專利名稱：一種提高晶體管載流子遷移率的pmos結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)，屬于集成電路領(lǐng)域，尤其涉及一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體相關(guān)制造工藝的發(fā)展以及集成電路芯片按照比例尺寸縮小的趨勢(shì)，應(yīng)力工程在半導(dǎo)體工藝和半導(dǎo)體器件性能方面所起的作用越來(lái)越明顯，應(yīng)力工程廣泛適應(yīng)于改進(jìn)晶體管載流子遷移率的半導(dǎo)體器件上。目前，就有一些應(yīng)用在一些特殊的芯片類型上， 如互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS，Complementary Metal-Oxide-Semiconductor)器件。通常，在CMOS器件的復(fù)雜制備工藝流程中存在各種各樣的應(yīng)力，由于器件尺寸的逐步縮小，而最終留在器件溝道中的應(yīng)力對(duì)器件的性能有著較大的影響。很多應(yīng)力對(duì)器件的性能是有改善的，不同種類的應(yīng)力對(duì)器件中的載流子(即電子和空穴)遷移率有著不同的影響作用。圖1為現(xiàn)有技術(shù)的一個(gè)P型的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的俯視結(jié)構(gòu)圖。構(gòu)成晶體管100柵極101的材料一般為柵多晶硅，柵極101兩側(cè)的襯底999 (參考圖2)上形成成對(duì)的有源區(qū)120，有源區(qū)120兩側(cè)為淺溝槽隔離區(qū)200，圖1中未示出柵極101豎直下方的溝道104 (參考圖2)，淺溝槽隔離區(qū)200至溝道104的距離為第一寬度a。圖1中，第一寬度a的長(zhǎng)度等于通孔300的直徑長(zhǎng)以及通孔300與溝道之間的距離c和通孔300與淺溝槽隔離區(qū)200之間的距離b的總和。再參考圖2是一個(gè)P型的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管100的結(jié)構(gòu)示意圖，柵極101四周設(shè)置有側(cè)墻隔離層106，柵氧化物層105將柵極101與溝道104絕緣隔離，如果在溝道104施加沿溝道方向的壓應(yīng)力F，則PMOS器件100的空穴遷移率有所提高，這一結(jié)果是我們所期望的。因此，在使整個(gè)生成器件的制備保持不復(fù)雜化的前提下，利用應(yīng)力工程來(lái)改善半導(dǎo)體器件的性能，尤其提供一種利用應(yīng)力因素以增加施加PMOS器件的溝道方向上的壓應(yīng)力，來(lái)提高PMOS器件中的空穴遷移率的器件結(jié)構(gòu)和工藝方法就顯得尤為重要了。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是通過(guò)設(shè)計(jì)一種有源區(qū)的結(jié)構(gòu)來(lái)提高晶體管載流子遷移率。本發(fā)明公開一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS器件，包括 具有若干成對(duì)有源區(qū)的襯底，每一對(duì)有源區(qū)之間形成有溝道； 柵極，位于所述溝道上方；
所述成對(duì)有源區(qū)的外圍的兩側(cè)分別設(shè)置有淺溝槽隔離區(qū)，所述淺溝槽隔離區(qū)至所述溝道的距離為第一寬度；
若干通孔，其底端接觸所述有源區(qū)，另一端豎直向上；
其中，位于所述柵極同一側(cè)的兩相鄰?fù)字g具有第一間距，所述第一間距滿足在所述兩相鄰?fù)字g形成淺溝槽隔離區(qū)的延伸段；
兩相鄰?fù)椎锥酥g的有源區(qū)具有第二寬度，所述第二寬度為所述淺溝槽隔離區(qū)的延伸段至所述溝道的距離，所述第二寬度小于所述第一寬度；
所述淺溝槽隔離區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)小于所述有源區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)。上述的器件，其中，所述成對(duì)有源區(qū)包括源極和漏極。上述的器件，其中，所述有源區(qū)包括硅。 上述的器件，其中，所述淺溝槽隔離區(qū)包括二氧化硅。本發(fā)明通過(guò)縮小部分淺溝槽隔離區(qū)與溝道之間的距離，使得淺溝槽隔離區(qū)對(duì)溝道施加的壓應(yīng)力效果大大提高，從而起到提高PMOS器件的晶體管載流子遷移率的效果。本發(fā)明的器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)工藝相適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。


通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、外形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。在附圖中，為清楚明了，放大了部分部件。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)P型的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的俯視結(jié)構(gòu)圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)中，一個(gè)P型的金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；以
及
圖3示出了根據(jù)本發(fā)明的，一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。此處所描述的具體實(shí)施方式
僅用于解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。參考圖3所示的根據(jù)本發(fā)明的，一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS結(jié)構(gòu)。一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS器件，包括
具有若干成對(duì)有源區(qū)120的襯底999，每一對(duì)有源區(qū)之間形成有溝道104 (參考圖2)； 柵極101，位于所述溝道104上方；
所述成對(duì)有源區(qū)120的外圍的兩側(cè)分別設(shè)置有淺溝槽隔離區(qū)200(圖3中未標(biāo)示，參考圖1)，所述淺溝槽隔離區(qū)200至所述溝道104的距離為第一寬度a ； 若干通孔300，其底端接觸所述有源區(qū)120，另一端豎直向上； 位于所述柵極同一側(cè)的兩相鄰?fù)字g具有第一間距e，所述第一間距e滿足在所述兩相鄰?fù)?00之間形成淺溝槽隔離區(qū)200的延伸段210，如圖3所示的有源區(qū)120的部分， 柵極101的每一側(cè)的三個(gè)通孔300之間分別設(shè)置有一個(gè)淺溝槽隔離區(qū)200的延伸段210。兩相鄰?fù)?00底端之間的有源區(qū)120具有第二寬度d，所述第二寬度為所述淺溝槽隔離區(qū)200的延伸段210至所述溝道104的距離，所述第二寬度d小于所述第一寬度a ；
圖3中，溝槽隔離區(qū)200的延伸段210是溝槽隔離區(qū)200的一部分，延伸段210的材料與溝槽隔離區(qū)200的材料相同。從圖3中可見，由于第二寬度d比第一寬度a小，相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的淺溝槽隔離區(qū)200與溝道104之間的距離縮短了，增加了淺溝槽隔離區(qū)200作用于器件溝道104 中的壓應(yīng)力，從而提高了 PMOS器件的空穴遷移率。相比現(xiàn)有技術(shù)，主要是通過(guò)將兩個(gè)同側(cè)通孔300之間的間距加大，使得淺溝槽隔離區(qū)200向兩個(gè)同側(cè)通孔300之間延伸一段長(zhǎng)度， 從而形成了第二寬度。進(jìn)一步地，結(jié)合參考圖2，所述成對(duì)有源區(qū)120包括源極102和漏極103。在一個(gè)具體實(shí)施例中，所述有源區(qū)包括硅(熱膨脹系數(shù)約為2. 5X10-6/K)。更為具體地，所述淺溝槽隔離區(qū)包括二氧化硅(熱膨脹系數(shù)約為0. 5X10-6/K)。本發(fā)明通過(guò)縮小部分淺溝槽隔離區(qū)與溝道之間的距離，使得淺溝槽隔離區(qū)對(duì)溝道施加的壓應(yīng)力效果大大提高，從而起到提高PMOS器件的晶體管載流子遷移率的效果。本發(fā)明的器件具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，與傳統(tǒng)工藝相適應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)。本領(lǐng)域技術(shù)人員結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)以及上述實(shí)施例可以實(shí)現(xiàn)所述變化例，這樣的變化例并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容，在此不予贅述。以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS器件，包括 具有若干成對(duì)有源區(qū)的襯底，每一對(duì)有源區(qū)之間形成有溝道； 柵極，位于所述溝道上方；所述成對(duì)有源區(qū)的外圍的兩側(cè)分別設(shè)置有淺溝槽隔離區(qū)，所述淺溝槽隔離區(qū)至所述溝道的距離為第一寬度；若干通孔，其底端接觸所述有源區(qū)，另一端豎直向上；其特征在于，位于所述柵極同一側(cè)的兩相鄰?fù)字g具有第一間距，所述第一間距滿足在所述兩相鄰?fù)字g形成淺溝槽隔離區(qū)的延伸段；兩相鄰?fù)椎锥酥g的有源區(qū)具有第二寬度，所述第二寬度為所述淺溝槽隔離區(qū)的延伸段至所述溝道的距離，所述第二寬度小于所述第一寬度；所述淺溝槽隔離區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)小于所述有源區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的器件，其特征在于，所述成對(duì)有源區(qū)包括源極和漏極。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述有源區(qū)包括硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的器件，其特征在于，所述淺溝槽隔離區(qū)包括二氧化硅。
全文摘要
一種提高晶體管載流子遷移率的PMOS器件，包括具有若干成對(duì)有源區(qū)的襯底，每一對(duì)有源區(qū)之間形成有溝道；柵極，位于所述溝道上方；所述成對(duì)有源區(qū)的外圍的兩側(cè)分別設(shè)置有淺溝槽隔離區(qū)，所述淺溝槽隔離區(qū)至所述溝道的距離為第一寬度；若干通孔，其底端接觸所述有源區(qū)，另一端豎直向上；位于所述柵極同一側(cè)的兩相鄰?fù)字g具有第一間距，所述第一間距滿足在所述兩相鄰?fù)字g形成淺溝槽隔離區(qū)的延伸段；兩相鄰?fù)椎锥酥g的有源區(qū)具有第二寬度，所述第二寬度為所述淺溝槽隔離區(qū)的延伸段至所述溝道的距離，所述第二寬度小于所述第一寬度；所述淺溝槽隔離區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)小于所述有源區(qū)的材料的熱膨脹系數(shù)。
文檔編號(hào)H01L29/78GK102446971SQ201110265259
公開日2012年5月9日 申請(qǐng)日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者俞柳江 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司