[发明专利]具有非松弛应变通道的场效应晶体管

说明书

本发明涉及具有非松弛应变通道的场效应晶体管，其用于场效应晶体管的装置结构及使用硅绝缘体衬底的装置层形成此类装置结构的方法。在装置层中形成通道及隔离区。位于栅极结构下方的通道于装置层上形成并在应变下由半导体材料所构成。装置层的一部分位于隔离区与通道之间。装置层的此部分处于比通道的半导体材料中的应变更小的应变下。

技术领域

本发明大体上是关于集成电路，并且特别的是，关于具有应变通道的场效应晶体管用的装置结构及形成此类装置结构的方法。

背景技术

在微处理器、静态随机存取内存、以及其它类型的数字集成电路中，使用互补式金属氧化物半导体(CMOS)技术。大体上，CMOS技术凭靠互补及对称的p型与n型场效应晶体管(nFET与pFET)对以实施逻辑功能。平面型场效应晶体管包括主动半导体区、界定于主动半导体区中的源极与漏极、以与栅极电极。对栅极电极施加超过特性阈值电压的控制电压时，反转或空乏层通过产生的电场在介于源极与漏极之间的主动半导体区中所界定的通道中形成，而且源极与漏极之间出现载子流动以产生装置输出电流。

上覆半导体绝缘体(SOI)衬底可在CMOS技术中有所帮助。与使用主体硅晶圆建置的场效应晶体管相比较，上覆半导体绝缘体衬底允许以显著更高速度操作，同时改善电隔离并减少电损耗。场效应晶体管的效能可透过使用薄型主动半导体层来改善，其允许场效应晶体管在全空乏状态下操作，对栅极电极施加标准控制电压时，空乏层于此全空乏状态下延展至埋置型氧化物层。

在某些技术节点中，可将不同通道材料用于n型场效应晶体管装置及p型场效应晶体管装置。举例而言，若通道由与硅不同的半导体材料所组成，则可增强p型场效应晶体管的装置效能。举例而言，p型场效应晶体管的通道可由硅锗(SiGe)所组成，其特征在于比硅的空穴迁移率更大的更高空穴载子迁移率。

半导体制作中将浅沟槽隔离(shallow trench isolation；STI)用于隔离邻接的场效应晶体管。浅沟槽隔离是通过蚀刻局限主动半导体区的沟槽并以诸如二氧化硅的电绝缘体填充沟槽所形成。在某些环境下，浅沟槽隔离可能使p型场效应晶体管的SiGe通道中存在的应变令人不希望地松弛。

需要具有应变通道的场效应晶体管用的改良型装置结构及形成此类装置结构的方法。

发明内容

在本发明的一具体实施例中，提供一种用于使用硅绝缘体衬底(silicon-on-insulator substrate)的装置层形成装置结构的方法。在装置层中形成通道及隔离区。位于栅极结构下方的通道于装置层上形成并在应变下由半导体材料所构成。装置层的一部分位于隔离区与通道之间。装置层的此部分处于比通道的半导体材料中的应变更小的应变下。

在本发明的一具体实施例中，提供一种使用硅绝缘体衬底的装置层形成的装置结构。装置结构包括位在该装置层上的栅极结构、位在该装置层中的通道、以及位在该装置层中的隔离区。通道位于该栅极结构中，并且该通道由半导体材料在应变下所构成。装置层的一部分位于隔离区与通道之间。装置层的此部分处于比通道的半导体材料中的应变更小的应变下。

附图说明

附图是合并于本说明书的一部分并构成该部分，绘示本发明的各项具体实施例，并且连同上述对本发明的一般性说明、及下文对具体实施例提供的详细说明，目的是为了阐释本发明的具体实施例。

图1至图5是衬底的一部分的截面图，其根据本发明的一具体实施例绘示形成装置结构的制作程序的接连阶段。

图6是示意性俯视图，其中为求清楚说明而展示栅极堆叠、装置层的已处理部分、沟槽隔离区、以及在该已处理部分中提供应变保存性的装置层的部分。

主要组件符号说明

10 上覆半导体绝缘体(SOI)衬底

12 装置层