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GEBIET DER
VORLIEGENDEN ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung die Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung von Feldeffekttransistoren
mit einem Kanalgebiet mit einer spezifizierten intrinsischen Verformung,
um die Ladungsträgerbeweglichkeit
zu verbessern.
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Die
Herstellung integrierter Schaltungen erfordert das Ausbilden einer
großen
Anzahl von Schaltungselementen auf einer vorgegebenen Chipfläche gemäß einem
spezifizierten Schaltungsplan. Im Allgemeinen werden mehrere Prozesstechnologien
gegenwärtig
praktiziert, wobei für
komplexe Schaltungen, etwa Mikroprozessoren, Speicherchips, und dergleichen,
die CMOS-Technologie gegenwärtig
der vielversprechendste Ansatz auf Grund der überlegenen Eigenschaften im
Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder die Leistungsaufnahme und/oder
die Kosteneffizienz ist. Während
der Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Einsatz
der CMOS-Technologie werden Millionen komplementärer Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren
und p-Kanaltransistoren auf einem Substrat mit einer kristallinen
Halbleiterschicht gebildet. Ein MOS-Transistor, unabhängig davon,
ob ein n-Kanaltransistor
oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, umfasst sogenannte PN-Übergänge, die durch eine Grenzfläche stark
dotierter Drain- und Sourcegebiete mit einem leicht dotierten Kanalgebiet,
das zwischen dem Drain- und dem Sourcegebiet angeordnet ist, gebildet
sind. Die Leitfähigkeit
des Kanalgebiets, d. h. die Stromtreiberfähigkeit des leitenden Kanals,
wird durch eine Gateelektrode gesteuert, die über dem Kanalgebiet ausgebildet
und davon durch eine dünne isolierende
Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit
des Kanalgebiets beim Ausbilden eines leitenden Kanals auf Grund
des Anliegens einer geeigneten Steuerspannung an der Gateelektrode
hängt im
Wesentlichen von der Dotierstoffkonzentration, der Beweglichkeit
der Ladungsträger
und – für eine vorgegebene
Ausdehnung des Kanalgebiets in der Transistorbreitenrichtung – von dem
Abstand zwischen den Source- und Draingebieten ab, der auch als
Kanallänge
bezeichnet wird. Somit beeinflusst in Verbindung mit der Fähigkeit,
rasch einen leitenden Kanal unterhalb der isolierenden Schicht beim
Anlegen der Steuerspannung an die Gateelektrode aufbauen zu können, die
Leitfähigkeit
des Kanalgebiets im Wesentlichen das Verhalten der MOS-Transistoren.
Somit wird auf Grund der Reduzierung der Kanallänge und damit verknüpft der
Verringerung des Kanalwiderstand die Kanallänge zu einem wichtigen Entwurfskriterium
zum Erreichen einer Verbesserung der Arbeitsgeschwindigkeit der
integrierten Schaltungen.
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Die
Reduzierung der Transistorabmessungen geht jedoch mit einer Reihe
damit verknüpfter Probleme
einher, die es zu lösen
gilt, um nicht die durch das stetige Reduzieren der Kanallänge von MOS-Transistoren
gewonnenen Vorteile aufzuheben. Ein wesentliches Problem in dieser
Hinsicht ist die Entwicklung verbesserter Photolithographie- und Ätzstrategien,
um zuverlässig
und reproduzierbar Schaltungselemente mit kritischen Abmessungen, etwa
die Gateelektrode der Transistoren, für jede neue Schaltungsgeneration
zu schaffen. Ferner sind äußerst anspruchsvolle
Dotierstoffprofile in der vertikalen Richtung sowie in der lateralen
Richtung in den Drain- und Source-Gebieten erforderlich, um einen geringen
Schicht- und Kontaktwiderstand
in Verbindung mit einer gewünschten
Kanalsteuerbarkeit zu gewährleisten.
Des weiteren repräsentiert
auch die vertikale Position der PN-Übergänge in Bezug auf die Gateisolationsschicht
ein wesentliches Entwurfskriterium im Hinblick auf die Steuerung
der Leckströme, da
das Reduzieren der Kanallänge
auch das Reduzieren der Tiefe der Drain- und Sourcegebiete in Bezug
auf die Grenzfläche
erfordert, die durch die Gateisolationsschicht und das Kanalgebiet
gebildet ist, wodurch anspruchsvolle Implantationsverfahren erforderlich
sind. Gemäß anderer
Lösungsvorschläge werden
epitaktisch gewachsene Gebiete mit einem spezifizierten Versatz
zu der Gateelektrode, die auch als erhöhte Drain- und Sourcegebiete
bezeichnet werden, gebildet, um damit eine erhöhte Leitfähigkeit der erhöhten Drain-
und Sourcegebiete zu gewährleisten,
wobei gleichzeitig ein flacher PN-Übergang in Bezug auf die Gateisolationsschicht
beibehalten wird.
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Da
die ständige
Größenreduzierung
der kritischen Abmessungen, d. h. der Gatelänge der Transistoren, einen
großen
Aufwand für
die Anpassung und möglicherweise
die Neuentwicklung von Prozesstechniken erfordert, die die zuvor
genannten Prozessschritte betreffen, wurde auch vorgeschlagen, das
Bauteilverhalten der Transistorelemente durch Erhöhen der
Ladungsträgerbeweglichkeit
in dem Kanalgebiet für
eine vorgegebene Kanallänge zu
verbessern. Im Prinzip können
mindestens zwei Mechanismen in Kombination oder separat angewendet
werden, um die Beweglichkeit der Ladungsträger in dem Kanalgebiet zu erhöhen. Zunächst kann
die Dotierstoffkonzentration in dem Kanalgebiet reduziert werden,
um damit Streuereignisse für
die Ladungsträger
zu verringern und damit die Leitfähigkeit zu erhöhen. Das
Erhöhen
der Dotierstoffkonzentration in dem Kanalgebiet beeinflusst jedoch
deutlich die Schwellwert- bzw. Einsetzspannung des Transistorelements,
wodurch eine Reduzierung der Dotierstoffkonzentration wenig attraktiv
ist, sofern nicht andere Mechanismen entwickelt werden, um eine
gewünschte
Schwellwertspannung einzustellen. Des weiteren kann die Gitterstruktur
in dem Kanalgebiet modifiziert werden, beispielsweise durch Erzeugen einer
Zugverformung oder einer Druckverformung, die zu einer modifizierten
Beweglichkeit für
Elektronen bzw. Löcher
führt.
Beispielsweise erhöht
das Erzeugen einer Zugverformung in dem Kanalgebiet die Beweglichkeit
von Elektronen, wobei abhängig
von der Größe der Zugverformung,
ein Anstieg in der Beweglichkeit von bis zu 120% erreicht werden
kann, was sich wiederum direkt in einem entsprechenden Zuwachs in
der Leitfähigkeit
ausdrückt.
Andererseits kann eine Druckverformung in dem Kanalgebiet die Beweglichkeit
von Löchern
erhöhen,
wodurch die Möglichkeit
geschaffen wird, das Leistungsverhalten von p-Transistoren zu verbessern.
Daher wird in einigen konventionellen Lösungsansätzen beispielsweise eine Silizium/Germanium-Schicht
oder Silizium-Kohlenstoff-Schicht in oder unter dem Kanalgebiet
vorgesehen, um damit darin eine Zugverformung oder Druckverformung
zu erzeugen. Obwohl das Transistorverhalten deutlich durch das Einbauen
von verformungserzeugenden Schicht in oder unter dem Kanalgebiet
verbessert werden kann, muss ein hoher Aufwand betrieben werden,
um das Herstellen entsprechender Schichten in die konventionelle
und gut erprobte CMOS-Technologie mit einzubauen. Beispielsweise
müssen
zusätzliche
epitaktische Wachstumsverfahren entwickelt und in den Prozessablauf mit
integriert werden, um die germanium- oder kohlenstoffenthaltenden
Spannungsschichten an geeigneten Positionen in oder unterhalb des
Kanalgebiets auszubilden. Somit wird die Prozesskomplexität deutlich
erhöht,
wodurch auch die Produktionskosten und die Möglichkeit für eine Verringerung der Produktionsausbeute
ansteigen.
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In
anderen Vorgehensweisen wird eine Verspannung in einer Ätzstoppschicht,
die auf den Transistoren erforderlich ist, um einen Kontaktätzprozess zu
steuern, angewendet, um eine Verformung in den Kanalgebieten der
Transistoren zu erzeugen, wobei eine Druckverformung in dem p-Kanaltransistor
erzeugt wird, während
eine Zugverformung in dem n-Kanaltransistor
geschaffen wird. Jedoch kann dieser konventionelle Ansatz, obwohl
wesentliche Leistungsvorteile erreicht werden, einige Nachteile
mit sich bringen, die teilweise die Vorteile aufwiegen, die durch
die verbesserte Verformungstechnologie erreicht werden, wie dies
mit Bezug zu den 1a bis 1d beschrieben ist.
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1a zeigt schematisch eine
Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 150 mit
einem ersten Transistor 100n und einem zweiten Transistor 100p.
Die Transistoren 100n, 100p repräsentieren unterschiedliche
Transistorarten, etwa einen n-Kanaltransistor und einen p-Kanaltransistor.
Obwohl die Transistoren 100n und 100p sich in
ihrer Leitfähigkeitsart
unterscheiden, sind der Einfachheit halber die gezeigten Transistoren
von im Wesentlichen der gleichen Konfiguration und somit werden
entsprechende Komponenten der Transistoren 100n, 100p durch
die gleichen Bezugszeichen bezeichnet, wobei beachtet werden sollte,
dass typischerweise dotierte Gebiete in einem der Transistoren 100n, 100p invers zu
dem anderen Transistor dotiert sind. Das Halbleiterbauelement 150 umfasst
ein Substrat 101 mit einer darauf gebildeten isolierenden
Schicht 102, die eine vergrabene Siliziumdioxidschicht,
eine Siliziumnitridschicht, und dergleichen sein kann, an die sich eine
kristalline Halbleiterschicht 103 oder aktive Schicht anschließt, die
eine Siliziumschicht sein kann. Der erste und der zweite Transistor 100n, 100p können voneinander
durch eine Isolationsstruktur 120 getrennt sein, die beispielsweise
in Form einer flachen Grabenisolation vorgesehen sein kann. Der erste
und der zweite Transistor 100n, 100p umfassen ferner
eine Gateelektrodenstruktur 105 mit einem Halbleiterbereich 106,
etwa einem Polysiliziumbereich, und einen metallenthaltenden Bereich 108,
der beispielsweise in Form eines Metallsilizids vorgesehen ist.
Die Gateelektrodenstruktur 105 umfasst ferner eine Gateisolationsschicht 107,
die die Gateelektrodenstruktur 105 von einem Kanalgebiet 104 trennt, das
wiederum lateral geeignet dotierte Source- und Drain-Gebiete 111 trennt,
die entsprechende Erweiterungsgebiete 114 enthalten. Fernen
können
Metallsilizidgebiete 112 in den Drain- und Sourcegebieten 111 ausgebildet
sein. Ein Abstandselement 110 ist benachbart zu den Seitenwänden der
Gateelektrodenstruktur 105 ausgebildet und davon durch
eine Beschichtung 109 getrennt. Der zweite Transistor 100p kann
im Wesentlichen die gleiche Konfiguration aufweisen, wobei das Kanalgebiet 104 und
die Drain- und Sourcegebiete 111 unterschiedliche Dotierstoffe im
Vergleich zu den entsprechenden Gebieten des Transistors 100n aufweisen.
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Des
weiteren umfasst das Halbleiterbauelement 150 eine erste
Beschichtung oder Ätzstoppschicht 118 und
eine zweite oder Kontaktätzstoppschicht 116,
die über
der ersten Ätzstoppschicht 118 gebildet
ist. Die Kontaktätzstoppschicht 116 ist
typischerweise aus Siliziumnitrid aufgebaut, die eine spezifische
innere Verspannung aufweist, wohingegen die Ätzstoppschicht 118 aus
einem anderen Material, etwa Siliziumdioxid hergestellt ist, das
eine hohe Ätzselektivität in Bezug
auf einen Ätzprozess zum
Entfernen eines Teils der Schicht 116 besitzt, wie dies
später
beschrieben ist. Eine Dicke der Ätzstoppschicht 118,
die als 118a bezeichnet ist, ist deutlich kleiner im Vergleich
zu einer Dicke 116a der Kontaktätzstoppschicht, um mögliche nachteilige Auswirkungen
der Ätzstoppschicht 118 in
Bezug auf die Spannungsübertragungseffizienz
von der Kontaktätzstoppschicht 116 in
das Kanalgebiet des Transistors 100p zu reduzieren, wenn
die Kontaktätzstopppschicht 118 so
gebildet ist, dass sie eine Druckspannung aufweist. Ferner umfasst
das Halbleiterbauelement 150 eine weitere Ätzstoppschicht 117,
die auf der Kontaktätzstoppschicht
gebildet ist, und die aus Siliziumdioxid hergestellt sein kann.
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Ein
typischer konventioneller Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 150,
wie es in 1a gezeigt
ist, kann die folgenden Prozesse umfasst. Das Substrat 101 und
die Transistoren 100n, 100p können gemäß gut etablierter Prozessverfahren
hergestellt werden, zu denen beispielsweise gut etablierte Grabenisolationstechniken
zur Herstellung der Isolationsstrukturen 120 gehören, an
die sich eine Sequenz zur Bildung und Strukturierung eines Gateisolationsmaterials
und eines Gateelektrodenmaterials mittels moderner Abscheide- und/oder Oxidations-,
Photolithographie- und Ätztechniken
anschließt.
Danach können
Implantationssequenzen und dazwischenliegend Abstandselementsfertigungsverfahren
ausgeführt
werden, um die entsprechenden Drain- und Sourcegebiete 111 mit
den Erweiterungen 114 auf der Grundlage eines oder mehrerer
Abstandselemente, etwa des Abstandselements 110, zu bilden.
Schließlich
werden die Metallsilizidgebiete 108 und 112 auf
der Grundlage gut etablierter Prozesstechniken gebildet. Anschließend wird
die erste Ätzstoppschicht 118 durch
Abscheiden von Siliziumdioxid auf der Grundlage von beispielsweise
einer plasmaunterstützten
CVD (chemische Dampfabscheidung) hergestellt. Anschließend wird die
Kontaktätzstoppschicht 116 beispielsweise
in Form einer Siliziumnitridschicht abgeschieden, wobei die intrinsische
Spannung der Schicht 116 eingestellt werden kann, indem
ein oder mehrere der Abscheideparameter, etwa die Gasmischung, die
Abscheiderate, die Temperatur und der Ionenbeschuss während des
Abscheideprozesses gemäß bekannter Verfahren
gesteuert werden. Beispielsweise kann eine kompressive Spannung
bzw. Druckspannung bis zu ungefähr
1,5 GPa auf der Grundlage gut etablierter Prozessrezepte erhalten
werden. Danach wird die Ätzstoppschicht 117 als
eine Siliziumdioxidbeschichtung abgeschieden.
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1b zeigt schematisch das
Bauelement 150 mit einer darauf ausgebildeten Lackmaske 140, wobei
die Lackmaske 140 den Transistor 100p abdeckt,
während
der Transistor 100n und die entsprechenden Bereiche der
Schichten 118, 116 und 117 freigelegt
sind. Des weiteren wird ein Ätzprozess 160 angewendet,
um die freiliegenden Bereiche der Schicht 117 und 116 zu
entfernen. Zu diesem Zwecke kann der Ätzprozess 160 einen
ersten Ätzschritt
aufweisen, um durch die Ätzstoppschicht 117 auf
der Grundlage eines nasschemischen Prozesses, beispielsweise mit
verdünnter
Flusssäure
(HF) oder auf der Grundlage eines Plasmaätzprozesses, zu ätzen. Danach
wird der Ätzprozess 160 auf
der Grundlage einer Ätzchemie
fortgesetzt, die ein gewünschtes
hohes Maß an
Selektivität
in Bezug auf die Kontaktätzstoppschicht 116 und
die Ätzstoppschicht 118 aufweist.
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1c zeigt schematisch das
Halbleiterbauelement 150 nach dem Ende des Ätzprozesses 160 und
nach dem Entfernen der Lackmaske 140. Ferner können Reinigungsprozesse
ausgeführt
sein, um Materialreste zu verringern, die von den vorhergehenden
Prozessen stammen. Somit umfasst das Bauelement 150 die
erste Ätzstoppschicht 118 über dem
Transistor 100n, so dass ein unerwünschter Materialverlust oder
eine Erosion der darunter liegenden Metallsilizidgebiete 108 und 112 während des
vorhergehenden Abtragens des Schichtbereichs 117 effizient
unterdrückt
werden kann. Andererseits umfasst der zweite Transistor 100p den
verbleibenden Bereich der Kontaktätzstoppschicht 116 mit
der intrinsischen Druckspannung, wodurch eine entsprechende Druckverformung
in dem Kanalgebiet 104 des Transistors 100p hervorgerufen
wird.
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1d zeigt schematisch das
Bauelement 150 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase,
wobei eine zweite Kontaktätzstoppschicht 119 über dem
Bauelement gebildet ist, die eine intrinsische Zugspannung aufweist.
Die zweite Kontaktätzstoppschicht 119 ist
typischerweise aus Siliziumnitrid aufgebaut, das unter spezifizierten
Prozessbedingungen gebildet ist, um damit die gewünschte Zugverformung
darin herzustellen. Ferner weist das Halbleiterbauelement 150 darauf
ausgebildet eine Lackmaske 170 auf, die den ersten Transistor 100n abdeckt
und den zweiten Transistor 100p freilässt und damit auch die entsprechenden
darüber
ausgebildeten Schichten 119, 117, 116 und 118.
Um nachteilige Auswirkungen der Druckspannung der zweiten Kontaktätzstoppschicht 119 auf
den p-Kanaltransistor 100p zu
reduzieren und um im Wesentliche identische Bedingungen während eines
Kontaktätzvorganges
in einem weiter fortgeschrittenen Fertigungsstadium zu erreichen,
wobei die erste und die zweite Kontaktätzstoppschicht 116 und 119 als Ätzstoppschichten
verwendet werden, wird das Bauelement 150 einem Ätzprozess 180 unterzogen,
der so gestaltet ist, dass der Bereich der zweiten Kontaktätzstoppschicht 119,
der nicht von der Lackmaske 170 bedeckt wird, entfernt
wird. Da gut bekannte selektive Ätzrezepte
zum Ätzen
von Siliziumnitrid selektiv zu Siliziumioxid verfügbar sind,
kann die zweite Kontaktätzstoppschicht 119,
die über
dem Transistor 100p gebildet ist, zuverlässig ohne übermäßigen Schaden
an der ersten Kontaktätzstoppschicht 116 auf
Grund der Anwesenheit der Ätzstoppschicht 117 entfernt
werden. Somit kann der nicht entfernte Teil der Schicht 119 für eine Zugverformung
in dem Transistor 100n sorgen, während die erste Kontaktätzstoppschicht 116 weiterhin
für die
gewünschte
Druckverformung in dem Kanalgebiet des Transistors 100p sorgt.
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Jedoch
muss in äußerst größenreduzierten Transistorelementen
der Spannungsübertragungsmechanismus äußerst effizient
sein, um damit die gewünschte
Druckverformung oder Zugverformung in den entsprechenden Kanalgebieten
zu erreichen. Daher kann die verbleibende Ätzstoppschicht 118, die äußerst vorteilhaft
bei der Vermeidung einer unerwünschten
Metallsiliziderosion ist, jedoch deutlich die Spannungsübertragung
in die entsprechenden Kanalgebiete verringern, wodurch die konventionelle Technik
weniger effizient ist.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine alternative
Technologie, die das Erzeugen einer unterschiedlichen Verformung
in verschiedenen Transistorelementen ermöglicht, während im Wesentlichen die zuvor
genannten Probleme vermieden oder zumindest deren Auswirkungen reduziert
werden.
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ÜBERBLICK ÜBER DIE
ERFINDUNG
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die das Erzeugen einer gewünschten
Verformung in den Kanalgebieten von Transistorelementen ermöglicht,
indem unterschiedliche spannungshervorrufende Kontaktätzstoppschichten über den
entsprechenden Transistorelementen vorgesehen werden, wobei ein
hohes Maß an
Integrität
der Metallsilizidgebiete beibehalten wird, während dennoch ein verbesserter
Spannungstransfermechanismus bereitgestellt wird, indem zumindest ein
Transistor direkt mit der entsprechenden Kontaktätzstoppschicht in Kontakt ist.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das selektive Bilden
einer ersten Ätzstoppschicht über einem
ersten Transistorelement oder einem zweiten Transistorelement. Ferner
wird eine erste Kontaktätzstoppschicht über dem
ersten und dem zweiten Transistorelement gebildet, wobei die erste Kontaktätzstoppschicht
eine erste spezifizierte intrinsische Spannung aufweist. Das Verfahren
umfasst ferner das selektive Entfernen eines Teils der ersten Kontaktätzstoppschicht,
der über
dem ersten oder dem zweiten Transistorelement gebildet ist, über dem
die erste Ätzstoppschicht
gebildet ist, mittels eines selektiven Ätzprozesses unter Anwendung
der ersten Ätzstoppschicht
als ein Ätzstopp.
Schließlich umfasst
das Verfahren das Bilden einer zweiten Kontaktätzstoppschicht über dem
ersten und dem zweiten Transistorelement, wobei die zweite Kontaktätzstoppschicht
eine zweite intrinsische Spannung aufweist, die sich von der ersten
intrinsischen Spannung unterscheidet.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden ERfindung umfasst ein Verfahren das selektive Bilden
einer Beschichtung mit einer ersten Art an intrinsischer Spannung
auf einem ersten Transistorelement, während ein zweites Transistorelement
freiliegend bleibt. Des weiteren wird eine erste Ätzstoppschicht
selektiv auf der Beschichtung gebildet, während das zweite Transistorelement
freiliegend bleibt. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden einer
ersten Kontaktätzstoppschicht über dem
ersten und dem zweiten Transistorelement, wobei die erste Kontaktätzstoppschicht
eine zweite Art einer inneren Spannung aufweist, die sich von der
ersten Art unterscheidet. Des weiteren wird ein Teil der ersten
Kontaktätzstoppschicht,
der über dem
ersten Transistorelement gebildet ist, entfernt, indem die erste Ätzstoppschicht
als ein Ätzstopp
verwendet wird. Nachfolgend wird die erste Ätzstoppschicht entfernt und
es wird eine zweite Kontaktätzstoppschicht über dem
ersten und dem zweiten Transistorelement gebildet, wobei die zweite
Kontaktätzstoppschicht
die erste Art der intrinsischen Spannung aufweist.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Halbleiterbauelement ein
erstes Transistorelement mit einem ersten Kanalgebiet und einem
ersten dielektrischen Schichtstapel, der das erste Transistorelement
umschließt,
wobei der erste dielektrische Schichtstapel eine erste Ätzstoppschicht,
eine erste Kontaktätzstoppschicht
und ein Zwischenschichtdielektrikum aufweist, und wobei der erste
dielektrische Schichtstapel eine erste Art an Verformung in dem
ersten Kanalgebiet hervor ruft. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement
ein zweites Transistorelement mit einem zweiten Kanalgebiet und
einem zweiten dielektrischen Schichtstapel, der das zweite Transistorelement
umschließt
und eine zweite Kontaktätzstoppschicht
umfasst, die auf dem zweiten Transistorelement gebildet ist, und
ferner das Zwischenschichtdielektrikum aufweist, wobei der zweite
dielektrische Schichtstapel eine zweite Art an Verformung in dem
zweiten Kanalgebiet hervorruft und wobei die zweite Art der Verformung
sich von der ersten Art der Verformung unterscheidet.
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KURZE BERSCHREIBUNG DER
ZEICHNUNGEN
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Weitere
Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert
und gehen deutlich aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor,
wenn diese mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird,
in denen:
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1a bis 1d schematisch
Querschnittsansichten eines typischen konventionellen Halbleiterbauelements
mit einem komplementären
Transistorpaar während
diverser Fertigungsphasen zeigen, wobei die Verformung in den entsprechenden
Kanalgebieten unterschiedlich erzeugt wird, indem entsprechende
Kontaktätzstoppschichten
mit unterschiedlicher intrinsischer Spannung gebildet werden;
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2a bis 2h schematisch
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements mit zwei Transistorelementen
in diversen Fertigungsphasen zeigen, wobei unterschiedlich verformte
Kanalgebiete ohne übermäßige Beschädigung von
Metallsilizidgebieten gebildet werden, während ein äußerst effizienter Spannungsübertragungsmechanismus
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird;
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3a bis 3g schematisch
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während diverser
Fertigungsphasen gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung zeigen;
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4a bis 4e schematisch
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements zeigen, in welchem
ein äußerst effizienter
Spannungsübertragungsmechanismus
sowohl für
n- als auch für p-Transistoren
gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung bereitgestellt wird.
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DETAILLIERTE
BESCHREIBUNG
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Obwohl
die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist,
wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den
Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein,
dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen
nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen
anschaulich offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekt der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüchen definiert
ist.
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik,
die eine effektive Verformungstechnologie in den Kanalgebieten unterschiedlicher
Transistortypen ermöglicht,
indem unterschiedlich verspannte Kontaktätzstoppschichten vorgesehen
werden, während
zumindest ein Transistorelement während eines selektiven Ätzprozesses
zum Entfernen eines unerwünschten
Teils einer Kontaktätzstoppschicht
geschützt
ist, während
der andere Transistor direkt eine entsprechende Kontaktätzstoppschicht
ohne übermäßige Materialerosion
in den Metallsilizidgebieten empfangen kann. Folglich kann insgesamt
die Spannungsübertragung
von den Kontaktätzstoppschichten
zu den entsprechenden Kanalgebieten im Vergleich zu dem konventionellen Prozessablauf,
wie er zuvor beschrieben ist, verbessert werden, während gleichzeitig
ein hohes Maß an Bauteilintegrität in Bezug
auf die Metallsiliziderosion beibehalten werden kann. Mit Bezug
zu den 2a bis 2h, 3a bis 3g und
den 4a bis 4g werden
nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung detaillierter beschrieben.
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2a zeigt
schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 250 mit
einem ersten Transistorelement 200n und einem zweiten Transistorelement 200p.
Die Transistorelemente 200n, 200p können unterschiedliche
Transistorarten repräsentieren,
etwa einen n-Kanaltransistor und einen p-Kanaltransistor, oder Transistoren
der gleichen oder unterschiedlichen Art, die an sehr verschiedenen
Chippositionen oder Substratpositionen vorgesehen sind. In einer
anschaulichen Ausführungsform repräsentiert
der Transistor 200n einen n-Kanaltransistor und der zweite
Transistor 200p kann einen p-Kanaltransistor repräsentieren,
die so ausgebildet sind, um ein komplementäres Transistorpaar zu bilden.
Obwohl die Transistoren 200n und 200p sich voneinander
in Größe, Leitfähigkeitsart,
Position, Funktion und dergleichen unterscheiden können, sind
der Einfachheit halber die Transistoren so gezeigt, dass sie im
Wesentlichen die gleiche Konfiguration besitzen und entsprechende
Komponenten der Transistoren 200n, 200p sind mit
den gleichen Bezugszeichen belegt. Es sollte auch beachtet werden, dass,
obwohl die vorliegende Erfindung besonders vorteilhaft für Transistorelemente
ohne weitere zusätzliche
spannungsinduzierenden Komponenten ist, etwa zusätzliche Epitaxieschichten,
die in oder neben den entsprechenden Kanalgebieten ausgebildet sind,
die vorliegende Erfindung auch mit derartigen zusätzlichen
verformungserzeugenden Techniken kombiniert werden kann. Es sollte
ferner beachtet werden, dass in der folgenden Beschreibung weiterer anschaulicher
Ausführungsformen
auf Transistorelemente Bezug genommen wird, die in Form von SOI-Bauelementen
mit konventioneller Architektur, d. h. ohne erhöhte Drain- und Sourcegebiete
bereitgestellt werden. Wie aus dem Folgenden hervorgehen wird, kann
die vorliegende Erfindung auch auf Transistorelemente angewendet
werden, die auf Halbleitervollsubstraten oder SOI-Substraten gebildet
sind und die Erfindung kann auch vorteilhaft auf Transistorarchitekturen
mit erhöhten
Drain- und Sourcegebieten angewendet werden.
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Das
Halbleiterbauelement 250 umfasst ein Substrat 201 mit
einer darauf ausgebildeten isolierenden Schicht 202, wenn
ein SOI-Bauteil betrachtet wird, in Form einer vergrabenen Siliziumdioxidschicht,
einer Siliziumnitridschicht, und dergleichen, woran sich eine kristalline
Halbleiterschicht 203 anschließt, die einen beträchtlichen
Anteil an Silizium aufweisen kann und damit auch als eine siliziumbasierte
Schicht bezeichnet wird, da die große Mehrheit an integrierten
Schaltungen mit komplexen Logikschaltungen auf der Basis von Silizium
hergestellt ist. Es sollte jedoch beachtet werden, dass die Halbleiterschicht 203 aus
einem beliebigen geeigneten Halbleitermaterial entsprechend den
Entwurfserfordernissen hergestellt sein kann. In anderen Fällen repräsentiert
das Substrat 201 ein Vollsubstrat ohne die isolierende
Schicht 202. Der erste und der zweite Transistor 200n, 200p können voneinander
durch eine Isolationsstruktur 220 getrennt sein, die beispielsweise
in Form einer flachen Grabenisolation vorgesehen sein kann. Der
erste und der zweite Transistor 200n, 200p umfassen
ferner eine Gateelektrodenstruktur 205 mit einem Halbleiterbereich 206,
etwa einem Polysiliziumbereich, und einen metallenthaltenden Bereich 208,
der beispielsweise in Form eines Metallsilizids vorgesehen sein
kann. Die Gateelektrodenstruktur 205 umfasst ferner eine Gateisolationsschicht 207,
die die Gateelektrodenstruktur 205 von einem Kanalgebiet 204 trennt,
das wiederum lateral geeignet dotierte Source- und Draingebiete 211 trennt,
die entsprechende Erweiterungsgebiete 214 enthalten können, wobei
Metallsilizidgebiete 212 in den Drain- und Sourcegebieten 211 ausgebildet
sein können.
Eine Abstandselementsstruktur 210 ist benachbart zu den
Seitenwänden
der Gateelektrodenstruktur 205 ausgebildet und kann eine
oder mehrere Beschichtungen 209 aufweisen.
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Der
zweite Transistor 200p kann im Wesentlichen die gleiche
Konfiguration aufweisen, wobei das Kanalgebiet 204 und
die Drain- und Sourcegebiete 211 unterschiedliche Dotierstoffe
im Vergleich zu den entsprechenden Gebieten des Transistors 200n aufweisen
können,
wenn der erste und der zweite Transistor 200n, 200p Transistorelemente
unterschiedlicher Leitfähigkeitsart
repräsentieren.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 250,
wie es in 2a gezeigt ist, kann im Wesentlichen
die gleichen Prozesse umfassen, wie sie zuvor mit Bezug zu 1a beschrieben
sind und daher können
diese gemäß gut etablierter
Prozessverfahren gebildet werden, die hierin nicht im Detail beschrieben
sind, um nicht unnötig
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung zu verdunkeln.
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2b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 250 in einer weiter
fortgeschrittenen Fertigungsphase. Eine erste Ätzstoppschicht 218 ist
auf dem ersten und zweiten Transistor 200n, 200p gebildet
und ferner ist eine Lackmaske 240 vorgesehen, die den ersten
Transistor 200n abdeckt, während der zweite Transistor 200p,
d. h. der exponierte Teil der darauf ausgebildeten ersten Ätzstoppschicht 218, freiliegend
bleibt. Wie zuvor mit Bezug zu der ersten Ätzstoppschicht 118 (siehe 1a)
erläutert
ist, können
beliebige geeignete Abscheideverfahren, etwa die plasmaunterstützte CVD,
eingesetzt werden, um die erste Ätzstoppschicht 218 mit
einer geeigneten Dicke und Materialzusammensetzung zu bilden, so dass
diese eine moderat hohe Ätzselektivität zu einer Konaktätzstoppschicht
besitzt, die noch auf dem Bereich der ersten Ätzstoppschicht, der von der
Lackmaske 240 bedeckt ist, herzustellen ist. In anschaulichen
Ausführungsformen
kann die erste Ätzstoppschicht 218 aus
Siliziumdioxid mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 30 nm gebildet sein.
In anderen Fällen können Siliziumoxinitrid
und andere Materialzusammensetzungen verwendet werden, solange eine
ausreichende Ätzselektivität in Bezug
auf das Material der nachfolgend gebildeten Kontaktätzstoppschicht erreicht
wird. Die Lackmaske 240 kann auf der Grundlage einer Lithographiemaske
gebildet werden, wie sie auch für
die Herstellung entsprechender Drain- und Sourcegebiete für den ersten und den zweiten
Transistor 200n, 200p angewendet wird, so dass
kein zusätzlicher
Entwurfsaufwand erforderlich ist. Das Bauelement 250 wird
einem Ätzprozess 260 zum
selektiven Entfernen des freiliegenden Bereichs der ersten Ätzstoppschicht 218 unterzogen.
Beispielsweise können
gut etablierte nasschemische oder Trockenätzverfahren eingesetzt werden,
wobei eine moderat hohe Ätzrate
erreicht wird, die in Verbindung mit der reduzierten Schichtdicke
der ersten Ätzstoppschicht 218 für eine hohe Ätzselektivität in Bezug
auf die darunter liegenden Metallsilizidgebiete 208 und 212 bereitstellen
können,
wodurch eine Materialerosion auf einem sehr geringen Niveau gehalten
wird. Beispielsweise kann der nasschemische Ätzprozess auf der Basis verdünnter Flusssäure angewendet
werden, wenn die erste Ätzstoppschicht 218 aus
Siliziumdioxid aufgebaut ist. Da die erste Ätzstoppschicht 218 äußerst gleichförmig in
dieser Phase der Herstellung ist, verläuft der Ätzprozess 260 ebenso äußerst gleichförmig, wodurch
ebenso zu einem reduzierten Materialverlust in den Gebieten 208 und 212 beigetragen
wird. Danach wird die Lackmaske 240 entfernt und es können Reinigungsprozesse
aufgeführt
werden, um Kontaminationsstoffe und Materialreste von dem freigelegten
Transistor 200p zu entfernen, bevor eine Kontaktätzstoppschicht
abgeschieden wird.
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2c zeigt
schematisch das Bauelement 250 in einer weiter fortgeschrittenen
Fertigungsphase, in der eine erste Kontaktätzstoppschicht 216 über dem
ersten und dem zweiten Transistor 200n, 200p und
eine zusätzliche
zweite Ätzstoppschicht 217 auf der
ersten Kontaktstoppschicht 216 gebildet ist. In anschaulichen
Ausführungsformen
sind die erste Kontaktätzstoppschicht 216 und
die Ätzstoppschicht 218 aus
unterschiedlichen Materialien hergestellt, so dass diese ein gewünschtes
hohes Maß an Ätzselektivität in Bezug
auf einen Ätzprozess
zeigen, der später
beschrieben wird. In einer Ausführungsform
ist die erste Kontaktätzstoppschicht 216 aus
Siliziumnitrid aufgebaut, während
die erste Ätzstoppschicht 218 aus
Siliziumdioxid aufgebaut ist. Ferner besitzt die erste Kontaktätzstoppschicht 216 eine
spezifizierte intrinsische Spannung oder eine spezifizierte Art
einer Spannung, d. h. kompressiv oder ziehend, die in geeigneter
Weise ausgewählt
wird, um ein gewünschtes
Maß an
Verformung in dem Kanalgebiet 204 des zweiten Transistors 200p zu
erzeugen. Beispielsweise kann die Kompaktätzstoppschicht 216 eine
spezifizierte Druckspannung aufweisen, wenn der zweite Transistor 200p einen
p-Kanaltransistor repräsentiert.
Wie gezeigt ist, ist eine Dicke 218a der ersten Ätzstoppschicht 218 kleiner
als eine Dicke 216a der ersten Kompaktätzstoppschicht 216,
wobei die Dicke ausreichend ist, um im Wesentlichen eine Materialerosion
während
eines nachfolgenden Ätzprozesses
zu vermeiden oder zu mindest deutlich zu reduzieren, wobei dennoch
eine moderat hohe Effizienz der Spannungsübertragung gewährleistet
ist. Beispielsweise kann die Dicke 216a im Bereich von ungefähr 20 bis
80 nm für äußerst größenreduzierte Halbleiterbauelemente
mit einer Gatelänge,
d. h. in 2a die horizontale Abmessung
der Gateelektrode 206, von ungefähr 100 nm oder weniger
betragen. In speziellen Ausführungsformen
liegt die Gatelänge der
Transistoren 200n, 200p bei ungefähr 50 nm
oder sogar weniger, so dass ein hohes Maß an Integrität der Metallsilizidgebiete 208, 212 sowie
eine effiziente Spannungstragung ein wichtiger Faktor sind. Es sollte
beachtet werden, dass eine beliebige geeignete Materialkombination
für die
Schichten 218, 216 verwendet werden kann, solange
eine gewünschte Ätzselektivität erreicht
wird, während
dennoch die gewünschte
Größe an intrinsischer
Spannung bereitgestellt wird. Beispielsweise können amorpher Kohlenstoff,
Siliziumkarbid und dergleichen in Verbindung mit Siliziumdioxid
und/oder Siliziumnitrid angewendet werden, um damit eine geeignete
spannungserzeugende Kontaktätzstoppschicht
in Verbindung mit einer darunter liegenden Ätzstoppschicht bereitzustellen.
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Die
zweite Ätzstoppschicht 217,
die über
der ersten Kontaktätzstoppschicht 216 ausgebildet
ist, kann aus einem beliebigen geeigneten Material aufgebaut sein,
das eine gewünschte
hohe Ätzselektivität zu einer
weiteren Kontaktätzstoppschicht
besitzt, die noch zu bilden ist, wie dies später beschrieben ist. In anschaulichen
Ausführungsformen
kann die zweite Ätzstoppschicht 217 aus
Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und dergleichen aufgebaut sein, abhängig von dem
für die
nachfolgend gebildete Kontaktätzstoppschicht
verwendeten Material.
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2d zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 250 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Eine weitere Lackmaske 241 ist über dem
Bauelement 250 ausgebildet, um damit das erste Transistorelement 200n freizulegen,
d. h. die Schichtbereiche, die darauf ausgebildet sind, während das
zweite Transistorelement 200p, d.h., die darauf ausgebildeten
Schichtbereiche, abgedeckt sind. Ferner unterliegt das Bauelement 250 einem weiteren Ätzprozess 261,
der als ein beliebig geeigneter Ätzprozess
gestaltet ist, der auch andere Ätzschritte,
nasschemische Ätzschritte
oder trockenchemische Ätzschritte
zum effizienten Entfernen des freiliegenden Bereichs der Schicht 217 vor
dem eigentlichen Hauptätzschritt
zum Entfernen des freigelegten Bereichs der Ätzkontaktstoppschicht 216 beinhalten kann.
Geeignete Ätzrezepte
sind im Stand der Technik gut bekannt und können zum Entfernen der Schicht 216 verwendet
werden, während
der Prozess 261 auf der Grundlage der Ätzstoppschicht 218 gesteuert
werden kann, wodurch eine unerwünschte Materialerosion
in den empfindlichen Metallsilizidgebieten 208 und 212 vermieden
wird.
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2e zeigt
schematisch zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 250 mit
einer darauf ausgebildeten zweiten Kontaktätzstoppschicht 219,
die so ausgebildet ist, dass diese eine spezifizierte zweite Art
an intrinsischer Spannung, beispielsweise eine Zugspannung, aufweist,
wenn der erste Transistor 200n einen n-Kanaltransistor
repräsentiert.
Hinsichtlich der Materialzusammensetzung der zweiten Ätzkontaktstoppschicht 219 gelten
die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu der Schicht 216 erläutert sind,
wobei vorteilhafterweise beide Schichten 216 und 219 aus
einem Material hergestellt sind, das im Wesentlichen die gleichen Ätzeigenschaften
im Hinblick auf ein Zwischenschichtdielektrikumsmaterial aufweist,
das über
den Schicht 216 und 219 später gebildet wird. In der anschaulichen
Ausführungsform kann
die zweite Kontaktätzstoppschicht 219 in
Form einer Siliziumnitridschicht vorgesehen werden, die durch plasmaunterstütztes CVD
auf der Grundlage von Prozessparametern gebildet wurde, um damit gewünschte Art
und Größe der intrinsischen
Verspannung zu bilden. Wie zuvor erläutert sind, sind entsprechende
Rezepte für
das Abscheiden von Siliziumnitrid mit einer intrinsischen Spannung
im Bereich von 1,5 GPa an Druckspannung bis ungefähr 1,5 GPa
an Zugspannung im Stand der Technik gut etabliert.
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2f zeigt
schematisch das Bauelement 250 in einem weiter fortgeschrittenen
Herstellungsstadium, wobei eine Lackmaske 242 über dem
Bauteil 2560 ausgebildet ist, um damit das erste Transistorelement 200n abzudecken,
wobei das zweite Transistorelement 200p, d. h. die darauf
ausgebildeten Schichtbereiche, freigelegt sind. Ferner unterliegt das
Bauelement 250 einem Ätzprozess 262,
der ein plasmabasierter Ätzprozess
sein kann, um den freiliegenden Bereich der zweiten Kontaktätzstoppschicht 219 zu
entfernen. Auf Grund des Vorsehen der zweiten Ätzstoppschicht 217,
kann der Ätzprozess 262 zuverlässig gesteuert
werden, wobei gut etablierte Prozessrezepte angewendet werden können, um
in zuverlässiger
Weise den Ätzprozess 262 auf
oder innerhalb der Ätzstoppschicht 217 anzuhalten.
Danach kann die Lackmaske 242 entfernt werden.
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2g zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 250 nach dem Ende
der zuvor beschriebenen Prozesssequenz. Folglich ist der zweite
Transistor 200p, der in der vorliegenden Ausführungsform einen
p-Kanaltransistor repräsentiert,
direkt mit der ersten Kontaktätzstopschicht 216 in
Berührung,
wodurch ein verbesserter Spannungsübertragungsme chanismus in das
entsprechende Kanalgebiet 204 erreicht wird, um darin eine
Druckverformung zu erzeugen. Der erste Transistor 200n,
der in dieser Ausführungsform
einen n-Kanaltransistor
repräsentiert, weist
darüber
ausgebildet die zweite Kontaktätzstoppschicht 219 auf,
die eine Zugspannung aufweist, wobei die erste Ätzstoppschicht 218 zwischen sensitiven
Bauteilbereichen ausgebildet ist, etwa den Metallsilizidgebieten 208 und 212,
wodurch eine unerwünschte
Materialerosion während
des zuvor durchgeführten Ätzprozesses 261 (siehe 2d)
reduziert wird. Somit kann ein äußerst effizienter
Spannungsübertragungsmechanismus
in Verbindung mit einem hohen Maß an Bauteilintegrität erreicht
werden. Danach kann der Fertigungsprozess gemäß gut etablierter Verfahren
fortgesetzt werden, um ein Zwischenschichtdielektrikumsmaterial
und entsprechende Kontaktöffnungen
dann auszubilden.
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2h zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 250 mit einem Zwischenschichtdielektrikum 221,
das über
der ersten und der zweiten Kontaktätzstoppschicht 216, 219 gebildet
ist, wodurch ein erster dielektrischer Schichtstapel gebildet wird,
und mit Kontaktbereichen 222, die in dem Zwischenschichtdielektrikum 221 und
den Kontaktätzstoppschichten 219, 216 und
der Ätzstoppschicht 218 ausgebildet sind,
die damit einen zweiten dielektrischen Schichtstapel in dem ersten
Transistorelement 200n bilden.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Bauelements 250,
wie es in 2h gezeigt ist, kann die folgenden
Prozesse umfassen. Das Zwischenschichtdielektrikum 221 kann
in Form von Siliziumdioxid auf der Grundlage von Abscheideverfahren,
etwa plasmaunterstütztem
CVD aus TEOS und/oder mittels superatmosphärischem CVD auf der Grundlage
von TEOS und/oder einem CVD mit Unterstützung eines hochdichten Plasmas
abgeschieden werden, um eine Siliziumdioxidschicht zu bilden, die
zuverlässig
den ersten und den zweiten Transistor 200n, 200p umschließt. Danach
kann die Oberfläche
des Zwischenschichtdielektrikums 221 beispielsweise durch
chemisch-mechanisches Polieren und dergleichen eingeebnet werden,
und entsprechende Kontaktöffnungen 222 können dann
auf der Grundlage gut etablierter Ätzrezepte hergestellt werden.
Zu diesem Zweck kann eine selektive anisotrope Ätzchemie angewendet werden,
um durch das Zwischenschichtdielektrikum 221 auf der Grundlage
einer entsprechend gestalteten Lackmaske (nicht gezeigt) zu ätzen, wobei
die zweite Kontaktätzstoppschicht 219 für den Transistor 200n und
die erste Konaktätzstoppschicht 216 für den Transistor 200p zuverlässig die Ätzfront
an den Gateelektroden 205 und nachfolgend an den Drain-
und Sourcegebieten 211 anhalten. Da nach kann die Ätzchemie
geändert werden,
um die Materialien der entsprechenden Kontaktätzstoppschichten 219, 216 zu
entfernen, wobei nicht notwendigerweise ein hohes Maß an Selektivität zu der
darunter liegenden Ätzstoppschicht 218 in dem
ersten Transistor 200n erforderlich ist. Nach dem Ende
des Ätzprozesses
können
die Öffnungen 222 mit
einem geeigneten leitenden Material auf der Grundlage gut etablierter
Prozessrezepte gefüllt
werden.
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Während in
den 2a–2h in
einer speziellen Ausführungsform
der Prozess für
das Bauelement 250 so beschrieben ist, dass dieses einen
p-Kanaltransistor mit einem verbesserten Leistungsverhalten auf
Grund eines verbesserten Spannungsübertragungsmechanismus aufweist,
während
der entsprechende n-Kanaltransistor eine verbesserte Integrität des Metallsilizids
zeigt, wird mit Bezug zu den 3a bis 3g ein
entsprechender Prozessablauf dargestellt, in welchem das Leistungsverhalten
eines n-Kanaltransistors verbessert wird, indem eine Kontaktätzstoppschicht
direkt darauf angeordnet wird, die eine Zugspannung aufweist. In
den 3a bis 3g werden
die gleichen Bezugszeichen verwendet, um die gleichen Komponenten
zu beschreiben, mit Ausnahme einer führenden „3" anstelle einer führenden „2", und daher wird eine detaillierte Beschreibung
dieser Komponenten weggelassen.
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In 3a umfasst
damit das Halbleiterbauelement 350 den p-Kanaltransistor 300p und
den n-Kanaltransistor 300n, die gemäß den gleichen Prozessen hergestellt
sein können,
wie sie zuvor beschrieben sind.
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3b zeigt
das Bauelement 350 während des
selektiven Entfernens der ersten Ätzstoppschicht 318 über dem
n-Kanaltransistor 300n.
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3c zeigt
schematisch das Bauelement 350 mit der ersten Kontaktätzstoppschicht 316,
wobei im Gegensatz zu der vorhergehenden beispielhaften Ausführungsform,
die Schicht 316 eine intrinsische Zugspannung aufweisen
kann, um damit eine entsprechende Zugverformung in den n-Kanaltransistor 300n zu
erzeugen.
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3d zeigt
schematisch das selektive Entfernen des Teils der Schicht 316 mit
der Zugspannung des p-Kanaltransistors 300p und das Entfernen der
Schicht 317.
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3e zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 350 mit der darauf
ausgebildeten zweiten Kontaktätzstoppschicht 319,
die nunmehr eine Druckspannung aufweisen kann.
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In 3f unterliegt
das Bauelement 350 dem plasmabasierten Ätzprozess 362 zum
Entfernen des freigelegten Bereichs der Schicht 319 mit
der Druckspannung.
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3d zeigt
schließlich
das Bauelement 350, wobei der p-Kanaltransistor 300p darauf
ausgebildet den Schichtbereich 319 mit der Druckspannung
aufweist, während
der n-Kanaltransistor 300n die
Kontaktätzstoppschicht 316 mit
der Zugspannung direkt darauf ausgebildet aufweist, um damit das Leistungsverhalten
des Transistors 300n zu verbessern.
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Mit
Bezug zu den 4a bis 4g werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter
beschrieben, wobei ein äußerst effizienter
Spannungstransfermechanismus für
beide Arten an Transistoren vorgesehen werden kann, wobei dennoch
ein hohes Maß an
Metallsilizidintegrität
beibehalten wird.
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In 4a umfasst
das Halbleiterbauelement 450 zwei Transistorelemente 400n, 400p,
die im Wesentlichen den gleichen Aufbau aufweisen können, wie
dies zuvor mit Bezug zu den Transistorelementen 100n, 100p, 200n, 200p und 300n, 300p beschrieben
ist, und daher wird eine detaillierte Beschreibung der entsprechenden
Komponenten weggelassen, wobei beachtet werden sollte, dass die
entsprechenden Komponenten mit den gleichen Bezugszeichen belegt
sind, mit Ausnahme einer führenden „4" anstelle einer führenden „3, 2,
1". Anders als in
den zuvor beschriebenen Ausführungsformen
umfasst das Halbleiterbauelement 450 eine Beschichtung 428, die
auf dem ersten und dem zweiten Transistor 400n, 400p gebildet
ist, wobei die Beschichtung 428 eine erste Art Spannung,
beispielsweise eine Zugspannung oder eine Druckspannung, abhängig von
den Prozesserfordernissen, aufweist. Die Beschichtung 428 kann
beispielsweise aus Siliziumnitrid mit einer Dicke von ungefähr 5 bis
50 nm und mit einer gewünschten
Größe der Spannung
hergestellt sein. Auf der Beschichtung 428 ist eine erste Ätzstoppschicht 418 ausgebildet,
die ähnlich
sein kann wie die Ätzstoppschichten 118, 218 und 318,
wie sie zuvor beschrieben sind. Beispielsweise kann die Ätzstoppschicht 418 aus
Siliziumdioxid mit einer Dicke im Bereich von 5 bis 30 nm aufgebaut
sein. Die Beschichtung 428 und die Ätzstoppschicht 418 können gemäß gut etablierter
Prozessrezepte hergestellt werden, wie dies auch zuvor mit Bezug
zu den Ätzstoppschichten
und den Kontaktätzstoppschichten
beschrieben ist.
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4b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 450 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium, in welchem ein Bereich der
Beschichtung 428 und ein Teil der ersten Ätzstoppschicht 418 selektiv über dem
zweiten Transistor 400p auf der Grundlage eines Ätzprozesses 460 und einer
geeignet gestalteten Ätzmaske 440 entfernt werden.
Der Ätzprozess 460 kann
als ein zweistufiger Prozess zum selektiven Entfernen der Schicht 418,
beispielsweise auf der Grundlage einer verdünnten Flusssäure, gestaltet
sein, wenn die Schicht 418 aus Siliziumdioxid aufgebaut
ist, woran sich ein selektiver Ätzprozess
zum Entfernen der Beschichtung 428 anschließt. Auf
Grund der reduzierten Dicke der Beschichtung 428 und der
Möglichkeit
des Anwendens äußerst selektiver
nasschemischer Ätzrezepte
trägt das
Entfernen des Schichtbereichs 428 nicht übermäßig zu einer
Materialbeeinträchtigung
in den entsprechenden Metallsilizidgebieten 408 und 412 bei, ähnlich wie
dies in den zuvor beschriebenen Ausführungsformen im Hinblick auf
den entsprechenden Ätzprozess 260 und 360 der
Fall ist.
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4e zeigt
schematisch das Bauelement 450 nach der Herstellung einer
ersten Kontaktätzstoppschicht 416 mit
einer spezifizierten zweiten Art an innerer Spannung, die sich von
der ersten Art an innerer Spannung, die durch die Beschichtung 428 hervorgerufen
wird, unterscheidet. Beispielsweise kann die Beschichtung 428 eine
innere Zugspannung aufweisen, während
die erste Kontaktätzstoppschicht 416 eine
Druckspannung aufweisen kann, wenn das zweite Transistorelement 400p einen
p-Kanaltransistor repräsentiert.
In anderen Fällen
kann die Beschichtung 428 eine Druckspannung enthalten und
die Kontaktätzstoppschicht 416 kann
eine Zugspannung aufweisen, wenn der erste Transistor 400p einen
n-Kanaltransistor repräsentiert.
Hinsichtlich der Ausbildung der Schichten 416 und einer
entsprechenden Ätzstoppschicht 417 gelten
die gleichen Kriterien, wie sie zuvor in Bezug auf die entsprechenden Komponenten
beschrieben sind.
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4d zeigt
schematisch das Bauelement 450 während eines Ätzprozesses 460 auf
der Grundlage einer entsprechenden Lackmaske 441 zum Entfernen
eines Teils der ersten Kontaktätzstoppschicht 416 über dem
ersten Transistor 400n. Dabei liefert die Ätzstoppschicht 418 einen
zuverlässigen
Stopp für
den Ätzprozess 460,
wie dies zuvor auch beschrieben ist.
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4e zeigt
schematisch das Bauelement 450 während eines weiteren Ätzprozesses 461a,
der so gestaltet ist, das der freiliegende Bereich der ersten Kontaktätzstoppschicht 418 auf
der Grundlage eines beliebigen geeigneten und gut etablierten Rezepts
entfernt wird, wobei das Rezept auf einer nasschemischen oder einem
plasmabasierten Prozess beruhen kann. Somit kann die Beschichtung 428 im Wesentlichen
vollständig
durch den Ätzprozess 461a freigelegt
werden, wobei ein hohes Maß an Ätzselektivität erreicht
werden kann, um damit eine unerwünschte
Matetialbeeinträchtigung
der darunter liegenden Metallsilizidgebiete 408 und 412 zu
vermeiden oder deutlich zu reduzieren. Danach kann die Lackmaske 441 entfernt
werden, wobei vorteilhafterweise eine Materialerosion, die möglicherweise durch
Lackentfernungsprozesse hervorgerufen werden kann, zuverlässig auf
Grund des Vorhandenseins der Beschichtung 428 unterdrückt werden kann.
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4f zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 450 mit einer darauf
ausgebildeten zweiten Kontaktätzstoppschicht 419,
die die gleiche Art an intrinsischer Spannung wie die Beschichtung 428 aufweist.
In einer anschaulichen Ausführungsform
wird die zweite Kontaktätzstoppschicht 419 aus
dem gleichen Material wie die Beschichtung 428 hergestellt, so
dass beide Schichten in Kombination als die zweite Kontaktätzstoppschicht
in der nachfolgenden Bearbeitungssequenz dienen. Für diesen
Zweck kann die Schicht 419 auf der Grundlage gut etablierter
Rezepte abgeschieden werden, wobei die Schichtdicke an die Dicke
der Beschichtung 428 angepasst werden kann, um damit in
Kombination eine Solldicke für die
zweite Kontaktätzstoppschicht
im Wesentlichen zu erreichen.
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4g zeigt
schematisch das Bauelement 450 während eines Ätzprozesses 462 auf
der Grundlage einer Lackmaske 442, um einen Teil der zweiten Kontaktätzstoppschicht 419 über dem
zweiten Transistor 400p zu entfernen.
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Folglich
sind der erste Transistor 400n und der zweite Transistor 400p direkt
mit den entsprechenden verformungserzeugenden Schichten in Kontakt,
wodurch der Spannungsübertragungsmechanismus
für beide
Transistoren deutlich verbessert wird. Ferner wird auf Grund der
zuvor beschriebenen Prozesssequenz ein hohes Maß an Metallsilizidintegrität beibehalten,
wodurch zusätzlich
zu einem verbesserten Transistorverhalten beigetragen wird, insbesondere
wenn äußerste größenreduzierte
Transisistorstrukturen betrachtet werden.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine verbesserte Technik
zum Erzeugen einer unterschiedlichen Verformung in unterschiedlichen
Transistorarten auf der Grundlage entsprechend gestalteter Kontaktätzstoppschichtstapel
bereit, wobei ein hohes Maß an
Metallsilizidintegrität
erreicht werden kann. Zu diesem Zweck wird eine Opferätzstoppschicht
gebildet und diese wird von einem oder beiden Transistoren entfernt,
um damit einen direkten Kontakt der verformungserzeugenden Schicht
zumindest in einem Transistor zu ermöglichen, wobei in einer anschaulichen
Ausführungsform
die Opferätzstoppschicht
vollständig
entfernt werden kann, wodurch ein deutlich verbesserter Spannungsübertragungsmechanismus
bereitgestellt wird.
-
Weitere
Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden
für den
Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese
Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann
die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung
zu vermitteln. Selbstverständlich
sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung
als die gegenwärtig
bevorzugten Ausführungsformen
zu betrachten.