JP6315948B2 - デュアル歪チャネルを有するFinFETおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
分離領域(101)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含み、それぞれのフィン構造はソース領域とドレイン領域に物理的に接触する基板を提供する工程であって、
少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、n型またはp型のチャネルを形成するのに適した上部層(110)と、その下にあって上部層(110)と接触し、かつ基板(100)の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ(SRB)(102)とを含み、
上部層(110)とSRB(102)の組成は、第1フィン構造の上部層(110)が、アズグロウン状態で第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪はソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、
第2フィン構造(II)の上部層(110)の少なくとも一部にイオン注入を行い、これによりアモルファス層(111)を形成する工程と、次に、
アモルファス層(111)をレーザーアニールして再結晶化し、第2フィン構造の歪緩和された上部層(112)を形成する工程と、を含む。
分離領域(201、301)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含み、それぞれはソース領域とドレイン領域に物理的に接触するフィン構造(I、II)である基板を提供する工程であって、少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、
SRBは少なくとも2つの層を含み、SRB1(202、302)は基板の上にあってこれと接触し、SRB2(203、303)はSRB1の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ(SRB)と、
SRB2(203、303)の上にあってこれと接触する第1上部層(210)であって、第1上部層はn型またはp型のチャネルを形成するのに適し、第1上部層(210)とSRB2(203、303)の組成は、第1フィン構造の第1上部層が、アズグロウン状態で、第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪はソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる第1上部層(210)と、を含む工程と、
第2フィン構造の第1上部層(210)とSRB2(203、303)の少なくとも上部部分にイオン注入を行い、アモルファスバッファ層(211、311)を形成する工程と、次に、
アモルファスバッファ層(211、311)をレーザーアニールで再結晶化して、これにより第2フィン構造の歪緩和バッファ層(212(図示せず)、312)を形成する工程と、
歪緩和バッファ層の一部を除去して第2フィン構造にリセスを形成し、これにより残った歪緩和バッファ層(212’(図示せず)、312”)を露出させる工程と、次に、
残った歪緩和バッファ層(212’、312”)の上に上部層(213、313”)をエピタキシャル成長させて、第2フィン構造のリセスを充填する工程であって、上部層(213、313”)の組成は、アズグロウン状態で、第2上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、を含む。
第2フィン構造中にリセスを形成する工程と同時に、第1フィン構造中にリセスを形成し、これにより、第1フィン構造の第1上部層および/またはSRB2の一部を消費し、残ったSRB2(303’)を露出させる工程と、
第2フィン構造中のリセスを充填する工程と同時に、残ったSRB2(303’)の上の上部層(313”、313’)のエピタキシャル成長により、第1フィン構造中のリセスを充填する工程であって、アズグロウン状態で、上部層が、第2フィン構造中の第2移動度増強歪を受け、第1フィン構造中の第1移動度増強歪を受けるように、上部層の組成が選択され、第1および第2の移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、を含む。
分離領域を部分的に掘って、第1フィン構造および第2フィン構造の上部層または第1上部層を基板から突出させる工程を含む。
分離領域(101)で分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含む基板(100)であって、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれは、ソース領域およびドレイン領域に物理的に接触し、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれは、基板の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ層(SRB)(102)と、SRBの上にあってこれと接触する上部層(110)とを含み、上部層は、基板から突出したn型またはp型のチャネルを形成するのに適した基板を含み、
上部層(110)とSRBの組成は、第1フィン構造の上部層がアズグロウン状態で第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられ、
第2フィン構造の上部層の少なくとも上部部分(112)は、歪が緩和される。
分離領域(201、301)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含む基板(200、300)であって、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれはソース領域とドレイン領域に物理的に接触し、
少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、基板の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ層(SRB)を含み、SRBは少なくとも2つの層を含み、SRB1(202、302)は基板の上にあってこれと接触し、SRB2(203、303)はSRB1の上にあってこれと接触し、
第1フィン構造はさらにSRB2(203)の上にあってこれと接触する第1上部層(210)を含み、第1上部層は基板から突出して、p型またはn型のチャネルを形成するのに適し、第1上部層(210)とSRB2の組成は、第1フィン構造の上部層が、アズグロウン状態で、第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられ、
第2フィン構造のSRB(212”、312”)の上部部分は歪緩和されて、第2フィン構造はさらにSRB2(212”、312”)の歪緩和された上部部分の上にあってこれと接触した上部層(213、313”)を含み、上部層(213、313”)は基板から突出し、n型またはp型のチャネルを形成するのに適し、
上部層(213、313”)の組成は、アズグロウン状態で、上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる。
分離領域(101)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含み、それぞれのフィン構造はソース領域とドレイン領域に物理的に接触するフィン構造(I、II)である基板を提供する工程であって、少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、n型またはp型のチャネルを形成するのに適した上部層(110)と、その下にあり基板(100)と接触する歪緩和バッファ(SRB)(102)とを含み、上部層(110)とSRB(102)の組成は、第1フィン構造の上部層(110)が、アズグロウン状態で第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪はソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、
第2フィン構造(II)の上部層(110)の少なくとも一部にイオン注入を行い、これによりアモルファス層(111)を形成する工程と、次に、
アモルファス層(111)をレーザーアニールして再結晶し、第2フィン構造の歪緩和上部層(112)を形成する工程と、を含む。
この方法はさらに、第2フィン構造の第1上部層(210)とSRB2(203、303)の上部にイオン注入を行い、アモルファスバッファ層(211、311)を形成する。
この工程に続いて、アモルファスバッファ層(211、311)をレーザーアニールで再結晶化して、これにより第2フィン構造の歪緩和バッファ層(212(図示せず)、312)を形成する。
この工程に続いて、歪緩和バッファ層の一部を除去して、残った歪緩和バッファ層(212’(図示せず)、312”)を露出させる。
この工程に続いて、残った歪緩和バッファ層(212’(図示せず)、312”)の上に上部層(213、313”)をエピタキシャル成長させて、第2フィン構造のリセスを充填し、上部層(213、313)の組成は、アズグロウン状態で、第2上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる。
第2の具体例の例にかかるプロセス製造フローの模式図が、図2A〜2Fに示される。
第2フィン構造中にリセスを形成する工程と同時に、第1フィン構造中にリセスを形成し、これにより、第1フィン構造の第1上部層および/またはSRB2の一部を消費し、残ったSRB2(303’)を露出させる工程と、
第2フィン構造中のリセスを充填する工程と同時に、残ったSRB2(303’)の上の上部層(313”、313’)のエピタキシャル成長により、第1フィン構造中のリセスを充填する工程であって、アズグロウン状態で、上部層が、第2フィン構造中の第2移動度増強歪を受け、第1フィン構造中の第1移動度増強歪を受けるように、上部層の組成が選択され、第1および第2の移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、を含む。
第1フィン構造の上部層(または具体例によっては第1上部層)と、第2フィン構造の緩和された上部層(または具体例によっては上部層)が基板から突出するように、分離領域を部分的に掘る工程、を含む。更なる処理工程では、ゲート酸化物とゲート電極が、突出した構造の周囲に形成される。
分離領域(101)で分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含む基板(110)であって、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれは、ソース領域およびドレイン領域に物理的に接触する。少なくとも2つのフィン構造のそれぞれは、基板の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ層(SRB)(102)とSRBの上にあってこれと接触する上部層(110)を含み、上部層は、基板から突出したn型またはp型のチャネルを形成するのに適する。上部層(110)とSRBの組成は、第1フィン構造の上部層がアズグロウン状態で第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられ、第2フィン構造の上部層の少なくとも上部部分(112)は、歪が緩和される。
分離領域(201、301)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含む基板(200、300)であって、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれはソース領域とドレイン領域に物理的に接触する。少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、基板の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ層(SRB)を含み、SRBは少なくとも2つの層を含み、SRB1(202、302)は基板の上にあってこれと接触し、SRB2(203、303)はSRB1の上にあってこれと接触する。
さらに、第1フィン構造はさらにSRB2(203)の上にあってこれと接触する第1上部層(210)を含み、上部層は基板から突出して、p型またはn型のチャネルを形成するのに適し、第1上部層(210)とSRB2の組成は、第1フィン構造の上部層が、アズグロウン状態で、第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる。
さらに、第2フィン構造のSRB(212”、312”)の上部部分は歪緩和されて、第2フィン構造はさらに歪緩和されたSRB2(212”、312”)の上部部分の上にあってこれと接触し、上部層(213、313”)は基板から突出し、n型またはp型のチャネルを形成するのに適する。
上部層(213、313”)の組成は、アズグロウン状態で、上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる。
一の例では、出発基板は、シャロートレンチ分離(STI)が既に形成されたSiウエハである(図1A)。
この例では、製造フローの最初の2つの工程を示す図2Aおよび図2Bは、例1の図1Aおよび図1Bに示された工程と同じである。
この例では、製造フローの最初の2つの工程を示す図3Aおよび図3Bは、例1の図1Aおよび図1Bに示された工程と本質的に同じである。
Claims (14)
- 移動度増強歪を受けた少なくとも1つのチャネルを有するデュアルチャネルFinFETデバイスを製造するための方法であって、
分離領域(101)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含み、それぞれのフィン構造はソース領域とドレイン領域に物理的に接触する基板(100)を提供する工程であって、
少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、n型またはp型のチャネルを形成するのに適した上部層(110)と、その下にあって上部層(110)と接触し、かつ基板(100)の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ(SRB)(102)とを含み、
上部層(110)とSRB(102)の組成は、第1フィン構造の上部層(110)が、アズグロウン状態で第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪はソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、
第2フィン構造(II)の上部層(110)の少なくとも一部にイオン注入を行い、これによりアモルファス層(111)を形成する工程と、次に、
アモルファス層(111)をレーザーアニールして再結晶化し、第2フィン構造の歪緩和された上部層(112)を形成する工程と、を含む方法。 - 第1移動度増強歪は圧縮歪である請求項1に記載の方法。
- SRBはSi1−xGexを含み、上部層はSi1−yGeyを含み、y>x、0<x<1、0<y<1である請求項2に記載の方法。
- SRBはSi1−wCwを含み、上部層はSi1−yGeyを含み、0<w≦0.1、0≦y≦0.25である請求項2に記載の方法。
- 第1移動度増強歪は引っ張り歪である請求項1に記載の方法。
- SRBはSi1−xGexを含み、上部層はSi1−yGeyを含み、y<x、0<x<1、0≦y<1である請求項5に記載の方法。
- SRBは、Ge1−tSntを含み、上部層はSi1−yGeyを含み、0<t≦0.1、0.75≦y≦1である請求項5に記載の方法。
- 移動度増強歪を受けたそれぞれのチャネルを有するデュアルチャネルFinFETデバイスを製造するための方法であって、
分離領域(201、301)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含み、それぞれはソース領域とドレイン領域に物理的に接触するフィン構造(I、II)である基板を提供する工程であって、少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、
SRBは少なくとも2つの層を含み、SRB1(202、302)は基板の上にあってこれと接触し、SRB2(203、303)はSRB1の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ(SRB)と、
SRB2(203、303)の上にあってこれと接触する第1上部層(210)であって、第1上部層はn型またはp型のチャネルを形成するのに適し、第1上部層(210)とSRB2(203、303)の組成は、第1フィン構造の第1上部層が、アズグロウン状態で、第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪はソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる第1上部層(210)と、を含む工程と、
第2フィン構造の第1上部層(210)とSRB2(203、303)の少なくとも上部部分にイオン注入を行い、アモルファスバッファ層(211、311)を形成する工程と、次に、
アモルファスバッファ層(211、311)をレーザーアニールで再結晶化して、これにより第2フィン構造の歪緩和バッファ層(212、312)を形成する工程と、
歪緩和バッファ層の一部を除去して第2フィン構造にリセスを形成し、これにより残った歪緩和バッファ層(212’、312”)を露出させる工程と、次に、
残った歪緩和バッファ層(212’、312”)の上に上部層(213、313”)をエピタキシャル成長させて、第2フィン構造のリセスを充填する工程であって、上部層(213、313”)の組成は、アズグロウン状態で、第2上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、を含む方法。 - 第1上部層(310)およびSRB2(303)は同じ組成を有し、さらに、
第2フィン構造中にリセスを形成する工程と同時に、第1フィン構造中にリセスを形成し、これにより、第1フィン構造の第1上部層および/またはSRB2の一部を消費し、残ったSRB2(303’)を露出させる工程と、
第2フィン構造中のリセスを充填する工程と同時に、残ったSRB2(303’)の上の上部層(313”、313’)のエピタキシャル成長により、第1フィン構造中のリセスを充填する工程であって、アズグロウン状態で、上部層が、第2フィン構造中の第2移動度増強歪を受け、第1フィン構造中の第1移動度増強歪を受けるように、上部層の組成が選択され、第1および第2の移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられる工程と、を含む請求項8に記載の方法。 - 第2の移動度増強歪は圧縮歪であり、第1移動度増強歪は引っ張り歪である請求項8または9のいずれかに記載の方法。
- SRB1はSi1−xGexを含み、SRB2はSi1−yGeyを含み、上部層と第1上部層のそれぞれはSi1−zGezを含み、y<z<x、0<x≦1、0<y<1、0<z<1である請求項10に記載の方法。
- SRB1はSi1−xGexを含み、SRB2はSi1−wCwを含み、上部層と第1上部層のそれぞれはSi1−yGeyを含み、y<x、0<x<1、0≦y<1、0<w≦0である請求項10にかかる方法。
- SRB1はGe1−tSntを含み、SRB2はSi1−xGexを含み、上部層と第1上部層のそれぞれはSi1−yGeyを含む。ここで、y>x、0<x<1、0<y≦1、0<t≦0.1である請求項10に記載の方法。
- それぞれのチャネルが移動度増強歪を受けるデュアルチャネルFinFETデバイスであって、
分離領域(201、301)により分離された少なくとも2つのフィン構造(I、II)を含む基板(200、300)であって、少なくとも2つのフィン構造のそれぞれはソース領域とドレイン領域に物理的に接触し、
少なくとも2つのフィン構造(I、II)のそれぞれは、基板の上にあってこれと接触する歪緩和バッファ層(SRB)を含み、SRBは少なくとも2つの層を含み、SRB1(202、302)は基板の上にあってこれと接触し、SRB2(203、303)はSRB1の上にあってこれと接触し、
第1フィン構造はさらにSRB2(203)の上にあってこれと接触する第1上部層(210)を含み、第1上部層は基板から突出して、p型またはn型のチャネルを形成するのに適し、第1上部層(210)とSRB2の組成は、第1フィン構造の上部層が、アズグロウン状態で、第1移動度増強歪を受けるように選択され、第1移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられ、
第2フィン構造のSRB(212”、312”)の上部部分は歪緩和されて、第2フィン構造はさらにSRB2(212”、312”)の歪緩和された上部部分の上にあってこれと接触した上部層(213、313”)を含み、上部層(213、313”)は基板から突出し、n型またはp型のチャネルを形成するのに適し、
上部層(213、313”)の組成は、アズグロウン状態で、上部層が第2移動度増強歪を受けるように選択され、第2移動度増強歪は、ソース領域からドレイン領域に向かう長手方向に与えられるデバイス。
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