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HINTERGRUND
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Gebiet
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- Schalteinheiten und die Herstellung und die Struktur von
Schalteinheiten
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Hintergrund
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Die
zunehmende Leistungsanforderung an Schalteinheiten auf einem Substrat
(beispielsweise, integrierte Schaltungen (IC), Transistoren, Widerstände, Kondensatoren
usw. auf einem Halbleitersubstrat (beispielsweise, Silizium)) ist
typischerweise ein Hauptfaktor während
der Entwicklung, Herstellung und des Betriebs solcher Einheiten.
Beispielsweise, ist es oft während
der Entwicklung und der Herstellung oder der Bildung von Metalloxydhalbleitertransistoren
(MOS) wie solchen, die in einem komplementären Metalloxydhalbleiter (CMOS)
verwendet werden, erwünscht,
die Bewegung der Elektronen in N-Typ MOS Einheiten (n-MOS) Kanälen zu erhöhen und
die Bewegung von positiv geladenen Löcher in MOS Einheiten vom P-Typ (p-MOS) Kanälen. Ein
Schlüsselparameter
bei dem Erreichen der Leistungsfähigkeit
solcher Einheiten ist der Strom, der bei einer gegebenen Spannung
geliefert wird. Dieser Parameter wird allgemein als Transistortreiberstrom oder
Sättigungsstrom
(IDsat) bezeichnet wird. Der Treiberstrom
wird durch Faktoren beeinflusst, die die Mobilität des Transistorkanals und
den Außenwiderstand
einschließen.
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Die
Kanalmobilität
bezieht sich auf die Mobilität
von Träger
(d.h. Löchern
und Elektronen) in dem Bereich des Transistorkanals. Eine erhöhte Trägermobilität bewirkt
direkt einen zunehmenden Treiberstrom bei einer gegebenen Spannung
und einer gegebenen Gatterlänge.
Die Trägermobilität kann durch Beschichten
des Siliziumgitters des Kanalbereichs erhöht werden. Für p-MOS
Einheiten wird die Trägermobilität (d.h.
die Lochmobilität)
durch Erzeugen einer kommpassiven Beschichtung in dem Bereich des
Transistorkanals vergrößert. Für n-MOS
Einheiten wird die Trägermobilität (d.h.
die Elektronenmobilität)
durch Erzeugen einer dehnbaren Beschichtung in dem Bereich des Transistorkanals
vergrößert. Der Treiberstrom
wird weiter durch andere Faktoren beeinflusst, die einschließen: (1)
den Widerstand der den ohmschen Kontakten (Metall zu Halbleiter
und Halbleiter zu Metall) zugehörig
sind, (2) dem Widerstand innerhalb des source/drain Bereichs selbst,
(3) dem Widerstand des Bereichs zwischen dem Kanalbereich und den
source/drain Bereichen (d.h. dem Spitzenbereich) und (4) dem Schnittstellenwiderstand
aufgrund einer Verunreinigungskontamination (Kohlenstoff, Stickstoff,
Sauerstoff) an dem Ort der anfänglichen
Substrat-Epi-Schicht-Schnittstelle. Die Summe dieser Widerstände wird
allgemein als der Außenwiderstand
bezeichnet.
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Die übliche Herstellung
des Spitzenbereichs (allgemein auch als source-drain-Extensionen bezeichnet)
erfolgt durch die Implantation eines Dotands vor der Herstellung
der elektrischen Gatterabstandsschichten. Die Anordnung dieser Dotanden
ist nahe der oberen Oberfläche
des Substrats konzentriert. Das enge Band von Dotanden führt zu einem hohen
Streuwiderstand und begrenzt den Stromfluss von dem Kanal zu dem
Salicide-Kontakt. Bei den üblichen
Ersetzungen der source-drain-Architekturen ist
die Form der Ausnehmung besser, es ist jedoch noch nicht vollständig bezüglich des
Streuwiderstands optimiert.
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KURZE ERLÄUTERUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Abschnitts eines Substrats
mit einem Bett, einem Gatterdielektrikum und einer Gatterelektrode.
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2 ist
das schematische Substrat von 1 nach dem
Bilden von Übergangsbereichen
mit Spitzenbereichen.
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3A zeigt
das Substrat von 2 nach dem Bilden einer Dicke
des Materials in den Übergangsbereichen
zum Bilden von Übergängen.
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3B zeigt
das Substrat von 2 nach dem Bilden einer Dicke
des Materials in Übergangsbereichen
mit Spitzenimplantaten zum Bilden von Übergängen.
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4 zeigt
eine repräsentative
CMOS Struktur.
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5 ist
eine schematische Querschnittsansicht eines Teiles eines Substrats
mit einem Bett, einem Gatterdielektrikum, einer Gatterelektrode
und Übergangsbereichen
mit Spitzenbereichen.
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6 ist
das schematische Substrat von 5 nach dem
Bilden einer dicke eines Kristallinenmaterials in den Übergangsbereichen
und einer Dicke eines Amorphenmaterials auf der Gatterelektrode.
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7 zeigt
das Substrat von 6 nach dem Entfernen einer Dicke
des Kristallinenmaterials und einer dicke des Amorphenmaterials.
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8 zeigt
das Substrat von 7 nach dem Bilden einer folgenden
Dicke aus einem Kristallinenmaterial in den Übergangsbereichen und einer folgenden
Dicke des Amorphenmaterials auf der Gatterelektrode.
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9 zeigt
das Substrat von 8 nach dem Entfernen einer Dicke
des Kristallinenmaterials und des Amorphenmaterials.
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10 zeigt
das Substrat von 9 nach dem Bilden einer Dicke
des kristallinen Materials in den Übergangsbereichen zur Bildung
von Übergängen und
nach dem Bilden einer Dicke des Amorphenmaterials auf der Gatterelektrode.
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11 zeigt
das Substrat von 10 nach dem Entfernen des Amorphenmaterials.
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12 zeigt
eine repräsentative
CMOS Struktur.
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EINGEHENDE BESCHREIBUNG
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Örtlich belastete
Transitorkanalbereiche können
durch selektive epitaxiale Ablagerung von Source- und Drainbereichen
mit Materialien erreicht werden, die eine Belastung auf den Kanalbereich
in einem MOS Transistor aufbringen. Ein solcher Prozessstrom kann
das Ätzen
des Substratmaterials von den Source-Drainbereichen des Transistors
in einem Vorgang unter Verwendung eines Ätzreaktors verwenden. Ein nachfolgender
Vorgang kann das Ersetzen des entfernten Materials mit Si Legierungsmaterial
in einem Ablagerungsreaktor einschließen. Jeder Ätzreaktor und Ablagerungsreaktor
kann physikalisch unterschiedlich und gesondert sein. Das Substrat
muss so von dem Ätzreaktor
entfernt werden und Umgebungsdruck ausgesetzt werden, bevor die
Si Legierungsablagerung begonnen wird. Die Si Legierung kann reines
Si oder Si1-xGex oder
Si1-xCx sein und
kann undotiert oder dotiert sein mit Dotierungen von p-Typ oder
n-Typ. Der Ablagerungsvorgang kann selektiv oder nicht selektiv
sein. Entsprechend Ausführungsbeispielen,
die hier vorgeschlagen werden, können
der Ätzreaktor
und Ablagerungsreaktor gegenständlich
derselbe sein.
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Beispielsweise
ist 1 eine schematische Querschnittsansicht eines
Abschnitts eines Substrats mit einem Bett, einem Gatterdielektrikum,
einer Gatterelektrode und einem Spitzenmaterial. 1 zeigt die
Vorrichtung 100 mit einem Substrat 120 mit einem Gatterdielektrikum 144,
das auf einer oberen Oberfläche 125 des
Substrats 120 über
dem Bett 124 angeordnet ist. Die Gatterelektrode 100 ist
auf dem Gatterdielektrikum 144 angeordnet und hat Abstandshalter 112 und 114,
die auf dessen seitlichen Oberflächen
ausgebildet sind. Eine Ätzmaske 142 ist
auf der Gatterelektrode 190 ausgebildet. Elektrisch isolierendes
Material 130 ist weiter gezeigt, um elektrisch das Bett 124 von
den umgebenden Bereichen 124 zu isolieren. Die Fläche 170 und
die Fläche 180 sind
benachbart zu der Gatterelektrode 190 gezeigt. Die Vorrichtung 100 und
Komponenten von dieser wie sie oben beschrieben sind, können weiter
verarbeitet werden, so in dem Vorgang der Herstellung eines Halbleitertransistors,
der eine oder mehrere Verarbeitungskammern einschließt, um Teile
eines p-MOS oder n-MOS Transistors zu werden (beispielsweise, als
Teile einer CMOS Einheit).
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Das
Substrat 120 kann, beispielsweise, gebildet sein aus oder
abgelagert mit oder bewachsen mit Silizium, polykristallinem Silizium,
Ein-Kristall-Silizium oder verschiedenen anderen geeigneten Technologien
zum Bilden einer Siliziumbasis oder eines Substrats, wie einem Siliziumwafer.
Beispielsweise, kann nach einem Ausführungsbeispiel das Substrat 120 gebildet
sein durch Züchten
eines Ein-Kristall-Siliziumsubstrats
als Basismaterial mit einer Dicke von zwischen 100 Angstrom und
1000 Angstrom aus reinem Silizium. Alternativ kann das Substrat 120 ausgebildet
sein durch ausreichende chemische Dampfablagerung (CVD) von verschiedenen
geeigneten Silizium- oder Siliziumlegierungsmaterialen zur Bildung einer
Schicht eines Materials mit einer Dicke zwischen einem und drei
Mikrometern, etwa durch CVD zur Formung einer Dicke von zwei Mikrometern.
Es ist zu berücksichtigen,
dass das Substrat 120 entspannt sein kann, nicht-entspannt
sein kann, gradiertes und/oder nicht-gradiertes Siliziumlegierungsmaterial
sein kann.
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Wie
in 1 gezeigt, weist das Substrat 120 ein
Bett 124, etwa ein N-Typ Bett mit einer elektrisch negativen
Ladung auf einem P-Typ Material auf mit einer elektrisch positiven
Ladung, die durch ein Dotierungssubstrat 120 während der
Bildung oder nach der Bildung des Substrats 120 ausgeformt
ist. Insbesondere kann zur Bildung des Betts 124 die obere Oberschicht 125 mit
Phosphor, Arsen und/oder Antimonium zur Bildung eines Betts von
N-Typs eines p-MOS Transistors auf (beispielsweise, einer p-MOS Einheit
einer CMOS Einheit) dotiert sein. Das Dotieren kann, wie es hier
beschrieben ist, beispielsweise, durch gewinkeltes Dotieren ausgeführt werden,
etwa durch Implantieren von Ionen oder Atomen der oben genannten
Dotierungen in ein Material, wie ein Substrat 120 oder
ein Material, das in oder auf dem Substrat 120 ausgebildet
ist. Beispielsweise, kann das Dotieren die Ionenimplantation einschließen, die durchgeführt wird
durch einen Ionen-„Beschuss” oder einen
Ionen-„Implantierer” zum Bombardieren der
Oberflächen
eines Substrats mit beschleunigten Hochgeschwindigkeitsionen zum
Implantieren von Ionen zum Bilden von dotiertem Material. Die beschleunigten
Ionen können
durch dir Fläche
des Materials dringen und in das darunter liegende Material scattern
zur Bildung einer Tiefe von gedoptem Material. Die Oberfläche 125 kann,
beispielsweise, selektiv dotiert sein, etwa durch Platzieren einer
Maske über
den nicht ausgewählten
Bereich oder die Bereiche zum Blockieren des Eindringens von Dotierungen
vor dem Erreichen des nicht ausgewählten Bereichs oder der Bereiche,
während
die Dotierungen das Bett 124 dotieren können.
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Alternativ
kann zum Bilden des Betts 124 die obere Oberfläche 125 mit
Bor und/oder Aluminium dotiert sein zum Bilden eines P-Typ Betts
eines n-MOS Transistors (beispielsweise, eines n-MOS Einheit einer
CMOS Einheit).
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Das
Bett 124 kann ein Material sein, dass zur Bildung eines „Kanals" einer Transistoreinheit
geeignet ist. Beispielsweise, kann eine Transistoreinheit definiert
sein als ein Abschnitt eines Materials eines Betts 124 unter
der oberen Oberfläche 125 und
zwischen den Flächen 170 und 180 und Übergängen, die
dazu benachbart ausgebildet sind, die Teile von und/oder einschließlich der
Flächen 170 und 180 verbrauchen
und/oder beinhalten.
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1 zeigt
elektrisch isolierendes Material 130 zwischen dem Bett 124 und
den umgebenden Bereichen 128. Das Material 130 kann
aus verschiedenen geeigneten elektrisch isolierenden Materialien und
Strukturen bestehen, die ausreichend sind zum elektrischen Isolieren
des Betts 124 von den umgebenden Bereichen 128.
Beispielsweise, können
die umgebenden Bereiche 128 Bettbereiche sein von benachbarten
oder bezogenen Transistoreinheiten. Insbesondere kann das Material 130 eine
flache Grabenisolation (STI) bilden, die zwischen einem Bett vom N-Typ
und einer p-MOS Einheit gebildet ist (beispielsweise, wo das Bett 124 ein
Bett vom N-Typ hat) und anderen Bereichen des Substrats 120 zum
elektrischen Isolieren des Betts vom N-Typ von den anderen Bereichen.
Endlich kann das Material STI gebildet sein zwischen einem P-Typ
Bett von einer n-MOS Einheit (beispielsweise, dort, wo das Bett 124 Bett vom
P-Typ ist) und anderen Bereichen des Substrats 120. Das
Material 130 kann so das Bett 124 von anderen
Bereichen des Substrats 120 isolieren, um eine Funktionalität des Transistors,
der auch der oberen Oberfläche 125 (zum
Isolieren des Betts 124 von einem benachbarten Bett einer
benachbarten Einheit gepaart mit dem Bett 124 zur Bildung
einer CMOS Einheit) zu schaffen. Bei einem Ausführungsbeispiel kann dort, wo
das Bett 124 ein Bett vom N-Typ ist, einer der Bereiche 128 ein
entsprechendes Bett vom P-Typ einer n-MOS Einheit gepaart sein mit
einer p-MOS Einheit, die auch auf der oberen Oberfläche 125 ausgebildet
ist zur Bildung einer CMOS Einheit. Alternativ kann dort, wo das
Bett 124 ein Bett vom P-Typ ist, eine der Bereiche 128 ein
entsprechendes Bett vom N-Typ einer p-MOS Einheit gepaart mit einer
n-MOS Einheit gebildet auf der oberen Oberfläche 125 zur Bildung
einer CMOS Einheit sein. Das Material 130 kann durch dotieren
mit einer Schicht eines Material, dass über dem Material 130 angeordnet ist,
geformt sein, und/oder kann geformt sein vor oder nach dem Bilden
des Betts 124.
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Das
Gatterdielektrikum 144 hat, wie in 1 gezeigt,
eine Breite W2. Die Gatterelektrode 190 ist gezeigt auf
einem Gatterdielektrikum mit einer Breite W1 ausgebildet. Die Dicke
des Gatterdielektrikums 144 kann im wesentlichen gleichmäßig sein
und der Topographie auf der oberen Oberfläche 125 entlang der
Breite W2 entsprechen. Weiter kann das Gatterdielektrikum 144 aus
einem Material gebildet sein mit einer relativ hohen Dielektrizitätskonstante
(beispielsweise, einer Dielektrizitätskonstante, die größer ist
oder gleich ist derjenigen von Siliziumdioxyd (SiO2)
oder einem Metall mit einer relativ geringen Dielektrizitätskonstante.
Die Dicke des Gatterdielektrikums 144 kann zwischen einem
und fünf
Nanometern betragen. Das Gatterdielektrikum 144 kann durch
Ablagerung, etwa durch CVD, atomarer Schichtablagerung (ALD) abdeckenden
Ablagerung, selektiven Ablagerung, epitaxialen Ablagerung, ultra hohes
Vakuum (UHV) CVD, schnelle thermische (RT) CVD, reduzierter Druck
(RP) CVD, molekulare Strahlepitaxi (MBE) und/oder jeden andern wachsend
ablagernden oder durch Formungsvorgang gebildet werden. Das Gatterdielektrikum 144 kann
eine geeignete P-Typ Arbeitsfunktion für die Vorrichtung 100 haben,
etwa wenn die Vorrichtung 100 eine p-MOS-Einheit ist. Alternativ
kann das Gatterdielektrikum 144 eine geeignete Arbeitsfunktion
vom N-Typ für
die Vorrichtung 100 haben, etwa wenn die Vorrichtung 100 eine
n-MOS Einheit ist. Insbesondere kann das Gatterdielektrikum 144 aus
Dielektrika gebildet sein wie Siliziumdioxyde (SiO2),
Hafniumoxyd (HfO), Hafniumsilikat (HfSiO4),
Zirkoniumoxyd (Zero), mit Kohlenstoff dotiertem Oxid (CDO), kubisches
Boronnitrid (CBN), Phosphorsilikatglas (PSG), Siliziumnitrid (Si3N4), fluorisiertes
Silikatglas (FSG), Siliziumkarbid (SiC) usw.
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Die
Gatterelektrode 190 kann durch den oben beschrieben Vorgang
bezüglich
des Formens des Gatterdielektrikums 144 ausgebildet sein.
Weiter kann die Gatterelektrode 190 ausgebildet sein aus verschiedenen
Halbleiter- oder Leitermaterialien wie Silizium, Polysilizium, kristallinem
Silizium und/oder verschiedenen anderen geeigneten Gatterelektrodenmaterialien.
Auch kann die Gatterelektrode 190 während oder nach der Bildung
dotiert sein. Beispielsweise, kann die Gatterelektrode 190 mit
Bor und/oder Aluminium dotiert sein zur Bildung einer Gatterelektrode
von p-Typ mit einer elektrisch positiven Ladung (beispielsweise,
für eine
p-MOS Einheit, die einen Teil einer CMOS Einheit bilden kann). Umgekehrt
ist berücksichtigt,
dass die Gatterelektrode 190 mit Phosphor, Arsen und/oder
Antimonium dotiert sein kann zur Bildung einer Gatterelektrode vom n-Typ
mit einer elektrisch negativen Ladung (beispielsweise, für eine n-MOSn-MOS
Einheit, die einen Teil einer CMOS Einheit sein kann.
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Die
Gatterelektrode 190 kann eine Dicke geeignet für eine p-MOS
oder n-MOS Einheit haben, etwa wenn die Vorrichtung 100 eine
p-MOS oder n-MOS Einheit ist. Beispielsweise, kann die Gatterelektrode 190 eine
Dicke haben zum Verursachen, dass ein Transistor, der auf dem Substrat 120 ausgebildet
ist, eine „EIN" Schwellenspannung
hat zwischen 0,1 und 0,5 Volt. In manchen Fällen kann die Gatterelektrode
eine Dicke von, beispielsweise, zwischen 150 und 2000 Angstrom (beispielsweise,
zwischen 15 und 200 Nanometern (nm)) haben. Die Gatterelektrode 190 kann
eine Arbeitsfunktion zum Entsprechen einer Gatterelektrode vom p-MOS
Einheit haben (beispielsweise, wenn die Vorrichtung 100 eine
p-MOS Einheit ist). Alternativ kann die Gatterelektrode 190 eine
Arbeitsfunktion zum Entsprechen einer Gatterelektrode einer n-MOS
Einheit haben (beispielsweise, wenn die Vorrichtung 100 eine n-MOS
Einheit ist). Alternativ kann die Gatterelektrode 190 eine
Arbeitsfunktion zum Entsprechen einer Gatterelektrode einer n-MOS
Einheit haben (beispielsweise„ wenn
die Vorrichtung 100 eine n-MOS Einheit ist).
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1 zeigt
Abstandhalter 112 und Abstandhalter 114, die auf
einer Fläche
der Gatterelektrode 190 und des Gatterdielektrikums 144 ausgebildet sind.
Die Abstandhalter 112 und 114 können auf
seitlichen Flächen
der Gatterelektrode 190 und auf der oberen Oberfläche des
Gatterdielektrikums 144 (beispielsweise, einer Fläche gegenüberliegend
dem Substrat 120 ausgebildet sein. Die Abstandhalter 112 und 144 können ein
dielektrisches Material wie Siliziumnitrid (Si3N4), Siliziumdioxid (SIO2)
und/oder verschiedene andere geeignete Materialien für die Abstandhalter
von Halbleitereinheiten sein.
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1 zeigt,
dass jede Ätzmaske 142 auf
einer Gatterelektrode 190 ausgebildet ist. Die Ätzmaske 142 kann
eine „harte" Maske sein, die
auf Siliziumnitrid (Si3N4)
ausgebildet ist, andere Materialien sind oben zum Bilden des Gatterdielektrikums 144 erwähnt. Beispielsweise,
kann die Maske 142 verwendet werden, wenn die Gatterelektrode 190,
das Gatterdielektrikum 144 und/oder die Abstandhalter 112 und 114 gebildet
werden. Insbesondere können
Abstände
entsprechend der Form der Maske 142 oder des Bereichs um
die Maske 142 entfernt oder von oben weggeätzt werden
unter Verwendung der Maske 142 als ein Ätzstop.
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Beispielsweise,
können
die Abstandhalter 112 und 114 durch erstes Ablagern
von dielektrischem Material gebildet sein, ähnlich den dielektrischen Materialien,
die oben beschrieben worden sind für das Gatterdielektrikum 114 konform
entlang der Flächen
des Substrats 144, der seitlichen Flächen der Gatterelektrode 190 und
der oberen Oberfläche der Ätzmaske 142.
Das geformte oder abgelagerte dielektrische Material muss zum Erzeugen
der Abstandhalter 112 und 114 gemustert werden
und geätzt
werden.
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Bei
Ausführungsbeispielen
können
Abschnitte des Betts 124 und des Substrats 120,
etwa an den Oberflächen 170 und 180 entfernt
werden zur Bildung von Übergangsbereichen
in dem Substrat 120 benachbart zu der Gatterelektrode 120.
Beispielsweise, können Übergänge benachbart
der Gatterelektrode 190 gebildet sein durch Entfernen von
Abschnitten des Substrats 120 an den Flächen 170 und 180 zum Bilden
von Übergangsbereichen
und Ausbildungen in dem Substrat 120 und sodann Formen
oder Ablagern eines Übergangsmaterials
in den Übergangsbereichen.
Ein solches Entfernen kann ein „Source-Drain-Ausnehmungs" Ätzen beinhalten, so dass die Übergangsbereiche
sich unter das Gatterdielektrikum 144 erstrecken.
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2 beispielsweise,
ist das schematische Substrat von 1 nach dem
Bilden der Übergangsbereiche
mit den Spitzenbereichen. 2 zeigt
den Übergangsbereich 270,
etwa eine Vertiefung, die in der Fläche 170 des Substrats 120 benachbart
der Gatterelektrode 190 angeordnet ist und die Source-Drain-Ausnehmung
unterhalb einer Bodenfläche des
Gatterdielektrikums 144. In ähnlicher Weise zeigt 2 den Übergangsbereich 280 als
eine Vertiefung, die in der Fläche 180 des
Substrats 120 benachbart der Gatterelektrode 190 ausgebildet
ist und eine Source-Drain-Ausnehmung unterhalb einer Bodenfläche des
Gatterdielektrikums 144.
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Der Übergangsbereich 270 definiert
die Substratfläche 222 (beispielsweise,
eine Basisfläche
des Übergangsbereichs 270),
die Facette 220 und den Spitzenbereich 276. Der
Spitzenbereich 276 ist zwischen der Facette 220 und
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 144 angeordnet. Beispielsweise, kann
es sein, dass der Spitzenbereich 276 der Facette 220 begrenzt
mit einem Winkel A1 zwischen den Facetten 220 und der Bodenfläche des
Gatterdielektrikums 144. Ähnlich begrenzt der Übergangsbereich 280 die
Substratfläche 232,
die Facette 230 und den Spitzenbereich 286. Der
Spitzenbereich 286 ist zwischen der Facette 230 und
dem Gatterdielektrikum 144. Der Spitzenbereich 286 begrenzt
damit die Facette 230 mit dem Winkel A2 zwischen der Facette 230 und
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 144.
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Bei
Ausführungsbeispielen
können
die bevorzugten Winkel A1 und/oder A2 Winkel zwischen 52° und 57° sein. Beispielsweise,
können
die Winkel A1 und A2 beide etwa 52°, 53°, 54°, 54,7°, 54,74°, 54,739137°, 54,8°, 55°, 56° sein. Dieser Bereich von Winkeln
entspricht etwa der Ausrichtung mit der [111] Familie von Ebenen,
wie sie beschrieben worden sind unter Verwendung der üblichen
Millerindex Nomenklatur. Alternative Ausführungsbeispiele erlauben es,
dass die Winkel A1 und A2 im Bereich von 0° bis 90° sind und schließen den
bevorzugten Bereich, der oben angegeben worden ist, aus.
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Entsprechend
den Ausführungsbeispielen können die
Spitzenbereiche 276 und 286 sich unter die Abstandhalter 112 und 114 und/oder
die Gatterelektrode 190 erstrecken. Beispielsweise, können die Spitzenbereiche 276 und 278 sich
entlang der oberen Oberfläche 125 und
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 144 von einer Breite die gleich
der Breite W2 ist zu einer Breite von weniger als der Breite W2 erstrecken,
etwa einer Breite die größer ist
als Null. Die Facetten 220 und 230 können die
Bodenfläche des
Gatterdielektrikums 144 benachbart einer oberen Oberfläche 125 des
Substrats 120 berühren
zum Bilden eines Kanals unter der unteren Oberfläche 125 zwischen den
Facetten 220 und 230 (beispielsweise, einem Kanal
eines Transistors, der in einer Vorrichtung 200 ausgebildet
ist) wobei die Facetten 220 und 230 jeweils sich
unter das Gatterdielektrikum 144 um einen Abstand zwischen
Null und der Hälfte der
Breite W2 erstrecken. Die Abschnitte des Substrats 120 können so
entfernt werden um Facetten 220 und 230 zu bilden,
die die Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 144 kontaktieren und sich unter
diese erstrecken um die Bodenfläche
der Gatterelektrode 144 unter den Abstandhaltern 112 und 114 und/oder die
Gatterelektrode 190 zu berühren.
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Es
ist bedacht, dass die Übergangsbereiche 270 und/oder 280 eine
Tiefe unterhalb der oberen Oberfläche 125 zwischen 800
Angström
und 1300 Angström
haben können.
Weiter können
die Übergangsbereiche 270 und/oder 280 eine
Breite oder eine Größe haben,
die geeignet sind zum Ablagern von Material in diesen Bereichen
zur Bildung eines Übergangs
der Transistoreinheit (beispielsweise, einer p-MOS oder n-MOS Einheit
einer CMOS Einheit).
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Der Übergangsbereich 270 und/oder
der Übergangsbereich 280 können als „Source-Drain Bereiche" oder „Diffusionsbereiche" bezeichnet werden. Wenn
ein geeignetes Material ausgebildet, abgelagert oder in den Übergangsbereichen 270 und 280 angewachsen
wird, kann das sich ergebende Material auch als ein „Übergang", eine „Quelle", eine „Drain" oder ein „Diffusionsbereich" bezeichnet werden.
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Bei
den Ausführungsbeispielen
können
die Übergangsbereiche 270 und 280 ausgebildet
sein durch Entfernen unerwünschter
Abschnitte des Substrats 120, etwa an den Flächen 170 und 180.
Beispielsweise, kann ein Strukturierungsvorgang mit zwei Schritten
verwendet werden, wobei in dem ersten Schritt ein Photolack verwendet
wird, um die Bereiche einer Hartmaske, die zu entfernen ist, zu
definieren (beispielsweise, einer Hartmaskenschicht über der
Vorrichtung 100 von 1). Diese
Bereiche der Hartmaske werden dann weggeätzt. Nach dem Ätzen wird
der Photolack entfernt und eine Ausnehmungsätzung ist gebildet zum Bilden
von Übergangsbereichen 270 und 280 durch
Entfernen von unerwünschten
Abschnitten des Substrats 120 (beispielsweise, Wegätzen der
unerwünschten
belichteten Abschnitte, die nicht von der verbleibenden Hartmaske
abgedeckt sind). Photolithographisches Strukturieren unter Verwendung
eines Ätzstops,
eines dielektrischen Materials, eines Photolacks oder anderen geeigneten
Materials zum Maskieren und Ätzverarbeitung
(beispielsweise, eine negative Photolackmaske, positive Photolackmaske,
Siliziumdioxide (SiO2) oder Siliziumnitrid
Si2N4) können auch verwendet
werden, um einen zu schützenden
Bereich zu definieren während
des Ätzens
von Drain-Source-Ausnehmungen zur Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280,
wie in 2 gezeigt.
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Geeignete
Nicht-Plasma-Ätzchemikalien zum
Entfernen unerwünschter
Bereiche des Substrats 120, etwa an den Flächen 170 und 180 zur
Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280 schließen Chlor
(Cl2) Hydrochlorsäure (HCl), Fluor (F2), Brom (Br2) HBr
und/oder andere Ätzvorgänge ein,
die dazu in der Lage sind, Abschnitte des Substrats 120 zu
entfernen. Das Plasmaätzen
schließt
Chemikalien wie SF6, NF3 oder
dergleichen als mögliche
andere Ausführungsbeispiele
ein. Typische Ausrüstungsarten
zur epitaxialen Ablagerung, die heute verfügbar sind (beispielsweise Kammern
oder Reaktoren) können
das oben angegebene Nicht-Plasmaätzen
mit wenig oder keiner Abwandlung durchführen. Eine Änderung zur Ermöglichung
des Plasmaätzens,
wie es oben angegeben ist und die CVD Ablagerung in demselben Reaktor
ist möglich,
fügt jedoch
einen großen
Teil an Komplexität
der Hardware (beispielsweise Kammern oder Reaktoren) hinzu.
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Geeignete
Kammern für Ätzübergangsbereiche 270 und 280 schließen eine
CVD-Kammer, eine ALD-Kammer,
eine UHVCVD-Kammer, eine RTCVD-Kammer, eine RPCVD-Kammer, eine MBE-Kammer,
eine „batch" UHV CVD-Kammer,
eine kaltwandige UHV CVD-Kammer, eine CVD-Kammer mit atmosphärischem
Druck, eine Niederdruck (LP) CVD-Kammer oder einen Kammer-Reaktor,
der die Funktionalität
eines oder mehrerer dieser Kammern oder Reaktoren einschließt, auf.
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Weiter
kann das Ätzen
zur Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280 bei
einem Druck zwischen 1E-4 Torr und 1.000 Torr (beispielsweise, bei einem
Druck innerhalb eines Dezimalbereichs von 1E-3, 1E-2, 0,1, 1,0,
10, 100 oder 1000 Torr (in entweder einem „Kaltwand" oder „Heißwand" Reaktor durchgeführt werden. Das Ätzen zur
Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280 kann
ausgeführt werden
bei typischen epitaxialen Siliziumlegierungsablagerungstemperaturen,
beispielsweise, zwischen 500 bis 900°C. Ein „Kaltwand" Reaktor" kann beschrieben werden als ein Reaktor
mit Kesselwandungen, die während
der Ablagerung oder des Ätzens bei
Raumtemperatur sind. Ein „Kaltwand" Reaktor kann Kesselwandungen
haben, die aus Metall hergestellt werden. Alternativ kann ein „Heißwand" Reaktor eine Kesselwandung
haben, die aus Quarz oder anderen Keramiken herstellt werden, die
bei Temperaturen, die über
der Raumtemperatur liegen, während der
Ablagerung oder dem Ätzen
sind.
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Beispielsweise,
können Übergangsbereiche 270 und/oder 280 ausgebildet
sein durch Entfernen oder Ätzen
von Abschnitten des Substrats 120 mit Ätzgas, das Mischungen beinhaltet
einschließlich: Chlor
(Cl2), Salzsäure (HCl), Wasserstoff (H2) und/oder Stickstoff (N2).
Insbesondere kann ein Ätzmittel
oder ein Gas eines oder mehrere der oben genannten Gase beinhalten
und in eine Kammer, in der die Vorrichtung 100 aufgenommen
ist mit einer Rate zwischen fünf
Standardkubikzentimetern pro Minute (SCCM) und zehn SCCM einströmen bei
einer Temperatur von zwischen 500 Grad Celsius (°C) und 800°C (beispielsweise, einer Temperatur
von 500, 525, 540, 550, 560, 575, 600, 625, 650, 675, 700, 750 oder
800°C) über zwischen
30 und 90 Minuten (beispielsweise, eine Zeitdauer von 30, 35, 40,
45, 50, 55, 60, 65, 75, 85 oder 90 Minuten) zum Ätzen von Abschnitten des Substrats 120 an
den Flächen 170 und 180.
Entsprechend einem Ausführungsbeispiel kann
ein Übergangsbereich 270 und/oder 280 ausgebildet
sein bei einem Druck zwischen 3E-3 Torr und 7E-3 Torr (beispielsweise,
3E-3, 3,5E-3, 4E-3, 4,5E-3, 5E-3, 5,5E-3, 6E-3, 6,5E-3 oder 7E-3).
In einigen Fällen
wird Chlorgas an den Übergangsbereichen 270 und 280 in
einer Kammer wie oben beschrieben zum Ätzen verwendet bei einer Temperatur
von 650°C
und einem Druck zwischen 3E-3 Torr und 7E-3 Torr in einem 300 Millimeter
(mm) UHV CVD Kaltwand-Einwaferreaktor.
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Beispielsweise,
zeigt 3A das Substrat von 2 nach
dem Bilden der Dicke eines Materials in den Übergangsbereichen zum Bilden
von Übergängen. 3 zeigt eine Vorrichtung 300 mit
Material 370, das in einem Übergangsbereich 270 und
Material 380, das in einem Übergangsbereich 280 ausgebildet
ist. Material 370 und/oder Material 380 kann als Übergang,
Source, Drain oder Diffusionsbereich bezeichnet werden. Zusätzlich kann
Material 370 ausgebildet werden um eine Übergangsspitzenfläche 372 zu
haben, die oberhalb der oberen Oberfläche 125 des Substrats 120 ist.
Insbesondere kann Material 170 eine Dicke von Siliziumgermanium
haben mit einem Gitterabstand, der größer ist als der Gitterabstand
des Materials des Substrats 120. Entsprechend kann Material 380 ausgebildet
sein um eine obere Übergangsfläche 382 zu
haben, die auch über der
oberen Oberfläche 125 liegt.
Beispielsweise, kann das Material 370 eine Dicke T4 einer
epitaxialen Dicke einer kristallinen Silizium-Germanium-Legierung
haben, Germanium oder Siliziummaterial (d.h., SiGe, etwa wie SixGe1-x), wobei die
Größe und/oder die
Dicke T4 ausreichend ist, um eine Druckbelastung in dem Substrat
zu bewirken. Das Material kann rein sein oder mit Dotierungen vom
p-Typ wie B und Al sein. Alternativ kann das Material 370 eine
Dicke von T4 einer epitaxialen Dicke von kristallinem Silizium-Kohlenstoff-Legierungsmaterial
(beispielsweise, SixC1-x)
sein, wobei die Größe und/oder
die Dicke von T4 ausreichend ist um eine Dehnungsbelastung mit dem
Substrat zu bewirken. Das Material kann rein sein oder mit Dotierungen
vom n-Typ wie P, As und Sb sein. Beispielsweise, kann das Material 370 eine Dicke
aus einer Silizium-Kohlenstoff-Verbindung (SixC1-x) sein mit einem
Gitterabstand der kleiner ist als der Gitterabstand des Substrats 120. Ähnlich kann
Material mit einer Dicke T5 einer epitaxialen Dicke der kristallinen
Silizium-Germanium-Legierung (SixGe1-x) mit einer ausreichenden Größe und/oder Dicke
T5 zum Verursachen einer Spannung in dem Substrat 120.
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Beispielsweise
kann das Material 370, wie in 3A gezeigt,
eine Druckbelastung 370 auf einen Abschnitt eines Substrats 120 unter
der oberen Oberfläche 125 verursachen
und Material 380 kann eine Druckbelastung 384 in
Richtung auf denselben Abschnitt des Substrats 120 verursachen.
Die Belastung 374 kann so eine Druckspannung 392 und
die Belastung 384 kann so eine Druckspannung 394 in einem
Kanal des Substrats 120 zwischen dem Material 370 und
dem Material 380 bewirken (d.h., eine Druckbelastung zwischen
dem Verbindungsmaterial vom p-Typ, der in den Übergangsbereichen 270 und 280 ausgebildet
ist und in dem Kanal der Vorrichtung 300, wobei die Vorrichtung 300 eine
p-MOS Einheit ist). Es versteht sich, dass die Druckbelastungen 392 und 394 Spannungen
sein können
zwischen den Facetten 220 und 230 die ausreichen,
um die Trägermobilität zu erhöhen (beispielsweise,
die Mobilität
von Löchern
in dem Kanal des Betts 120) zwischen dem Material 270 und
dem Material 380. Ein Kanal in dem Substrat kann, mit anderen
Worten, eine Druckbelastung sein, die durch den Gitterabstand des
Materials 370 und/oder des Materials 380 verursacht
wird (beispielsweise, wenn das Material 370 und das Material 380 Silizium-Germanium-Legierungsmaterial
ist) größer als
eine Gitterspannung des Materials des Substrats 120.
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Bei
einem weiteren Beispiel kann das Material 370 und das Material 380 eine
Dehnung in einem Kanal der Vorrichtung 300 verursachen
(beispielsweise, wenn die Richtung der Spannungen 374, 384, 392 und 394 umgekehrt
wären).
In diesem Fall kann die Dehnbelastung in dem Kanal der Vorrichtung 300, wenn
der Apparat 300 eine n-MOS Einrichtung ist, eine Belastung
zwischen den Facetten 220 und 230 sein, ausreichend
um die Trägermobilität zu erhöhen (beispielsweise,
die Mobilität
von Elektronen in dem Kanal des Betts 124) zwischen dem
Material 370 und dem Material 380. Entsprechend
kann ein Kanal in dem Substrat 120 unter einer Dehnspannung
sein, die von einer Gitterspannung des Materials 370 und/oder
des Materials 380 verursacht wird (beispielsweise, wenn
diese Materialien Silizium-Kohlenstoff-Legierungen sind) die größer ist
als der Gitterabstand des neuen Materials des Substrats 120.
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Das
Material 370 und 380 können durch chemische Dampfablagerung
oder andere Verfahren, die oben beschrieben sind zum Bilden des
Gatterdielektrikums 144, abgelagert werden. Beispielsweise, können das
Material 370 und das Material 380 in einer Kammer
ausgebildet sein, die oben beschrieben ist zum Formen der Übergangsbereiche 270 und 280 und
zum Bilden des Gatterdielektrikums 144.
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Geeignete
Kammern zum Bilden, Züchten oder
Ablagern von Materialien 370 und 380 schließen Einrichtungen
ein, die zur selektiven Ablagerung von Silizium basierenden elementaren
oder Legierungsfilmen fähig
sind. Beispielsweise, schließen
geeignete Kammern zum Bilden des Materials 370 und des Materials 380 eine
CVD-Kammer, eine ALD-Kammer, eine UGHVCVD-Kammer, eine RTCVD-Kammer,
eine RPCVD-Kammer,
eine MBE-Kammer, eine „batch" UHV CVD-Kammer,
eine Kaltwand UHV CVD-Kammer, eine CVD-Kammer mit atmosphärischem
Druck (AP), eine Niederdruck (LP) CVD-Kammer oder einen Kammer-Reaktor,
der die Funktionalität
eines oder mehrerer dieser Kammern und Reaktoren einschließt.
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Geeignete
Ablagerungstechniken schließen die
thermische Dekomposition von Hydrid oder chloriertem Hydridvorläufergas
auf Siliziumwafern ein. Der Ablagerungsdruck kann zwischen 1E-4
Torr und 1.000 Torr betragen (beispielsweise, innerhalb eines Dezimalbereichs
von 1E-3, 1E-2, 0,1, 1,0, 10, 100 oder 1.000 Torr). Die Ablagerung
kann auftreten in einem Kaltwand- oder Heißwandreaktor. Insbesondere kann
das Material 370 oder 380 ausgebildet sein durch
selektive Ablagerung von Silane, Desilane, Dichlorsilane und/oder
Methylsilanegas zum chemischen Binden einer Dicke einer Siliziumlegierung oder
elementaren Siliziummaterials an Flächen des Übergangsbereichs zu 270 und 280 zur
Bildung von Übergängen in
diesen. Bei einem alternativen Ausführungsbeispiel kann dies durchgeführt werden durch
nicht-selektive Ablagerung unter Verwendung von Trisilane als dem
Siliziumvorläufer
und dieselbe Legierung und dasselbe Sortierungsvorläufergas, das
oben genannt ist, können
verwendet werden.
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In
einigen Prozessen wird die Ablagerung in einem 300 mm epitaxialen
UHV CVD Kaltwandeinwaferreaktor ausgeführt werden. Geeignete Temperaturen
zur Bindung des Materials 370 und 380 schließen Raumtemperatur
oder eine Temperatur zwischen 500 und 800°C ein und bei einem Druck zwischen
300E-3 Torr und 7E-3 Torr (beispielsweise, 3E-3, 3,5E-3, 4E-3, 4,5E-3,
5E-3, 5,5E-3, 6E-3, 6,5E-3 oder 7E-3). Bei manchen Ausführungsbeispielen
ist das Material 370 und 380 gebildet durch Einführen von
Disilane bei zwischen sieben Standardkubikzentimetern pro Minute
(SCCM) und 20 SCCM und Einführen
von Methylsilane bei zwischen 10 SCCM und 300 SCCM. Beispielsweise,
kann die Schicht T4 und/oder T5 eine Dicke von zwischen 1000 Angström und 1500
Angström
haben, etwa eine Dicke von 1050, 1100, 1150 oder 1200 Angström.
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Das
Material 370 und 380 kann während der Bildung dotiert sein
und/oder nach der Bildung dotiert sein. Bei einigen Ausführungsbeispielen
können
die Materialien 370 und/oder 380 legiert oder
dotiert werden während
der Ablagerung, wenn der Siliziumvorläuferfluss begleitet wird von
Germanium, Methylsilane, Azetylen, Diborane, Borchloride, Phosphin.
Arsen und/oder Stibine. Beispielsweise, kann während oder nach der Bildung
das Material 370 und 380 dotiert werden, etwa
mit Bor und/oder Aluminium zum Bilden eines Übergangsmaterials vom P-Typ
mit einer elektronisch positiven Ladung. Bei einem Ausführungsbeispiel
können
die Materialien 370 und 380 gebildet sein als
Bor und/oder aluminiumdotiertem epitaxialem kristallinem Silizium-Germanium-Legierungsmaterial
in Übergangsbereichen 270 und 280 und
anschließendes
Dotieren mit zusätzlichem
Bor und/oder Aluminium.
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Alternativ
kann während
und/oder nach der Formation das Material 370 und 380 dotiert
sein, etwa durch Phosphor, Arsen und/oder Antimonium zur Bildung
eines Übergangsmaterials
N-Typ mit einer elektrisch negativen Ladung. Bei einem derartigen
Ausführungsbeispiel
können
die Materialien 370 und 380 ein epitaxiales kristallines
Material von Siliziumkohlenstoff sein, das in den Übergangsbereichen 270 ausgebildet
ist und anschließend
mit zusätzlichem
Phosphor, Arsen und/oder Antimonium dotiert ist.
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Die
Materialien 370 und 380 können für n-MOS (Six(Ge)1-x(B, Al) für p-MOS und SixC1-x:(P, As, Sb) sein. Nachfolgend kann die
Vorrichtung zur Bildung der Materialien 370 und 380 thermisch
behandelt werden, etwa durch Ausglühen.
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Weiter
kann nach der Erfindung das Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 das
Bilden, das Ablagern oder Züchten
des Materials 370 und des Materials 380 in derselben
Kammer, in demselben Reaktor mit demselben Druck und derselben Temperatur
mit denselben Sätzen
und/oder in einer Kammer und einem Reaktor ohne Bruch einer Versiegelung
oder eines Vakuums der Kammer oder des Reaktors durchgeführt werden.
Der Prozess besteht aus einem anfänglichen Einstellen von Ätzgasflüssen gefolgt
durch ein Einstellen des Ablagerungsgasflusses. Das Bilden der Materialien 370 und 380 kann
so in-situ ausgeführt
werden unter Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280.
Es ergibt sich für
den Fachmann, dass das Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 in
derselben Kammer unter Verwendung von Ablagerungsmaterialien 370 und 380 unerwünschte Verunreinigungen
einschließlich
Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff in der Oberfläche von Übergangsbereichen 270 und 280 und
der Materialien 370 und 380 reduzieren kann. Jede
geeignete Kammer zum Bilden von Übergangsbereichen 270 und 280 und
zum Bilden von Materialien 370 und 380 schließen die
oben zum Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 beschriebenen
Kammern ein.
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Einige
geeignete Kammern zum Formen der Übergangsregionen 270 und 280 und
für das
Formmaterial 370 und 380 in derselben Kammer weisen beispielsweise,
eine CVD-Kammer,
eine LLD-Kammer und eine UHVCVD-Kammer, eine RTCVD-Kammer, eine
RPCVD-Kammer, eine MBE-Kammer, eine „batch" UHV CVD-Kammer und eine Kaltwand UHV CVD-Kammer,
eine CVD-Kammer mit atmosphärischem
Druck (AP), eine Niederdruck (LP) CVD-Kammer oder einen Kammer-Reaktor
auf, der die Funktionalität
eines oder mehrerer dieser Kammern oder Reaktoren kombiniert. Die
Art und Weise der Ablagerung kann selektiv oder nicht selektiv sein.
Weiter kann das Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 und
das Ablagerungsmaterial 370 und 380 in derselben
Kammer ausgeführt
werden in demselben Vakuum beispielsweise ohne Öffnen der Kammer, Öffnen einer
Dichtung der Kammer oder Exponieren der Innenseite der Kammer gegenüber Luft
von außerhalb der
Kammer. Beispielsweise, können
die Übergangsbereiche 270 und 280 und
das Material 370 und 380 in einer Kammer ausgebildet
sein, die einen Druck zwischen 1E-4 Torr und 1.000 Torr (beispielsweise
einem Druck innerhalb eines Dezimalbereichs von 1E-3, 1E-2, 0,1,
1,0, 10, 100 oder 1.000 Torr) ohne Öffnen der Kammer, Öffnen einer
Dichtung der Kammer oder Exponieren der Innenseite der Kammer gegenüber Luft
von außerhalb
der Kammer ausgebildet sein.
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Bei
einem Beispiel wird ein Vorgang zum Durchführen des in-situ vertieften
Source-Drain-Ätzens
(beispielsweise dem Ausbilden der Übergangsbereiche 270 und 280)
unmittelbar gefolgt von einer Ablagerung des Source-Drain-Materials
(beispielsweise, den Ablagerungen von Material 370 und 380) in
einer UHV CVD-Kammer
(beispielsweise, einem 300 mm epitaxialen UHV CVD Kaltwand-Einwafer-Reaktor). Dieser
Vorgang verwendet einen Satz von Ätzgasen und einen Satz von Ablagerungsgasen zum
Bilden von Übergangsbereichen
mit Facetten 220 und 230 und sodann das selektive
Ablagern von Silizium oder einem Siliziumlegierungsmaterial zum Ausbilden
von Übergängen an
diesen Facetten. Weiter kann Wasserstoff (H2)
und/oder Stickstoff (N2) verwendet werden
als Trägergas
während
des Ätzens und/oder
des Ablagerungsvorgangs. Es wird beobachtet, dass die Ablagerung
von Materialien 370 und 380 dem Ätzen der
Regionen 270 und 280 unmittelbar folgen kann,
etwa als nächster
Vorgang bei dem Arbeiten der Vorrichtung 200, es kann geschehen
bevor eine Sichtung oder ein Vakuum der Kammer geöffnet wird,
geschehen innerhalb von 30 Minuten des Bildens einer Ausnehmung
in den Bereichen 270 und 280 und/oder geschehen
nach einem Auspumpen der Kammer zum Entfernen des Ätzmittels
oder des Gases, das zum Bilden der Regionen 270 und 280 verwendet
worden ist.
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Bei
einem Beispiel wird ein Ätzvorgang
unter Verwendung einer Flussrate von reinem Chlorgas von zwischen
fünf und
zehn SCCM für
eine Zeitdauer zwischen zehn und 300 Minuten (beispielsweise, einer
Periode von 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90, 100 oder 120 Minuten) verwendet
zum Bilden von Bereichen 270 und 280. Anschließend an
ein Auspumpen des reinen Chlorgases geschieht ein Ablagerungsvorgang
zum Bilden der Materialien 370 und 380 in den Bereichen 270 und 280 in
derselben Kammer ohne das Innere der Kammer gegenüber der
Außenluft
zu exponieren.
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Der
Ablagerungsvorgang kann eine Flussrate zwischen sieben und 20 CCM
von Disilane und zwischen zehn und 30 SCCM von Methylsilane für eine Zeitdauer
zwischen zehn und 200 Sekunden (beispielsweise, eine Zeitdauer von
10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80 oder 90 Sekunden)
das Disilane und Methylsilane werden sodann während einer Zeitdauer von fünf Sekunden
ausgepumpt, an das Auspumpen schließt sich die Einführung eines reinen
Chlorgases mit einer Flussrate zwischen fünf und 15 SCCM für eine Zeitdauer
zwischen zehn und 200 Sekunden an (beispielsweise, einer Zeitdauer von
10, 15, 20, 25, 30, 35, 40, 45, 50, 60, 70, 80 oder 90 Sekunden).
Das Chlorgas wird sodann für
eine Zeitdauer von fünf
Sekunden ausgepumpt. Die Einführung
des Disilanes, des Methylsilanes und des nachfolgenden Chlorätzmittels
werden zwischen 50 und 100 mal wiederholt (beispielsweise, durch
Wiederholen 70 mal, 75 mal, 80 mal, 85 mal oder eine andere Zahl
zwischen 50 mal und 100 mal) zur Bildung des Materials 370 und 380.
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Bei
einem Beispiel wird die vertiefte Source-Drain-Ätzung in-situ durchgeführt mit
der Ablagerung des Source-Drain-Materials in einem 300 Millimeter
(mm) Wafer UHV CVD Kaltwand-Einwafer-Reaktor. Zunächst werden
die Übergangsbereiche 270 und 280 durch
Entfernen und Ätzen
von Abschnitten des Substrats 120 mit reinem Chlor gebildet,
das in die Kammer mit einer Rate zwischen fünf Standardkubikzentimetern
pro Minute (SCCM) und zehn SCCM über
eine Stunde, während
der Reaktor bei einer Temperatur von 650 Grad Celsius gehalten wird. Die Übergangsbereiche 270 und 280 werden
auf eine Tiefe auf 1000 Angström
gebildet.
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Sodann
kann das Material 370 und 380 in Bereichen 270 und 280 „unmittelbar" nach dem Ätzen (beispielsweise,
wird eine andere Verarbeitung durchgeführt zwischen dem Auspumpen
des Chlorätzmittels
und Ablagerungsmaterials 370 und 380) ausgeführt werden
durch eine Standard MOS Integration während der der Reaktor auf einer
Temperatur von 650 Grad Celsius gehalten wird. Zum Beispiel werden
die Materialien 370 und 380 ausgebildet oder abgelagert
durch Einführen
von reinem Disilane mit einer Flussrate zwischen sieben und 20 SCCM
und zehn Prozent Methylsilane in H2 mit
einer Flussrate zwischen 10 und 30 SCCM über eine Zeitdauer von 30 Sekunden
und einem Auspumpen für eine
Zeitdauer von fünf
Sekunden. Der Zeit zum Auspumpen folgt das Einführen von reinem Chlorgas mit einer
Flussrate zwischen fünf
und 15 SCCM für
eine Zeitdauer von 30 Sekunden und Dauspumpen für eine Zeitdauer von fünf Sekunden.
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Die
Abfolge des Einführens
von Disilane und Methylsilane, Auspumpen, Einführen von Chlor und Auspumpen
wird 75 mal wiederholt zur Bildung der Materialien 370 und 380 von
Si-C-Legierung mit einem Atomprozent von C und einer Dicke von 1.100 Angström. Weiter
versteht es sich, dass die Dichtung oder das Vakuum des Reaktors
aufrechterhalten werden kann über
die 75 Wiederholungen. Ähnlich
kann der Druck der Kammer oder der Temperatur von 75 Grad Celsius
während
der 75 Wiederholungen beibehalten werden.
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Das
Material 370 und 380 kann als eine epitaxiale
Schicht von Si-C-Legierung mit einem Atomprozentsatz C zwischen
0,1 und zwei Prozent (beispielsweise, einem Prozent) von Kohlenstoff
und einer Dicke von 1100 Angström
ausgebildet sein. Alternativ können
die Materialien 370 und 380 aus einer SiGe-Legierung
mit einem atomaren Prozentsatz von Ge zwischen 10 und 40 Prozent
(beispielsweise, 20 Prozent) und einer Dicke von 1100 Angström ausgebildet
sein.
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Es
versteht sich, dass durch Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 das
Material 370 und 380 von dem oben beschriebenen
Vorgang und/oder in derselben Kammer ohne Bruch des Vakuums oder einer
Dichtung der Kammer ein qualitativ hohes epitaxiales Filmübergangsbereichsmaterial 370 und 380 in
den Übergangsbereichen 270 und 280 ohne
interfazialen Verunreinigungen bilden kann und dass beschichtete
Kanäle
für eine
erhöhte
Elektronen oder Mobilität
als auch zunehmende Antriebsströme
in wenigstens den folgenden vier Wegen erreicht werden kann:
- 1. Facetten 220 und 230 können gut
definierte qualitativ hohe Schnittstellen für das epitaxiale Material an
den Verbindungsorten aufgrund der hohen Reinheit sein. Beispielsweise,
kann die Bildung von Bereichen 270 und 280 (einschließlich der
Facetten 220 und 230) und die Bildung des Materials 370 und 380 in
einer einzigen Kammer wie oben beschrieben den Schnittstellenwiderstand
aufgrund von Verunreinigungen (beispielsweise, durch Verringern
der Menge an Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff in der Schnittstelle) Kontamination
an dem Ort der ursprünglichen Substrat-Epi-Schicht-Schnittstelle
(beispielsweise, zwischen den Facetten 220 und 230 und
den Materialien 370 und 380), was zu einer besseren Schnittstellensteuerung,
einer geringeren Rexternal und höheren Treiberströmen führt. Entsprechend kann
eine solche Ausbildung die Schnittstellenverunreinigungskontamination
in den Materialien 370 und 380 senken, was höhere Dotierungskonzentrationen
in den Materialien 370 und 380 erlaubt (beispielsweise,
Bor, Aluminium, Phosphor, Arsen und/oder Antimonium) und einen geringeren
Widerstand innerhalb des Source-Drain-Bereichs selbst schafft und
so eine bessere Schnittstellensteuerung verursacht, einen geringeren Rexternal und einen höheren Treiberstrom.
- 2. Die Form der Source-Drain-Vertiefung mit Facetten 220 und 230 und
einem Winkel von 54° schaffen
eine optimale Streuung des Stromes. Beispielsweise, können der
Winkel, die Ausrichtung und die Planaritätseigenschaften der Facette 220 und 230,
die wie beschrieben ausgebildet sind, eine optimale Form der Spitzen
und deren Ausrichtungen, die es erlauben, den Strom durch die Facetten
und Spitzen (beispielsweise, den Strom, der zwischen dem Material 370 und 380 und
dem Kanalbereich fließt)
konformer und leichter (beispielsweise, in einer größeren Gesamtamplitude
oder -betrag), was einen geringem Widerstand des Bereichs zwischen
der Kanalregion und dem Material 370 und 380 (d.h.,
dem Spitzenbereich) verursacht, was zu einem geringeren Rexternal und einem höheren Treiberstrom führt.
- 3. Facetten 220 und 230, die etwa unter 54° gewinkelt
sind, bewirken auch einen maximalen Widerstand gegenüber einem Überlaufen
der Dotierung, das Kurzschlüsse
unterhalb des Kanals als auch Kurzkanaleffekte bewirken kann. Die
Vertiefung und die Spitzenbereiche 376 und 486 können in
großer
Nähe zu
dem Kanal ohne die Gefahr von Kurzkanaleffekten oder Kurzschlüssen angeordnet
sein.
- 4. Eine Entspannung durch Bildung der Fehldislokationen werden
vergrößert wenn
eine Schnittstellenkontamination vorhanden ist. Diese Erfindung
erlaubt die Verwendung von höherer
Spannung in abgelagerten Filmen ohne Relaxationen. Zum Beispiel
kann die Bildung von Bereichen 270 und 280 (einschließlich der
Facetten 220 und 230) und die Bildung des Materials 370 und 380 in
einer einzigen Kammer wie oben beschrieben höhere Konzentrationen von Germanium
oder Kohlenstoff in dem Material 370 und 380 erlauben, was
zu höheren
Beträgen
der Spannungen in dem Kanal führt,
was eine höhere
Carriermobilität und
Treiberströme
während
der Verwendung des Transistors führt.
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Bei
dem Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 und
der Materialien 370 und 380 durch die oben beschriebenen
Vorgänge
werden weiter die an der Übergangs/Substrat-Schnittstelle aufgebauten nativen
Oxide reduziert (d.h., der Schnittstelle zwischen den Materialien 370 und 380 und
dem Bett 124 des Substrats 120); die Kontamination
mit Kohlenstoff, Sauerstoff und/oder Stickstoff dieser Schnittstelle
wird reduziert, das Erfordernis für Nassreinigungen (und die
Restriktionen für
die Wartezeiten, die für
die Verarbeitung erforderlich sind, sind nicht notwendig; die Anzahl
von Werkzeugarten, die während
der Verarbeitung erforderlich sind, wird reduziert, das Laden in
eingenestete Regionen wird reduziert, es werden glatte, sanfte und
geeignet orientierte Spitzenprofile (beispielsweise, für die Spitzen 370 und 386)
mit (1, 1, 1) Facetten hergestellt; die Mobilität der Elektronen und/oder Löcher in
dem Kanal wird verbessert aufgrund der Spannungen von (SixGe1-x):B, Al für p-MOS
und (SixC-1x):P,
As, Sb für n-MOS mit Übergangsbereichen);
RExternal ist reduziert aufgrund der hohen
Konzentration von zulässigen Dotierungen
(beispielsweise, mit Phosphor oder Boron dotiert in den Verbindungen
während
oder nach der epitaxialen Ablagerung zur Bildung von von (SixGe1-x):B, Al für p-MOS
und (SixC-1x):P,
As, Sb für n-MOS.
-
Zusätzlich können die
beschriebenen Konzepte angewendet werden zur Bildung eines Transistors
mit Übergangsbereichen
(beispielsweise, Soruce-Drain-Bereichen) die sich unterhalb der
Abstandshalter erstrecken, nicht aber unter die Gatterelektrode.
In einem solchen Fall können
Spitzenimplantate (beispielsweise, dotiertes Substratmaterial) benachbart
zu den Übergangsbereichen
unter der Gatterelektrode ausgebildet sein.
-
Beispielsweise,
zeigt 3B das Substrat von 2 nach
dem Ausbilden einer Schichtdicke des Materials in den Übergangsbereichen
mit Spitzenimplantaten zur Bildung von Übergängen. 3B zeigt Übergangsbereiche 270 und 280 (beispielsweise,
Source-Drain-Bereiche) die sich unter die Abstandhalter 112 und 114,
nicht aber unter die Gatterelektrode 190 erstrecken. Weiter
sind Spitzenimplantate 354 und 368 (beispielsweise,
dotiertes Substratmaterial) benachbart zu den Übergangsbereichen und der Gatterelektrode
ausgebildet. Die Spitzenimplantate 354 und 386 können durch
einen in der Industrie üblichen
Vorgang ausgebildet sein, etwa durch Dotieren des Substrats 120 während der
Bildung oder nach der Bildung des Substrats 120. Insbesondere
kann zur Bildung des Betts 124 die Oberfläche 125 mit
Bor und/oder Aluminium dotiert sein zur Bildung eines Implantats
vom p-Typ eines p-MOS Transistors.
Nach dem Dotieren der Fläche
des Substrats 120 zur Bildung des Materials vom p-Typ der Spitzenimplantate
können
Abschnitte des Materials vom p- Typ
entfernt oder geätzt
werden zur Bildung von Übergangsbereichen 270 und 280 wie
oben unter Bezugnahme auf 2 beschrieben.
Damit können,
wie in 3B gezeigt, die Facetten 320 und 330 beschrieben
werden als mit Spitzen (beispielsweise, Spitzenimplantaten) versehen,
die hergestellt worden sind aus abgelagertem Material, das unter
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums abgelagert ist.
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Ähnlich zu 3A zeigt 3B,
dass das Material 370 eine Druckspannung 374 verursachen kann
in Richtung auf einen Teil des Substrats 120 unter der
oberen Oberfläche 125 und
das Material 380 kann eine Druckbelastung 384 in
Richtung auf denselben Abschnitt des Substrats 120 ausüben. Somit kann
die Last 374 eine Druckbelastung 392 und die Last 384 eine
Druckbelastung 390 in einem Kanal des Substrats 120 zwischen
den Spitzenimplantaten 354 und 364 verursachen.
Es ist zu erkennen, dass Druckbelastungen 392 und 394 Spannungen
zwischen den Facetten 200 230 und den Spitzenimplantaten 354 und 364 sein
können,
die ausreichend sind um die Carriermobilität (beispielsweise, die Mobilität von Löchern in
dem Kanal des Betts 124 zwischen dem Material 370 und
dem Material 380 und den Spitzenimplantaten 354 und 364 ausreichend
zu erhöhen.
-
Bei
einem weiteren Beispiel kann das Material 370 und das Material 380 eine
Zugbelastung in einem Kanal der Vorrichtung 300 (beispielsweise,
in der Richtung der Belastungen 374, 384, 392 und 394 bei
deren Umkehr) verursachen. In diesem Fall kann die Zugbelastung
in dem Kanal der Vorrichtung 300 dann, wenn die Vorrichtung 300 eine
n-MOS Einheit ist, eine Belastung zwischen den Facetten 220 und 230 und
den Implantaten 354 und 264 sein, die ausreichend
ist, um die Trägermobilität zwischen
dem Material 370 und dem Material 380 zu erhöhen, beispielsweise,
der Mobilität
von Elektronen in dem Kanal des Betts 124).
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Beispielsweise,
zeigt 4 eine repräsentative
CMOS Struktur. 4 zeigt eine CMOS Einheit 400 mit
einer p-MOS Einheit, etwa als eine p-MOS Ausführung der Vorrichtung 300,
wie sie unter Bezugnahme auf die 3A und 3B oben
beschrieben worden ist, verbunden mit einer n-MOS Transistoreinheit 478 in
einer typischen Ausbildung. Das Substrat 120 weist einen
P-Typ Bett 422 bezogen auf einen N-Typ Bett 124 zum
Bilden der CMOS Einheit 400 derart auf, dass der Bett vom
P-Typ 422 ein Teil einer n-MOS Transistoreinheit 478 ist,
die auf einem zweiten Bereich des Substrats 120 ausgebildet
ist und eine unterschiedliche zweite Schnittstellenfläche 425 des
Substrats 120 benachbart des Betts vom N-Typ 124 ist.
Insbesondere kann die n-MOS
Einheit 478 benachbart der p-MOS Vorrichtung 300 angeordnet
sein durch ein elektrisches Isolieren der n-MOS Einheit 478 von
der p-MOS Vorrichtung 300 durch ein hier beschriebenes
elektrisches Isolationsmaterial 130. Weiter kann die n-MOS
Einheit 478 einen Kanal unterhalb des Gatterdielektrikums 444 aufweisen,
das unter der Gatterelektrode 490 und zwischen den Verbindungen 470 und 480 vom
N-Typ ist. Die n-MOS Einheit 478 ist weiter mit Abstandshaltern 411 und 414 gezeigt.
Die n-MOS Einheit 478 kann
ein n-MOS Ausführungsbeispiel
der Vorrichtung 300 sein, die oben unter Bezugnahme auf
die 3A und 3B beschrieben
worden ist. Die CMOS Einheit 400 hat ein Masse GND, eine
Eingangsspannung aus Vin, eine Ausgangsspannung
Vout und eine Vorspannung VDD.
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Nach
einigen Ausführungsbeispielen
der Technologie und des Verfahrens, das oben unter Bezugnahme auf
die 1 bis 4 beschrieben worden ist, kann
kombiniert werden muss aber nicht kombiniert werden mit einem Vorgang
zum Abdecken oder zur nicht-selektiven
Ablagerung einer epitaxialen Schicht aus kristallinem Material in
die Übergangsbereiche
zur Formung von Übergängen und
einer gleichmäßigen Dicke
eines amorphen Materials über
eine Gatterelektrode, etwa während
der Bildung einer Transistoreinheit. Die Technologie und das Verfahren,
die oben unter Bezugnahme auf die 1 bis 4 beschrieben
worden sind, können
beispielsweise, mit den Prozessoren und Einheiten, die unten unter
Bezugnahme auf die 4 bis 12 beschrieben
worden sind, kombiniert werden, müssen dies aber nicht.
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5 ist
eine schematische Querschnittansicht eines Abschnitts eines Substrats
mit einem Bett, einem Gatterdielektrikum, einer Gatterelektrode
und Übergangsbereichen
mit Spitzenbereichen. 5 zeigt eine Vorrichtung 500 mit
einem Substrat 505, das ein Gatterdielektrikum 544 hat,
das auf der oberen Oberfläche 525 des
Substrats 505 über
dem Bett 524 ausgebildet ist. Die Gatterelektrode 590 ist
auf dem Gatterdielektrikum 544 ausgebildet und hat Abstandhalter 512 und 514,
die auf seinen Seitenflächen
ausgebildet ist. Eine Ätzmaske 542 ist
auf der Gatterelektrode 590 ausgebildet. Elektrisches Isolationsmaterial 510 ist
gezeigt, um das Bett 524 elektrisch von den umgebenden
Bereichen 528 zu isolieren. Übergangsbereiche 570 und 580 sind
benachbart der Gatterelektrode 500 gezeigt. Die Vorrichtung 500 und
Komponenten von dieser, die oben beschrieben worden sind, können verarbeitet
werden, so in einem Vorgang zur Herstellung eines Halbleitertransistors,
das eine oder mehrere Prozesskammern einschließt, um ein p-MOS oder n-MOS
Transistor zu werden oder ein Teil davon zu werden (beispielsweise,
Teile einer CMOS Einheit).
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Merkmale
von 5 können
Merkmalen der 1 und 2, die oben
beschrieben worden sind, „entsprechen", müssen dies
aber nicht (beispielsweise, „entsprechen" solche mit entsprechenden
oder ähnlichen
Merkmalen, Materialien, Dotierungen, Breiten, Längen, Tiefen, Dicken und Funktionalität, diese
sind in entsprechenden oder ähnlichen
Kammern oder Reaktoren ausgebildet und/oder sind durch entsprechende
oder ähnliche
Verfahren hergestellt). Beispielsweise, kann in 5 das
Substrat 505 dem Substrat 120 entsprechen, die Ätzmaske 542 kann
der Ätzmaske 142 entsprechen,
die Abstandhalter 512 und 514 können den
Abstandhaltern 112 und 114, die Breite W51 kann
der Breite W1 entsprechen, die Breite W52 kann der Breite W2 entsprechen
und die obere Oberfläche 525 kann
der oberen Oberfläche
von 1, wie oben beschrieben, entsprechen.
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Weiter
kann in 5 das Bett 524 einem Bett
vom P-Typ eines n-MOS Transistors entsprechen, wie oben unter Bezugnahme
auf das Bett 124 von 1 beschrieben.
Insbesondere kann zur Bildung des Betts 524 die obere Oberfläche 525 dotiert sein
mit Bor und/oder Aluminium zur Bildung eines Betts vom P-Typ, eines
n-MOS Transistors (beispielsweise, einer n-MOS Einheit einer CMOS
Einheit). Das Bett 524 kann daher ein Material sein, das geeignet
ist zur Bildung eines „Kanals", einer n-MOS Transistoreinheit.
Beispielsweise, kann der Kanal einer Transistoreinheit definiert
sein als ein Bereich eines Materials eines Betts 524 unter
der oberen Oberfläche 525 und
zwischen Übergangsbereichen 570 und 580 oder Übergängen, die
darin ausgebildet sind.
-
Weiter
kann in 5 das Material 510 dem Material 130 entsprechen
und die umgebenden Bereich 528 können den umgebenden Bereichen 128 von 1 entsprechen.
Insbesondere kann das Material 510 eine flache Grabenisolation
(STI) sein, die zwischen einem Bett vom P-Typ einer n-MOS Einheit ist
(wobei das Bett 524 ein Bett vom P-Typ hat) und weitere
Bereiche des Substrats 505 zum elektrischen Isolieren des
Betts vom P-Typ von den anderen Bereichen (beispielsweise, wo eine
der anderen Bereiche 528 ein Bett vom N-Typ einer p-MOS
Einheit in dem Substrat 505 ist).
-
Weiter
kann das Gatterdielektrikum 544 von 5 dem Gatterdielektrikum 144 von 1,
wie oben beschrieben, entsprechen. Beispielsweise, kann das Gatterdielektrikum 144 eine
geeignete Arbeitsfunktion vom N-Typ für die Vorrichtung 500 haben,
ebenso wenn die Vorrichtung 500 eine n-MOS Einheit ist.
-
Weiter
kann in 5 die Gatterelektrode 590 der
Gatterelektrode 190 von 1 entsprechen,
wie oben beschrieben. Die Gatterelektrode 500 kann mit Phosphor,
Arsen und/oder Antimon dotiert sein zur Bildung eines Elektrodenmaterials
vom N-Typ mit einer elektrisch negativen Ladung (beispielsweise,
für eine
n-MOS Einheit, die ein Teil einer CMOS Einheit sein kann). Die Gatterelektrode 590 kann
eine Dicke haben, die für
eine p-MOS oder n-MOS Einheit geeignet ist, etwa wenn die Vorrichtung 500 eine n-MOS
Einheit ist. Die Gatterelektrode 590 kann eine Arbeitsfunktion
zum Entsprechen einer Gatterelektrode einer n-MOS Einheit sein (beispielsweise,
wenn die Vorrichtung 500 eine n-MOS Einheit ist).
-
5 zeigt
den Übergangsbereich 570, etwa
eine Vertiefung, die in einer Fläche
des Substrats 500 benachbart der Gatterelektrode 590 und
einer Source-Drain-Ausnehmung unterhalb einer Bodenfläche des
Gatterdielektrikums 544 ausgebildet ist. Ähnlich zeigt 5 einen Übergangsbereich 580, etwa
einer Vertiefung, die in einer Fläche eines Substrats 505 benachbart
zu der Gatterelektrode 500 ausgebildet ist und eine Source-Drain-Ausnehmung unterhalb
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 544. Abschnitte des Betts 524 und
des Substrats 505 von können
entfernt werden zur Bildung von Vertiefungen etwa den Übergangsbereichen 570 und 580 in
dem Substrat 505 benachbart der Gatterelektrode 590.
Beispielsweise, können
Verbindungen benachbart der Gatterelektrode 590 ausgebildet
sein durch Formen oder Ablagern eines Übergangsmaterials in den Übergangsbereichen 570 und 580.
Ein solches Entfernen kann ein „Source-Drain-Vertiefungs"-Ätzen einschließen, wie
es oben beschrieben worden ist unter Bezugnahme auf das Bilden der Übergangsbereiche 270 und 280 von 2,
so dass sich die Übergangsbereiche 570 und 680 unter
das Gatterdielektrikum 544 erstrecken.
-
Der Übergangsbereich 570 definiert
eine Substratfläche 522 (beispielsweise,
eine Basisfläche des Übergangsbereichs 570),
die Facette 520 und den Spitzenbereich 576. Der
Spitzenbereich 576 ist zwischen der Facette 520 und
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 544. Ähnlich definiert der Übergangsbereich 580 die
Substratfläche 532,
die Facette 530 und den Spitzenbereich 586. Der
Spitzenbereich 586 ist zwischen der Facette 530 und
der Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 544.
-
Nach
Ausführungsbeispielen
können
sich die Spitzenbereiche 576 und 586 unter dem
Abstandshalter 512, dem Abstandshalter 514 und/oder die
Gatterelektrode 590 erstrecken. Beispielsweise können sich
die Spitzenbereiche 576 und 586 entlang der Oberfläche 525 unter
der unteren Oberfläche
des Gatterdielektrikums 554 von einer Breite, die gleich
der Breite W52 ist bis zu einer Breite von weniger als der Breite 552 erstrecken,
etwa einer Breite, die größer als
Null ist. Diese Facetten 520 und 530 können die
untere Oberfläche
des Gatterdielektrikums benachbart einer oberen Oberfläche 525 des Substrats 505 kontaktieren
zur Bildung einer unter der oberen Oberfläche 525 verlaufenden
Kanals zwischen den Facetten 520 und 530 (beispielsweise,
einem Kanal eines Transistors, der in der Vorrichtung 500 ausgebildet
ist, wobei die Facetten 520 und 530 sich jeweils
unter das Gatterdielektrikum 534 um einen Abstand zwischen
Null und der Hälfte
der Breite W52 erstreckt. Die Abschnitte des Substrats 505 können entfernt
werden zum Bilden von Facetten 520 und 530, die
die Bodenfläche
des Gatterdielektrikums 554 berühren und sich unter diesen
erstrecken zur Berührung
der unteren Oberfläche
des Gatterdielektrikums 544 unter dem Abstandhalter 512 und dem
Abstandhalter 514 und/oder der Gatterelektrode 590.
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Die Übergangsbereiche 570 und/oder 580 können als „Source-Drain-Bereiche" oder „Diffusionsbereiche" bezeichnet werden.
Auch wenn ein geeignetes Material geformt, abgelagert oder gezüchtet wird
in den Übergangsbereichen 570 und 580 kann das
sich ergebende Material als ein „Übergang", eine „Source", eine „Drain" oder ein „Diffusionsbereich" bezeichnet werden.
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Derartige
Kammern zum Ätzen
von Übergangsbereichen 570 und 580 weisen
die oben unter Bezugnahme des Bildens des Gatterdielektrikums 144 auf.
Insbesondere weisen geeignete Kammern zum Ätzen der Übergangsbereiche 570 und/oder 580 CVD-Kammern, eine ALD-Kammer,
eine UHVCVD-Kammer, eine RTCVD-Kammer, eine RPCVD-Kammer, eine MBE-Kammer,
eine „batch" UHV CVD-Kammer,
eine Kaltwand UHV CVD-Kammer, eine Kammer mit atmosphärischen
Druck (AP) CVD-Kammer
und eine Niederdruck (LP) CVD-Kammer auf, eine Ätzkammer, ein Hochrein-Hochstromwasserstoff
(H2) Begasungsreaktor, eine Chlor (Cl2) Ätzkammer,
einen Trisilaneablagerungsreaktor, einen Disilaneablagerungsreaktor
oder einen Kammerreaktor, der die Funktionalität eines oder mehrerer dieser
Kammern oder Reaktoren kombiniert.
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Infolgedessen
können
die Übergangsbereiche 570 und 580 den Übergangsbereichen 570 und 280 entsprechen,
müssen
dies aber nicht, die Flächen 522 und 532 können den
Flächen 222 und 232 entsprechen,
müssen
dies aber nicht, die Facetten 520 und 530 können den
Facetten 220 und 230 entsprechen, müssen dies
aber nicht und die Spitzenbereiche 576 und 586 können den
Spitzenbereichen 576 und 586 von 2,
wie oben beschrieben, entsprechen, müssen dies aber nicht. Insbesondere können die Übergangsbereiche 570 und 580 gebildet sein
durch Chlorätzen
oder ein anderes Ätzen,
wie oben unter Bezugnahme auf die Übergangsbereiche 270 und 280 beschrieben,
müssen
dies aber nicht. Entsprechend kann die Ablagerung von Material in den Übergangsbereichen 570 und 580 von 5 nicht
in derselben Kammer wie die Kammer in den Übergangsbereichen 570 und 580 geformt
oder geätzt worden ist, geschehen, muss dies aber nicht. Nachfolgend
können
die Facetten 520 und 530 von 5 einen
Winkel bezüglich
der Oberfläche 522 und 532 bilden,
der ähnlich
dem Winkel A1 und dem Winkel A2 ist, wie dies unter Bezugnahme auf 2 beschrieben
worden ist, es muss dies aber nicht sein.
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6 ist
das schematische Substrat von 5 nach dem
Ausbilden einer Schichtdicke eines kristallinen Materials in den Übergangsbereichen
und einer Schichtdicke von amorphem Material auf der Gatterelektrode. 6 zeigt
die Vorrichtung 600 mit einer konformen Dicke 610 des
amorphen Materials, der über
eine Ätzmaske 542 ausgebildet,
Abstandhaltern 512 und 514, der Gatterelektrode 590 und dem
Gatterdielektrikum 544. Die Ätzmaske 542, die Abstandhalter 512 und 514,
die Gatterelektrode 590 und das Gatterdielektrikum 544 kann
hier als „Gatterstruktur" bezeichnet werden
(beispielsweise, der Gatterstruktur der Vorrichtung 500).
Eine konforme Dicke 610 ist gezeigt mit der Dicke T610
oberhalb der Ätzmaske 542,
der Dicke T612 neben dem Abstandhalter 512 und der Dicke
T613 neben dem Abstandhalter 514.
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6 zeigt
eine epitaxiale Schicht 620 von kristallinem Material in
dem Übergangsbereich 570 mit
einer Dicke T620. Entsprechend ist eine epitaxiale Schicht 630 in
dem Übergangsbereich 580 mit
einer Dicke T630 ausgebildet.
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Nach
Ausführungsbeispielen
wird die Dicke 610 (beispielsweise, als amorphe Schicht
ausgebildet) und die epitaxialen Schichten 620 und 630 „gleichzeitig" ausgebildet durch
eine Ablagerung derartiger Materialien auf der Vorrichtung 500 während derselben
Zeitperiode durch eine umfassende Ablagerung und/oder durch eine
nicht-selektive Ablagerung unter Bildung von Dicken 610, 620 und 630 der Vorrichtung 600.
Weiter kann während
der gleichzeitigen Bildung die Rate der Bildung einer gleichmäßigen Dicke 610 schneller
sein als die Rate der Bildung der epitaxialen Dicken 620 und 630.
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Beispielsweise
können
die Dicke 610 und die epitaxialen Dicken 620, 630 durch
nicht-selektive oder „umfassende" chemische Dampfablagerung (CVD)
der kristallinen und amorphen Materialien gebildet werden. Es ist
berücksichtigt,
dass die epitaxialen Dicken 620 und 630 eine Silberlegierung
oder ein Siliziummaterial sein können
mit einem Gitter, dessen Abstand anders ist als der Gitterabstand
des Substrats 505. Bei einigen Ausführungsbeispielen können die
Dicken 620 und 630 eine epitaxiale Dicke von kristallinen
Phosphor und/oder Silizium-Kohlenstofflegierungsmaterialien sein,
die eine Größe, Dicke
und einen Gitterabstand haben zur Verursachung einer Zugspannung
in dem Substrat 505. Es ist weiter berücksichtigt, dass die Dicken 620 und 630 mit
Phosphor, Arsen und/oder Antimonium dotiert sein können während oder
nach der Ausbildung, etwa unter Ausbildung eines Materials vom N-Typ
mit einer elektrisch negativen Ladung. Die Dicke 620 und die
Dicke 630 können
so eine Zugspannung in einem Kanal der Vorrichtung 600 verursachen,
etwa als ein Bereich des Substrats 505 unter der oberen
Oberfläche 525 und
zwischen den Übergangsbereichen 578 und 580.
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Die
konforme Dicke 610 kann ein amorphes Material sein derselben
Siliziumverbindung oder desselben Siliziumelementmaterials, das
verwendet worden ist zum Bilden der Dicken 620 und 630.
Insbesondere kann die konforme Schicht 610 statt eine epitaxiale
Schicht zu sein eine konforme Dicke aus demselben Material haben,
die Dicken 620 und 630 bildet. Die konforme Dicke 610 kann
eine amorphe Schicht mit einer nicht-definierten Anordnung der Atome
sein gegenüber
der sehr regelmäßigen Anordnung
von Atomen und kristallinem Material der Dicken 620 und 630.
Auch kann die konforme Dicke 610 als diejenige der Materialätzmaske 542,
der Abstandhalter 512 und 514, der Gatterelektrode 590 und/oder
des Gatterdielektrikums 544 (beispielsweise, der Gatterstruktur
der Vorrichtung 500). Die konforme Dicke 610 kann
so eine Zugspannung in der Gatterelektrode 590 und/oder
anderen Komponenten der Gatterstruktur der Vorrichtung 500 verursachen.
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Beispielsweise
können
die Dicken 610, 620 und 630 ausgebildet
sein aus (beispielsweise, in dem Fall, dass die Vorrichtung 600 ein
n-MOS Transistor oder eine solche Einheit ist oder wird) einem Siliziumkohlenstofffilm
oder einer nicht-selektiven Ablagerung über dem aktiven Bereich eines
Transistors sein (beispielsweise, eine Ablagerung über der
Vorrichtung 500). Die Ablagerung kann eine chemische Dampfablagerung
(CVD) sein unter Verwendung von Trisilane, Methylsilane und Wasserstoff
(beispielsweise, ein H2 Trägergas)
mit einer Ablagerungstemperatur von weniger als 550°C (beispielsweise
bei einer Temperatur von 450, 500 oder 550°C). Bei einem solchen Setzen
sind die epitaxialen Dicken 620 und 630 epitaxial
auf dem freiliegenden Silizium oder den Flächen der Übergangsbereiche 570 und 580 gemacht.
Insbesondere ist eine epitaxiale Schicht auf der Fläche 522,
der Facette 520, der Oberfläche 532 und der Facette 530 ausgebildet.
Alternativ wird bei einer derartigen Einstellung eine amorphe Dicke
auf dem Dielektrikum, Oxid oder Nitrid der Ätzmaske 542, der Abstandhalter 512 und 514,
der Gatterelektrode 590 und dem Gatterdielektrikum 544 (beispielsweise,
der Gatterstruktur der Vorrichtung 500) ausgebildet. Das
epitaxiale kristalline Material, das als Dicke 620 und 630 ausgebildet
ist, kann in-situ mit Phosphor oder Arsen dotiert sein, während oder
nach der Ablagerung zur Bildung von elektrisch negativ geladenem
Material vom N-Typ.
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Nach
dem Ausführungsbeispiel
können
die Dicken 610, 620 und 630 gebildet
sein durch Einbringen von Trisilane mit etwa 25 Milligramm pro Minute (mg/m)
und 200 mg/m und Einführen
von Monomethylsilane mit etwa 15 Standardkubikzentimetern (SCCM)
und 45 SCCM unter Einführen
von PH3 (beispielsweise, durch Einführen von
1 Prozent PH3 in ein Wasserstoff (H2) Trägergas)
bei zwischen 400 SCCM und 800 SCCM. Bei einem anderen Beispiel kann
das Bilden der Dicken 610, 620 und 630 das Einführen von
zwischen 50 und 100 mg/m von Trisilane, 30 SCCM von Monomethylsilane
und 600 SCCM von PH3.
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Bei
einem Ausführungsbeispiel
erzeugt in einem einzigen Wafer 300 mm RT CVD-Reaktor eine chemische
Substanz von 20 SCCM Trisilane, 30 SCCM Monomethylsilane, 20 SLM
H2 bei 550°C und 15 Torr Druck über 12 Minuten
einen 500 Nanometer Siliziumkohlenstofflegierungsfilm mit einer
vollständig
substituierten Kohlenstoffkonzentration von 3E20 cm in Würfel geschnitten
als epitaxiale Dicke 620 und 630. Eine konforme
Dicke 610 eines amorphen Materials ist in den Bereichen,
die nicht mit den Oberflächen
der Übergangsbereiche 570 und 580 in
Kontakt sind (beispielsweise, den Breichen, die nicht in Kontakt
sind mit den Flächen 522 und 532 oder
den Facetten 520 und 530) gebildet.
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Die
konforme Dicke 610 kann daher auf jeder Ätzmaske 542,
Abstandhaltern 512 und 514, der Gatterelektrode 590 und/oder
dem Gatterdielektrikum 544 ausgebildet sein. Ein Grund
für die
Bildung des kristallinen Materials auf den Flächen 522 und 532 und
den Facetten 520 und 530 ist, dass auf diesen Flächen das
Silizium durch epitaxiales Ausdehnen des vorhandenen Gatters wachst.
Da jedoch kein Siliziumgitter vorhanden ist, um das Wachstum auf
der Ätzmaske 542,
den Abstandhaltern 512 und 514, der Gatterelektrode 590 und
dem Gatterdielektrikum 544 zu stützen, ist das dort gebildete
Material von amorpher Natur.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann die epitaxiale Dicke 620 und 630 ein Siliziummaterial sein
oder aufweisen, das eine substitutionelle Kohlenstoffkonzentration
zwischen 0,13 Prozent und 2,0 Prozent hat. Auch kann in einigen
Ausführungsbeispielen
die epitaxiale Dicke 620 und 630 ein Siliziummaterial
sein oder einschließen
mit einer Phosphorkonzentration von zwischen 5E13 Atomen pro Kubikzentimeter
(Atomen/cm3) und 5E20 Atomen/cm3.
Beispielsweise kann die epitaxiale Dicke 620 und 630 eine Siliziumlegierung
sein oder ein elementares Siliziummaterial mit einer Kohlenstoff
substituierenden Konzentration zwischen 0,13 Prozent und 2,0 Prozent
und eine Phosphorkonzentration zwischen 5E13 Atomen pro Kubikzentimeter
(Atomen/cm3) und 5E20 Atomen/cm3.
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Oft
kann, wenn eine abdeckende oder nicht-selektive Ablagerung über einem
aktiven Bereich eines Transistors (beispielsweise, eine Ablagerung über der
Vorrichtung 500) fortgesetzt wird, die Dicke 610, 620 und 630 so
ausgebildet sein, dass sich die Dicke 610 sich in die Spitzenbereiche und/oder
auf die Bodenfläche
der Gatterelektrode expandiert, bevor die Dicke 620 und 630 in
diese Orte expandiert. Insbesondere ist es, wenn der Ablagerungsvorgang,
der oben beschrieben worden ist, bezüglich 6 fortgesetzt
wird, möglich,
dass die Dicke T612 und die Dicke T613 weiter wachsen und das amorphe
Material der Dicke 610 in die Spitzenbereiche 676 und 686 (siehe 5)
und/oder auf die Bodenfläche
B1 oder die Bodenfläche
B2 des Gatterdielektrikums 544 (siehe 7).
Mit dem amorphen Material der Dicke 610 in den Spitzenbereichen und/oder
auf der Bodenfläche
der Gatterelektrode wird die Leistungsfähigkeit des Transistors behindert. Weiter
wird, nachdem die Dicke 620 und 630 auf einer
Höhe über der
Oberfläche 524 ausgebildet
sind, das Wegätzen
oder Entfernung von amorphem Material der Dicke 610 in
den Spitzenbereichen und/oder an der Bodenfläche der Gatterelektrode eine
Einheit belassen, die nicht geeignet arbeitet.
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Entsprechend
dem Ausführungsbeispiel
der Erfindung dagegen können
die epitaxialen Dicken 610, 620 und 630 weggeätzt werden
vor der weiteren Ablagerung von Material zum Expandieren der Dicken 610, 620 und 630.
Beispielsweise zeigt 7 das Substrat von 5 nach
dem Entfernen einer Dicke des kristallinen Materials und eine Dicke
des amorphen Materials. 7 zeigt die Vorrichtung 700 als
eine Vorrichtung entsprechend der Vorrichtung 600 nachdem
eine Dicke ein mit konformer Dicke 610 und die epitaxialen
Dicken 620 und 630 entfernt sind. Das amorphe
Material von konformer Dicke 610 und das kristalline Material
der epitaxialen Dicken 620 und 630 kann beispielsweise
gleichzeitig während
eines Vorgangs entfernt werden, etwa einem Ätzvorgang zum Bilden der konformen
Dicke 710 und der epitaxialen Dicken 620 und 630,
wie in 7 gezeigt. Die konforme Dicke 610 als
Dicke T710 oberhalb der Ätzmaske 542,
die Dicke T712 benachbart dem Abstandhalter 512 und die
Dicke T713 benachbart zu dem Abstandhalter 514. Auch hat
die epitaxiale Dicke 720 die Dicke T720, die epitaxiale
Dicke 730 hat die Dicke T730. Entsprechend Ausführungsbeispielen kann
eine Rate des Entfernen oder des Ätzens der epitaxialen Dicken 720 und 730 langsamer
sein als eine Rate des Entfernens oder Ätzens der konformen Dicke 710.
Beispielsweise kann eine Ätzchemikalie ausgewählt sein,
die das kristalline Material der Dicke 720 und 730 langsamer ätzt als
es ein amorphes Material der Dicke 710 ätzt. Das Entfernen der Dicken 710, 720 und 730 kann
daher fortgesetzt werden bis eine verbleibende vertikale Dicke der
Dicke 710 geringer ist als eine verbleibende Dicke der
Dicken 720 und 730. Insbesondere kann die Dicke
T710 geringer sein als die Dicke 720 oder die Dicke 730.
Es ist jedoch auch berücksichtigt,
dass die Dicke T710 gleich oder größer sein kann als die Dicken
T720 und/oder die Dicke T730.
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Weiter
kann entsprechend einem Ausführungsbeispiel
das Bilden der Dicke 710 das Entfernen einer Dicke 610 soweit
ausreichend einschließen,
dass ein nachfolgendes Bilden oder eine Ablagerung des konformen
Materials über
die Dicke 710 sich nicht auf oder unter die Bodenfläche B1 oder
die Bodenfläche
B2 des Gatterdielektrikums 544 erstreckt. Beispielsweise
kann die Dicke T712 und die Dicke T713 ausreichend dünn sein,
so dass das nachfolgende Deponieren der konformen Dicke oder des
amorphen Materials auf die Dicke 710 sich nicht unter oder
auf die Bodenflächen
B1 und B2 erstreckt.
-
Die
Dicke T720 und/oder die Dicke T730 können eine Dicke des kristallinen
Materials zwischen 0,5 Nanometern (nm) und 2 nm haben, etwa 0,8,
0,9, 0,95, 1,0, 1,05, 1,1, 1,15, 1,2, 1,3 oder 1,4 nm. Insbesondere
kann der Nettoeffekt des Bildens der Dicken 610, 620 und 630 und
das Entfernen der Dicken davon zur Bildung der Dicken 710, 720 und 730 eine
Formationsrate von ungefähr
1,05 Angström
pro Sekunde (beispielsweise, 10 nm pro m) für die epitaxialen Dicken 720 und 730 begrenzen.
Ein ähnlicher
Nettoeffekt kann auftreten bei der Dicke 710 in der lateralen
Richtung und kann etwas höher sein
in der vertikalen Richtung (beispielsweise, in der Richtung der
Dicke T710).
-
Weiter
kann bei den Ausführungsbeispielen das
Entfernen der Dicken der Dicke 610, 620 und 630 mit
einer Rate über
eine Zeitdauer oder mit einem Ätzmittel
derart erfolgen, dass die Dicke T712 und T713 geringer ist als die
Dicke T720 oder die Dicke T730.
-
Das
Entfernen der Dicken der Dicke 610, 620 und 630 kann
das Ätzen
mit Salzsäure,
Chlor oder einem anderen geeigneten Ätzmittel oder Gasen beinhalten.
Insbesondere kann das Ätzen
das Ätzen
mit Salzsäuregas
bei einer Flussrate von 100 SCC und 200 SCCM, etwa einer Flussrate
von 140, 145, 150, 155 oder 160 SCCM einschließen. Es ist weiter berücksichtigt,
dass ein Trockenphotolackätzmittel,
ein Chlorätzmittel,
CF4, Plasma, Zerstäuben und/oder eine andere Ätzchemie
oder ein Gas, das dazu in der Lage ist, die Dicken der Dicken 610, 620 und 630 zu entfernen,
verwendet werden kann.
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Weiter
kann entsprechend Ausführungsbeispielen
das Bilden der Dicken 610, 620, 630 und
das Entfernen der Dicken von diesen unter Bildung der Dicken 710, 720 und 730 in
derselben Kammer des Reaktors erfolgen ohne Lösen der Dichtung, Aufheben
des Vakuums, des Drucks, der Umgebung der Kammer oder des Reaktors
und/oder ohne das Innere der Kammer oder des Reaktors mit der äußeren Atmosphäre oder
Luft zu exponieren. Das Entfernen der Dicke des Materials unter
Bildung der Dicken 710, 720 und 730 kann
in-situ ausgeführt
werden unter Bilden der Dicken 610, 620 und 630.
Insbesondere kann das gleichzeitige Bilden und das Entfernen der
Dicken unter demselben Druck bei derselben Temperatur, in derselben
Umgebung, in derselben Atmosphäre
und/oder derselben Dichtung oder des Vakuums einer Kammer oder eines
Reaktors stattfinden.
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Beispielsweise
schließen
einige geeignete Kammern zum Bilden der Dicken 610, 620 und 630 und
das Entfernen von Schichten von diesen Dicken 710, 720 und 730 eine
CVD-Kammer, eine ALD-Kammer, eine UGHVCVD-Kammer, eine RTCVD-Kammer,
eine RPCVD-Kammer,
eine MBE-Kammer, eine „batch" UHV CVD-Kammer,
eine Kaltwand UHV CVD-Kammer,
eine CVD-Kammer mit atmosphärischem
Druck (AP), eine Niederdruck (LP) CVD-Kammer, einer Ätzkammer,
einen Trisilaneablagerungsreaktor, enien disilaneablagerungsreaktor oder
einen Kammer-Reaktor, der die Funktionalität eines oder mehrerer dieser
Kammern und Reaktoren ein. Weiter schließen geeignete Kammern zum Durchführen der
Ablagerungen von epitaxialen Schichten aus Silizium, Siliziumlegierung
und/oder elementarem Silizium, Kammern zur Ablagerung von konformen
Dicken von amorphem Material, Kammern zur Ablagerung von kristallinem
Material, Kammern zur Bildung von Bedeckungen oder nicht-selektivem
Ablagerung, Kammern zur Bildung einer selektiven Ablagerung, Kammern
zur Ablagerung von gedoptem Material, Kammern zur Ablagerung von
Siliziumgermanium (SiGe) und/oder Kammern zur Ablagerung von Silzium-Kohlenstofflegierungsmaterial (Si1-xCx) ein.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann das Ausformen der Dicken 610, 620 und 630 und
das Entfernen deren Schichten in derselben CVD Kammer bei einer
Temperatur zwischen 500 und 750° erfolgen
(beispielsweise bei einer Temperatur von 500, 550, 600, 650, 700
oder 750°C)
und bei einem Druck zwischen 12 und 18 Torr (beispielsweise einem Druck
von 12, 13, 14, 15, 16, 17 und 18 Torr). Auch kann das Ausformen
der Dicken 610, 620 und 630 und das Entfernen
deren Schichten in derselben CVD Kammer bei einer Temperatur zwischen
500 und 750° bei
einem Druck zwischen 1E-4 und 1000 Torr (beispielsweise 1E-3, 1E-2,
0,1, 1,0, 10, 100 oder 1000 Torr 2 und 18 Torr) erfolgen. In einigen
Fällen
kann das Formen der Dicken 610, 620 und 630 und
das Entfernen der Schichten von diesen in derselben CVD Kammer bei
einem Druck zwischen 3E-3 Torr und 7E-3 Torr (beispielsweise, 3E-3,
3,5E-3, 4E-3, 4,5E-3, 5E-3, 5,5E-3, 6E-3, 6,5E-3 oder 7E-3) erfolgen.
Weiter kann eine Waserstoff (H2) Umgebungsstrom
zwischen 10 Standardlitern pro Minute (SLM) und 30 SLM währende des
Formens und des Entfernen gegeben sein.
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Bei
einigen Ausführungsbeispielen
kann das Bilden, Ablagern oder Wachsenlassen der Dicken 610, 620 oder 630 und
das anschließende
Entfernen oder Ätzen
einer Dicke der Dicke 610, 620, 630 wie es
oben unter Bezugnahme auf die 6 und 7 beschrieben
worden ist, eine Iteration bei der Ablagerungs/Abtragungs/Abfolge
mehrerer Iterationsprozesse beschreiben. Die Iteration oder die
Ablagerungs/Abtragungsfolge nach den 6 und 7 kann
wiederholt werden.
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Beispielsweise
zeigt 8 das Substrat von 7 nach dem
Bilden einer nachfolgenden Dicke eines kristallinen Materials in
den Übergangsbereichen
und eine nachfolgende Dicke des amorphen Materials an der Gatterelektrode. 8 zeigt
die Vorrichtung 800 wie die Vorrichtung 700 nach
dem erneuten Formen oder erneuter Ablagerung von zusätzlicher
konformer Dicke des amorphen Materials auf der Dicke 710 zur
Bildung der Dicke 810, Neuablagern oder Ablagern zusätzlicher
epitaxialer Dicke von kristallinem Material auf der Dicke 720 zur
Formung der Dicke 820 und Neuablagern oder Ablagern zusätzlicher
epitaxialer Schichten von kristallinem Material auf die Dicke 730 zum
Bilden der epitaxialen Dicke 830. Die Dicke T810 der konformen
Dicke 810 kann dicker sein als die Dicke T610 oder T710.
Entsprechend kann die Dicke 812 dicker sein als die Dicke
T712 oder T812. Entsprechend kann die Dicke T813 dicker sein als
die Dicke T713 oder T613.
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Ähnlich kann
die Dicke T820 der epitaxialen Dicke T820 dicker sein als die Dicken
T720 oder T620. Entsprechend kann die Dicke T830 der epitaxialen
Dicke 830 dicker sein als die Dicke T730 oder T630.
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Es
ist berücksichtigt,
dass die konforme Dicke 810 Material beinhalten kann, das
durch einen Vorgang hergestellt worden ist mit einer Funktionalität und das
Spannungen, wie sie oben beschrieben worden sind unter Bezugnahme
auf die konforme Dicke 610 verursachen kann. Entsprechend
können
die epitaxialen Dicken 820 und 830 einem Material
entsprechen, das durch Prozesse geformt ist, Spannungen verursacht
und eine Funktionalität
hat, wie oben beschrieben bezüglich
der epitaxialen Dicken 620 und 630.
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Anschließend an
das Bilden der Vorrichtung 800 können Schichten der Dicke 810, 820 und 830 entfernt
werden, etwa durch Ätzen.
Beispielsweise zeigt 9 das Substrat von 8 nach
dem Entfernen einer Schicht des kristallinen Materials und des amorphen
Materials. 9 zeigt die Vorrichtung 900, die
wie die Vorrichtung 800 ausgebildet ist nach dem Entfernen
von Schichten der Dicken 810, 820 und 830 zum
Bilden der konformen Dicke 910 aus amorphem Material, der
epitaxialen Dicke 910 aus kristallinem Material und die
epitaxiale Dicke 930 aus kristallinem Material. Die Materialien,
Verfahren, Funktionalität
und die Dehnung der Dicken 910, 920 und 930 können denjenigen
entsprechen, die oben unter Bezugnahme auf die Dicken 710, 720 und 730 beschrieben
worden ist. Es versteht sich, dass die Beziehung zwischen den Dicken 910, 920 und 930 verglichen
mit den Dicken 810, 820 und 830 der Beziehung
zwischen den Dicken 710, 720 und 730 entsprechen
kann wie sie verglichen worden sind mit den Dicken 610, 620 und 630.
Insbesondere können Verfahren
zum Bilden der Vorrichtung 800 aus der Vorrichtung 700 und
die nachfolgende Vorrichtung 800 dem entsprechen, was oben
beschrieben worden ist für
die Vorrichtung 600 aus der Vorrichtung 500 und
die nachfolgende Vorrichtung 700 aus der Vorrichtung 600.
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Weiter
können
bei Ausführungsbeispielen die
Prozesse für
die Formvorrichtungen 600, 700, 800 und 900 in
derselben Kammer stattfinden auch ohne Öffnen einer Dichtung oder Beseitigen
eines Vakuums einer Kammer und/oder unter anderen Einstellungen
oder Bedingungen, wie dies oben unter Bezugnahme auf die Fig. 700 von
der Vorrichtung 600 beschrieben worden ist. Die Bildung
der Vorrichtung 600 und 700 kann als eine erste
Iteration beschrieben werden und das Bilden der Vorrichtung 800 und 900 kann
definiert werden als eine zweite Iteration in einem Vorgang für Ablagerungs/Abtrag-Iterationen.
Derartige Iterationen können
fortgesetzt werden, bis eine gewünschte
oder eine bestimmte Dicke eines epitaxialen kristallinen Materials in
den Übergangsbereichen
der Transistoreinheit gebildet ist. Derartige Iterationen können fortgesetzt werden
bis eine gewünschte
oder bestimmte Dicke eines konformen amorphen Materials über die
Gatterstruktur einer Transistoreinheit gebildet ist. In machen Fällen können derartige
Iterationen zwischen fünf
und zehn mal wiederholt werden, etwa fünfmal, sechsmal, siebenmal,
achtmal, neunmal oder zehnmal.
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Es
ist weiter berücksichtigt,
dass derartige Iterationen mit einem Ablagerungs- oder einem Abtragsvorgang
beendet werden können,
beispielsweise einem Vorgang entsprechend dem Bilden der Vorrichtung 600 oder
der Vorrichtung 700.
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Entsprechend
den Ablagerungs- oder Abtragsbereichen kann Iteration auftreten über eine Zeitdauer
zwischen 5 s oder 5 min, etwa kann ein solcher Ablagerungsvorgang
oder ein Abtragsvorgang auftreten über eine Zeitdauer von 10 s,
5 s, 30 s, 35 s, 40 s, 45 s, 50 s, 60 s, oder 90 s.
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Bei
einem Beispiel kann das Bilden der Dicke 610, 620 und 630 ausgeführt werden
in-situ unter Abtrag von Schichten des Materials zur Bildung der
Dicke 710, 720 und 730 in der CVD-Kammer.
Zunächst werden
die Dicken 610, 620 und 630 ausgebildet oder
abgelagert durch Einführen
von Trisilane zwischen 50 mg/m und 100 mg/m, Einführen von
Monomethylsilane bei 30 SCCM und Einführen von PH3 (beispielsweise,
einem Prozent PH3 in H2)
bei 600 SCCM über
30 Sekunden, während
H2 in die Kammer mit einem Fluss von 20
SLM eingeführt
wird. Die Kammer wird bei einer Temperatur zwischen 600 und 650°C gehalten,
die Kammer ist auf einem Druck von 15 Torr.
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Nachfolgend
werden die Dicken 710, 720 und 730 „sofort" nach dem Ablagern
der Dicken 610, 620 und 630 gebildet
(beispielsweise wird kein weiterer Vorgang durchgeführt zwischen
dem Auspumpen des Ablagerungsgases, das verwendet wird zum Bilden
der Dicken 610, 620 und 630 und dem Ätzen der Dicken 610, 620 und 630 zur
Bildung der Dicken 710, 720 und 730.
Beispielsweise werden die Dicken 710, 720 und 730 gebildet
durch Ätzen
der Dicken 610, 620 und 630 durch Einführen von
HCl bei 150 SCCM in die Kammer über
30 Sekunden, während
H2 in die Kammer mit einem Fluss von 20
SLM eingeführt
wird, die Kammer wird auf eine Temperatur zwischen 600 und 650 Grad
Celsius gehalten und in der Kammer herrscht ein Druck von 15 Torr.
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Die
Erfolge des Einführens
von Trisilane, Monomethylsilane und PH3,
Auspumpen und sodann Einführen
von HCl wird siebenmal wiederholt zur Bildung von ungefähr 1,05
Angström/s
in der Dicke (Ablagerung minus Ätzen)
für das
kristalline Material der Dicken 720 und 730. Die
Dicke der Dicke 710 von amorphen Material ist ungefähr in der
lateralen Richtung (beispielsweise die Dicke 712 und 714)
dieselbe, ist jedoch etwas größer in der
vertikalen Richtung (beispielsweise die Dicke T710). Weiter versteht
sich, dass die Abdichtung oder das Vakuum der Kammer intakt gehalten
werden kann während
der sieben Iterationen. Entsprechend werden die Bedingungen dann,
wenn H2 in die Kammer mit einem Fluss von
20 SLM eingeführt
wird, die Kammer bei einer Temperatur zwischen 600 und 650 Grad
Celsius gehalten, die Kammer ist auf einem Druck von 15 Torr und
kann auf diesen Druck während
der sieben Iterationen gehalten werden.
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Es
ist so möglich,
die Iterationen zum Bilden und Abtragen der konformen und epitaxialen
Dicken zu wiederholen, bis eine obere Oberfläche der epitaxialen Schichten über der
oberen Oberfläche 525 ist und/oder
bis die epitaxialen Dicken eine ausgewählte Spannung in dem Substrat 505 verursache.
Beispielsweise zeigt 10 das Substrat von 9 nach
dem Bilden einer Dicke des kristallinen Materials in den Übergangsbereichen
zur Bildung von Übergängen und
nach dem Formen einer Dicke von amorphen Material auf der Gatterelektrode. 10 zeigt
die Vorrichtung 1000 mit einer konformen Dicke 1010 von
amorphen Material über
der Gatterstruktur und epitaxiale Dicken 1020 und 1030 in Übergangsbereichen 570 und 580.
Die Dicke 1020 hat eine Oberfläche 1022 über der
oberen Oberfläche 525 und
die Dicke 1030 hat eine obere Oberfläche 1032 über einer
oberen Oberfläche 525. 10 zeigt
die Dicke 1020 mit einer Dicke T1020 und die Dicke 1030 mit
einer Dicke T1030.
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Es
versteht sich, dass die konforme Dicke 1010 aus einem Material
durch ein Verfahren gebildet sein kann mit einer Funktionalität und dem
Verursachen von Spannung wie unter Bezugnahme auf die konforme Dicke 610 beschrieben.
Entsprechend können
die epitaxialen Dicken 1020 und 1030 gebildet werden
aus einem Material, mit einem Prozess wie oben unter Bezugnahme
auf die epitaxialen Dicken 620 und 630 beschrieben,
sie können
deren Funktionalität
haben und/oder derartige Spannungen verursachen. Beispielsweise
können
die Dicken 1020 und 1030 ausreichend dick sein
oder eine Größe haben aus
kristallinem Material mit einem Gitterabstand unterschiedlich von
dem Gitterabstand des neuen Materials des Substrats 505 zum
Verursachen einer Spannung in dem Substrat 505 etwa einer
Spannung in dem Kanal der Vorrichtung 1000 (beispielsweise, dort,
wo der Kanal definiert wird als der Abschnitt des Substrats 505 unterhalb
der oberen Oberfläche 525 und
zwischen den Dicken 1020 und 1030). Weiter können die
Dicken 1020 und 1030 epitaxiale Dicken aus kristallinem
Phosphor und/oder Siliziumkohlenstofflegierung sein ausreichend
zum Verursachen einer Zugspannung in dem Substrat 505.
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Insbesondere
kann, wie in 10 gezeigt, die Dicke 1020 eine
Zugspannung 1070 weg von einem Abschnitt des Substrats 505 unter
der oberen Oberfläche 525 verursachen
und die Dicke 1030 kann eine Zugspannung 1084 weg
von demselben Abschnitt des Substrats 505 verursachen.
Die Spannung 1074 kann so eine Zugspannung 1092 verursachen
und die Spannung 1084 kann eine Zugspannung 1094 in
einem Kanal des Substrats 505 zwischen der Dicke 1020 und 1030 verursachen,
beispielsweise eine Zugspannung in dem Kanal der Vorrichtung 1000,
oder die Vorrichtung 1000 ist eine n-MOS Einheit. Entsprechend
Ausführungsbeispielen
können
die Zugspannungen 1092 und 1094 ausreichend sein,
um die Trägermobilität (d.h.,
die Mobilität
von Elektronen in dem Kanal des Betts 524) zwischen der
Dicke 1020 und 1030 sein. Mit anderen Worten kann
ein Kanal in dem Substrat 505 und eine Zugspannung sein,
die durch den Gitterabstand eines Phosphormaterials und/oder Siliziumkohlenstofflegierungsmaterials
sein in den Dicken 1020 und 1030 größer als
der Gitterabstand des Substratmaterials.
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Wie
oben unter Bezugnahme auf die konforme Dicke 610 beschrieben
ist, kann die konforme Dicke 1010 eine Zugspannung in der
Gatterstruktur der Vorrichtung 1000 verursachen, etwa eine
Zugspannung in der Gatterelektrode 590.
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10 zeigt
die epitaxiale Dicke 1020, die den Spitzenbereich 576 füllt und
die epitaxiale Dicke 1030, die den Spitzenbereich 586 füllt. Beispielsweise
kann die Dicke 1020 in Berührung mit und/oder atomar gebunden
sein an den Boden B1 und die Facette 520. Entsprechend
kann die Dicke 1030 angebracht sein und/oder atomisch verbunden
sein an dem Boden B2 und/oder die Facette 530.
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Es
ist zu beachten, dass die Dicke 1020 und die Dicke 1030 während oder
nach der Bildung mit Phosphor, Arsen und/oder Antimonium dotiert
sein kann zur Bildung eines Materials vom N-Typ mit einer elektrisch
negativen Ladung.
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Beispielsweise
kann, wenn eine ausreichende oder bestimmte Dicke des Materials
abgelagert oder gebildet ist, wie die Dicken 1020 und 1030 (beispielsweise,
nach einer Ablagerung oder Ätzung
einer Iteration) die konforme Dicke 1010 entfernt werden.
Die konforme Dicke 1010 von 10 kann
von der Gatterstruktur der Vorrichtung 1000 entfernt werden,
etwa durch selektives Nassätzen.
Weiter kann eine konforme amorphe Dicke (beispielsweise, die dicken 610, 710, 810, 910 und 1010,
die oben beschrieben worden sind, auf dem Isolationsmaterial (beispielsweise
dem Material 510) belassen werden. Diese konformen amorphen
Dicken können
auch entfernt werden, etwa durch selektives Nassätzen, was zu einem zugespannten
N-Kanaltransistor führt, der
eine erhöhte
Elektronenmobilität
und Treiberstrom hat.
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Beispielsweise
zeigt 11 das Substrat von 10 nach
dem Entfernen des amorphen Materials. 11 zeigt
die Vorrichtung 1100, etwa die Vorrichtung 1000 nach
dem Entfernen oder Ätzen
der konformen Dicke 1010 von der Gatterstruktur der Vorrichtung 1000.
Beispielsweise kann die konforme Dicke 1010 selektiv oder
nicht-selektiv sein unter Verwendung einer Ätzchemie, die eine geeignete
Dicke des epitaxialen Materials in den Übergangsbereichen 570 und 580 belässt, etwa
die Dicken 1120 und 1130. In einigen Ausführungsbeispielen
schließt
das Ätzen der
konformen Dicke 1010 von der Gatterstruktur das Ätzen einer
Dicke zwischen fünf
Prozent und 35 Prozent der Dicke der Dicken 1020 und 1030 aus.
Nach dem Ätzen
der konformen Dicke 1010 von der Dicke d1120 und 1130 der
Gatterstruktur kann diese 75 Prozent, 80 Prozent, 85 Prozent oder
90 Prozent der Dicke der Dicke 1020 und 1030 haben,
die oben für 10 beschrieben.
Entsprechend können
die Oberflächen 1122 und 1132 den
oberen Oberflächen 1022 und 1032 entsprechen,
wie sie oben für 10 beschrieben
worden sind. Weiter können
die Dicken T1120 und T1130 den Dicken T1020 und der Dicke T1030
entsprechen, die oben für 10 beschrieben worden
sind.
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Nach
dem Entfernen der Dicke 1010 kann der verbleibende Transistor
(d.h., die Vorrichtung 1100) Spannungen 1174, 1184, 1192,
und 1194 haben, die entsprechend oder größer sind
in ihrer Größe als die
Spannungen 1074, 1084, 1092 und 1094 von 10.
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Die
Dehnungen 1174, 1084 1092 und 1094 können eine
ausreichende Zugspannung in dem Kanal von Fig. 1100 zum
Erhöhen
der Elektronenmobilität
und des Treiberstroms. Weiter können
die Dehnungen 1192 und 1194 eine uniaxiale Zugdehnung sein
verursacht durch eine Erhöhung
der Phosphor- und substitutionellen Kohlenstoffkonzentration in
den epitaxialen Dicken 1120 und 1130. Ein erhöhtes Phosphordotieren
in den epitaxialen Dicken 1120 und 1130 kann größer sein
als 2E20 cm3. Insbesondere kann die Vorrichtung 1100 ein
n-MOS Transistor sein mit einer ausreichend erhöhten Phosphor- und substitutionellen
Kohlenstoffkonzentration in den epitaxialen Dicken 1120 und 1130 zum
Erhöhen
der Trägermobilität und zum
Reduzieren von Rexternal. Insgesamt kann
ein Transistor ähnlich
der Vorrichtung 1100 einen verbesserten Sättigungsstrom
und eine verbesserte Einheitsgeschwindigkeit haben aufgrund des
Gewinns an Trägemobilität und aufgrund
der verringerten Blattresistenz in den epitaxialen Dicken 1120 und 1130.
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Die
Vorrichtung 1100 kann eine n-MOS Einheit einer CMOS Einheit
sein. Beispielsweise zeigt 12 eine
repräsentative
CMOS Struktur. 12 zeigt die CMOS Einheit 1200 mit
einer n-MOS Einheit 1202, wie einem Ausführungsbeispiel
einer Vorrichtung 1100, die oben unter Bezugnahme auf 11 beschrieben
worden ist, verbunden mit einer p-MOS Einheit 1204 in einer
typischen Form. Das Substrat 505 weist ein Bett 524 vom
P-Typ auf bezogen auf ein Bett 1224 vom N-Typ zum Bilden
einer CMOS Einheit 1200 etwa das Bett 1224 vom
N-Typ als Teil einer p-MOS Transistoreinheit 1204 gebildet
auf einem zweiten Bereich des Substrats 505 und eine zweite
Schnittstellenfläche 1224 eines
Substrats 505 benachbart einem Bett 524 vom P-Typ
definierend. Insbesondere kann, beispielsweise, eine p-MOS Einheit 1004 gebildet
sein benachbart der n-MOS Einheit 1204 durch eine p-MOS
Einheit 1204, die elektrisch von einer n-MOS Einheit 1202 isoliert
ist durch ein elektrisch isolierendes Material 510 wie
hier beschrieben. Weiter kann die p-MOS Einheit 1204 einen
Kanal unterhalb des Gatterdielektrikums 1244 aufweisen,
die unter der Gatterelektrode 1290 und zwischen den Verbindungen 1220 und 1230 vom P-Typ
ist. Die p-MOS Einheit 1204 ist weiter gezeigt mit Abstandhaltern 1212 und 1214.
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12 zeigt
Druckspannungen 1274, 1284, 1292 und 1294 und
die p-MOS Einheit 1204. Beispielsweise können die Übergänge 1220 und 1230 Druckspannungen 1274 und 1284 verursachen
in Richtung auf einen Abschnitt des Substrats 505 unter der
oberen Oberfläche 1225.
Die Dehnungen 1274 und 1284 können Druckspannungen 1292 und 1294 in
einem Kanal einer p-MOS Einheit 1204 verursachen. Es versteht
sich, dass Druckbelastungen 1292 und 1294 ausreichend
sein können,
um die Trägermobilität (d.h.,
die Mobilität
der Löcher
in dem Kanal des Betts 1224) zwischen den Übergängen 1220 und 1230 zu
verursachen. Insbesondere können
die Übergänge 1220 und 1230 ausgebildet
sein aus einem Material mit einem Gitterabstand der größer ist als
der Gitterabstand des Substrats 505 (beispielsweise, ausgebildet
aus SiGe, das dotiert sein kann oder nicht dotiert sein kann mit
Bor und/oder Aluminium zur Bildung von elektrisch positiv geladenem
Material vom P-Typ). Schließlich
hat die CMOS Einheit 1200 Masse GND, eine Eingangsspannung
Vin, eine Ausgangsspannung Vout und
eine Vorspannung VDD.
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In
der vorangehenden Beschreibung sind Ausführungsbeispiele beschrieben.
Es sind jedoch verschiedene Abwandlungen und Änderungen ohne sich von dem
breiteren Grundgedanken und dem Schutzbereich ergeben, wie sie sich
aus den Ansprüchen
ergeben. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind daher lediglich
beispielhaft, nicht aber in einschränkendem Sinn zu verstehen.
-
Zusammenfassung
-
Diese
Erfindung betrifft das Gebiet der Source-Drain-c-MOS Transistoren.
Verfahren können
das Ätzen
einer Vertiefung in einem Substratmaterial aufweisen in einer Ausrüstung, und
sodann das Durchführen
der Ablagerung in einer weiteren. Es wird ein Verfahren offenbart
zum Ausführen
des Ätzens
und der nachfolgenden Ablagerung in demselben Reaktor ohne eine
Einwirkung der Umgebung. In-situ Ätzen der Source-Drain-Vertiefung
für Soruce-Drain Anwendungen
haben eine Mehrzahl von Vorteilen über dem heutigen ex-situ Ätzen. Der
Transistortreiberstrom wird verbesssert durch: (1) Eliminieren einer
Kontermination der Silizium-Epischichtstelle, die auftritt, wenn
die geätzte
Fläche
der Atmosphäre ausgesetzt
wird, und (2) genaue Steuerung der Form der Ätzvertiefung. Die Ablagerung
kann durch eine Vielzahl von Techniken einschließlich selektiven und nicht-selektiven
Verfahren ausgeführt
werden. In dem Fall einer deckenden Ablagerung wird eine Messung
zur Vermeidung von einer amorphen Ablagerung in für die Leistungsfähigkeit
kritischen Bereichen offenbart.