-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich allgemein auf das Ausbilden integrierter
Schaltkreise und insbesondere auf die Glättung einer Oberfläche einer Halbleiterstruktur.
-
BESCHREIBUNG DES STANDS DER
TECHNIK
-
Integrierte
Schaltkreise umfassen eine große Anzahl
einzelner Schaltkreiselemente wie beispielsweise Transistoren, Kondensatoren
und Widerstände.
Diese Elemente sind intern miteinander verbunden, um komplexe Schaltkreise
wie Speichervorrichtungen, Logikbausteine und Mikroprozessoren auszubilden.
Die Leistung integrierter Schaltkreise kann verbessert werden, indem
die Anzahl von Funktionseinheiten im Schaltkreis vergrößert wird,
um seinen Funktionsumfang zu erweitern und/oder indem die Arbeitsgeschwindigkeit
der Schaltkreiselemente erhöht
wird. Eine Verringerung der Strukturgrößen ermöglicht das Ausbilden einer
größeren Anzahl
von Schaltkreiselementen auf der gleichen Fläche, wodurch eine Erweiterung
des Funktionsumfangs des Schaltkreises ermöglicht wird, und führt auch
zu geringeren Signalausbreitungszeiten, wodurch eine Erhöhung der
Arbeitsgeschwindigkeit der Schaltkreiselemente ermöglicht wird.
-
Feldeffekttransistoren
werden in integrierten Schaltkreisen als Schaltelemente verwendet.
Sie sind ein Mittel, um einen Strom zu steuern, der durch ein Kanalgebiet
fließt,
das sich zwischen einem Sourcegebiet und einem Draingebiet befindet.
Das Sourcegebiet und das Draingebiet sind stark dotiert. In Transistoren
vom n-Typ sind das Sourcegebiet und das Draingebiet mit einer Dotiersubstanz
vom n-Typ dotiert. Umgekehrt sind in Transistoren vom p-Typ das
Sourcegebiet und das Draingebiet mit einer Dotiersubstanz vom p-Typ
dotiert. Die Dotierung des Kanalgebiets ist invers zur Dotierung
des Sourcegebiets und des Draingebiets. Die Leitfähigkeit
des Kanalgebiets wird durch eine Gate-Spannung gesteuert, die an
eine Gate-Elektrode angelegt wird, die über dem Kanalgebiet ausgebildet
ist und von diesem durch eine dünne
isolierende Schicht getrennt ist. Abhängig von der Gate-Spannung
kann das Kanalgebiet zwischen einem leitfähigen "Ein"-Zustand und
einem im Wesentlichen nicht leitenden "Aus"-Zustand geschaltet
werden.
-
Wenn
die Größe von Feldeffekttransistoren verringert
wird, ist es wichtig, eine hohe Leitfähigkeit des Kanalgebiets im "Ein"-Zustand beizubehalten. Die
Leitfähigkeit
des Kanalgebiet im "Ein"-Zustand hängt von
der Konzentration der Dotiersubstanz im Kanalgebiet, der Beweglichkeit
der Ladungsträger, der
Ausdehnung des Kanalgebiets in der Breitenrichtung des Transistors
und von dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet,
der allgemein als "Kanallänge" bezeichnet wird,
ab. Während eine
Verringerung der Breite des Kanalgebiets zu einer Verringerung der
Kanalleitfähigkeit
führt,
verbessert eine Verringerung der Kanallänge die Kanalleitfähigkeit.
Eine Erhöhung
der Ladungsträgerbeweglichkeit
führt zu
einer erhöhten
Kanalleitfähigkeit.
-
Wenn
die Strukturgrößen verringert
werden, verringert sich auch die Ausdehnung des Kanalgebiets in
der Breitenrichtung. Eine Verringerung der Kanallänge hat
mehrere damit verbundene Probleme zur Folge. Zunächst sind fortschrittliche
Fotolithografie- und Ätztechniken
erforderlich, um Transistoren mit kurzer Kanallänge zuverlässig und reproduzierbar herzustellen.
Außerdem
werden hoch entwickelte Dotierprofile im Sourcegebiet und im Draingebiet
benötigt,
und zwar sowohl in der Vertikalrichtung als auch in der Längsrichtung,
um einen geringen Schichtwiderstand und einen geringen Kontaktwiderstand
in Kombination mit einer gewünschten
Steuerbarkeit des Kanals bereitzustellen.
-
Im
Hinblick auf die Probleme, die mit einer weiteren Verringerung der
Kanallänge
verknüpft
sind, wurde vorgeschlagen, die Leistungsfähigkeit von Feldeffekttransistoren
auch durch Vergrößern der
Ladungsträgerbeweglichkeit
im Kanalgebiet zu verbessern. Prinzipiell können zumindest zwei Ansätze verfolgt
werden, um die Ladungsträgerbeweglichkeit
zu verbessern.
-
Zunächst kann
die Konzentration der Dotiersubstanz im Kanalgebiet verringert werden.
Dadurch nimmt die Wahrscheinlichkeit von Streuvorgängen von
Ladungsträgern
im Kanalgebiet ab, was zu einer Zunahme der Leitfähigkeit
des Kanalgebiets führt. Eine
Verringerung der Dotierstoffkonzentration im Kanalgebiet beeinflusst
jedoch die Schwellenspannung der Transistorvorrichtung erheblich.
Dies führt dazu,
dass die Verringerung der Dotierstoffkonzentration ein weniger attraktiver
Ansatz ist.
-
Zweitens
kann die Gitterstruktur im Kanalgebiet verändert werden, indem eine elastische
Zugspannung oder eine elastische Druckspannung erzeugt wird. Dies
führt zu
einer veränderten
Beweglichkeit der Elektronen bzw. der Löcher. Abhängig von der Stärke der
elastischen Spannung kann eine elastische Druckspannung die Beweglichkeit
der Löcher
in einer Siliciumschicht deutlich verbessern und kann auch die Elektronenbeweglichkeit
verbessern. Die Beweglichkeit der Elektronen kann auch verbessert
werden, indem eine Siliciumschicht mit einer elastischen Zugspannung
ausgestattet wird.
-
Ein
herkömmliches
Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors, bei dem das
Kanalgebiet in verspanntem Silicium ausgebildet wird, wird im Folgenden
mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben.
-
1a zeigt
eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 100 in
einem ersten Stadium eines Herstellungsprozesses nach dem Stand
der Technik. Die Halbleiterstruktur 100 umfasst ein Substrat 101.
In dem Substrat 101 befindet sich ein aktives Gebiet 104.
Flache Isoliergräben 102, 103,
die Teil einer zusammenhängenden
Isoliergrabenstruktur sein können,
trennen das aktive Gebiet 104 von anderen Bestandteilen
der Halbleiterstruktur 100, die in 1a nicht
gezeigt sind. Eine Gate-Elektrode 106, die von dem Substrat 101 durch
eine Gate-Isolierschicht 105 getrennt ist, ist über dem Substrat 101 ausgebildet.
Die Gate-Elektrode 106 ist von
einer Deckschicht 107 bedeckt und wird von ersten Seitenwandabstandshaltern 108, 109 flankiert. Das
aktive Gebiet 104, die flachen Isoliergräben 102, 103,
die Gate-Elektrode 106, die Gate-Isolierschicht 105 sowie
die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 und
die Deckschicht 107 bilden zusammen Teile eines Transistorelements 130.
-
Beim
Ausbilden der Halbleiterstruktur 100 wird das Substrat 101 bereitgestellt
und die flachen Isoliergräben 102, 103 werden
mit Hilfe den Fachleuten bekannter Verfahren der Fotolithografie,
der Abscheidung und/oder der Oxidation ausgebildet. Anschließend werden
Ionen einer Dotiersubstanz in das Substrat 101 implantiert,
um das aktive Gebiet 104 auszubilden. Der Typ der Dotiersubstanzen
entspricht der Dotierung des Kanalgebiets des zu bildenden Feldeffekttransistors.
Folglich werden beim Ausbilden eines Transistors vom n-Typ Ionen
einer Dotiersubstanz vom p-Typ implantiert, während beim Ausbilden eines
Transistors vom p-Typ Ionen einer Dotiersubstanz vom n-Typ implantiert
werden.
-
Nach
dem Ausbilden des aktiven Gebiets 104 wird ein Oxidationsprozess
durchgeführt,
um die Gate-Isolierschicht 105 auszubilden. Anschließend werden
die Gate-Elektrode 106 und die Deckschicht 107 mit
Hilfe den Fachleuten bekannter Abscheidungs- und Fotolithografieverfahren
ausgebildet. Daraufhin werden die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 durch
isotropes Abscheiden einer Schicht aus Abstandshaltermaterial und
Durchführen
eines anisotropen Ätzprozesses,
bei dem Teile der Schicht aus Abstandshaltermaterial über im Wesentlichen horizontalen
Teilen der Halbleiterstruktur 100 entfernt werden, während Teile
der Schicht aus Abstandshaltermaterial, die sich auf den Flanken
der Gate-Elektrode 106 befinden, auf dem Substrat 101 verbleiben und
die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 bilden,
ausgebildet.
-
Eine
schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in
einem späteren
Stadium des Herstellungsprozesses nach dem Stand der Technik ist
in 1b gezeigt.
-
Ein
erster Ätzprozess
wird durchgeführt.
Der erste Ätzprozess
kann ein isotroper Ätzprozess
sein, der dafür
ausgelegt ist, selektiv das Material des Substrats 101 zu
entfernen und das Material der Deckschicht 107 und der
ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 im Wesentlichen
unversehrt zu lassen, beispielsweise ein bekannter Trockenätzprozess.
Die Deckschicht 107 und die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 schützen die
Gate-Elektrode 106, die Gate-Isolierschicht 105 und
ein Kanalgebiet 140 unter der Gate-Elektrode 106 davor,
von einem Ätzmittel,
das bei dem ersten Ätzprozess
verwendet wird, angegriffen zu werden.
-
Teile
des Substrats 101 neben der Gate-Elektrode 106 werden
jedoch weggeätzt.
Dadurch werden neben der Gate-Elektrode 106 eine sourceseitige
Vertiefung 110 und eine drainseitige Vertiefung 111 ausgebildet.
Wegen der Isotropie des Ätzprozesses
werden Teile des Substrats 101 unter den ersten Seitenwandabstandshaltern 108, 109 und wahlweise
auch unter der Gate-Elektrode 106 entfernt. Deshalb können sich
die Vertiefungen 110, 111 unter die Seitenwandabstandshalter 108, 109 und/oder
die Gate-Elektrode 106 erstrecken, wobei die Oberfläche der
Vertiefungen 110, 111 eine etwas gerundete Form
hat.
-
Nach
dem ersten Ätzprozess
können
die Vertiefungen 110, 111 eine raue Oberfläche haben. Die
Bezugszeichen 112, 113 bezeichnen schematisch
Unebenheiten der Oberfläche
der Vertiefungen 110, 111. Wenn über dem
Substrat 101 ein spannungserzeugendes Material abgeschieden
würde, um
die Vertiefungen 110, 111 wie unten beschrieben zu
füllen,
würden
die Unebenheiten 112, 113 als Nukleationskeime
wirken, was zu einem unerwünschten polykristallinen
Wachstum des spannungserzeugenden Materials führen würde. Deshalb wird ein Glättungsprozess
durchgeführt,
um die Anzahl und Größe der Unebenheiten 112, 113 der
Oberfläche
zu verringern.
-
1c zeigt
eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in
noch einem weiteren Stadium des Herstellungsverfahrens.
-
In
Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach dem Stand
der Technik kann die Oberfläche
der Vertiefungen 110, 111 durch einen Hochtemperatur-Ausbackprozess
geglättet
werden. Bei dem Hochtemperatur-Ausbackprozess wird die Halbleiterstruktur 100 ungefähr 30 Sekunden
bis ungefähr
10 Minuten lang einer Temperatur im Bereich von ungefähr 800°C bis ungefähr 1000°C ausgesetzt.
Während
des Ausbackprozesses kann die Halbleiterstruktur 100 in
eine Umgebung gebracht werden, die Wasserstoffgas enthält, das
mit den Materialien der Halbleiterstruktur 100 im Wesentlichen nicht
chemisch reagiert.
-
Während des
Ausbackprozesses können Atome
des Materials des Substrats 101 auf der Oberfläche der
Vertiefungen 110, 111 diffundieren. Durch die
Diffusion können
die Atome Positionen erreichen, an denen sie auf energetisch günstige Art
und Weise chemisch gebunden sind. Deshalb können sich die Atome beim Ausbackprozess
in eine energetisch günstigere
Anordnung umordnen. Da eine relativ glatte Oberfläche eine
kleinere Anzahl von Atomen, die sich an energetisch ungünstigen
Gitterplätzen
befinden, enthält,
wird die Oberflächenrauhigkeit
des Substrats 101 in den Vertiefungen 110, 111 während des
Ausbackprozesses verringert.
-
Die
Umordnung der Atome im Ausbackprozess kann jedoch auch zu einer
Verringerung der Tiefe der Vertiefungen 110, 111 in
der Nähe
der Gate-Elektrode 106 führen, wie in 1c gezeigt,
da eine solche Umordnung zu einer Verringerung der Krümmung der
Oberfläche
des Substrats 101 in den Vertiefungen 110, 111 führt, was
eine energetisch günstige
Verringerung der Oberflächenenergie
zur Folge hat. Deshalb können
Teile der Vertiefungen 110, 111 in der Nähe der Gate-Elektrode 106,
insbesondere Teile der Vertiefungen 110, 111,
die sich unter die Seitenwandabstandshalter 108, 109 und/oder unter
die Gate-Elektrode 106 erstrecken, mit Material des Substrats 101 gefüllt werden.
-
Spannungserzeugende
Elemente 114, 115 werden neben der Gate-Elektrode 106 ausgebildet. Zu
diesem Zweck werden die Vertiefungen 110, 111 mit
einem Spannungserzeugenden Material gefüllt. In Verfahren zum Ausbilden
eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik kann das
Spannungserzeugende Material Siliciumgermanid umfassen. Wie die
Fachleute wissen, ist Siliciumgermanid eine Legierung aus Silicium
(Si) und Germanium (Ge). Auch andere Materialien können verwendet werden.
-
Siliciumgermanid
ist ein Halbleitermaterial mit einer größeren Gitterkonstante als Silicium.
Wenn Siliciumgermanid in den Vertiefungen 110, 111 abgeschieden
wird, neigen die Siliciumatome und Germaniumatome in den spannungserzeugenden
Elementen 114, 115 jedoch dazu, sich an die Gitterkonstante des
Siliciums im Substrat 101 anzupassen. Deshalb ist die Gitterkonstante
des Siliciumgermanids in den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 kleiner als
die Gitterkonstante eines massiven Siliciumgermanidkristalls. Deshalb
steht das Material der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 unter
einer elastischen Druckspannung.
-
Die
spannungserzeugenden Elemente 114, 115 können mit
Hilfe von selektivem epitaktischem Aufwachsen ausgebildet werden.
Wie die Fachleute wissen, ist das selektive epitaktische Aufwachsen eine
Variante der plasmaverstärkten
chemischen Dampfabscheidung, bei der Parameter der Abscheideprozesses
derart angepasst werden, dass Material nur auf der Oberfläche des
Substrats 101 in den Vertiefungen 110, 111 abgeschieden
wird, während
auf der Oberfläche
der ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 und
der Deckschicht 107 im Wesentlichen keine Abscheidung von
Material stattfindet.
-
Da
die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 unter
einer elastischen Druckspannung stehen, üben sie eine Kraft auf Teile
des Substrats 101 in der Nähe der Gate-Elektrode 106 aus,
insbesondere auf Teile des Substrats 101 im Kanalgebiet 140. Deshalb
wird im Kanalgebiet 140 eine Druckspannung erzeugt.
-
1d zeigt
eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 100 in
noch einem weiteren Stadium des Herstellungsverfahrens nach dem
Stand der Technik.
-
Nach
dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 werden
die ersten Seitenwandabstandshalter 108, 109 entfernt.
Außerdem kann
die Deckschicht 107 entfernt werden. Daraufhin werden ein
erweitertes Sourcegebiet 116 und ein erweitertes Draingebiet 117 in
Teilen des Substrats 101 und der spannungserzeugenden Elemente 114, 115 mit
Hilfe eines den Fachleuten bekannten Ionenimplantationsprozesses
ausgebildet. Bei dem Ionenimplantationsprozess werden Ionen einer
Dotiersubstanz in das Substrat 101 und die spannungserzeugenden
Elemente 114, 115 eingebracht. Falls ein Feldeffekttransistor
vom n-Typ ausgebildet wird, werden Ionen einer Dotiersubstanz vom
n-Typ eingebracht, während
beim Ausbilden eines Transistors vom p-Typ Ionen einer Dotiersubstanz
vom p-Typ eingebracht werden.
-
Anschließend werden
neben der Gate-Elektrode 106 zweite Seitenwandabstandshalter 118, 119 ausgebildet.
Daraufhin wird ein weiterer Ionenimplantationsprozess durchgeführt, um
durch Einbringen von Ionen einer Dotiersubstanz ein Sourcegebiet 120 und
ein Draingebiet 121 auszubilden.
-
Schließlich wird
eine Wärmebehandlung durchgeführt, um
die Dotiersubstanzen, die beim Ausbilden des erweiterten Sourcegebiets 116,
des erweiterten Draingebiets 117, des Sourcegebiets 120 und
des Draingebiets 121 eingebracht werden, zu aktivieren.
-
Ein
Nachteil, der mit dem oben beschriebenen Verfahren zum Ausbilden
eines Feldeffekttransistors nach dem Stand der Technik verbunden
ist, ist, dass die elastische Spannung, die von den spannungserzeugenden
Elementen 114, 115 erzeugt wird, unzureichend
auf das Kanalgebiet 140 übertragen werden kann. Dies
kann zu einer geringeren Vergrößerung der
Beweglichkeit der Löcher
und/oder der Elektronen im Kanalgebiet führen.
-
Die
vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren, das einige
oder alle der oben erwähnten
Nachteile beseitigen oder zumindest verringern kann.
-
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
-
Gemäß der vorliegenden
Erfindung umfasst ein solches Verfahren zum Ausbilden einer Halbleiterstruktur
die Merkmale des Anspruchs 1.
-
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
Die
Erfindung wird anhand der folgenden ausführlichen Beschreibung erlaütert, wenn
diese mit Bezug auf die beigefügten
Zeichnungen gelesen wird. Es zeigen:
-
1a bis 1d schematische
Querschnittsansichten einer Halbleiterstruktur in Stadien eines
Herstellungsverfahrens nach dem Stand der Technik; und
-
2a bis 2c schematische
Querschnittsansichten einer Halbleiterstruktur in Stadien eines
Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG
-
Die
vorliegende Erfindung beruht allgemein auf der Erkenntnis, dass
eine unzureichende Übertragung
der elastischen Spannung, die von den spannungserzeugenden Elementen 114, 115 erzeugt wird,
durch die Form der Vertiefungen 110, 111 verursacht
werden kann, die nach dem Hochtemperatur-Ausbackprozess erhalten
wird, der durchgeführt wird,
um die Rauhigkeit der Oberfläche
des Substrats 101 in den Vertiefungen 110, 111 zu
verringern. Wie oben genauer ausgeführt, kann während des Ausbackprozesses
Halbleitermaterial in Teilen der Vertiefungen 110, 111 neben
der Gate-Elektrode 106 abgelagert werden, so dass die Tiefe
der Vertiefungen 110, 111 in der Nähe der Gate-Elektrode 106 verringert
werden kann und Teile der Vertiefungen 110, 111,
die sich unter die Seitenwandabstandshalter 108, 109 und/oder
die Gate-Elektrode 106 erstrecken, mit Halbleitermaterial
gefüllt
werden können. Deshalb
befinden sich die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 in
einem größeren Abstand
zu der Gate-Elektrode 106. Die Vertiefungen 110, 111 können auch
in der Nähe
der Gate-Elektrode 106 eine geringere Tiefe aufweisen.
Dadurch können
die Effektivität
der Erzeugung der elastischen Spannung und die Tiefe des verspannten
Gebiets unter der Gate-Elektrode 106 verringert werden.
-
Die
vorliegende Erfindung stellt Verfahren zum Verringern der Rauhigkeit
der Oberfläche
einer Halbleiterstruktur bereit, bei denen eine Änderung der Form von Vertiefungen
reduziert werden kann. Dadurch können
spannungserzeugende Elemente näher
am Kanalgebiet eines Feldeffekttransistors bereitgestellt werden
und eine Tiefe der spannungserzeugenden Elemente in der Nähe des Kanalgebiets kann
im Wesentlichen unverändert
beibehalten werden. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf Ausführungsformen
beschränkt,
in denen ein Feldeffekttransistor ausgebildet wird, der spannungserzeugende
Elemente und/oder ein verspanntes Kanalgebiet umfasst. Statt dessen
können
Verfahren gemäß der vorliegenden
Erfindung in einer Vielzahl von Anwendungen verwendet werden, bei
denen es wünschenswert
ist, die Rauhigkeit einer Oberfläche
einer Halbleiterstruktur zu verringern.
-
In
Verfahren zum Verringern der Rauhigkeit einer Oberfläche einer
Halbleiterstruktur gemäß Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung wird eine chemische Reaktion zwischen
einem Reaktionspartner und einem Material der Halbleiterstruktur
durchgeführt.
Bei der chemischen Reaktion bildet sich eine Schicht aus einem Reaktionsprodukt
auf der Oberfläche
der Halbleiterstruktur. Anschließend wird die Schicht aus dem
Reaktionsprodukt entfernt.
-
Während der
chemischen Reaktion diffundiert der Reaktionspartner durch die entstehende Schicht
aus dem Reaktionsprodukt in die Halbleiterstruktur. Durch den Diffusionsprozess
wird der Reaktionspartner über
die Grenzfläche
zwischen der Schicht aus dem Reaktionsprodukt und der Halbleiterstruktur
verteilt. Dadurch kann ein Einfluss der Rauhigkeit der Oberfläche der
Halbleiterstruktur auf das weitere Wachstum der Schicht aus dem
Reaktionsprodukt verringert werden, was zu einer relativ glatten
Grenzfläche
zwischen der Schicht aus dem Reaktionsprodukt und der Halbleiterstruktur
führen kann.
Die Form der Grenzfläche
kann im Wesentlichen erhalten bleiben, wenn die Schicht aus dem
Reaktionsprodukt entfernt wird. Deshalb kann man eine relativ glatte
Oberfläche
der Halbleiterstruktur erhalten.
-
Weitere
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung werden nun mit Bezug auf die 2a bis 2c beschrieben.
-
2a zeigt
eine schematische Querschnittsansicht einer Halbleiterstruktur 200 in
einem ersten Stadium eines Herstellungsverfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung. Die Halbleiter struktur 200 umfasst ein Substrat 201.
In dem Substrat 201 sind flache Isoliergräben 202, 203 und
ein aktives Gebiet 204 ausgebildet. Eine Gate-Isolierschicht 205 isoliert eine
Gate-Elektrode 206 elektrisch von dem Substrat 201.
Die Gate-Elektrode 206 ist von einer Deckschicht 207 bedeckt
und wird von ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 flankiert.
Die flachen Isoliergräben 202, 203,
das aktive Gebiet 204, die Gate-Isolierschicht 205,
die Gate-Elektrode 206, die Deckschicht 207 und
die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 können mit
Hilfe den Fachleuten bekannter Verfahren der Fotolithografie, des Ätzens, der
Abscheidung und der Oxidation ausgebildet werden.
-
Das
Substrat 201 und die Gate-Elektrode 206 können Silicium
umfassen. Beispielsweise kann das Substrat 201 kristallines
Silicium umfassen und die Gate-Elektrode 206 kann Polysilicium
umfassen. In manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die flachen Isoliergräben 202, 203, die
Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliciumnitrid
enthalten. In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
diese Strukturelemente Siliciumdioxid enthalten. In noch weiteren
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die flachen Isoliergräben 202, 203,
die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 aus
unterschiedlichen Materialien gebildet sein. Beispielsweise können die
flachen Isoliergräben 202, 203 Siliciumdioxid
enthalten und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 sowie
die Deckschicht 207 können
Siliciumnitrid enthalten.
-
Im
Substrat 201 werden neben der Gate-Elektrode 206 eine
sourceseitige Vertiefung 210 und eine drainseitige Vertiefung 211 ausgebildet. Ähnlich wie
bei der Ausbildung der Vertiefungen 110, 111 in
dem Verfahren zur Herstellung eines Feldeffekttransistors nach dem
Stand der Technik, das oben mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben
wurde, können
die Vertiefungen 210, 211 mit Hilfe eines ersten Ätzprozesses,
der isotrop sein kann, gebildet werden, beispielsweise mit Hilfe
eines Trockenätzprozesses.
-
Beim
Trockenätzen,
das auch als Plasmaätzen,
reaktives Ionenätzen
oder ionenverstärktes Ätzen bekannt
ist, erzeugt eine Glimmentladung im Radiofrequenzbereich eine chemisch
reaktionsfreudige Teilchensorte, wie etwa Atome, Radikale und Ionen aus
einem relativ reaktionsträgen
molekularen Gas. Das Ätzgas
ist so ausgewählt,
dass eine erzeugte Teilchensorte chemisch mit dem zu ätzenden
Material reagiert, wobei ein flüchtiges
Reaktionsprodukt entsteht. Die Energie von Ionen, die au dem Substrat auftreffen,
kann gesteuert werden, indem die Frequenz, die beim Erzeugen der
Glimmentladung angelegt wird, gesteuert wird und/oder indem eine Gleichstrom-Vorspannung
an das Substrat angelegt wird. Im Allgemeinen führt eine höhere Energie der Ionen zu einer
stärkeren
Anisotropie des Ätzprozesses.
-
Bei
dem ersten Ätzprozess
wird die Halbleiterstruktur 200 einem Ätzmittel ausgesetzt, das dafür ausgelegt
ist, selektiv das Material des Substrats 201 zu entfernen
und die Gate-Elektrode 206,
die von den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 und
der Deckschicht 207 bedeckt ist, im Wesentlichen unversehrt
zu lassen. In Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen das Substrat 201 Silicium enthält und die
Deckschicht 207 sowie die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliciumnitrid und/oder
Siliciumdioxid enthalten, kann ein selektives Entfernen des Materials
des Substrats 201 bewirkt werden, indem ein Trockenätzprozess,
der mit Hilfe eines Ätzgases,
das Kohlenstofftetrafluorid (CF4) und/oder
Sauerstoff (O2) enthält, durchgeführt wird.
Die Isotropie des ersten Ätzprozesses
kann erhalten werden, indem eine geringe Gleichstrom-Vorspannung
oder überhaupt
keine Gleichstrom-Vorspannung
angelegt wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen ein Trockenätzprozess
durchgeführt
wird. In anderen Ausführungsformen
können
die Vertiefungen 210, 211 mit Hilfe eines Nassätzprozesses
ausgebildet werden.
-
Wegen
der isotropen Natur des ersten Ätzprozesses
können
sich Teile der Vertiefungen 210, 211 unter die
ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 oder
sogar unter die Gate-Elektrode 206 erstrecken. Die Oberfläche des
Substrats 201 in den Vertiefungen 210, 211 kann
rau sein. Die Bezugszeichen 212, 213 weisen schematisch
auf Rauhigkeiten der Oberfläche 201 hin.
-
Nach
dem ersten Ätzprozess
wird die Oberfläche
der Halbleiterstruktur 200 einem Reaktionspartner ausgesetzt.
Der Reaktionspartner kann ein Gas sein. In Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung,
in denen die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und
die Deckschicht 207 Siliciumnitrid enthalten, kann der
Reaktionspartner Sauerstoff umfassen. Der Sauerstoff kann in elementarer
Form (O2) und/oder in Form einer sauerstoffhaltigen
chemischen Verbindung, wie etwa Wasser (H2O)
oder Stickstoffdioxid (NO2), bereitgestellt
werden.
-
In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und
die Deckschicht 207 Siliciumdioxid enthalten, kann der
Reaktionspartner Stickstoff umfassen. Der Stickstoff kann in Form
einer stickstoffhaltigen chemischen Verbindung, wie etwa Ammoniak
(NH3) bereitgestellt werden.
-
Eine
chemische Reaktion zwischen dem Material des Substrats 201 und
dem Reaktionspartner wird durchgeführt.
-
In
manchen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die chemische Reaktion zwischen
dem Material des Substrats 201 und dem Reaktionspartner
ausgelöst
werden, indem die Halbleiterstruktur 200 einer erhöhten Temperatur
ausgesetzt wird.
-
In
Ausführungsformen,
in denen der Reaktionspartner Sauerstoff umfasst, kann eine thermische Oxidation
durchgeführt
werden. Bei der thermischen Oxidation wird die Halbleiterstruktur
einer mäßig hohen
Temperatur ausgesetzt, während
sie dem sauerstoffhaltigen Reaktionspartner ausgesetzt ist.
-
Die
thermische Oxidation kann eine schnelle thermische Oxidation umfassen.
Eine thermische Oxidation kann bei einer Temperatur in dem Bereich von
ungefähr
900°C bis
ungefähr
1000°C durchgeführt werden
und kann eine Dauer in einem Bereich von ungefähr 10 Sekunden bis ungefähr 30 Sekunden
haben. Wie die Fachleute wissen, kann die Halbleiterstruktur 200 bei
der schnellen thermischen Oxidation der mäßig hohen Temperatur ausgesetzt
werden, indem die Halbleiterstruktur 200 mit elektromagnetischer
Strahlung bestrahlt wird. Die elektromagnetische Strahlung kann
mit Hilfe einer oder mehrerer Lampen und/oder eines Lasers erzeugt
werden.
-
In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen der Reaktionspartner Stickstoff
umfasst, kann eine thermische Nitridierung durchgeführt werden.
Bei der thermischen Nitridierung wird die Halbleiterstruktur 200 einer
mäßig hohen
Temperatur ausgesetzt, während
sie dem stickstoffhaltigen Reaktionspartner ausgesetzt ist. Der thermische
Nitridierungsprozess kann ein schneller Nitridierungsprozess sein,
bei dem die Halbleiterstruktur 200 mit Hilfe einer Strahlung,
die durch eine oder mehrere Lampen und/oder einen Laser erzeugt wird,
erhitzt wird.
-
In
anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann die chemische Reaktion durch Erzeugen
einer Glimmentladung in dem Reaktionspartner ausgelöst werden,
während
die Halbleiterstruktur 200 dem Reaktionspartner ausgesetzt
ist. Zu diesem Zweck kann eine Wechselspannung mit Radiofrequenz
zwischen der ersten Elektrode und der Halbleiterstruktur 200 und/oder
einer zweiten Elektrode, die in der Nähe der Halbleiterstruktur 200 bereitgestellt
wird, angelegt werden. In der Glimmentladung werden aus dem Reaktionspartner
chemisch reaktionsfreudige Teilchensorten, wie etwa Atome, Radikale
und/oder Ionen erzeugt. Die reak tionsfreudige Teilchensorte reagiert
anschließend
mit dem Material der Halbleiterstruktur. In Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung, in denen der Reaktionspartner Sauerstoff umfasst, kann
ein plasmaverstärkter
Oxidationsprozess durchgeführt
werden, bei dem die Halbleiterstruktur 200 einem Gas, das Sauerstoff,
Wasser und/oder Lachgas enthält,
ausgesetzt wird und eine Glimmentladung bei Radiofrequenz in dem
gasförmigen
Reaktionspartner erzeugt wird. Entsprechend kann in Ausführungsformen,
in denen der Reaktionspartner Stickstoff enthält, ein plasmaverstärkter Nitridierungsprozess
durchgeführt werden,
bei dem eine Glimmentladung bei Radiofrequenz in dem stickstoffhaltigen
gasförmigen
Reaktionspartner erzeugt wird.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei
denen der Reaktionspartner in gasförmiger Form bereitgestellt
wird. In anderen Ausführungsformen
kann der Reaktionspartner in flüssiger
Form bereitgestellt werden. In solchen Ausführungsformen kann die Halbleiterstruktur 200 dem
Reaktionspartner ausgesetzt werden, indem die Halbleiterstruktur 200 in
ein Bad aus dem flüssigen
Reaktionspartner eingetaucht wird. Alternativ kann der flüssige Reaktionspartner
auf die Oberfläche
der Halbleiterstruktur 200 gesprüht werden. Die chemische Reaktion
zwischen dem Reaktionspartner und dem Material des Substrats 201 kann durch
den Kontakt zwischen der Halbleiterstruktur 200 und dem
flüssigen
Reaktionspartner ausgelöst werden.
In einer Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst der Reaktionspartner Sauerstoff, der
in Form einer wässrigen
Lösung
aus Wasserstoffsuperoxid (H2O2)
bereitgestellt wird, die zusätzlich Schwefelsäure (H2SO4), Salzsäure (HCl)
und/oder Salpetersäure
(HNO3) enthalten kann.
-
Bei
der chemischen Reaktion bildet sich eine Schicht 214 aus
einem Reaktionsprodukt auf der Oberfläche der sourceseitigen Vertiefung 210.
Entsprechend bildet sich auf der Oberfläche der drainseitigen Vertiefung 211 eine
Schicht 215 aus dem Reaktionsprodukt. Die Grenzfläche zwischen
der Schicht 214, 215 aus dem Reaktionsprodukt
und dem Substrat 211 kann glatter als die Oberfläche der Vertiefungen 210, 211 sein.
Ein derartiger Glättungseffekt
kann durch die Diffusion des Reaktionspartners zu der Grenzfläche zwischen
den Schichten 214, 215 des Reaktionsprodukts und
dem Substrat 201, bei dem der Reaktionspartner über die
Grenzfläche
verteilt wird, verursacht werden. Dies kann den Einfluss der Rauhigkeit 212, 213 auf
die chemische Reaktion verringern.
-
Die
Schichten 214, 215 aus dem Reaktionsprodukt werden
selektiv von der Halbleiterstruktur 200 entfernt. In Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung kann dies dadurch geschehen, dass ein zweiter Ätzprozess
durchgeführt
wird, der darauf ausgelegt ist, selektiv die Schichten 214, 215 aus dem
Reaktionsprodukt zu entfernen und andere Strukturelemente auf der
Oberfläche
der Halbleiterstruktur 200, wie etwa die Gate-Elektrode 206,
die von den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 und
der Deckschicht 207 bedeckt ist, im Wesentlichen unversehrt
zu lassen. Insbesondere kann der zweite Ätzprozess dafür ausgelegt
sein, das Material der Deckschicht 207 und der ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 im
Wesentlichen nicht anzugreifen. So schützen die Deckschicht 207 und
die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 die Gate-Elektrode 206 davor,
von einem Ätzmittel,
das bei dem zweiten Ätzprozess
verwendet wird, angegriffen zu werden.
-
Der
zweite Ätzprozess
kann ein Nassätzprozess
sein. In Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, bei denen das Reaktionsprodukt Siliciumdioxid
umfasst, können
die Schichten 214, 215 aus dem Reaktionsprodukt
entfernt werden, indem die Halbleiterstruktur 200 in eine
wässrige
Lösung
aus Flusssäure
(HF) eingetaucht wird. In anderen Ausführungsformen der vorliegenden
Erfindung kann der zweite Ätzprozess
ein Trockenätzprozess
sein. In Ausführungsformen,
bei denen das Reaktionsprodukt Siliciumdioxid enthält, können die
Schichten 214, 215 des Reaktionsprodukts mit Hilfe
eines Trockenätzprozesses
entfernt werden, bei dem ein Ätzgas,
das Kohlenstofftetrafluorid, Sauerstoff und Wasserstoff enthält, verwendet
wird. In Ausführungsformen,
in denen das Reaktionsprodukt Siliciumnitrid enthält, kann
ein Ätzgas,
das CHF3, O2, CH2F2 und/oder CH3F enthält,
verwendet werden.
-
Die
Schicht 214, 215 aus dem Reaktionsprodukt kann
bei dem zweiten Ätzprozess
vollständig von
der Halbleiterstruktur 200 entfernt werden, so dass im
Wesentlichen keine Reste der Schichten 214, 215 aus
dem Reaktionsprodukt auf der Oberfläche der Halbleiterstruktur 200 verbleiben.
-
Nach
dem ersten Ätzprozess
kann die Grenzfläche
zwischen den Schichten 214, 215 aus dem Reaktionsprodukt
und dem Substrat 201 glatter, d. h., weniger rau als die
Oberfläche
der Vertiefungen 210, 211 sein. Die Selektivität des zweiten Ätzprozesses
führt dazu,
dass ein Aufrauen der Oberfläche
des Substrats 201 unter den Schichten 214, 215 aus
dem Reaktionsprodukt während
des zweiten Ätzprozesses
vermieden werden kann. Dementsprechend kann die vorliegende Erfindung
verwendet werden, um die Rauhigkeit der Oberfläche der Vertiefungen 210, 211 zu
verringern.
-
Während der
chemischen Reaktion zwischen dem Reaktionspartner und dem Material
des Substrats 201, bei der die Schichten 214, 215 aus dem
Reaktionsprodukt gebildet werden, kann die Gegenwart des Reaktionsprodukts
dabei helfen, eine Diffusion von Atomen des Ma terials des Substrats 201 zu
verringern. Deshalb kann eine Verringerung der Tiefe der Vertiefungen
in der Nähe
der Gate-Elektrode 206 und ein Auffüllen von Teilen der Vertiefungen 210, 211,
die sich unter die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und/oder
unter die Gate-Elektrode 206 erstrecken,
im Vergleich zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik, das oben
mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben
wurde, verringert werden.
-
Wenn
die chemische Reaktion zwischen dem Reaktionspartner und dem Material
des Substrats 201 mit Hilfe eines schnellen thermischen
Verfahrens, wie etwa einer schnellen thermischen Oxidation oder
einer schnellen thermischen Nitridation durchgeführt wird, kann die Halbleiterstruktur 200 den
mäßig hohen
Temperaturen während
einer kürzeren
Zeit ausgesetzt werden als in dem Hochtemperatur-Ausbackprozess,
der in dem Verfahren nach dem Stand der Technik, das oben mit Bezug
auf die 1a bis 1d beschrieben
wurde, durchgeführt wird.
Dies kann dabei helfen, den Materialtransport, der durch eine Diffusion
von Material des Substrats 201 verursacht wird, weiter
einzuschränken.
-
Eine
Verringerung des Materialtransports, der durch eine Diffusion von
Material des Substrats 201 verursacht wird, kann auch bewirkt
werden, indem eine plasmaverstärkte
chemische Reaktion zwischen dem Material des Substrats 201 und
dem Reaktionspartner durchgeführt
wird, da die reaktionsfreudigen Teilchensorten, die durch die elektrische Entladung
in dem Plasma erzeugt werden, mit dem Material des Substrats 201 bei
relativ niedrigen Temperaturen reagieren können.
-
2b zeigt
eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 200 in
einem späteren Stadium
des Verfahrens gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Spannungserzeugende
Elemente 216, 217 können neben der Gate-Elektrode 206 ausgebildet werden. Ähnlich wie
die spannungserzeugenden Elemente 114, 115 in
dem Verfahren zum Ausbilden eines Feldeffekttransistors nach dem
Stand der Technik, das oben mit Bezug auf die 1a bis 1d beschrieben
wurde, können
die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 eine
unter einer Druckspannung stehende Materialschicht, die Siliciumgermanid
enthält
und mit Hilfe selektiven epitaktischem Aufwachsens erzeugt wird,
umfassen. Andere spannungserzeugende Materialien, die den Fachleuten bekannt
sind, können
ebenfalls verwendet werden.
-
Das
selektive epitaktische Aufwachsen ist eine den Fachleuten wohlbekannte
Variante der plasmaverstärkten
chemischen Dampfabscheidung, bei der Prozessparameter, wie etwa
die Temperatur, der Druck und die Zusammensetzung des gasförmigen Reaktionspartners
derart angepasst sind, dass eine Materialschicht nur auf den frei
liegenden Teilen des Substrats 201, insbesondere in den
Vertiefungen 210, 211 abgeschieden wird, während auf
den flachen Isoliergräben 202, 203,
der Deckschicht 207 und den ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209 im
Wesentlichen keine Abscheidung stattfindet.
-
In
Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung, in denen das Substrat 201 Silicium
umfasst und die Deckschicht 207 und die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Siliciumdioxid und/oder
Siliciumnitrid enthalten, können
Dichlorosilan (SiH2Cl2)
und Germane (GeH4) als gasförmige Reaktionspartner
verwendet werden, um spannungserzeugende Elemente 216, 217,
die Siliciumgermanid enthalten, auszubilden.
-
Zusätzlich kann
Wasserstoff als Trägergas bereitgestellt
werden und HCl kann zugeführt
werden, um die Selektivität
des epitaktischen Aufwachsens des Siliciumgermanids zu erhöhen.
-
Da
das Siliciumgermanid der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 eine
größere Gitterkonstante
als das Silicium des Substrats 201 aufweist, können die
spannungserzeugenden Elemente 216, 217 unter einer
elastischen Druckspannung stehen. Die elastische Spannung der spannungserzeugenden
Elemente 216, 217 kann auch auf Teile des Substrats 201 in
der Nähe
der spannungserzeugenden Elemente 216, 217, insbesondere
auf Teile des Substrats 201 unter der Gate-Elektrode 206,
in denen ein Kanalgebiet ausgebildet wird, wirken. Dadurch kann
die Beweglichkeit von Löchern
und/oder Elektronen im Kanalgebiet erhöht werden.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 Siliciumgermanid
enthalten. In anderen Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung können
die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 Siliciumcarbid
enthalten. Siliciumcarbid hat eine Gitterkonstante, die kleiner als
die Gitterkonstante des Siliciums ist. Das Siliciumcarbid in den
spannungserzeugenden Elementen 216, 217 kann sich
jedoch an das Kristallgitter des Siliciums im Substrat 201 anpassen,
so dass die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 einer
elastischen Zugspannung ausgesetzt sind. Die elastische Zugspannung
kann den elastischen Spannungszustand von Teilen des Substrats 201 in
der Nähe
der spannungserzeugenden Elemente beeinflussen. Dadurch kann in
einem Kanalgebiet 240 unter der Gate-Elektrode 206 eine
elastische Zugspannung erzeugt werden. Ähnlich wie siliciumgermanidhaltige spannungserzeugende
Elemente 216, 217 können siliciumcarbidhaltige
spannungserzeugende Elemente 216, 217 mit Hilfe
von selektivem epitaktischen Aufwachsen ausgebildet werden. Selektives epitaktisches
Aufwachsen von Sili ciumcarbid kann bewirkt werden, indem eine Glimmentladung
bei Radiofrequenz in einem Gas, das Silan (SiH4),
Ethen (C2H4) und
Salzsäure
(HCl) enthält,
erzeugt wird.
-
Da
die vorliegende Erfindung das Ausbilden von Vertiefungen 210, 211 mit
einer größeren Tiefe
in der Nähe
der Gate-Elektrode 206 ermöglichen kann und auch einen
Transport von Material des Substrats 201 in Teile der Vertiefungen 210, 211,
die sich unter die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und/oder
die Gate-Elektrode 206 erstrecken, verringern kann, können die
spannungserzeugenden Elemente 216, 217 näher an dem
Kanalgebiet 240 und mit einer größeren Tiefe in der Nahe des
Kanalgebiet 240 ausgebildet werden als in dem oben mit
Bezug auf die 1a bis 1d beschriebenen
Verfahren nach dem Stand der Technik. Deshalb kann im Vergleich
zu dem Verfahren nach dem Stand der Technik ein größerer Grad
der elastischen Spannung und damit eine größere Beweglichkeit der Löcher und/oder Elektronen
im Kanalgebiet 240 erhielt werden.
-
2c zeigt
eine schematische Querschnittsansicht der Halbleiterstruktur 200 in
noch einem weiteren Stadium des Herstellungsprozesses gemäß der vorliegenden
Erfindung.
-
Nach
dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 können die
ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und wahlweise
auch die Deckschicht 207 entfernt werden. Dies kann mit Hilfe
eines bekannten Ätzprozesses
geschehen, der dafür
ausgelegt ist, selektiv das Material der ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 und/oder
der Deckschicht 207 zu entfernen und die Materialien der Gate-Elektrode 206,
der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 und
der flachen Isoliergräben 202, 203 im
Wesentlichen unversehrt zu lassen.
-
Anschließend wird
ein erster Ionenimplantationsprozess durchgeführt, bei dem Ionen einer Dotiersubstanz
in Teile des Substrats 201 und/oder der spannungserzeugenden
Elemente 216, 217 eingebracht werden, durchgeführt, um
ein erweitertes Sourcegebiet 218 und ein erweitertes Draingebiet 219 auszubilden.
-
Anschließend können mit
Hilfe bekannter Verfahren, die eine isotrope Abscheidung einer Schicht
aus einem Abstandshaltermaterial und einen anisotropen Ätzprozess
umfassen, zweite Seitenwandabstandshalter 220, 221 neben
der Gate-Elektrode 206 ausgebildet werden und ein Sourcegebiet 222 und
ein Draingebiet 223 können
mit Hilfe eines zweiten Ionenimplantationsprozesses neben den zweiten
Seitenwandabstandshaltern 220, 221 ausgebildet
werden. Schließlich
kann eine Wärmebehandlung
durchgeführt
werden, um die Dotiersubstanzen, die in das erweiterte Sourcegebiet,
das erweiterte Draingebiet 219, das Sourcegebiet 222 und
das Draingebiet 223 eingebracht wurden, zu aktivieren.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, bei
denen die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 nach
dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 entfernt
werden. In anderen Ausführungsformen kann
ein erweitertes Sourcegebiet ähnlich
dem erweiterten Sourcegebiet 218 und ein erweitertes Draingebiet ähnlich dem
erweiterten Draingebiet 219 nach dem Ausbilden der Gate-Elektrode 206 und
vor dem Ausbilden der ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 ausgebildet
werden. Während
der Prozesse, die beim Ausbilden der Vertiefungen 210, 211 und der
spannungserzeugenden Elemente 216, 217 durchgeführt werden,
schützen
die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 Teile
des erweiterten Sourcegebiet und des erweiterten Draingebiets unter den
ersten Seitenwandabstandshaltern 208, 209. Somit
verbleiben diese Bereiche in der Halbleiterstruktur 200.
-
In
solchen Ausführungsformen
kann das Material, das beim Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 abgeschieden
wird, dotiert werden, während
die spannungserzeugenden Elemente ausgebildet werden. Zu diesem
Zweck kann eine chemische Verbindung, die die Dotiersubstanz enthält, dem
Gas, das bei dem selektiven epitaktischen Wachstumsprozess zugeführt wird,
beigemischt werden. Bei den selektiven epitaktischen Aufwachsprozess
wird die Dotiersubstanz in das Material der spannungserzeugenden
Elemente 216, 217 eingebaut und dotierte spannungserzeugende
Elemente 216, 217 werden ausgebildet. Die dotierten spannungserzeugenden
Elemente bilden zusammen mit den Teilen des erweiterten Sourcegebiets
und des erweiterten Draingebiets unter den ersten Seitenwandabstandshaltern 220, 221 eine
Source und ein Drain.
-
In
anderen Ausführungsformen,
in denen vor dem Ausbilden der spannungserzeugenden Elemente 216, 217 ein
erweitertes Sourcegebiet und ein erweitertes Draingebiet ausgebildet
werden, können Source-
und Draingebiete ähnlich
dem Sourcegebiet 222 und dem Draingebiet 223 ausgebildet
werden, indem eine Ionenimplantation durchgeführt wird, um Ionen einer Dotiersubstanz
in die spannungserzeugenden Elemente 216, 217 einzubringen.
Die ersten Seitenwandabstandshalter 208, 209 können während dieser
Ionenimplantation auf der Oberfläche
des Substrats 201 bleiben. Dadurch werden das Sourcegebiet
und das Draingebiet von der Gate-Elektrode 206 beabstandet.
-
Die
vorliegende Erfindung ist nicht auf Ausführungsformen beschränkt, in
denen eine Oberflächenrauhigkeit
von Vertiefungen, die neben der Gate-Elektrode eines Feldeffekttransistors ausgebildet
werden, verringert wird. Statt dessen kann die vorliegende Erfindung
immer dann angewendet werden, wenn es wünschenswert ist, die Rauhigkeit
der Oberfläche
einer Halbleiterstruktur oder eines Teils davon zu verringern. Beispielsweise
kann die vorliegende Erfindung angewendet werden, um die Rauhigkeit
eines Halbleitersubstrats vor dem Ausbilden irgendeines elektrischen
Elements auf seiner Oberfläche
zu verringern.