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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das Gebiet der integrierten Schaltungen und betrifft insbesondere Schaltungselemente, etwa Feldeffekttransistoren, und Fertigungsverfahren auf der Grundlage von verformungsinduzierenden Mechanismen unter Anwendung verspannter Materialschichten, die in der Kontaktebene gebildet sind.
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Beschreibung des Stands der Technik
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Integrierte Schaltungen enthalten typischerweise eine große Anzahl an Schaltungselementen, die auf einer vorgegebenen Chipfläche gemäß einem spezifizierten Schaltungsaufbau angeordnet sind, wobei in komplexen Schaltungen der Feldeffekttransistor ein wesentliches Schaltungselement repräsentiert. Im Allgemeinen wird eine Vielzahl von Prozesstechnologien für moderne Halbleiterbauelemente aktuell eingesetzt, wobei für komplexe Schaltungen auf der Grundlage von Feldeffekttransistoren, etwa für Mikroprozessoren, Speicherchips, Graphikbauelemente und dergleichen, die MOS-Technologie eine der vielversprechendsten Vorgehensweisen auf Grund der guten Eigenschaften im Hinblick auf die Arbeitsgeschwindigkeit und/oder Leistungsaufnahme und/oder Kosteneffizienz ist. Während der Herstellung komplexer integrierter Schaltungen unter Anwendung der MOS-Technologie werden Millionen Transistoren, d. h. n-Kanaltransistoren und/oder p-Kanaltransistoren, auf einem Substrat hergestellt, das eine kristalline Halbleiterschicht aufweist. Ein Feldeffekttransistor enthält, unabhängig davon, ob ein n-Kanaltransistor oder ein p-Kanaltransistor betrachtet wird, sogenannte pn-Übergänge, durch die eine Grenzfläche stark dotierter Drain- und Sourcegebiete mit einem invers oder schwach dotierten Kanalgebiet gebildet sind, das zwischen dem Draingebiet und dem Sourcegebiet angeordnet ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets, d. h. der Durchlassstrom des leitenden Kanals, ist durch eine Gateelektrode gesteuert, die benachbart zu dem Kanalgebiet ausgebildet und davon durch eine dünne isolierende Schicht getrennt ist. Die Leitfähigkeit des Kanalgebiets beim Aufbau eines leitenden Kanals auf Grund des Anliegens eher geeigneten Steuerspannung an der Gateelektrode hängt von der Dotierstoffkonzentration, der Beweglichkeit der Ladungsträger und – für eine gegebene Abmessung des Kanalgebiets in der Transistorbreitenrichtung – von dem Abstand zwischen dem Sourcegebiet und dem Draingebiet ab, der auch als Kanallänge bezeichnet wird. Somit bestimmt die Leitfähigkeit des Kanalgebiets wesentlich das Leistungsverhalten von MOS-Transistoren. Damit ist die Verringerung der Kanallänge – und damit verknüpft die Verringerung des Kanalwiderstands – ein wichtiges Entwurfskriterium, um eine Zunahme der Arbeitsgeschwindigkeit integrierter Schaltungen zu erreichen.
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Die Verringerung der Transistorabmessungen zieht jedoch eine Reihe damit verknüpfter Probleme nach sich, die es zu lösen gilt, um nicht in unerwünschter Weise die Vorteile aufzuheben, die durch das stetige Verringern der Kanallänge von MOS-Transistoren erreicht werden. Ein Problem, das mit kleineren Gatelängen verknüpft ist, ist das Auftreten sogenannter Kurzkanaleffekte, die zu einer geringeren Steuerbarkeit der Kanalleitfähigkeit führen. Kurzkanaleffekten kann durch gewisse Entwurfstechniken begegnet werden, wovon einige mit einer Verringerung der Kanalleitfähigkeit einhergehen, wodurch die Vorteile teilweise aufgehoben werden, die durch die Verringerung der kritischen Abmessungen erreicht werden.
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Angesichts dieser Situation wurde vorgeschlagen, das Leistungsverhalten der Transistorelemente nicht nur durch Verringern der Transistorabmessungen zu verbessern, sondern auch durch das Erhöhen der Ladungsträgerbeweglichkeit im Kanalgebiet bei einer vorgegebenen Kanallänge, wodurch der Durchlassstrom und somit das Transistorverhalten verbessert werden. Auf diese Weise kann das Leistungsverhalten komplexer Logikschaltungen verbessert werden, beispielsweise kann in einem Mikroprozessor das Leistungsverhalten pro Watt aufgenommener Leistung erhöht werden. Z. B. wird die Gitterstruktur in dem Kanalgebiet modifiziert, etwa durch Erzeugen einer Zugverformung einer kompressiven Verformung, die zu einer modifizierten Beweglichkeit für Elektronen bzw. Löcher führt. Beispielsweise erhöht das Erzeugen einer Zugverformung im Kanalgebiet einer Siliziumschicht mit einer standardmäßigen kristallographischen Anordnung die Beweglichkeit von Elektronen, was sich wiederum direkt in einer entsprechenden Zunahme der Leitfähigkeit von n-Kanaltransistoren ausdrückt. Andererseits erhöht eine kompressive Verformung in dem Kanalkgebiet die Beweglichkeit von Löchern, wodurch die Möglichkeit geschaffen wird, das Leistungsverhalten von p-Transistoren zu verbessern.
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Eine effiziente Vorgehensweise in dieser Hinsicht ist eine Technik, die das Erzeugen gewünschter Verspannungsbedingungen in dem Kanalgebiet von Transistorelementen ermöglicht, indem die Verspannungseigenschaften eines dielektrischen Schichtstapels eingestellt werden, der über der grundlegenden Transistorstruktur erzeugt wird, wenn die Kontaktebene des Bauelements hergestellt wird. Die Kontaktebene, die aus einem dielektrischen Zwischenschichtmaterial mit Kontaktelementen aufgebaut ist, kann als eine Schnittstelle zwischen den einzelnen Halbleiterschaltungselementen und einem komplexen Verdrahtungssystem oder Metallisierungssystem verstanden werden, in welchem Metallleitungen und Kontaktdurchführungen das komplexe Netzwerk der elektrischen Verbindungen bereitstellen. Der dielektrische Schichtstapel der Kontaktebene umfasst typischerweise eine oder mehrere dielektrische Schichten, die nahe an dem Transistor angeordnet sind und auch zur Steuerung eines entsprechenden Ätzprozesses eingesetzt, um Kontaktöffnungen zu erzeugen, die eine Verbindung zu den Gate- und Drain- und Source-Anschlüssen herstellen. Daher kann eine wirksame Steuerung der mechanischen Verspannung in den Kanalgebieten, d. h. eine wirksame Verspannungstechnik, erreicht werden, indem die innere Verspannung einer oder mehrerer dieser Schichten eingestellt wird, die auch als Kontaktätzstoppschichten bezeichnet werden, und in dem eine Kontaktätzstoppschicht mit einer inneren kompressiven Verspannung über einem p-Kanaltransistor vorgesehen wird und/oder in dem eine Kontaktätzstoppschicht mit einer inneren Zugverformung über einem n-Kanaltransistor angeordnet wird, wodurch entsprechend in den jeweiligen Kanalgebieten eine kompressive Verformung bzw. eine Zugverformung hervorgerufen wird.
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Typischerweise wird die Kontaktätzstoppschicht durch plasmaunterstützte chemische Dampfabscheideprozesse (PECVD) über dem Transistor hergestellt, d. h. über der Gatestruktur und über den Drain- und Sourcegebieten, wobei beispielsweise Siliziumnitrid effizient verwendet werden kann auf Grund seiner hohen Ätzselektivität in Bezug auf Siliziumdioxid, das ein gut etabliertes dielektrisches Zwischenschichtmaterial ist. Des weiteren kann PECVD-Siliziumnitrid mit einer hohen inneren Verspannung, beispielsweise bis zu 3,6 Gigapascal (GPa) an kompressiver Verspannung und bis zu 1,6 GPa an Zugverspannung abgeschieden werden, wobei die Art und die Größe der inneren Verspannung effizient durch Auswählen geeigneter Abscheideparameter bereitgestellt werden können. Beispielsweise repräsentieren der Ionenbeschuss, der Abscheidedruck, die Substrattemperatur, die Gasdurchflussraten und dergleichen, entsprechende Parameter, die zum Erreichen der gewünschten inneren Verspannung gesteuert werden können.
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Der resultierende Verformungspegel in dem Kanalgebiet der benachbarten Transistorelementen ist durch die innere Verspannung der dielektrischen Materialien, der Menge der verspannten dielektrischen Materialien und dem effektiven Abstand vom Kanalgebiet festgelegt. Folglich wird bei einer vorgegebenen Bauteilgeometrie der Verformungspegel im Kanalgebiet erhöht, indem die innere Verspannung der dielektrischen Materialien erhöht wird und indem auch eine Schichtdicke der dielektrischen Schicht der Materialien vergrößert wird. Während der voranschreitenden Skalierung modernster Halbleiterbauelemente wird jedoch die Schichtdicke des verspannten dielektrischen Materials durch die Abscheidung der Eigenschaften der plasmaunterstützten CVD-Techniken und durch die sich ergebende anspruchsvolle Oberflächentopographie beschränkt, die durch die Gateelektrodenstrukturen der Transistorelemente hervorgerufen wird, insbesondere wenn dicht gepackte Bauteilgebiete betrachtet werden. In einigen konventionellen Vorgehensweisen wird ein sogenannter „Doppelverspannungsschichten”-Ansatz angewendet, in welchem ein kompressiv verspanntes dielektrisches Material über dem p-Kanaltransistor angeordnet wird, während ein zugverspanntes dielektrisches Material über den n-Kanaltransistor erzeugt wird, wodurch auch aufwendige Maskierungs- und Strukturierungsschemata erforderlich sind, die auch eine geringere Schichtdicke notwendig machen, um durch Abscheidung und Strukturierung hervorgerufene Unregelmäßigkeiten, etwa Hohlräume, unerwünschter Materialreste und dergleichen zu vermeiden. Folglich hängt eine weitere Steigerung der Transistorleistung wesentlich von den inneren Verspannungspegeln der dielektrischen Materialien ab.
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1 zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines konventionellen Halbleiterbauelements 100, das ein Substrat 101 und eine siliziumbasierte Halbleiterschicht 102, die über dem Substrat 101 gebildet ist, aufweist. In der Halbleiterschicht 102 grenzt eine Isolationsstruktur 102c lateral aktive Gebiete 102a, 102b entsprechender Transistoren 150a, 150b ab. Somit enthalten die aktiven Gebiete 102a, 102b Drain- und Sourcegebiete 153 und ein Kanalgebiet 154, dessen Leitfähigkeit durch Hervorrufen einer geeigneten Verformungskomponente 154s vergrößert werden kann, die eine kompressive Verformungskomponente sein kann, wie dies beispielsweise für den Transistor 150a gezeigt ist, während die Komponente 154s für den Transistor 150b in der gezeigten Form eine Zugverformung sein kann. Des weiteren sind Metallsilizidgebiete 155 typischerweise in den Drain- und Sourcegebieten 153 vorgesehen, um damit Kontaktgebiete für Kontaktelemente zu schaffen, die in einer Kontaktebene 160 in einer späteren Fertigungsphase herzustellen sind, wodurch sich der gesamte Kontaktwiderstand verringert, was ebenfalls zu einem besseren Leistungsverhalten des Halbleiterbauelements 100 beiträgt. Die Transistoren 150a, 150b umfassen ferner eine Gateelektrodenstruktur 151, die eine geeignete Gestalt besitzt, d. h. ein Gatedielektrikumsmaterial 151a in Verbindung mit einem Elektrodenmaterial 151b, wie dies den gesamten Bauteilerfordernissen entspricht. Typischerweise ist eine Seitenwandabstandshalterstruktur 152 an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur 151 vorgesehen.
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Die Transistorelemente 150a, 150b des Halbleiterbauelements 100 können auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Prozessstrategie entsprechend den Entwurfsregeln hergestellt werden, die kritische, geometrische und elektrische Parameter der Transistoren 150a, 150b festlegen. Beispielsweise beträgt eine Gatelänge, d. h. in 1 die horizontale Erstreckung des Elektrodenmaterials 151b, 50 nm und weniger, wenn aufwendige Anwendungen betrachtet werden. Nach der Fertigstellung der grundlegenden Struktur der Transistoren 150a, 150b wird die Kontaktebene bereitgestellt, beispielsweise durch Abscheiden dielektrischer Materialien, etwa einer dielektrischen Schicht 161 und eines weiteren dielektrischen Materials 162, wobei diese Materialien in Form eines Siliziumnitridmaterials in Verbindung mit einem Siliziumoxidmaterials und dergleichen bereitgestellt werden können. Bei der Herstellung der Kontaktebene 160 wird das dielektrische Material 161 möglicherweise in Verbindung mit zusätzlichen Ätzstopp- und Beschichtungsmaterialien (nicht gezeigt) abgeschieden, derart, dass ein hoher innerer Verspannungspegel erreicht wird, um damit die gewünschte Verformungskomponente 154s zumindest für einen der Transistoren 150a, 150b zu erreichen. Dazu werden gut etablierte plasmaunterstützte Abscheiderezepte angewendet, wobei jedoch der maximale innere Verspannungspegel auf die zuvor genannten Wertebereite beschränkt ist, sofern nicht durch Abscheidung hervorgerufene Unregelmäßigkeiten während der Abscheidung erzeugt werden sollen. Des weiteren ist die Dicke der Schicht 161 durch die resultierende Bauteilgeometrie beschränkt, wodurch eine Schichtdicke von ungefähr 100 nm und weniger in komplexen Halbleiterbauelementen notwendig wird. In den Doppelverspannungsschichten-Vorgehensweisen wird das Material 161 in Form zweier einzelner abgeschiedener Materialschichtsysteme mit unterschiedlichen inneren Verspannungspegeln bereitgestellt, wodurch noch geringere Dickenwerte der einzelnen Siliziumnitridschichten erforderlich sind, um durch Abscheidung und Strukturierung hervorgerufener Unregelmäßigkeiten zu vermeiden, die schließlich zu Kontaktausfällen führen können. Obwohl der innere Verspannungspegel des dielektrischen Materials 61 einen effizienten Leistungssteigerungsmechanismus für die Transistoren 150a, 150b bietet, kann bei einer weiteren Größenreduzierung der Bauelemente die Leistungssteigerung beschränkt sein oder kann auf Grund der Erfordernisse für eine geringere Dicke und der Nichtverfügbarkeit von Abscheiderezepten für Siliziumnitridmaterialien mit einem inneren Verspannungspegel der größer ist als er zuvor spezifiziert ist, reduziert sein.
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Aus der Druckschrift
US 2008/0303068 A1 ist ein Halbleiterbauelement bekannt mit einem Feldeffekttransistor, der in und über einem Halbleitergebiet ausgebildet ist und der ein Kontaktgebiet aufweist; mit einer Zwischenschicht, die über dem Halbleitergebiet gebildet ist und eine verformungsinduzierende halbleitende Materialschicht aus tetragonalem Kohlenstoff und ein dielektrisches Material aufweist, wobei die verformungsinduzierende Materialschicht eine Verformung in dem Halbleitergebiet hervorruft; und mit einem Kontaktelement, das sich durch die Zwischenschicht erstreckt und mit dem Kontaktgebiet verbunden ist, wobei das dielektrische Material der Zwischenschicht eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht, die über der ersten dielektrischen Schicht gebildet ist, aufweist und wobei die verformungsinduzierende Materialschicht zwischen der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht gebildet ist; wobei das Halbleiterbauelement ferner ein dielektrisches Abstandshaltermaterial aufweist, das zumindest lateral zwischen dem Kontaktelement und der verformungsinduzierenden Materialschicht gebildet ist.
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Angesichts der zuvor beschriebenen Situation betrifft die vorliegende Erfindung Techniken von Halbleiterbauelementen, in denen ein effizienter verformungsinduzierender Mechanismus in der Kontaktebene in Halbleiterbauelementen eingerichtet wird, wobei durch die Materialwahl der vorformungsinduzierenden Schicht eines oder mehrere der zuvor dargelegten Probleme vermieden oder zuminderst verringert wird.
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Überblick über die Erfindung
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Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung Halbleiterbauelemente und Techniken, in denen Materialien in der Kontaktebene moderner Halbleiterbauelemente eingesetzt werden, die einen erhöhten inneren Verspannungspegel besitzen, so dass bei einer vorgegebenen Schichtdicke eine deutlich größere Verformungskomponente in entsprechenden Halbleitergebieten erzeugt werden kann, während in anderen Fällen eine deutlich geringere Schichtdicke bei einem vorgegebenen gewünschten Verformungspegel in den Halbleitergebieten eingesetzt wird. Es wurde erkannt, dass eine Vielzahl von Materialien mit hohem inneren Verspannungspegel von ungefähr 4 GPa und deutlich höher aufgebracht werden, wobei jedoch diese Materialien einen gewissen Grad an Leitfähigkeit besitzen und somit als nicht-isolierende Materialien betrachtet werden. Gemäß den hierin offenbarten Prinzipien kann die nicht gewünschte Leitfähigkeit dieser Materialien beim Herstellen einer Kontaktebene von Halbeiterbauelementen Berücksichtigung finden, um eine Abscheidung des stark verspannten Materials in unmittelbarer Nähe der relevanten Halbleiterbereiche zu ermöglichen, etwa von Kanalgebieten von Feldeffekttransistoren, wobei dennoch insgesamt für das erforderliche isolierende Verhalten der Kontaktebene gesorgt wird. Dazu wird das nicht-isolierende verformungsinduzierende Material in geeigneter Weise durch dielektrische Materialien „eingekapselt”, um einen direkten Kontakt zu Kontaktgebieten der Halbleitergebiete und auch zu entsprechenden Kontaktelementen zu vermeiden, die eine Verbindung zu dem benachbarten Halbleitergebiet herstellen.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Halbleiterbauelement umfasst ein Schaltungselement, das in und über einem Halbleitergebiet gebildet ist, wobei das Schaltungselement ein Kontaktgebiet aufweist. Des weiteren umfasst das Halbleiterbauelement eine Zwischenschicht, die über dem Halbleitergebiet gebildet ist und eine verformungsinduzierende nicht isolierende Materialschicht und ein dielektrischen Material aufweist, wobei die verformungsinduzierende nicht isolierende Materialschicht eine Verformung in dem Halbleitergebiet hervorruft. Ferner umfasst das Halbleiterbauelement ein Kontaktelement, das sich durch die Zwischenschicht erstreckt und eine Verbindung zu dem Kontaktgebiet herstellt; wobei das dielektrische Material der Zwischenschicht eine erste dielektrische Schicht und eine zweite dielektrische Schicht, die über die erste dielektrische Schicht gebildet ist, aufweist und wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht zwischen der ersten und der zweiten dielektrischen Schicht gebildet ist; wobei das Halbleiterbauelement ferner einen dielektrischen Abstandshalter aufweist, der zumindest lateral zwischen dem Kontaktelement und der verformungsinduzierenden nicht-isolierenden Materialschicht gebildet ist; wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht Silizium, Kohlenstoff und Stickstoff aufweist; wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht derart nicht-isolierend ist, dass das Halbleiterbauelement ohne Einkapselung der nicht-isolierenden Materialschicht mittels isolierender Schichten nicht funktionsfähig wäre.
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Ein anschauliches hierin offenbartes Verfahren umfasst das Bilden einer erste dielektrischen Schicht über einem Halbleitergebiet, das ein Kontaktgebiet besitzt; ferner das Bilden einer nicht-isolierenden verformungsinduzierenden Materialschicht über der ersten dielektrischen Schicht, wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht eine Verformung in dem Halbleitergebiet hervorruft, und das Bilden einer zweiten dielektrischen Schicht über der nicht-isolierenden verformungsinduzierenden Materialschicht; ferner das Bilden einer Kontaktöffnung, die sich von der zweiten dielektrischen Schicht zu dem Kontaktgebiet erstreckt, wobei die Kontaktöffnung lateral von der nicht isolierenden verformungsinduzierenden Materialschicht getrennt ist. Des Weiteren wird die Kontaktöffnung mit einem leitenden Material zur Bildung eines Kontaktelements gefüllt. Das Verfahren umfasst ferner das Bilden eines dielektrischen Abstandshalters derart, dass dieser zumindest lateral zwischen dem Kontaktelement und der verformungsinduzierenden nicht-isolierenden Materialschicht gebildet ist; wobei sich das Kontaktelement durch die erste dielektrische Schicht, die nicht-isolierende Materialschicht und die zweite dielektrische Schicht erstreckt und mit dem Kontaktgebiet verbunden ist; wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht Silizium, Kohlenstoff und Stickstoff aufweist; wobei die verformungsinduzierende nicht-isolierende Materialschicht derart nicht-isolierend ist, dass das Halbleiterbauelement ohne Einkapselung der nicht-isolierenden Materialschicht mittels isolierender Schichten nicht funktionsfähig wäre.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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Weitere Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und/oder in der folgenden detaillierten Beschreibung beschrieben, die besser verstanden werden, wenn auf die begleitenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen:
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1 schematisch eine Querschnittsansicht eines konventionellen Halbleiterbauelements zeigt, in welchem ein verformungsinduzierendes dielektrisches Material der Kontaktebene vorgesehen wird;
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2a bis 2e schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während diverser Fertigungsphasen bei der Herstellung einer Kontaktebene zeigen, die ein verformungsinduzierendes Material mit einem hohen inneren Verspannungspegel enthält, der gleichzeitig für die elektrische Integrität der Kontaktebene gemäß anschaulicher Ausführungsformen gesorgt wird;
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3a und 3b schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements gemäß einer Prozessstrategie zeigen, in der eine Öffnung durch eine nicht-isolierende Materialschicht in der Kontaktebene vor dem Abscheiden einer abschließenden dielektrischen Zwischenschichtmaterialschicht gemäß anschaulicher Ausführungsformen gebildet wird;
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4a und 4b schematisch Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements zeigen, in welchem eine nicht-isolierende verspannte Materialschicht mit unterschiedlichen inneren Verspannungspegeln über entsprechenden Schaltungselementen gemäß noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen hergestellt wird; und
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5a bis 5d schematisch Querschnittsansichten des Halbleiterbauelements gemäß noch weiteren anschaulichen Ausführungsformen zeigen, in denen nicht-isolierende verspannte dielektrische Materialien mit unterschiedlichen inneren Verspannungspegeln hergestellt werden, ohne dass ein Aufbringen eines zusätzlichen isolierenden Beschichtungsmaterials in entsprechende Kontaktöffnungen erforderlich ist.
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Detaillierte Beschreibung
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Gemäß den hierin dargelegten Prinzipien werden Halbleiterbauelemente und Fertigungstechniken bereitgestellt, in denen die verformungsinduzierende Wirkung, die durch eine über einem Halbleitergebiet hergestellte Kontaktebene erzeugt wird, erhöht wird, indem Materialschichten mit einem höheren inneren Verspannungspegel vorgesehen werden, wobei dies unabhängig von der Isolierfestigkeit dieser Materialien ist. Es wurde erkannt, dass eine Vielzahl von Materialien verfügbar ist auf der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützter CVD-Techniken oder anderer Abscheideschemata, in denen höhere innere Verspannungspegel im Vergleich zu konventioneller Weise verwendeten siliziumnitridbasierten Materialien erzeugt werden, die typischerweise in der Kontaktebene komplexer Halbleiterbauelemente eingesetzt werden. Insbesondere kann ein stickstoffenthaltendes Siliziumkarbidmaterial (SICM) mit einem hohen inneren Verspannungspegel von 4 GPa und deutlich höher hergestellt werden, wobei das resultierende Material jedoch einen gewissen Grad an Leitfähigkeit besitzt, so dass dieses Material nicht gemäß konventioneller Verspannungsschichtentechniken eingesetzt werden kann. In bekannter Weise kann diamantartiges Kohlenstoffmaterial auf der Grundlage gut etablierter Abscheidetechniken mit hohen inneren Verspannungspegeln hergestellt werden, wodurch ebenfalls ein Material geschaffen wird, das eine gewisse Leitfähigkeit besitzt. Gemäß der vorliegenden Erfindung wird Siliziumkarbidmaterial mit einem hohen inneren Verspannungspegel ohne ausreichende Isolierfestigkeit und damit als nicht isolierendes Material effizient in die Kontaktebene von Halbleiterbauelementen eingebaut, wobei dennoch das gewünschte dielektrische Verhalten der Kontaktebene als ganzes gewährleistet wird. Zu diesem Zweck wird ein geeigneter Aufbau der Kontaktebene vorgesehen, um einen direkten Kontakt mit kritischen Bereichen, etwa Kontaktgebieten, leitende Halbleiterbereiche, Kontaktelemente und dergleichen zu vermeiden, wodurch das gewünschte dielektrische Verhalten gewährleistet wird, während auch ein hoher innerer Verspannungspegel in unmittelbarer Nähe zu relevanten Gebieten erreicht wird, etwa in Kanalgebieten in Feldeffekttransistoren. Auf Grund der deutlich höheren inneren Verspannungspegel dieser nicht-isolierenden Materialien kann ein höheres Leistungsvermögen von Schaltungselementen, etwa von Transistorelementen, selbst bei sehr kritischen Oberflächentopographen erreicht werden, wie sie in dicht gepackten Bauteilgebieten komplexer Halbleiterbauelemente angetroffen werden. Folglich können komplexe Logikschaltungen auf der Grundlage einer Kontaktebene hergestellt werden, die ein besseres Leistungsverhalten ermöglicht, d. h. ein höheres Leistungsvermögen pro Leistung, die von dem Bauelement aufgenommen wird, etwa im Hinblick auf die Rechenleistung für einen gegebenen Betrag an Leistungsaufnahme, wenn Mikroprozessoren betrachtet werden.
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Mit Bezug zu den 2a bis 5d werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen detaillierter beschrieben, wobei auch auf Bedarf auf die 1 verwiesen sei.
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2a zeigt schematisch eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements 200, das ein Substrat 201 und eine Halbleiterschicht 202, die über dem Substrat 201 gebildet ist, aufweist. Die Halbleiterschicht 202 repräsentiert ein beliebiges geeignetes Halbleitermaterial, in der eine gewisse Verformungskomponente zu einem deutlichen Anstieg der Ladungsträgerbeweglichkeit führt. Beispielsweise repräsentiert die Halbleiterschicht 202 ein siliziumbasiertes Material, das möglicherweise auch andere Komponenten, etwa Germanium, Kohlenstoff und dergleichen, enthält. Ferner können das Substrat 201 und die Halbleiterschicht 202 eine SOI-(Silizium-auf-Isolator-)Konfiguration bilden, wenn eine vergrabene Isolierende Schicht (nicht gezeigt) zwischen dem Substrat 201 und der Halbleiterschicht 202 ausgebildet ist. Die Halbleiterschicht 202 enthält Isolationsstrukturen 202c, die somit auch als ein Teil der Halbleiterschicht 202 betrachtet werden können, obwohl diese Strukturen 202c isolierende Bauteilbereiche aus einem geeigneten elektrischen Material, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und dergleichen repräsentieren. Die Isolationsstruktur 202c grenzt ab oder definiert in einer lateralen Richtung ein Halbleitergebiet 202a, das auch als ein aktives Gebiet bezeichnet werden kann. Ein aktives Gebiet ist als ein Halbleitergebiet in der Schicht 202 zu verstehen, das eine geeignete Dotierstoffkonzentration besitzt oder erhöht, um darin einen pn-Übergang zu erzeugen. In der gezeigten Ausführungsform repräsentiert das Halbleitergebiet 202a einen Teil eines Schaltungselements 250a, das in Form eines Feldeffekttransistors vorgesehen ist, der ein Kanalgebiet 250 und Drain- und Sourcegebiete 253 in Verbindung mit Metallsilizidgebieten 255 enthält, die in dem aktiven Gebiet 202a angeordnet sind. Des weiteren umfasst das Schaltungselement 250a in Form eines Feldeffekttransistors eine Gateelektrodenstruktur 251, die ein Gatedielektrikumsmaterial 251a enthält, das ein Gateelektrodenmaterial 251b von dem Kanalgebiet 254 trennt. Des weiteren kann eine Abstandshalterstruktur 252 an Seitenwänden der Gateelektrodenstruktur 251 gebildet sein. Es sollte beachtet werden, dass das Erzeugen einer gewissen Art an Verformung in dem aktiven Gebiet 202a und insbesondere in dem Kanalgebiet 254 sehr vorteilhaft ist für Feldeffekttransistoren, da die Ladungsträgerbeweglichkeit in dem Kanalgebiet 254 erhöht wird, wodurch der Durchlassstrom des Transistors ansteigt, was sich wiederum direkt in einem besseren Leistungsverhalten ausdrückt. In anderen Fällen repräsentiert das Schaltungselement 250a ein anderes geeignetes Schaltungselement, in welchem eine gewünschte Verformungskomponente das Gesamtverhalten des Bauelements 200 verbessert. In der in 2a gezeigten Fertigungsphase ist eine dielektrische Schicht 261 über dem Transistor 250a gebildet, d. h. über den Metallsilizidgebieten 255, wobei ein Teil davon als ein Kontaktgebiet für das aktive Gebiet 202a oder den Transistor 250a zu verstehen ist, und die Schicht ist ferner über der Gateelektrodenstruktur 251 und der Abstandshalterstruktur 252 gebildet. Die Schicht 261 kann ferner auf oder über der Isolationsstruktur 202c gebildet sein. Die dielektrische Schicht 261 repräsentiert ein geeignetes dielektrisches Material, etwa Siliziumdioxid, Siliziumnitrid und dergleichen, das für die elektrisch isolierenden Eigenschaften im Hinblick auf ein nicht-isolierendes Material sorgt, das über der dielektrischen Schicht 261 in einer späteren Fertigungsphase herzustellen ist. Beispielsweise wird das dielektrische Material 261 mit einer Dicke von ungefähr 5 bis 20 nm abhängig von den gesamten Bauteilerfordernissen vorgesehen. Z. B. im Hinblick auf eine effiziente Verspannungsübertragung um das Kanalgebiet 254 wird die Dicke der Schicht 261 verringert, das bewerkstelligt werden kann, indem geeignete Materialeigenschaften, etwa Dichte und dergleichen, eingestellt werden, um damit die erforderliche Isolierfestigkeit zu erreichen. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die dielektrische Schicht 261 in Form eines stark verspannten dielektrischen Materials, etwa als Siliziumnitridmaterial und dergleichen vorgesehen, wobei der innere Verspannungspegel geeignet so gewählt ist, um das Leistungsverhalten des Transistors 250a zu verbessern. Wie zuvor erläutert ist, können innere Verspannungspegel von 3,6 GPa an kompressiver Verspannung gemäß aktuell verfügbarer plasmaunterstützter CVD-Techniken erreicht werden. In ähnlicher Weise kann ein innerer Verspannungspegel ungefähr 1,6 GPa an Zugverspannung angewendet werden, wenn der Transistor 250a einen n-Kanaltransistor repräsentiert, in welchem die Zugverspannungskomponente zu einer Verbesserung des Leistungsverhaltens führt. Es sollte noch beachtet werden, dass auch ein anderer innerer Verspannungspegel eingestellt werden kann, um die gewünschte Isolierfestigkeit bei einer gegebenen Schichtdicke zu erreichen.
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Das in 2a gezeigte Halbleiterbauelement 200 kann auf der Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Nach der Herstellung der Isolationsstruktur 202c und nach dem Einbau geeigneter Dotierstoffsorten in das Halbleitergebiet 202a zur Festlegung der grundlegenden Transistoreigenschaften wird die Gateelektrodenstruktur 251 auf der Grundlage einer geeigneten Prozessstrategie strukturiert. Es sollte beachtet werden, dass sehr aufwendige Gateelektrodenstrukturen eingesetzt werden können, beispielsweise durch Einbau dielektrischer Materialien mit großem ε, d. h. dielektrische Materialien mit einer Dielektrizitätskonstanten von 10,0 oder höher in Verbindung mit metallenthaltenden Elektrodenmaterialien und dergleichen. Danach werden die Drain- und Sourcegebiete 253 in Verbindung mit der Abstandshalterstruktur 252 hergestellt, wobei diese Prozesssequenzen auch geeignete Ausheizprozesse und dergleichen beinhalten können. Daraufhin wird das Metallsilizidgebiet 255 hergestellt, wobei abhängig von der Prozessstrategie und der Bauteilstruktur auch ein Metallsilizid in der Gateelektrodenstruktur 251 (nicht gezeigt) hergestellt werden kann. Nach der Fertigstellung des Transistors 250a wird die dielektrische Schicht 261 als ein erster Teil einer noch herzustellenden Kontaktebene in einer geeigneten Farm aufgebracht, beispielsweise als ein im Wesentlichen verspanntes neutrales dielektrisches Material, als ein stark verspanntes dielektrisches Material und dergleichen. Zu diesem Zweck können plasmaunterstützte Abscheideverfahren eingesetzt werden.
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2b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einem Zustand, in welchem eine nicht-isolierende verformungsinduzierende Materialschicht 263 über dem Transistor 250a gebildet ist. in der gezeigten Ausführungsform ist die nicht-isolierende Materialschicht 263 auf der dielektrischen Schicht 261 so gebildet, dass ein direkter Kontakt mit kritischen Bauteilbereichen, etwa den Metallsilizidgebieten 255 und der Gateelektrodenstruktur 251, vermieden wird. Die Materialschicht 263 wird auf der Grundlage einer geeigneten Materialzusammensetzung bereitgestellt, um damit einen hohen Spannungspegel zu erreichen, der in einigen anschaulichen Ausführungsformen ungefähr 4 GPa und mehr beträgt, wobei dies von der Materialzusammensetzung und den Abscheideparametern eines entsprechenden Prozessrezepts abhängig ist. Erfindungsgemäß wird die Schicht 263 in Form eines SiCM-Materials vorgesehen, insbesondere mit einer Dicke, die so festgelegt ist, dass eine gewünschte Verformungskomponente 254s erreicht wird, wobei auch Beschränkungen im Hinblick auf durch Abscheidung hervorgerufene Unregelmäßigkeiten beachtet werden. D. h., auf Grund des erhöhten Verspannungspegels der Schicht 263 kann deren Dicke so festgelegt werden, dass das Abscheiden der Schicht 263 in zuverlässiger Weise bewerkstelligt wird, selbst wenn dicht gepackte Bauteilgebiete betroffen sind, in denen eine ausgeprägte Oberflächentopographie angetroffen wird. Beispielsweise wird die Schicht 263 mit einer Dicke von ungefähr 20 bis 60 nm vorgesehen, wobei zu beachten ist, dass auch eine größere Dicke angewendet werden kann, wenn dies mit der Bauteilgeometrie des Halbleiterbauelements 200 verträglich ist. Daher sorgt das Material 263 für die Erweiterbarkeit eines verformungsinduzierenden Mechanismus, der auf der Grundlage eines verformungsinduzierenden Zwischenschichtmaterials erreicht wird.
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2c zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der ein weiteres dielektrisches Material 262, etwa ein Siliziumdioxidmaterial und dergleichen, vorgesehen ist, um eine Kontaktebene 260 zu bilden, die Materialien 261, 263 und 262 als „Zwischenschichtmaterialien” enthält, wobei die Materialien 262 und 261 dielektrische Zwischenschichtmaterialien repräsentieren, da diese Materialien das nicht isolierende Material 263 zuverlässig einschließen. Es sollte beachtet werden, dass weitere Materialien in der Kontaktebene 260 vorgesehen werden können, wenn dies als geeignet erachtet wird. Das dielektrische Material 262 kann auf der Grundlage einer beliebigen geeigneten Abscheidetechnik hergestellt werden, etwa subatmosphärische CVD (SACVD), plasmaunterstützte CVD und dergleichen. Nach dem Abscheiden des dielektrischen Materials 262 wird bei Bedarf die resultierende Oberflächentopographie eingeebnet. Zu diesem Zweck werden geeignete Einebnungstechniken, etwa CMP (chemisch-mechanisches Polieren) und dergleichen angewendet.
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2d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 mit Kontaktöffnungen 260a, die in der Kontaktebene 260 gebildet sind, wobei in der gezeigten Fertigungsphase die Kontaktöffnungen 260a sich durch das dielektrische Material 262 und durch die nicht-isolierernde Schicht 262 erstrecken. In einigen anschaulichen Ausführungsformen, wie dies durch die gestrichelte Linie angegeben ist, ist das dielektrische Material 261 weiterhin an der Unterseite der Kontaktöffnung 260a vorhanden. in anderen Fällen wurde das Material 261 an der Unterseite der Öffnung 260a während der vorhergehenden Prozesssequenz entfernt. Des weiteren ist ein isolierendes Beschichtungsmaterial 264 auf Oberflächenbereichen der Öffnung 260a und auf dem dielektrischen Material 262 ausgebildet.
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Die Kontaktöffnungen 260a können auf der Grundlage gut bewährter Strukturierungsstrategien hergestellt werden, beispielsweise durch Vorsehen einer Ätzmaske, etwa einer Lackmaske, einer Hartmaske und dergleichen, um die laterale Position und die Größe der Kontaktöffnung 260a festzulegen. Es sollte beachtet werden, dass die laterale Größe so gewählt wird, dass die Schichtdicke des Materials 264 bei Bedarf kompensiert wird. Daraufhin werden geeignete Ätzrezepte angewendet, um durch das Material 262 zu ätzen, wobei die Schicht 263 als ein Ätzstoppmaterial verwendet werden kann, wenn dieses Material eine ausreichende Ätzwiderstandsfähigkeit im Hinblick auf die Ätzchemie zum Entfernen des Materials der Schicht 262 besitzt. In anderen Fällen dient, wenn der Unterschied in der Abtragsrate zwischen den Materialien 262 und 263 weniger ausgeprägt ist, die dielektrische Schicht 261 als ein Ätzstoppmaterial, indem beispielsweise ein Siliziumnitridmaterial vorgesehen wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen (nicht gezeigt) kann eine zusätzliche Ätzstoppbeschichtung auf der nicht-isolierenden Schicht 263, etwa in Form einer verspannungsneutralen oder eines stark verspanntes Materials, etwa eines Siliziumnitridmaterials, vorgesehen werden, wodurch ebenfalls ein zuverlässiges Ätzstoppmaterial geschaffen wird, um in effizienter Weise den Ätzprozess zu steuern. Danach wird die Ätzchemie in geeigneter Weise angepasst, um durch das Material 263 zu ätzen, wobei das Material 261 als ein Ätzstoppmaterial verwendet wird. In anderen Fällen dient das Metallsilizid 255 als ein Ätzstopp, wobei dies von der gesamten Prozessstrategie abhängt. Mit der in gestrichelten Linien dargestellten Ausführungsform wird das Material 261 in der Öffnung 260a nach dem Ätzen durch die nicht-isolierende Schicht 263 im Wesentlichen beibehalten, wodurch die Integrität des Metallsilizidgebiets 255 bewahrt wird. Daraufhin wird das isolierende Beschichtungsmaterial 264 etwa in Form eines Siliziumdioxidmaterials, eines Siliziumnitridmaterials und dergleichen, mit einer Dicke abgeschieden, die zuverlässig Seitenwandbereiche 263s des Materials 263 abdeckt, um damit die elektrische Integrität des Zwischenschichtmaterials 260 beizubehalten. Beispielsweise wird das Beschichtungsmaterial 264 mit einer Dicke von ungefähr 5 nm bis 15 nm vorgesehen, wobei auch andere Materialien entsprechend den Bauteilerfordernissen verwendet werden können. Als nächstes wird das Beschichtungsmaterial 264 selektiv von der Unterseite der Öffnung 260a entfernt, was mittels eines anisotropen Ätzprozesses bewerkstelligt werden kann, wofür eine Vielzahl von Prozessrezepten verfügbar ist, etwa für das Entfernen von Siliziumdioxidmaterial selektiv zu dem Metallsilizidgebiet 255 oder selektiv zu dem Material 261, wann dieses noch vorhanden ist. Während des entsprechenden anisotropen Ätzprozesses kann in anderen Fälle auch das Material 261, falls dieses noch vorhanden ist, entfernt werden. Es sollte beachtet werden, dass während des Entfernens der Beschichtung 264 an der Unterseite der Öffnung 260a die Seitenwandfläche 263s weiterhin bedeckt bleiben kann auf Grund der sehr geringen lateralen Ätzrate in dem anisotropen Ätzprozess. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird ein Ionensputter-Prozess angewendet, um in effizienter Weise das Material 264 von der Unterseite der Öffnung 260a zu entfernen, wobei zusätzlich eine gewisse Materialumverteilung stattfindet, wodurch die Seitenwandfläche 263s zuverlässig abgedeckt wird. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen wird das Material 264 von der Unterseite der Öffnung 260a in einer anfänglichen Phase einer Prozesssequenz zum Abscheiden eines leitenden Barrierenmaterials, etwa von Titan, Titannitrid und dergleichen entfernt, wie es typischerweise in Verbindung mit Wolframmaterial eingesetzt wird, das für gewöhnlich auf der Grundlage eines CVD-Prozesses bereitgestellt wird, wodurch ein Barrierenmaterial zur Bewahrung der Integrität von siliziumoxidbasierten Materialien erforderlich ist. Folglich wird vor dem Abscheiden, typischerweise eine Sputter-Abscheidung, das Material 264 effizient entfernt, während dennoch die Integrität an der Seitenwandfläche 263s beibehalten wird. Nach dem Entfernen des Materials 264 von der Unterseite der Öffnung 260a stellt diese Summe eine Verbindung zu dem Metallsilizidgebiet 255 her, was daher ein Kontaktgebiet des Transistors 250a repräsentiert. Daraufhin wird die Öffnung 260a mit einem leitenden Material, etwa Wolfram und dergleichen, möglicherweise in Verbindung mit einem oder mehreren geeigneten Barrierenmaterialien gefüllt, wie dies zuvor erläutert ist. Als nächstes wird überschüssiges Material entfernt, beispielsweise durch CMP und dergleichen.
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2e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 mit Kontaktelementen 265, die in dem Zwischenschichtmaterial 260 gebildet sind und mit den Metallsilizidgebieten 255 verbunden sind, wobei die Kontaktelemente 265 gemäß der zuvor beschriebenen Prozesssequenz hergestellt werden können. Somit enthalten die Kontaktelemente 265 ein leitendes Kernmaterial 265a, etwa Wolfram und dergleichen, in Verbindung mit einem leitenden Barrierenmaterial 265b, das wiederum eine oder mehrere unterschiedliche Materialzusammensetzungen aufweisen kann, etwa Titan, Titannitrid und dergleichen. Ferner sind die Kontaktelemente 265 elektrisch von der nicht-isolierenden Materialschicht 263 isoliert, so dass das Zwischenschichtmaterial 260 für die elektrische Integrität des Bauelements 200 sorgt, während gleichzeitig bessere Verformungsbedingungen in dem aktiven Gebiet 202a erreicht werden.
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3a zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen. Wie gezeigt, ist das nicht-isolierende Material 263 auf oder über dem dielektrischen Material 261 gebildet und enthält Öffnungen 263a, deren laterale Lage und Größe an die laterale Lage und Größe von noch zu bildenden Kontaktelementen angepasst sind. D. h., eine laterale Größe, die durch eine Breite 263w angegeben ist, ist größer als die der Kontaktelemente zumindest an dem Höhenniveau, das der Materialschicht 262 entspricht. Die Öffnungen 263a können auf der Grundlage geeigneter Lithographietechniken unter Anwendung einer geeigneten Maske, etwa einer Lackmaske, hergestellt werden, wobei zusätzlich ein Einebnungsmaterial, etwa ein Polymermaterial, ein Lackmaterial, aufgebracht werden kann, wenn die Oberflächentopographie des Bauelements 200 als ungeeignet erachtet wird. Zu beachten ist jedoch, dass das Strukturieren der Materialschicht 263 weniger kritisch ist auf Grund ihrer moderat geringen Dicke. Während des Strukturierens der Öffnung 263a dient das Material 261 als ein effizientes Ätzstoppmaterial.
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3b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der das Material 262 über der Schicht 263 gebildet ist und in der gezeigten Ausführungsform auch in der Öffnung 263a gebildet ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen, wie dies nachfolgend beschrieben ist, wird vor dem Abscheiden des Materials 263 ein zusätzlicher Abscheideschritt ausgeführt, um die Öffnung 263a zuverlässig zu füllen, wodurch ebenfalls die Seitenwandflächen 263s eingekapselt werden. In anderen Fallen werden die Spaltfülleigenschaften für das Bereitstellen des Materials 262 oder zumindest eines Teils davon als geeignet erachtet, um die Öffnung 263a zuverlässig zu füllen. Beispielsweise bieten SACVD-Techniken ein gutes Spaltfüllverhalten. Daraufhin wird die Kontaktöffnung 260a auf der Grundlage von Prozesstechniken hergestellt, wie sie zuvor beschrieben sind, wobei die laterale Größe der Öffnung 260a kleiner ist im Vergleich zu der Öffnung 263a, wie dies dargestellt ist, wodurch ein dielektrisches Material zwischen der Seitenwand 263s und der Öffnung 260a vorgesehen wird, was zu einer zuverlässigen elektrischen Isolierung des Materials 263 in Bezug auf die Öffnung 260a und das darin zu bildende Kontaktelement führt. Nach der Herstellung der Kontaktöffnung 260a wird daher ein leitendes Metall eingefüllt, ohne dass das Abscheiden eines zusätzlichen Beschichtungsmaterials erforderlich ist. Während der Strukturierung der Kontaktöffnung 260a dient das dielektrische Material 261 als ein Ätzstoppmaterial. In anderen Fällen wird ein zusätzliches dielektrisches Material in der Öffnung 263a gebildet, das auch als ein effizientes Ätzstoppmaterial verwendet werden kann.
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4a zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen, in denen ein zweiter Transistor 250b in und über einem zweiten aktiven Gebiet 202b gebildet ist, wobei der Transistor 250b eine unterschiedliche Art an Verformung benötigt, um dessen Leistungsverhalten zu verbessern. In der gezeigten Fertigungsphase sind die dielektrischen Schicht 261 und die nicht-isolierende Materialschicht 263 über den Transistoren 250a, 250b gebildet. Des weiteren ist eine Ätzmaske 204 so vorgesehen, dass der Transistor 250b frei liegt, d. h. der Bereich der Schicht 263, der über dem Transistor 250b gebildet ist. In der gezeigten Ausführungsform sei angenommen, dass der innere Verspannungspegel der Schicht 263 für das Erhöhen der Leistungsfähigkeit des Transistors 250a geeignet ist, wie dies auch zuvor erläutert ist. Andererseits kann der innere Verspannungspegel der Schicht 263 das Leistungsverhalten des Transistors 250b beeinträchtigen. Folglich wird die Schicht 263 von dem Transistor 250b entfernt, was auf der Grundlage eines geeigneten Ätzrezepts erfolgen kann, beispielsweise unter Anwendung nasschemischer Prozesse in Verbindung mit der Ätzmaske 204, wobei das Material 261 als ein effizientes Ätzstoppmaterial dient.
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4b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, d. h. nach dem Entfernen der Schicht 263 selektiv von dem Transistor 250b und nach dem Entfernen der Ätzmaske 204, wie in 4a gezeigt ist. Ferner ist eine weitere verformungsinduzierende Materialschicht 266, die ein dielektrisches Material oder ein nicht isolierendes Material repräsentiert, über den Transistoren 250a, 250b vorgesehen, was auf der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik bewerkstelligt werden kann. Zu beachten ist, dass auf Grund der relativ geringen Dicke der Schicht 263 weniger anspruchsvolle Oberflächenbedingungen während der Abscheidens des Materials 266 angetroffen werden, so dass ein moderat hoher Verformungspegel in dem Transistor 250b erreicht wird, selbst wenn das Material als ein dielektrisches Material mit einem geringeren inneren Verspannungspegel bereitzustellen ist, da eine moderat große Schichtdicke aufgebracht werden kann. In anderen Fällen wird die Schicht 266 in Form eines leitenden Materials vorgesehen, etwa als ein Metall und dergleichen, wobei dies von der Art und der Größe der erforderlichen Verformung abhängt. Daraufhin wird die weitere Bearbeitung auf der Grundlage von Prozessstrategien fortgesetzt, wie sie zuvor erläutert sind, wenn die Anwesenheit der Schicht 266 über dem Transistor 250a als geeignet erachtet wird. In anderen Fällen wird die Schicht 266 entfernt, indem beispielsweise eine geeignete Ätzmaske hergestellt wird, so dass der Transistor 250b abgedeckt ist, und daraufhin wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, wie dies zuvor beschrieben ist. In noch anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Verspannungspegel der Schicht 266 selektiv über dem Transistor 250a verringert, etwa durch einen Ionenbeschuss und dergleichen, wobei der Transistor 250b maskiert wird.
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5a zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiteren anschaulichen Ausführungsformen. Wie gezeigt, ist die Materialschicht 263 selektiv über dem Transistor 250a gebildet, während der Transistor 250b im Wesentlichen frei Liegt. D. h., in der gezeigten Ausführungsform wurde die dielektrische Schicht 261 von dem Transistor 250b entfernt, wenn der Anwesenheit als unvorteilhaft für den Transistor 250b erachtet wird. Z. B. wird das dielektrische Materials 261 mit einer hohen inneren Verspannung bereitgestellt, die die gleiche Art an Verformung wie das Material 262 hervorruft. In anderen Fällen wird, wenn die Schicht 261 im Wesentlichen verspannungsneutral ist, das Entfernen dieser Schicht über dem Transistor 250b weggelassen.
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Das in 5a gezeigte Halbleiterbauelement 200 kann auf der Grundlage ähnlicher Prozesstechniken hergestellt werden, wie sie zuvor beschrieben werden, d. h. die Schichten 261 und 263 werden über den Transistoren 250a, 250b abgeschieden und nachfolgend wird die Schicht 263 selektiv von dem Transistor 250b entfernt, wie dies auch beispielsweise mit Bezug zu 2h beschrieben ist, wobei zusätzlich während des gleichen Ätzprozesses auch die Öffnungen 263a hergestellt werden können, indem die entsprechende Ätzmaske geeignet angepasst wird.
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5b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200, wenn es der Einwirkung einer Abscheideumgebung unterliegt, in der eine dielektrische Schicht 267 aufgebracht wird, etwa eine Siliziumdioxidschicht, eine Siliziumnitridschicht und dergleichen, die einen hohen inneren Verspannungspegel aufweist, und somit das Leistungsverhalten des Transistors 250b zu verbessern, oder die eine im Wesentlichen verspannungsneutrale Materialschicht repräsentiert.
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5c zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase, in der das weitere verformungsinduzierende Material 266, das in einer anschaulichen Ausführungsform als ein nicht isolierendes Material bereitgestellt wird, über dem ersten und dem zweiten Transistor 250a, 250b gebildet ist, wobei das dielektrische Material 267 für die elektrische Integrität sorgt. Des weiteren ist eine Ätzmaske 206 so vorgesehen, dass der Transistor 250a frei liegt und auch Teile des Transistors 250b frei liegen können, in denen Kontaktöffnungen in der Schicht 266 in einer späteren Fertigungsphase vorzusehen sind.
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In Bezug auf Prozesstechniken zur Herstellung des Materials 266 und der Ätzmaske 206 gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor erläutert sind. Auf der Grundlage der Ätzmaske 206 wird das Bauelement 200 einem Ätzprozess 207 unterzogen, um das Material der Schicht 266 selektiv in Bezug auf das dielektrische Material 267 abzutragen. Folglich kann das Material 266 effizient von dem Transistor 250a entfernt werden, während gleichzeitig entsprechende Öffnungen in dem Material 266 in dem Transistor 205b geschaffen werden.
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5d zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer Fertigungsphase, in der die Schicht 263 über dem Transistor 250a gebildet ist und die Öffnungen 263a aufweist, während die Schicht 2d66 über dem Transistor 250b gebildet ist und Öffnungen 266a enthält, die während des vorhergehenden Ätzprozesses 207 (siehe 5c) erzeugt wurden. Es sollte beachtet werden, dass das dielektrische Material 267 auch in dem Transistor 250a und in den Öffnungen 266a bei Bedarf entfernt werden kann, so dass die Öffnungen 263a eine Verbindung mit den Metallsilizidgebieten 255 besitzen, während in anderen Fallen die Schicht 267 bei Bedarf beibehalten wird. Daraufhin wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, beispielsweise durch Abscheiden eines weiteren elektrischen Materials und durch Strukturieren derselben, um Kontaktöffnungen zu bilden, die sich durch die Öffnungen 263a, 266 erstrecken, ohne dass ein zusätzliches Beschichtungsmaterial zum geeigneten Isolieren der Materialien 263, 266 erforderlich ist, wie dies auch mit Bezug zu den 3a und 3b erläutert ist.
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Es gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt Bauelemente und Fertigungstechniken bereit, in denen nicht-isolierende Materialien in der Kontaktebene, nämlich in Form von SiCN vorgesehen werden, und die einen höheren Verformungspegel in Halbleitergebieten, etwa aktiven Gebieten von Transistoren, sowie eine moderat geringe Schichtdicke ermöglichen. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird ein sehr effizienter Gesamtprozessablauf bereitgestellt, wobei nicht isolierende Materialien mit unterschiedlichen inneren Verspannungspegeln über unterschiedlichen Halbleitergebieten aufgebracht werden, um damit einen „Doppelverspannungsschichten”-Ansatz auf der Grundlage stark verspannter leitender Materialien zu erhalten.
