JP2006508548A - ドープされたhigh−kサイドウォールスペーサを有す電界効果トランジスタのドレイン/ソース拡張構造 - Google Patents
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Abstract
Description
寸法が縮小した電界効果トランジスタを製造する1つの重要な態様は、トランジスタのソース及びドレイン領域を離す導電性チャネルの形成を制御する、ゲート電極の長さの縮小でである。トランジスタエレメントのソース及びドレイン領域は、基板あるいはウエル領域などの、周囲の結晶活性領域のドーパントと比較された、逆の導電型のドーパントを含む導電性の半導体領域である。
一般に、高導電率を持つシャロージャンクションの必要条件は、横方向に、また深さで変化するプロファイルを持つ、高ドープ濃度を達成するように、イオン注入シーケンスを実施することによって満たされる。しかしながら、結晶基板領域に高用量のドーパントを導入することにより、結晶構造に大きな損傷が発生し、従って、ドーパントを活性化させるために、すなわち、ドーパントを結晶サイトに置くために、また、大きな結晶損傷を回復させるために、一回以上のアニールサイクルが要求される。しかしながら、アニールサイクルがドーパントを電気的に活性化し得ることから、ドーパント濃度は制限される。更に、結晶損傷の回復や、ドーパントの活性化に加えて、望ましくないドーパントの拡散がアニーリング中に発生し、これにより“不明瞭な(blurred)”ドーパントプロファイルがもたらされうる。図1a−図1dを参照すると、従来の電界効果トランジスタを形成する、典型的な従来のプロセスフローが、関連の問題点を更に詳しく説明するために説明されている。
次に、参照番号107により示されているイオン注入が実施され、活性領域103に所要の導電型のドーパントが導入され、これにより、拡張領域108が形成される。既述の通り、ゲート電極105のゲート長を縮小するには、拡張領域108を、109として示されている、約30−200nmの範囲のゲート長に対して、約10−100nmの範囲の厚みで、浅くドープされた領域として提供することが要求される。従って、使用されるドーパントの型に応じて、相対的に低エネルギーで、また、拡張領域108内で所要の高ドープ濃度を提供するために高用量で、イオン注入107が実施される。
誘電体層220から、及び/あるいはスペーサエレメント210からドーパント221を導入することにより、拡張領域208に相対的に高ドープ濃度を提供することにより、スペーサ210により覆われている少なくとも拡張領域208が、最小限の結晶損傷を示し、従って、ドーピングの程度が固溶度により制限されていても、従来のデバイスと比較すると導電性の著しい向上を示す。以下に詳しく説明しているように、従来のデバイスと同様、回復されていない結晶損傷による電荷担体の散乱が著しく低減するからである。
Claims (17)
- 電界効果トランジスタを形成する方法であって、
アクティブ領域203に形成されてこのアクティブ領域203からゲート絶縁層206により離間されているゲート電極205を備えた基板201に、ドープされたhigh−k誘電体層220を形成するステップと、
前記high−k誘電体層220から前記活性領域203へドーパントを拡散して拡張領域208を形成するように、前記基板を熱処理するステップと、
前記ゲート電極205のサイドウォールで、サイドウォールスペーサ210を形成するために、前記high−k誘電体層220をパターニングするステップと、
前記電界効果トランジスタのソース及びドレイン領域211を形成するために、注入マスクとして前記サイドウォールスペーサ210を用いて、イオン注入プロセス212を実施するステップと、を有する方法。 - 前記ドープされたhigh−k誘電体層220の形成ステップでは、少なくとも1つのドーパント材料の存在下で前記high−k誘電体層220のデポジットがなされる、請求項1記載の方法。
- 前記ドープされたhigh−k誘電体層220の形成ステップには、前記high−k誘電体層220をデポジットするステップと、少なくとも1つのイオン注入及び犠牲層からの拡散により、前記high−k誘電体層220にドーパントを導入するステップとが含まれる、請求項1記載の方法。
- 前記ドープされたhigh−k誘電体層220のドーパント濃度は、ほぼ、前記high−k誘電体層内のドーパントの固溶度の範囲内、あるいはそれ以上である、請求項1記載の方法。
- 前記high−k誘電体層206のパターニングが、前記基板に熱処理を施す前に実施される、請求項1記載の方法。
- 前記基板201は、前記イオン注入プロセス212により導入されるドーパントの活性化と、格子の損傷の回復とが同時になされるように、前記イオン注入プロセス212後に、熱処理される、請求項1記載の方法。
- 前記high−k誘電体層220の形成前に、誘電体バリア層を形成するステップを更に有する、請求項1記載の方法。
- 前記基板201を熱処理ステップが、約800−1200℃の範囲の温度で実施される、請求項1記載の方法。
- 前記熱処理の持続時間が、約10秒から30分の範囲である、請求項8記載の方法。
- 前記high−k誘電体層220が、タンタル、ジルコニウム、ハフニウム、ランタン、イットリウム、及びストロンチウムのうちの少なくとも1つの酸化物及びシリケートの1つを有している、請求項1記載の方法。
- 電界効果トランジスタを形成する方法であって、
基板201に形成される活性領域203にソース及びドレイン領域211を形成するようにイオン注入プロセスを実施するステップを有し、前記基板は、前記活性領域203に形成されるとともにゲート絶縁層206により前記活性領域203から離間されたゲート電極205を含み、前記ゲート電極は、そのサイドウォールに形成されているサイドウォールスペーサを有しており、
前記サイドウォールスペーサを取り除くステップと、
前記基板に、ドープされたhigh−k誘電体層220を形成するステップと、
前記ドープされたhigh−k層229から前記活性領域へドーパントを導入するように前記基板をアニーリングするステップ、かつ、
前記ゲート電極205のサイドウォールにhigh−kサイドウォールスペーサを形成するように前記high−k誘電体層220をパターニングするステップ、を有する方法。 - 前記基板201をアニーリングするステップは、前記イオン注入プロセス中に導入されるドーパントが活性化され、かつ、前記イオン注入プロセスがもたらす格子の損傷が少なくとも部分的に回復するように実施される、請求項11記載の方法。
- 前記ドープされたhigh−k誘電体層220の形成ステップは、少なくとも1つのドーパント材料の存在下で前記high−k誘電体層220をデポジットすることを含む、請求項11記載の方法。
- 前記ドープされたhigh−k誘電体層220の形成ステップは、前記high−k誘電体層220をデポジットするステップと、犠牲層からのイオン注入及び拡散の少なくとも一方によって前記high−k誘電体層にドーパントを導入するステップと、を有する、請求項11記載の方法。
- 前記ドープされたhigh−k誘電体層のドーパント濃度が、ほぼ、前記high−k誘電体層220内の固溶度の範囲内、あるいはそれ以上である、請求項11記載の方法。
- 前記high−k導電体層220をパターニングするステップは、基板をアニーリングする前に行われる、請求項11記載の方法。
- 電界効果トランジスタであって、
ドーパント濃度を有す活性半導体領域203に形成されてこの活性半導体領域203からゲート絶縁層204により離間されているゲート電極205と、
前記ゲート電極205のサイドウォールに形成されて前記活性半導体領域の一部の上にある、ドープされたhigh−k誘電体スペーサエレメント210を有し、
前記high−k誘電体スペーサエレメント210と前記活性半導体領域との間の界面の一部におけるドーパント濃度が、前記活性半導体領域203の前記ドーパント濃度以上である、電界効果トランジスタ。
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