)域中形成大量的電路元件，其中場(chǎng)效晶體管(nmos和pmos晶體管)是在制造這種集成電路裝置中使用的電路元件的重要類型。場(chǎng)效晶體管(不論是nmos晶體管或pmos晶體管)典型地包括在半導(dǎo)體基板上形成并由通道區(qū)分隔開的摻雜源極和漏極區(qū)。柵極絕緣層位于通道區(qū)之上且導(dǎo)電性柵電極位于該柵極絕緣層的上方。藉由施加適當(dāng)?shù)碾妷旱綎烹姌O，通道區(qū)變成導(dǎo)通并允許電流從源極區(qū)流向漏極區(qū)。

裝置設(shè)計(jì)者不斷地受到壓力，以增加晶體管及使用這樣的晶體管的集成電路產(chǎn)品的操作速度和電性效能。鑒于目前晶體管裝置的柵極長(zhǎng)度(源極區(qū)和漏極區(qū)之間的距離)可以是大約20-50納米，并考慮到在將來預(yù)計(jì)會(huì)進(jìn)一步縮小，故裝置設(shè)計(jì)者已采用多種技術(shù)以努力改善裝置性能，例如，使用高-k介電質(zhì)、使用金屬柵電極結(jié)構(gòu)、在柵電極結(jié)構(gòu)中納入功函數(shù)金屬等。裝置設(shè)計(jì)師們用于提高裝置性能的另一種技術(shù)是在裝置的通道區(qū)誘發(fā)期望的應(yīng)力，即，在nmos裝置的通道區(qū)誘發(fā)拉伸應(yīng)力(以改善攜帶電荷的(charge-carrying)電子的遷移率)以及在pmos裝置的通道區(qū)誘發(fā)壓縮應(yīng)力(以改善的攜帶電荷的電洞的遷移率)。各種應(yīng)力記憶技術(shù)是本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的。

在cmos應(yīng)用中形成具有所需拉伸應(yīng)力的nmos晶體管的一個(gè)典型現(xiàn)有技術(shù)工藝流程如下。在形成柵極結(jié)構(gòu)后，在p型裝置被遮罩的情況下，對(duì)n型裝置形成n型延伸和環(huán)形植入，接著在n型裝置被遮罩的情況下，對(duì)p型裝置形成延伸和環(huán)形植入，在p型裝置上形成間隔物，在p型裝置的源極/漏極區(qū)中蝕刻出空腔并在該p型裝置的空腔中形成外延半導(dǎo)體材料。接下來，對(duì)n型裝置執(zhí)行所謂的應(yīng)力記憶技術(shù)(stressmemorizationtechnique,smt)工藝模塊。在n型裝置形成間隔物以及使用諸如鍺的材料執(zhí)行非晶化植入(amorphizationimplant)工藝來將源極/漏極區(qū)非晶化(例如，使用鍺在約55kev，3e¹⁴ion/cm²的劑量)。之后，smt模塊包括在基板上形成二氧化硅層(例如，約4納米厚)，形成覆蓋材料層(例如，具有所需內(nèi)在應(yīng)力的氮化硅厚層(例如，約40納米厚))，以及在氮?dú)猸h(huán)境中以750℃加熱該裝置約10分鐘。之后，氮化硅層和二氧化硅層通過執(zhí)行一或多個(gè)蝕刻工藝移除。然后，經(jīng)由在裝置的源極/漏極區(qū)中沉積外延半導(dǎo)體材料而在n型裝置上形成凸起源極/漏極區(qū)。之后，經(jīng)由執(zhí)行離子植入工藝形成源極/漏極植入?yún)^(qū)。稍后執(zhí)行加熱工藝以修復(fù)基板被破壞的晶格結(jié)構(gòu)，這種破壞是由于非晶化植入工藝及在此工藝流程時(shí)對(duì)基板所執(zhí)行的其他離子植入工藝所造成的。

現(xiàn)有技術(shù)的應(yīng)力記憶技術(shù)具有一個(gè)缺點(diǎn)，當(dāng)擴(kuò)散長(zhǎng)度(lengthofdiffusion，lod，其維度在所討論的柵極結(jié)構(gòu)的邊緣和有源區(qū)的邊緣之間)小的時(shí)候，不會(huì)形成堆垛層錯(cuò)(stackingfault)。因此，堆垛層錯(cuò)往往無法形成于相鄰的有源區(qū)的自由表面，即，有源區(qū)和隔離材料之間的界面。圖1a是集成電路產(chǎn)品10的tem照片，其包括由例示性隔離區(qū)16在半導(dǎo)體基板中定義的有源區(qū)11上面形成的多個(gè)nmos晶體管，該晶體管包括柵極結(jié)構(gòu)12和凸起源極/漏極區(qū)13。理想情況下，經(jīng)由執(zhí)行應(yīng)力記憶技術(shù)，堆垛層錯(cuò)14(有時(shí)在業(yè)界被稱為刃型位錯(cuò)(edgedislocation))將在裝置的的凸起源極/漏極區(qū)13下方的有源區(qū)11中形成。理想中，對(duì)于[100]基板而言，針對(duì)具有非常小的柵極長(zhǎng)度和非常緊湊的柵間距(節(jié)距)的目前現(xiàn)有裝置，堆垛層錯(cuò)14將具有倒「v」形狀的構(gòu)造，如在虛線區(qū)域15所描繪的。針對(duì)不同于基板[100]的其它基板上所形成的裝置，堆垛層錯(cuò)14可具有倒「v」之外的形狀，即當(dāng)基板具有不同的結(jié)晶方向時(shí)，倒「v」形狀的堆垛層錯(cuò)結(jié)構(gòu)14的向下的「腿」的角度可以是不同的。在一些應(yīng)用中，位錯(cuò)甚至可能不會(huì)彼此交叉，即，堆垛層錯(cuò)可以不相互交叉，所以不會(huì)形成倒「v」形狀的堆垛層錯(cuò)「頂點(diǎn)」。因此，上述所謂堆垛層錯(cuò)14具有一個(gè)倒「v」形狀構(gòu)造只是一個(gè)速記參考。然而，對(duì)于相鄰于隔離區(qū)16(即，當(dāng)lod小時(shí))的邊緣而形成的晶體管而言，此種堆垛層錯(cuò)14不會(huì)在裝置的源極/漏極區(qū)中形成，如虛線區(qū)域17中表現(xiàn)出沒有這種堆垛層錯(cuò)14的情況。缺乏堆垛層錯(cuò)14表示該特定晶體管裝置沒有從執(zhí)行smt模塊相關(guān)聯(lián)的工藝接收到任何顯著益處，即，此種nmos裝置在源極/漏極區(qū)不具有所需的堆垛層錯(cuò)14。因此，缺乏或者至少?zèng)]有完全形成堆垛層錯(cuò)14的晶體管，其效能將不如存在有堆垛層錯(cuò)14的晶體管裝置，如圖1a中虛線區(qū)域15所描繪者。這也可能導(dǎo)致整個(gè)芯片的裝置效能變化。部分已經(jīng)嘗試使用富氫的氮化硅作為應(yīng)力誘發(fā)材料層和/或用于smt非晶化的氟植入，以改善所需的堆垛層錯(cuò)14的形成。高接面漏電是現(xiàn)有典型smt工藝的另一個(gè)問題。

本申請(qǐng)針對(duì)各種應(yīng)力記憶技術(shù)，以減少或消除上文所指出的一或多個(gè)問題。圖1b示出根據(jù)本文所公開的方法制備的改進(jìn)的裝置的tem照片。如可以在圖1b中看出者，集成電路產(chǎn)品10具有完全形成的堆垛層錯(cuò)14。本申請(qǐng)的應(yīng)力記憶技術(shù)會(huì)導(dǎo)致相較于現(xiàn)有技術(shù)的裝置在接面漏電和跨晶圓驅(qū)動(dòng)電流的變化上有顯著的減少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

以下提出對(duì)本申請(qǐng)的簡(jiǎn)要概述，以提供本申請(qǐng)的一些態(tài)樣的基本理解。此概述不是詳盡的簡(jiǎn)介。其唯一的目的是提出一些簡(jiǎn)化形式的概念做為稍后實(shí)施方式的前言。

一般而言，本申請(qǐng)涉及在制造晶體管裝置時(shí)可以采用的各種應(yīng)力記憶技術(shù)。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)內(nèi)容涉及一種方法，其包括：

制造nmos晶體管裝置，該nmos晶體管裝置包括基板和設(shè)置在該基板上方的柵極結(jié)構(gòu)，該基板包括至少部分在該柵極結(jié)構(gòu)下方的通道區(qū)，該制造包括：

通過將氮離子植入該基板中以執(zhí)行氮離子植入工藝，從而在該基板中形成應(yīng)力區(qū)，該應(yīng)力區(qū)由該通道區(qū)分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)具有應(yīng)力區(qū)深度；

在該nmos晶體管裝置之上形成覆蓋材料層；以及

在該覆蓋材料層就位后，執(zhí)行應(yīng)力成形退火工藝，從而在該應(yīng)力區(qū)形成堆垛層錯(cuò)。

在另一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)內(nèi)容涉及一種方法，包括：

制造nmos晶體管裝置，該nmos晶體管裝置包括基板和設(shè)置在該基板上方的柵極結(jié)構(gòu)，該基板包括至少部分在該柵極結(jié)構(gòu)下方的通道區(qū)，該制造包括：

通過將非晶化離子材料植入該基板中以執(zhí)行非晶化離子植入工藝，從而在該基板中形成應(yīng)力區(qū)，該應(yīng)力區(qū)由該通道區(qū)分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)具有應(yīng)力區(qū)深度；

通過將氮離子植入該應(yīng)力區(qū)中以執(zhí)行氮離子植入工藝；

在該nmos晶體管裝置之上形成覆蓋材料層；以及

在該覆蓋材料層就位后，執(zhí)行應(yīng)力成形退火工藝，從而在應(yīng)力區(qū)形成堆垛層錯(cuò)。

在又一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)內(nèi)容涉及nmos晶體管裝置，包括：

基板；

柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在該基板上方；

通道區(qū)，至少部分在該柵極結(jié)構(gòu)下方；

其中，該基板包括含氮的應(yīng)力區(qū)，其中，該應(yīng)力區(qū)由該通道區(qū)分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)包括至少一個(gè)堆垛層錯(cuò)；以及其中，該應(yīng)力區(qū)具有應(yīng)力區(qū)深度；以及

源極和漏極區(qū)，包含源極和漏極摻雜劑材料；其中，該源極和漏極區(qū)位于該應(yīng)力區(qū)，其中，該源極和漏極區(qū)被該通道區(qū)隔開；其中，該源極和漏極區(qū)具源極和漏極區(qū)深度；以及其中，該應(yīng)力區(qū)深度大于源極和漏極區(qū)深度。

附圖說明

本申請(qǐng)可以經(jīng)由結(jié)合附圖并參考以下描述來了解，其中相同的元件符號(hào)標(biāo)識(shí)類似的元件：

圖1a示出現(xiàn)有技術(shù)裝置的tem照片，其中堆垛層錯(cuò)已形成在所示某些晶體管裝置的源極/漏極區(qū)中；

圖1b示出根據(jù)本文所公開的方法制備的改進(jìn)的裝置的tem照片；

圖2a及2b以理想化截面圖描繪形成延伸植入?yún)^(qū)的各個(gè)態(tài)樣；

圖3a至3d和圖4a至4e以理想化截面圖描繪在制造晶體管裝置時(shí)可能采用的本文所公開的應(yīng)力記憶技術(shù)的各種說明性實(shí)施例；

圖5、圖6a及6b和圖7a至7c以理想化截面圖描繪源極/漏極區(qū)的形成方法的各種說明性實(shí)施例。

盡管本文所公開的主題容許各種修改和替代形式，但其具體實(shí)施例已經(jīng)經(jīng)由實(shí)施例在附圖的方式示出并在本文中詳細(xì)說明。然而，應(yīng)當(dāng)理解，具體實(shí)施例的描述本文不旨在限制本申請(qǐng)內(nèi)容所公開的特定形式，相反地，其意圖是包含本申請(qǐng)的精神和范圍內(nèi)的所有修改、等同物和替代物，如權(quán)利要求限定者。

符號(hào)說明

10集成電路產(chǎn)品

11有源區(qū)

12柵極結(jié)構(gòu)

13凸起源極/漏極區(qū)

14堆垛層錯(cuò)、堆垛層錯(cuò)結(jié)構(gòu)

15虛線區(qū)域

16隔離區(qū)

17虛線區(qū)域

200nmos晶體管、晶體管、nmos晶體管裝置、裝置

201半導(dǎo)體基板、基板

202溝槽隔離結(jié)構(gòu)

203柵極結(jié)構(gòu)

204柵電極

205柵極絕緣層

206柵極蓋層

207延伸離子植入工藝

208延伸植入?yún)^(qū)、摻雜延伸植入?yún)^(qū)

209側(cè)壁間隔物、間隔物

210氮離子植入工藝

211應(yīng)力區(qū)

212襯里層

213覆蓋材料層

214應(yīng)力成形退火工藝

215堆垛層錯(cuò)

216非晶化離子植入工藝

217源極和漏極離子植入工藝

218源極和漏極區(qū)

219額外的半導(dǎo)體材料

220凸起的源極和漏極區(qū)

221源極和漏極空腔

222源極和漏極區(qū)

223源極和漏極離子植入工藝

230通道區(qū)

240應(yīng)力區(qū)深度

250源極和漏極區(qū)深度

260源極和漏極離子植入工藝。

具體實(shí)施方式

某些術(shù)語在全文中用來指稱特定元件。但是，不同的實(shí)體可以用不同的名稱來指稱一個(gè)元件。本文不打算區(qū)分名稱不同但功能相同的元件。術(shù)語「包括」和「包含」在本文中用于在開放式的，因此，意味著「包括，但不限于」。

單數(shù)形式「一」，「一個(gè)」，和「該」包括多個(gè)對(duì)象，除非上下文另有明確說明。

近似的語言，如本文整個(gè)說明書和權(quán)利要求書中使用的，可以用于修飾任何定量表示，而其所涉及的改變并不會(huì)導(dǎo)致基本功能的改變。因此，諸如「約」，由一或多個(gè)術(shù)語修飾的值并不限于所規(guī)定的精確值。在一些情況下，近似的語言可對(duì)應(yīng)于儀器的精確度用來測(cè)量數(shù)值。

本主題現(xiàn)在將參照附圖進(jìn)行說明。各種結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)和裝置在附圖中示意性地描繪僅為解釋的目的。附圖被納入用以描述和解釋本發(fā)明的說明性例子。詞語和本文所用的慣用語應(yīng)被理解和解釋為與具有這些單詞和慣用語的業(yè)內(nèi)人士理解一致的含義。術(shù)語或慣用語沒有特殊的定義，當(dāng)一個(gè)定義和一般的含義不同時(shí)，是那些在行業(yè)中普通人所能理解的，意在暗示本文前后使用一致的術(shù)語或慣用語。該術(shù)語或慣用語旨在具有特殊含義的范圍內(nèi)，這樣的特殊定義將被明確地以定義方式在說明書中直接且明確地提供該術(shù)語或慣用語的特殊定義。

本申請(qǐng)內(nèi)容涉及在制造晶體管裝置時(shí)可以采用的各種應(yīng)力記憶技術(shù)。顯而易見的，本方法適用于各種裝置，包括(但不限于)邏輯裝置、記憶體裝置等，并且可以采用本文公開的方法，以形成n型或p型半導(dǎo)體裝置。此外，各種摻雜區(qū)，例如，源極/漏極區(qū)、環(huán)形植入?yún)^(qū)、阱區(qū)(wellregion)等，都沒有在附圖中示出。當(dāng)然，這里所公開的發(fā)明不應(yīng)該被視為限制于這里示出和描述的說明性例子。本文公開的各種元件和裝置結(jié)構(gòu)可以采用各種不同的材料形成，以及經(jīng)由執(zhí)行各種已知技術(shù)來形成，例如，化學(xué)氣相沉積(cvd)工藝、原子層沉積(ald)工藝、熱生長(zhǎng)工藝、旋涂技術(shù)等，這些不同層的材料厚度變化也可以取決于具體的應(yīng)用。參照附圖，本文所公開的裝置和方法的各種示例性實(shí)施例將更加詳細(xì)地描述。

圖2a至7c描繪在制造晶體管裝置時(shí)，可以采用本文所公開的應(yīng)力記憶技術(shù)的各種說明性實(shí)施例。圖2a是在早期制造階段的說明性nmos晶體管200的簡(jiǎn)化視圖。在半導(dǎo)體基板201的有源區(qū)中及之上形成晶體管200，該有源區(qū)是由在基板201內(nèi)形成的說明性溝槽(trench)隔離結(jié)構(gòu)202所定義。該基板201可具有各種組構(gòu)，如所描繪的本體(bulk)硅組構(gòu)。基板201還可以是絕緣體上硅(silicon-on-insulator，soi)組構(gòu)，其包括本體硅層、埋入絕緣層和有源層，其中，在該有源層中及之上形成半導(dǎo)體裝置。因此，術(shù)語基板或半導(dǎo)體基板應(yīng)被理解為涵蓋所有半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)?；?01也可以由硅以外的材料構(gòu)成。

在圖2a中所描繪的制造點(diǎn)來看，該晶體管200包括示意性描繪的柵極結(jié)構(gòu)203，其通常包括說明性柵極絕緣層205和說明性柵電極204。柵極絕緣層205可以包括各種不同的材料，例如，二氧化硅和所謂的高-k(k大于10)絕緣材料等。類似地，柵電極204也可以是諸如多晶硅或非晶質(zhì)硅的材料制成，或者它可以包括可充當(dāng)柵電極204的一或多個(gè)金屬層。本領(lǐng)域的技術(shù)人員在完整的讀完本申請(qǐng)之后將了解到，在附圖中所描繪的晶體管200的柵極結(jié)構(gòu)203(即，柵極絕緣層205和柵電極204)是為了在本質(zhì)上的代表。即，柵極結(jié)構(gòu)203可以包括多種不同的材料，它可具有各種組構(gòu)，并且其柵極結(jié)構(gòu)203可以使用任一所謂的「柵極優(yōu)先」(gate-first)或「置換柵極」(replacement-gate)處理技術(shù)制造。為了便于說明，說明性晶體管200將被描述為具有多晶硅柵電極204，但是，本發(fā)明不應(yīng)該被視為限定于這樣的示例性實(shí)施例。

繼續(xù)參考圖2a，還示出柵極蓋層206(例如，氮化硅)和所謂的延伸植入?yún)^(qū)208。經(jīng)由光阻遮罩(未示出)執(zhí)行離子植入工藝，也就是說，經(jīng)由對(duì)nmos晶體管200植入n型摻雜物，在基板201中形成該延伸植入?yún)^(qū)208。雖然在圖中未示出，但在圖2a中所描繪的制造點(diǎn)，所謂的環(huán)形植入?yún)^(qū)(未示出)是典型地經(jīng)由執(zhí)行有角度的離子植入工藝(在nmos晶體管用p型摻雜劑)在基板201中形成。在圖2a中所描繪的晶體管200的各種結(jié)構(gòu)和區(qū)域可經(jīng)由執(zhí)行公知的工藝來形成。例如，柵極結(jié)構(gòu)203可以藉由沉積不同層的材料，然后執(zhí)行一或多個(gè)蝕刻工藝以定義柵極結(jié)構(gòu)203以及柵極蓋層206的基本層堆迭來形成。

因此，參考圖2a和2b，本申請(qǐng)的方法可以包括：執(zhí)行延伸離子植入工藝207，通過將延伸摻雜劑材料植入到基板201中，從而在基板201中形成摻雜延伸植入?yún)^(qū)208，該摻雜延伸植入?yún)^(qū)208由通道區(qū)230分隔開；以及執(zhí)行延伸摻雜劑活化退火工藝以活化該延伸摻雜劑材料。該延伸摻雜劑材料可選自包括鍺、碳、砷、磷、以及它們的任何混合物所組成的群組。接著，側(cè)壁間隔物209可相鄰于柵極結(jié)構(gòu)203形成。該側(cè)壁間隔物209可經(jīng)由沉積間隔物材料層(例如，氮化硅)來形成，然后對(duì)該間隔物材料層執(zhí)行非等向性蝕刻工藝來形成如圖2b中描繪的間隔物209。該間隔物209的基部厚度或?qū)挾瓤梢愿鶕?jù)特定的應(yīng)用而變化。

參照?qǐng)D3a-3d，在一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)內(nèi)容涉及一種方法，包括：

制造nmos晶體管裝置200，nmos晶體管裝置200包括基板201和設(shè)置在基板上方的柵極結(jié)構(gòu)203，該基板包括至少部分在柵極結(jié)構(gòu)203下方的通道區(qū)230，該制造包括：

通過將氮離子植入基板201中以執(zhí)行氮離子植入工藝210，從而形成在該基板201中的應(yīng)力區(qū)211，該應(yīng)力區(qū)211由該通道區(qū)230分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)211具有應(yīng)力區(qū)深度240(從基板201的表面測(cè)得)，如在圖3a中所描繪的；

在nmos晶體管裝置200之上形成覆蓋材料層213，如在圖3b中所描繪的；以及

在覆蓋材料層213就位后，執(zhí)行應(yīng)力成形退火工藝214，從而在應(yīng)力區(qū)211形成堆垛層錯(cuò)215，如圖3c中描繪的。

所得nmos晶體管裝置如圖3d中所描繪。氮離子植入工藝的植入能量和植入劑量可以取決于應(yīng)用和所選擇的工藝流程而變化。例如，執(zhí)行該氮離子植入工藝210，其植入能量可以落在約10kev到約30kev的使用范圍內(nèi)，而氮離子的劑量可落入約1e¹⁴ions/cm²到約1e¹⁶ions/cm²的范圍內(nèi)。該氮離子植入工藝210形成且非晶化應(yīng)力區(qū)211。因此，氮離子植入工藝210的深度將和應(yīng)力區(qū)深度240是一樣的。該應(yīng)力區(qū)深度240可根據(jù)特定的應(yīng)用而變化。例如，從基板201的表面進(jìn)行測(cè)量，該應(yīng)力區(qū)深度240可為約30納米至約50納米。

現(xiàn)有技術(shù)描述了利用氮離子(除了其它類型的離子以外)做為源極和漏極區(qū)的摻雜劑，例如，在美國(guó)專利號(hào)8,835,270所公開的。然而，本文第一次揭露使用氮離子植入工藝來改善應(yīng)力記憶技術(shù)。本發(fā)明的氮離子植入方法并不產(chǎn)生源極和漏極區(qū)，而是植入比源極和漏極區(qū)的深度更深的深度。因此，在本發(fā)明的方法中，植入氮離子的最終目標(biāo)是在應(yīng)力區(qū)產(chǎn)生堆垛層錯(cuò)。有利的是，相較于現(xiàn)有技術(shù)的裝置，本發(fā)明的方法令所得晶體管裝置的性能改善，例如更一致地形成堆垛層錯(cuò)并且使接面漏電和跨晶圓驅(qū)動(dòng)電流變化顯著降低。

在執(zhí)行該氮離子植入工藝210之前，該方法可以進(jìn)一步包括執(zhí)行如上面圖2a和2b中描述的延伸離子植入工藝207。

在另一個(gè)實(shí)施例中，參考圖4a至4e所示，所公開的方法包括：

制造nmos晶體管裝置200，nmos晶體管裝置200包括基板201和設(shè)置在基板201上方的柵極結(jié)構(gòu)203，該基板201包括至少部分在柵極結(jié)構(gòu)203下方的通道區(qū)230，該制造包括：

通過將非晶化離子材料植入基板201中以執(zhí)行非晶化離子植入工藝216，從而形成在該基板201的應(yīng)力區(qū)211，該應(yīng)力區(qū)211由該通道區(qū)230分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)211具有應(yīng)力區(qū)深度240，如在圖4a中描繪的；

通過將氮離子植入該應(yīng)力區(qū)211中以執(zhí)行氮離子植入工藝210，如在圖4b中描繪的；

在nmos晶體管裝置200之上形成覆蓋材料層213，如在圖4c中描述；以及

在覆蓋材料層213就位后，執(zhí)行應(yīng)力成形退火工藝214，從而在應(yīng)力區(qū)211形成堆垛層錯(cuò)215，如在圖4d描繪的。

所得nmos晶體管裝置在圖4e中描繪。該非晶化離子材料可選自包括鍺、硅、以及它們的任何混合物所組成的群組。該非晶化離子植入工藝216的植入能量和植入劑量可以取決于應(yīng)用和所選擇的工藝流程而變化。執(zhí)行該非晶化離子植入工藝216，其植入能量可以落在約10kev到約100kev的使用范圍內(nèi)，而植入劑量可落在約1e¹⁴ions/cm²到約1e¹⁶ions/cm²的范圍內(nèi)。在本實(shí)施例中，該非晶化離子植入工藝216形成并非晶化該應(yīng)力區(qū)211。因此，該非晶化離子植入工藝216的深度將和應(yīng)力區(qū)深度240是一樣的。如以上所討論的，該應(yīng)力區(qū)深度240可根據(jù)特定的應(yīng)用而變化。例如，從基板201的表面進(jìn)行測(cè)量，該應(yīng)力區(qū)深度240可為約30納米至約50納米。

如上所討論的，該氮離子植入工藝210的植入能量和植入劑量可以取決于應(yīng)用和所選擇的工藝流程而變化。執(zhí)行該非晶化離子植入工藝216，其植入能量可以落在約10kev到約30kev的使用范圍內(nèi)，而氮離子的劑量可落入約1e¹⁴ions/cm²到約1e¹⁶ions/cm²的范圍內(nèi)。氮離子植入工藝210的深度與非晶化離子植入工藝216的深度可以是相同的。

執(zhí)行非晶化離子植入工藝216之前，該方法可以進(jìn)一步包括執(zhí)行如上面圖2a和2b中描述的延伸離子植入工藝207。

在另一個(gè)實(shí)施例中，非晶化離子植入工藝是在氮離子植入工藝之后執(zhí)行。另外，在另一個(gè)實(shí)施例中，非晶化離子植入工藝和氮離子植入工藝是同時(shí)執(zhí)行的。

應(yīng)力區(qū)經(jīng)由執(zhí)行非晶化離子植入工藝、或是氮離子植入工藝、或是非晶化離子植入工藝和氮離子植入工藝這兩個(gè)工藝同時(shí)執(zhí)行時(shí)形成。因此，如果在氮離子植入工藝前執(zhí)行非晶化離子植入工藝，則應(yīng)力區(qū)由非晶化離子植入工藝形成。如果在非晶化離子植入工藝前執(zhí)行氮離子植入工藝，則應(yīng)力區(qū)由氮離子植入工藝形成。如果同時(shí)執(zhí)行非晶化離子植入工藝和氮離子植入工藝，則應(yīng)力區(qū)由非晶化離子植入工藝及氮離子植入工藝兩者形成。

在任何所述實(shí)施例中，柵極結(jié)構(gòu)203可以包括高-k柵極絕緣層和柵電極，其中該柵電極包括至少一個(gè)金屬層。在另一個(gè)實(shí)施例中，柵極結(jié)構(gòu)可以包括二氧化硅柵極絕緣層和柵電極，其中柵電極包括多晶硅層。

在任何所述實(shí)施例的nmos晶體管裝置200之上形成覆蓋材料層213時(shí)，一個(gè)薄的(約2-4納米)襯里層212可經(jīng)由執(zhí)行cvd或ald工藝被共形地(conformably)沉積在該裝置200上。襯里層212可以由二氧化硅構(gòu)成。而后，覆蓋材料層213可在晶體管200之上形成。覆蓋材料層213可以包括諸如氮化硅的材料，它可具有約為20-80納米的厚度。覆蓋材料層213可形成具有或不具有任何內(nèi)應(yīng)力。

因此，在任何所述實(shí)施例中，覆蓋材料層213可以包括氮化硅。在另一個(gè)實(shí)施例中，覆蓋材料層213可以包括沉積在氧化硅層上方的氮化硅層。

在任何所述實(shí)施例中，應(yīng)力成形退火工藝214可在惰性環(huán)境(例如，n2)中以約600℃至約800℃的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行。該應(yīng)力成形退火工藝214的持續(xù)時(shí)間可以是大約10分鐘。在另一個(gè)實(shí)施例中，應(yīng)力成形退火工藝214可以在約950℃至約1050℃的溫度范圍內(nèi)，在惰性環(huán)境中執(zhí)行快速熱尖峰退火工藝(rapidthermalspikeannealprocess)。

如在圖3c和圖4d所示，應(yīng)力成形退火工藝214導(dǎo)致形成示意性描繪的堆垛層錯(cuò)215。如圖1b所示，按照本文所公開的方法制備的改進(jìn)裝置的tem照片可以看出完全形成的堆垛層錯(cuò)14。這樣完全形成的堆垛層錯(cuò)14無法使用傳統(tǒng)的制造程序在類似尺寸的裝置上產(chǎn)生，如在圖1a中可以看出者。

圖1b是執(zhí)行本文公開的方法制造的裝置的tem，其中氮離子植入工藝210在非晶化離子植入工藝216之后執(zhí)行，如所述，與現(xiàn)有的處理技術(shù)相反，該裝置顯示出完整形狀的堆垛層錯(cuò)14。在不試圖限制本文所公開的發(fā)明的情況下，一般相信將氮離子引入基板會(huì)降低用于此種堆垛層錯(cuò)14的形成能量。因此，對(duì)于小lod尺寸的裝置，堆垛層錯(cuò)14仍可形成相鄰于有源區(qū)的自由表面，即，有源區(qū)和隔離材料之間的界面。當(dāng)然，對(duì)于具有較長(zhǎng)lod的裝置，即位于遠(yuǎn)離有源區(qū)的邊緣者，仍將形成所需的堆垛層錯(cuò)14。因此，使用本文描述的方法，如圖1b中的裝置顯示出比圖1a中所示的現(xiàn)有技術(shù)裝置更佳的相對(duì)電性效能。更具體而言，所公開的應(yīng)力記憶技術(shù)導(dǎo)致相較于現(xiàn)有技術(shù)裝置中的接面漏電流減少高達(dá)六倍。所公開的應(yīng)力記憶技術(shù)還導(dǎo)致跨晶圓驅(qū)動(dòng)電流的變動(dòng)相較于現(xiàn)有技術(shù)的裝置顯著減少。

圖3d和4e描繪經(jīng)由執(zhí)行一或多個(gè)蝕刻工藝而依序?qū)⒃摳采w材料層213和該襯里層212從裝置200移除之后的裝置200。

任何所述實(shí)施例可進(jìn)一步包括下列步驟：移除該覆蓋材料層213；和形成源極和漏極區(qū)，如圖5中的源極和漏極區(qū)218，其中，源極和漏極區(qū)被通道區(qū)230分隔開，其中該源極和漏極區(qū)具有源極和漏極區(qū)深度250，而其中，應(yīng)力區(qū)深度240大于源極和漏極區(qū)深度250。形成源極和漏極區(qū)的步驟可經(jīng)由本領(lǐng)域中已知的任何工藝來執(zhí)行。源極和漏極區(qū)深度250可根據(jù)應(yīng)用而變化。例如從基板的表面測(cè)得，源極和漏極區(qū)深度250可以是大約20至30納米。

參照?qǐng)D5，源極和漏極區(qū)經(jīng)由執(zhí)行源極和漏極離子植入工藝217而形成，通過將源極和漏極摻雜材料植入應(yīng)力區(qū)211中，從而形成源極和漏極區(qū)218；并執(zhí)行源極和漏極的活化退火工藝以活化源極和漏極摻雜材料。源極和漏極摻雜材料可以選自包括鍺、碳、砷、磷、以及它們的任何混合物所組成的群組。

執(zhí)行源極和漏極活化退火工藝來修復(fù)基板201的晶體結(jié)構(gòu)中的任何損壞，并活化植入的摻雜材料。這種源極和漏極活化退火工藝修復(fù)因源極和漏極離子植入工藝帶來的源極和漏極區(qū)非晶化，即，它們恢復(fù)到基板的原始結(jié)晶結(jié)構(gòu)。

參照?qǐng)D6a和6b，源極和漏極區(qū)可以由外延沉積工藝形成，例如，在應(yīng)力區(qū)211上外延生長(zhǎng)額外的半導(dǎo)體材料219，如在圖6a中所描繪。該額外的半導(dǎo)體材料219將構(gòu)成最終凸起的源極和漏極區(qū)220的上部。該額外的半導(dǎo)體材料219可包括各種不同的材料，例如，硅、硅碳、硅磷、硅碳磷及其他合適的材料。然后，該方法將涉及：執(zhí)行源極和漏極離子植入工藝260，經(jīng)由將源極和漏極摻雜材料植入到額外的半導(dǎo)體材料219及應(yīng)力區(qū)211，從而形成凸起的源極和漏極區(qū)220，如在圖6b中所描繪；并執(zhí)行源極和漏極活化退火工藝以活化源極和漏極摻雜材料。源極和漏極摻雜材料可以選自包括鍺、碳、砷、磷、以及它們的任何混合物所組成的群組。

或者，參照?qǐng)D7a至7c，源極和漏極區(qū)可經(jīng)由在基板201形成源極和漏極空腔221而形成，其中該源極和漏極空腔221由通道區(qū)230隔開，如在圖7a中所示；在源極和漏極空腔221內(nèi)外延生長(zhǎng)源極和漏極區(qū)222，如在圖7b中所示；執(zhí)行源極和漏極離子植入工藝223，經(jīng)由植入源極和漏極摻雜材料到源極和漏極區(qū)222，如在圖7c中所示；并執(zhí)行源極和漏極活化退火工藝以活化源極和漏極摻雜材料。在這個(gè)工藝中，源極和漏極摻雜材料可以選自包括鍺、碳、砷、磷、以及它們的任何混合物所組成的群組。

在另一個(gè)實(shí)施例中，源極和漏極區(qū)可經(jīng)由在基板中形成源極和漏極區(qū)空腔(類似于在圖7a中所示的源極和漏極空腔221)而形成，其中該源極和漏極空腔由通道區(qū)分隔開；并且，利用原位(insitu)摻雜的半導(dǎo)體材料，在該源極和漏極空腔內(nèi)外延生長(zhǎng)源極和漏極區(qū)。在本實(shí)施例中，該原位摻雜的半導(dǎo)體材料可以用磷摻雜。

源極和漏極區(qū)的形成也可以采用其它的已知方法，并且都在本文所描述的方法的范圍之內(nèi)。

關(guān)于所有所述的實(shí)施例，在形成源極和漏極區(qū)之后，可以執(zhí)行額外的處理操作以將裝置并入到集成電路，例如，形成源極/漏極接觸點(diǎn)，形成柵極接觸點(diǎn)，及在裝置200之上形成各種金屬化層。

所描述的方法導(dǎo)致了晶體管裝置的改善。因此，在一個(gè)實(shí)施例中，本申請(qǐng)內(nèi)容涉及nmos晶體管裝置，其包括：

基板；

柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置在該基板上方；

通道區(qū)，至少部分在該柵極結(jié)構(gòu)下方；

其中，該基板包括含氮的應(yīng)力區(qū)，其中，該應(yīng)力區(qū)由該通道區(qū)分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)包括至少一個(gè)堆垛層錯(cuò)；以及其中，該應(yīng)力區(qū)具有應(yīng)力區(qū)深度；以及

源極和漏極區(qū)，包含源極和漏極摻雜材料；其中，該源極和漏極區(qū)位于該應(yīng)力區(qū)，其中，該源極和漏極區(qū)被該通道區(qū)隔開；其中，該源極和漏極區(qū)具有源極和漏極區(qū)深度；以及其中，該應(yīng)力區(qū)深度大于該源極和漏極區(qū)深度。

例如，參考圖5，該nmos晶體管裝置200可以包括：

基板201；

柵極結(jié)構(gòu)203，設(shè)置在該基板201上方；

通道區(qū)230，至少部分在該柵極結(jié)構(gòu)203下方；

其中，該基板201包括含氮的應(yīng)力區(qū)211，其中，該應(yīng)力區(qū)由通道區(qū)230分隔開，其中，該應(yīng)力區(qū)211包括至少一個(gè)堆垛層錯(cuò)215；以及其中該應(yīng)力區(qū)211具有應(yīng)力區(qū)深度240；以及

源極和漏極區(qū)218，包含源極和漏極摻雜材料；其中，該源極和漏極區(qū)218位于該應(yīng)力區(qū)211，其中，該源極和漏極區(qū)218被該通道區(qū)230隔開；其中，該源極和漏極區(qū)218具有源極和漏極區(qū)深度250；以及其中，該應(yīng)力區(qū)深度240大于該源極和漏極區(qū)深度250。

在一個(gè)實(shí)施例中，nmos晶體管裝置的應(yīng)力區(qū)還包括鍺。

上面公開的特定實(shí)施例僅是說明性的，因?yàn)楸景l(fā)明可以被本領(lǐng)域中且得到本文教導(dǎo)的益處的技術(shù)人員顯而易見的修改且以不同但等效的方式實(shí)施。例如，上述的工藝步驟可以以不同的順序來執(zhí)行。此外，除了權(quán)利要求中所描述的以外，于本文所示的構(gòu)造或設(shè)計(jì)的細(xì)節(jié)沒有任何限制意圖。因此，顯然，上面公開的特定實(shí)施例可改變或修改并且所有這些變化都在本發(fā)明的范圍和精神內(nèi)。因此，本文所尋求的保護(hù)在權(quán)利要求中闡述。