具应变通道的互补式金氧半导体制造技术

本实用新型专利技术揭示一种具应变通道的互补式金氧半导体，主要包括：一半导体基底、设置于上述半导体基底内的多个沟槽隔离区、一氮化物衬垫层、一离子布植氮化物衬垫层、一Ｎ型通道晶体管以及一Ｐ型通道晶体管。其中，相邻两沟槽隔离区之间各定义出一主动区，主动区包括一Ｎ型主动区与一Ｐ型主动区。另外，氮化物衬垫层，顺应性设置于上述Ｎ型主动区两侧的上述沟槽隔离区与上述半导体基底之间。再者，离子布植氮化物衬垫层，顺应性设置于上述Ｐ型主动区两侧的沟槽隔离区与半导体基底之间。并且，Ｎ型通道晶体管，设置于Ｎ型主动区上方。以及，Ｐ型通道晶体管，设置于Ｐ型主动区上方。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术是有关于一种场效晶体管，且特别是有关于一种包括具有拉伸应变的N型通道晶体管(NMOS)与具有压缩应力的P型通道晶体管(PMOS)的互补式金氧半场效晶体管(CMOS)组件。
技术介绍
随着栅极组件尺寸的缩小化，要使金氧半场效晶体管(MOSFET)组件能在低操作电压下，具有高趋动电流和高速的效能是相当困难的。因此，许多人在努力寻求改善金氧半场效晶体管组件的效能的方法。利用应变引发的能带结构变型来增加载子的迁移率，以增加场效晶体管的趋动电流，可改善场效晶体管组件的效能，且此种方法已被应用于各种组件中。这些组件的硅信道是处于双轴拉伸应变的情况。已有研究指出利用硅通道处于双轴拉伸应变的情况中来增加电子的迁移率(K.Ismail et al.，“Electron transport properties in Si/SiGeheterostructuresMeasurements and device applications”，Appl.Phys.Lett.63，pp.660，1993.)，及利用硅锗通道处于双轴压缩应变的情况中来增加电洞的迁移率(D.K.Nayak et al.，“Enhancement-modequantum-well GeSi PMOS”，IEEE Elect.Dev.Lett.12，pp.154，1991.)。然而，结合具有双轴拉伸应变的硅通道的NMOSFETs(N型金氧半场效晶体管)及具有双轴压缩应变的硅锗通道的PMOSFETs(P型金氧半场效晶体管)的CMOS制程技术是难以达成的。在晶体管的制造上有利用厚的缓冲层或复杂多层结构等许多应变层制造方法(K.Ismail et al.，IBM，Jul.1996，Complementary metal-oxide semiconductor transistorlogic using strained Si/SiGe heterostructure layers，U.S.PatentNo.5534713.)，此些方法并不易于整合到传统的CMOS制程中。再者，更有研究提出以覆盖一层应力膜于整个晶体管上方的方式，以提供适当的应力予晶体管的通道区(A.Shimizu et al.，“Localmechanical stress control(LMC)A new technique for CMOSperformance enhancement”，pp.433-436 of the Digest of TechnicalPapers of the 2001 International Electron Device Meeting.)然而，于通道区导入压缩应力有利于改善电动的迁移速率，却会对电子迁移率造成退化。因此，对N型通道晶体管(NMOS)而言，需要导入拉伸应力以提升电子迁移率，而对P型通道晶体管(PMOS)而言，需要导入压缩应力以提升电洞迁移率。但是在同一芯片上欲制作出同时具有拉伸应力信道区的N型信道晶体管(NMOS)与压缩应力信道区的P型信道晶体管(PMOS)的互补式金氧半导体(CMOS)，却有相当的困难。有鉴于此，本技术提出一种可同时具拉伸应力通道区与压缩应力通道区的半导体基底，可适用于制作互补式金氧半导体。
技术实现思路
本技术的目的在于一种具应变信道的互补式金氧半导体，使N型信道晶体管的信道区具有拉伸应力，而P型信道晶体管的信道区具有压缩应力，整合两者于同一芯片，以提升组件的操作速度。本技术的主要特征之一是在于N型通道晶体管两侧的浅沟槽隔离区内顺应性形成一氮化物衬垫层，用以阻挡后续填充于浅沟槽隔离区的氧化物扩散，以避免隔离氧化物体积膨胀，并且氮化物衬垫层本身可提供N型晶体管的半导体基底通道区形成一拉伸应力。另外，将P型通道晶体管两侧的浅沟槽隔离区内的氮化物衬垫层施以离子布植，以造成氮化物衬垫层内的缺陷形成，有利于后续填充于浅沟槽隔离区的氧化物扩散，以于P型晶体管的半导体基底通道区形成一压缩应力。为获致上述的目的，本技术提出一种具应变通道的互补式金氧半导体，主要是包括一半导体基底、设置于上述半导体基底内的多个沟槽隔离区、一氮化物衬垫层、一离子布植氮化物衬垫层、一N型通道晶体管以及一P型通道晶体管。其中，相邻两上述沟槽隔离区之间各定义出一主动区，上述主动区包括一N型主动区与一P型主动区。另外，上述氮化物衬垫层，顺应性设置于上述N型主动区两侧的上述沟槽隔离区与上述半导体基底之间。再者，上述离子布植氮化物衬垫层，顺应性设置于上述P型主动区两侧的上述沟槽隔离区与上述半导体基底之间。并且，上述N型通道晶体管，设置于上述N型主动区上方。以及，上述P型通道晶体管，设置于上述P型主动区上方。如前所述，上述半导体基底包括一硅基底、堆栈的一硅层与一硅锗层或堆栈的一第一硅基底、一埋入绝缘层与一第二硅基底。如前所述，上述沟槽隔离区的厚度大体为2000-6000。如前所述，上述沟槽隔离区是由一氧化物所构成。如前所述，本技术的结构更包括一氧化物衬垫层，顺应性设置于上述氮化物衬垫层与上述半导体基底之间。如前所述，本技术的结构更包括一氧化物衬垫层，顺应性设置于上述离子布植氮化物衬垫层与上述半导体基底之间。如前所述，上述氮化物衬垫层是由氮化硅所构成，而上述离子布植氮化物衬垫层是由被施以离子布植的氮化硅所构成。如前所述，上述离子布植氮化物衬垫层所被施加的离子包括硅(Si)离子、氮(N)离子、氦(He)离子、氖(Ne)离子、氩(Ar)、氙(Xe)或锗离子。根据本技术，上述N型主动区的上述半导体基底表层具有一拉伸应变通道区。上述拉伸应变通道区的拉伸应变量大体为0.1％-2％。根据本技术，上述P型主动区的上述半导体基底表层具有一压缩应变通道区。上述压缩应变通道区的拉伸应变量大体为0.1％-2％。如前所述，形成上述N型通道晶体管与上述P型通道晶体管之后更包括分别形成一应力膜，覆盖于上述N型通道晶体管与上述P型通道晶体管表面。上述应力膜是由化学气相沉积法(chemical vapor deposition；CVD)所形成。附图说明图1是显示根据本技术的具应变通道的互补式金氧半导体的一较佳实施例的制程剖面图；图2是显示根据本技术的具应变通道的互补式金氧半导体的另一较佳实施例的制程剖面图；符号说明100、200、300-半导体基底102、202、302-图案化罩幕层104a、104b、204a、204b、304a、304b-沟槽隔离区106、206、306-氧化物衬垫层108、208、308-氮化物衬垫层108a-离子布植氮化物衬垫层112、212、312-隔离氧化物117、217、317-N型通道晶体管116、216、316-P型通道晶体管S100-离子布植程序114、214、314-栅极介电层 115、215、315-栅极层118、218、318-间隙壁122、120、220、222、320、322-应力膜210、311-罩幕层S100-形成氮化物衬垫层程序具体实施方式实施例1以下请参照图1，说明根据本技术的具应变通道的互补式金氧半导体的一较佳实施例。其主要是包括一半导体基底100、多个沟槽隔离区104a、104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于所述互补式金氧半导体包括：　　　　一半导体基底；　　　　多个沟槽隔离区，设置于上述半导体基底内，使得相邻两上述沟槽隔离区之间各定义出一主动区，其中上述主动区包括一Ｎ型主动区与一Ｐ型主动区；　　　　一氮化物衬垫层，顺应性设置于上述Ｎ型主动区两侧的上述沟槽隔离区与上述半导体基底之间；　　　　一Ｎ型通道晶体管，设置于上述Ｎ型主动区上方；以及　　　　一Ｐ型通道晶体管，设置于上述Ｐ型主动区上方。

【技术特征摘要】
US 2003-4-25 10/423,5131.一种具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于所述互补式金氧半导体包括一半导体基底；多个沟槽隔离区，设置于上述半导体基底内，使得相邻两上述沟槽隔离区之间各定义出一主动区，其中上述主动区包括一N型主动区与一P型主动区；一氮化物衬垫层，顺应性设置于上述N型主动区两侧的上述沟槽隔离区与上述半导体基底之间；一N型通道晶体管，设置于上述N型主动区上方；以及一P型通道晶体管，设置于上述P型主动区上方。2.根据权利要求1所述的具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于更包括一氧化物衬垫层，顺应性设置于上述氮化物衬垫层与上述半导体基底之间。3.根据权利要求1所述的具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于上述N型主动区的上述半导体基底表层具有一拉伸应变通道区。4.根据权利要求3所述的具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于上述拉伸应变通道区的拉伸应变量为0.1％-2％。5.根据权利要求1所述的具应变通道的互补式金氧半导体，其特征在于上述P型主动区的上述半导体基底表层具有一压缩应变通道区。6.根据权利要求5所述的具...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨育佳，柯志欣，李文钦，胡正明，
申请(专利权)人：台湾积体电路制造股份有限公司，
类型：实用新型
国别省市：71[中国|台湾]