Kurze Beschreibung der FigurenBrief description of the figures
1 zeigt
eine Querschnittsansicht eines integrierten Schaltkreises gemäß einer
Ausführungsform, 1 shows a cross-sectional view of an integrated circuit according to an embodiment,
1A zeigt
eine schematische Draufsicht auf den integrierten Schaltkreis der 1, 1A shows a schematic plan view of the integrated circuit of 1 .
die 2 bis 4 zeigen
Querschnittsansichten einer Ausführungsform
eines integrierten Schaltkreises während einiger Verfahrensschritte
eines Verfahrens gemäß einer
Ausführungsform,the 2 to 4 12 show cross-sectional views of an embodiment of an integrated circuit during some method steps of a method according to an embodiment,
4A zeigt
ein Konzentrationsprofil eines Getter-Materials in einem Substrat entlang
einer lateralen Richtung, 4A shows a concentration profile of a getter material in a substrate along a lateral direction,
4B zeigt
einen optionalen Schritt einer thermischen Behandlung, 4B shows an optional step of a thermal treatment,
4C zeigt einen optionalen Schritt des
Implantierens eines nicht dotierenden Materials, 4C shows an optional step of implanting a non-doping material,
die 5 bis 8 zeigen
Querschnittsansichten einer Ausführungsform
eines integrierten Schaltkreises während weiterer Schritte des
Verfahrens und die 9A und 9B zeigen
eine beispielhafte Ausführungsform
hinsichtlich der Ausbildung dotierter Implantationsgebiete.the 5 to 8th 12 show cross-sectional views of an embodiment of an integrated circuit during further steps of the method and FIGS 9A and 9B show an exemplary embodiment with regard to the formation of doped implantation regions.
Detaillierte BeschreibungDetailed description
1 zeigt
einen integrierten Schaltkreis 10 gemäß einer Ausführungsform.
In der Querschnittsansicht der 1 ist ein
Substrat 1 dargestellt, das eine Substratoberfläche 1a aufweist.
Die Substratoberfläche 1a kann
eine Hauptfläche
des Substrats, das heißt
eine Fläche
sein, an der eine Vielzahl von Transistoren und anderen Bauelementen
auszubilden ist, um einen integrierten Schaltkreis zu erhalten. Das
Substrat 1 ist aus einem Substratmaterial gebildet. Der
integrierte Schaltkreis 10 weist zumindest einen auf dem
Substrat 1 angeordneten strukturierten Gatestapel 5 auf.
Der integrierte Schaltkreis 10 weist weiterhin eine vergrabene
Getterschicht 32 sowie Dotierstoffimplantationsgebiete 23 auf.
Gemäß einer Ausführungsform
kann ein Transistor 30 an dem zumindest einen strukturierten
Gatestapel 5 ausgebildet sein. 1 shows an integrated circuit 10 according to one embodiment. In the cross-sectional view of 1 is a substrate 1 shown, which is a substrate surface 1a having. The substrate surface 1a may be a main surface of the substrate, that is, a surface on which a plurality of transistors and other devices are to be formed to obtain an integrated circuit. The substrate 1 is formed of a substrate material. The integrated circuit 10 has at least one on the substrate 1 arranged structured gate stack 5 on. The integrated circuit 10 also has a buried getter layer 32 as well as dopant implantation areas 23 on. According to one embodiment, a transistor 30 on the at least one structured gate stack 5 be educated.
Der
strukturierte Gatestapel 5 enthält eine Gateoxidschicht 2,
mindestens eine leitfähige
Gateschicht 3 und eine Gateisolationsschicht 4.
An entgegengesetzten Seiten des strukturierten Gatestapels können Spacer 6 vorgesehen
sein. Der strukturierte Gatestapel 5 besitzt eine Breite
w (von beispielsweise zwischen 70 Nanometern und 20 Nanometern)
in lateraler Richtung x. Die Höhe
des strukturierten Gatestapels (seine vertikale Abmessung in Richtung senkrecht
zur Substratoberfläche 1a)
kann zwischen 100 und 200 Nanometern liegen. Jedoch können ebenso
auch andere Abmessungen für
die Breite und die Höhe
des strukturierten Gatestapels gewählt werden. Die Höhe des mindestens
einen strukturierten Gatesta pels kann so groß gewählt werden, dass die Amorphisierungstiefe
in dem Substrat größer gewählt werden
kann, ohne das das Gateoxid einem Beschuss mit Ionen ausgesetzt
wird, wobei die Gateoxidschicht 2 durch die Schichten 3 und 4 von
dem implantierten Präamorphisierungsmaterial
geschützt wird,
das in das Substrat mit einer größeren Implantationsenergie
implantiert wird.The structured gate stack 5 contains a gate oxide layer 2 , at least one conductive gate layer 3 and a gate insulation layer 4 , Spacers can be used on opposite sides of the structured gate stack 6 be provided. The structured gate stack 5 has a width w (of, for example, between 70 nanometers and 20 nanometers) in the lateral direction x. The height of the structured gate stack (its vertical dimension in the direction perpendicular to the substrate surface 1a ) can be between 100 and 200 nanometers. However, other dimensions may also be selected for the width and height of the patterned gate stack. The height of the at least one patterned gate stack can be chosen to be large enough to allow the depth of amorphization in the substrate to be increased without exposing the gate oxide to ion bombardment, the gate oxide layer 2 through the layers 3 and 4 is protected by the implanted preamorphisation material which is implanted in the substrate with a larger implantation energy.
Der
integrierte Schaltkreis der Ausführungsform
der 1 umfasst eine vergrabene Getterschicht 32 mit
einem Getter-Material 12.
Die vergrabene Getterschicht 32 ist in einem Abstand D
von der Substratoberfläche 1a angeordnet.
Die vergrabene Getterschicht 32 kann zwischen einer ersten
Substrattiefe d1 und einer zweiten Substrattiefe d2 angeordnet sein.
Die vergrabene Getterschicht 32 dient dazu, das oberhalb
der Getterschicht 32 angeordnete Substratmaterial von End-of-range-Defekten zu schützen, die
innerhalb oder unterhalb der (das heißt tiefer als die) Getterschicht
angeordnet sind. weiterhin ist die Getterschicht 32 in
vertikaler Richtung in einer solchen Tiefe angeordnet, dass Zwischengitteratome
des Substratmaterials, die während
der Ausbildung der Dotierstoffimplantationsgebiete 23 durch das
Implantieren versetzt worden sind, ebenfalls innerhalb oder unterhalb
der Getterschicht 32 angeordnet sind. Dementsprechend kann
die vergrabene Getterschicht relativ nahe an der Substratoberfläche angeordnet
sein. Der Abstand D zwischen der Getterschicht 32 und der
Substratoberfläche 1a kann beispielsweise
zwischen 50 und 300 Nanometer betragen. Jedoch können ebenso auch andere Abmessungen
gewählt
werden. Die Getterschicht 32 kann als Getter-Material 12 beispielsweise
Kohlenstoff enthalten. Alternativ kann die Getterschicht 32 als
Getter-Material 12 ebenso Sauerstoff oder Fluor enthalten.
Jedoch können
ebenso auch andere Materialien für
das Getter-Material 12 verwendet werden.The integrated circuit of the embodiment of the 1 includes a buried getter layer 32 with a getter material 12 , The buried getter layer 32 is at a distance D from the substrate surface 1a arranged. The buried getter layer 32 can be arranged between a first substrate depth d1 and a second substrate depth d2. The buried getter layer 32 serves this, above the getter layer 32 arranged substrate material of end-of-range defects, which are located within or below the (ie deeper than) Getterschicht. furthermore, the getter layer is 32 arranged in the vertical direction at such a depth that interstitial atoms of the substrate material, during the formation of the Dotierstoffimplantationsgebiete 23 implanted, also within or below the getter layer 32 are arranged. Accordingly, the buried getter layer may be disposed relatively close to the substrate surface. The distance D between the getter layer 32 and the substrate surface 1a For example, it can be between 50 and 300 nanometers. However, other dimensions can be chosen as well. The getter layer 32 Can be used as a getter material 12 for example, contain carbon. Alternatively, the getter layer 32 as a getter material 12 also contain oxygen or fluorine. However, other materials for the getter material can as well 12 be used.
Der
integrierte Schaltkreis 12 weist auf entgegengesetzten
des strukturierten Gatestapels 5 Dotierstoffimplantationsgebiete 23 auf.
Die Dotierstoffimplantationsgebiete 23 können beispielsweise Source/Drain-Implantationsgebiete,
LDD-Gebiete (Lightly Doped Drain-Gebiete, das heißt Gebiete
desselben Dotierstofftyps, aber geringerer Tiefe des Dotierstoffprofils
als die Source/Drain-Implantationsgebiete) oder Kontaktimplantationsgebiete
sein. Insbesondere können
die Dotierstoffimplantationsgebiete 23 eines oder mehrerer
dieser Arten von Implantationsgebieten umfassen. Beispielsweise
sind in 1 flachere LDD-Gebiete (die
unterhalb der Spacer 6 verlaufen) wie auch geringfügig tiefere
Source/Drain-Implantationsgebiete
dargestellt. Beliebige Atome des Substratmaterials, die infolge
der Implantation des zweiten Materials 13, welches die
Dotierstoffimplantationsgebiete bildet, von ihren ursprünglichen
Positionen verschoben wurden, sind innerhalb der vergrabenen Getterschicht 32 oder
unterhalb der vergrabenen Getterschicht 32 angeordnet.
Dementsprechend trennt die vergrabene Getterschicht 32 die aktiven
Gebiete des Transistors 30 und das oberhalb der vergrabenen
Getterschicht angeordnete Substratmaterial von jeglichen Zwischengitteratomen
des Substratmaterials. Dadurch werden Leckströme beträchtlich verringert. Der integrierte
Schaltkreis 10 der 1 kann ein
beliebiger integrierter Schaltkreis sein, in dem die "Transient Enhancend
Diffusion" (TED)
verringert werden soll. Beispielsweise kann der integrierte Schaltkreis
ein Logikschaltkreis oder ein Speicherbauteil sein. Der integrierte
Schaltkreis 10 kann einen Supportbereich für ein Speicherzellenfeld
oder für
einen beliebigen anderen Bereich des integrierten Schaltkreises
umfassen.The integrated circuit 12 points to opposite of the structured gate stack 5 Dotierstoffimplantationsgebiete 23 on. The dopant implantation areas 23 For example, source / drain implantation regions, LDD (lightly doped drain) regions, that is, regions of the same dopant type but less depth of the dopant profile than the source / drain implantation regions) or contact implantation regions may be. In particular, the dopant implantation areas 23 one or more of these types of implantation regions. For example, in 1 flatter LDD areas (below the spacers 6 run) as well as slightly deeper source / drain implantation areas shown. Any atoms of the substrate material resulting from the implantation of the second material 13 forming the dopant implantation regions shifted from their original positions are within the buried getter layer 32 or below the buried getter layer 32 arranged. Accordingly, the buried getter layer separates 32 the active regions of the transistor 30 and the substrate material disposed above the buried getter layer of any interstitial atoms of the substrate material. As a result, leakage currents are considerably reduced. The integrated circuit 10 of the 1 can be any integrated circuit in which the Transient Enhancing Diffusion (TED) is to be reduced. For example, the integrated circuit may be a logic circuit or a memory device. The integrated circuit 10 may include a support area for a memory cell array or for any other area of the integrated circuit.
In
dieser Anmeldung werden durchweg dieselben jeweiligen Bezugszeichen
verwendet, um ein beliebiges Element in den Figuren zu bezeichnen.In
This application will be the same reference numerals throughout
used to designate any element in the figures.
1A zeigt
eine schematische Draufsicht auf ein Beispiel einer Ausführungsform
eines integrierten Schaltkreises 10. Der integrierte Schaltkreis 10 kann
zumindest einen Transistor 30 umfassen, der an dem zumindest
einen Gatestapel ausgebildet ist. Der zumindest eine Transistor,
der an dem zumindest einen Gatestapel ausgebildet ist, kann beispielsweise
in einem Logikbereich 29 des integrierten Schaltkreises 10 vorgesehen
sein. 1A shows a schematic plan view of an example of an embodiment of an integrated circuit 10 , The integrated circuit 10 can at least one transistor 30 comprise, which is formed on the at least one gate stack. The at least one transistor which is formed on the at least one gate stack may, for example, be in a logic area 29 of the integrated circuit 10 be provided.
Der
integrierte Schaltkreis kann jede beliebige Art von integriertem
Schaltkreis, beispielsweise ein logischer integrierter Schaltkreis
sein. Der integrierte Schaltkreis 10 kann einen Logikschaltkreis 29 umfassen,
kann jedoch ebenso mindestens einen weiteren Schaltkreisbereich
umfassen. Beispielsweise kann der integrierte Schaltkreis 10 ebenso
mindestens ein Speicherzellenfeld 28 umfassen. Der Logikschaltkreis 29 kann
beispielsweise ein Supportbereich oder ein Peripheriebereich für mindestens
ein Speicherzellenfeld 28 sein. Jedoch braucht der integrierte
Schaltkreis 10 kein Speicherbauteil zu sein. Stattdessen
kann der integrierte Schaltkreis 10 ebenso ein logischer
integrierter Schaltkreis sein.The integrated circuit may be any type of integrated circuit, such as a logic integrated circuit. The integrated circuit 10 can be a logic circuit 29 but may also include at least one other circuit area. For example, the integrated circuit 10 as well as at least one memory cell array 28 include. The logic circuit 29 may for example be a support area or a peripheral area for at least one memory cell array 28 be. However, the integrated circuit needs 10 not to be a memory component. Instead, the integrated circuit 10 as well be a logical integrated circuit.
Die 2 bis 8 zeigen
eine Ausführungsform
eines Verfahrens zum Ausbilden eines integrierten Schaltkreises.
Gemäß 2 wird
zumindest ein strukturierter Gatestapel 5 auf dem Substrat 1 ausgebildet.
Das Substrat 1 kann ein Halbleitersubstrat sein. Das Substrat 1 enthält ein Substratmaterial,
beispielsweise ein Halbleitermaterial. Das Substrat be sitzt eine
Substratoberfläche 1a,
auf der der zumindest eine strukturierte Gatestapel 5 ausgebildet ist.The 2 to 8th show an embodiment of a method for forming an integrated circuit. According to 2 becomes at least a structured gate stack 5 on the substrate 1 educated. The substrate 1 may be a semiconductor substrate. The substrate 1 contains a substrate material, for example a semiconductor material. The substrate be sitting a substrate surface 1a on which the at least one structured gate stack 5 is trained.
Wie
aus 2 ersichtlich ist, wird eine Gateoxidschicht 2 auf
der Substratoberfläche 1a und
mindestens eine leitfähige
Gateschicht 3 auf der Gateoxidschicht 2 ausgebildet.
Weiterhin wird eine Gateisolationsschicht 4 auf der leitfähigen Gateschicht 3 ausgebildet.
Anschließend
werden zumindest die Gateisolationsschicht 4 und die leitfähige Gateschicht 3 strukturiert,
wodurch mindestens ein strukturierter Gatestapel 5 gebildet
wird, der oberhalb der Substratoberfläche 1a das Gateoxid 2,
die leitfähige Gateschicht 3 und
die Gateisolationsschicht 4 enthält. Die Gateoxidschicht kann
beispielsweise aus Siliziumdioxid bestehen und die leitfähige Gateschicht kann
beispielsweise Polysilizium oder – alternativ oder zusätzlich – eine Metallschicht
umfassen. Jedoch können
andere Arten von Materialien ebenso eingesetzt werden. Die Dicke
der mindestens einen leitfähigen
Gateschicht 3 kann zwischen 50 und 200 Nanometer, beispielsweise
100 Nanometer gewählt werden.
Jedoch können
andere Werte für
die Dicke ebenso gewählt
werden. Die mindestens eine leitfähige Gateschicht kann eine
Polysiliziumschicht und eine oberhalb der Polysiliziumschicht angeordnete Metallschicht
umfassen, wobei beide Schichten beispielsweise eine Dicke von 50
Nanometern besitzen. Jedoch können
ebenso auch andere numerische Werte für die Dicke eingesetzt werden.
Die Gateisolationsschicht kann eine Siliziumnitridschicht sein und
kann eine Dicke von zwischen 50 und 200 Nanometern, beispielsweise
von 100 Nanometern besitzen. Jedoch können andere Beträge für die Dicke ebenso
eingesetzt werden. Durch Strukturieren zumindest der Schichten 4 und 3 entsteht
ein strukturierter Gatestapel mit einer Breite w. Die Breite w des mindestens
einen strukturierten Gatestapels 5 kann beispielsweise
zwischen 25 Nanome tern und 100 Nanometern betragen. Jedoch kann
auch ein außerhalb
dieses Bereichs liegender Wert der Breite w gewählt werden. Wie aus 2 ersichtlich
ist, kann das Material des Substrats 1 ein kristallines
Substratmaterial 9 sein.How out 2 is apparent, a gate oxide layer 2 on the substrate surface 1a and at least one conductive gate layer 3 on the gate oxide layer 2 educated. Furthermore, a gate insulation layer becomes 4 on the conductive gate layer 3 educated. Subsequently, at least the gate insulation layer 4 and the conductive gate layer 3 structured, creating at least one structured gate stack 5 is formed, which is above the substrate surface 1a the gate oxide 2 , the conductive gate layer 3 and the gate insulation layer 4 contains. The gate oxide layer can consist, for example, of silicon dioxide, and the conductive gate layer can, for example, comprise polysilicon or-alternatively or additionally-a metal layer. However, other types of materials can be used as well. The thickness of the at least one conductive gate layer 3 can be chosen between 50 and 200 nanometers, for example 100 nanometers. However, other values for the thickness can also be chosen. The at least one conductive gate layer may comprise a polysilicon layer and a metal layer arranged above the polysilicon layer, wherein both layers have, for example, a thickness of 50 nanometers. However, other numerical values for the thickness can be used as well. The gate insulating layer may be a silicon nitride layer and may have a thickness of between 50 and 200 nanometers, for example 100 nanometers. However, other amounts can be used for the thickness as well. By structuring at least the layers 4 and 3 this results in a structured gate stack with a width w. The width w of the at least one structured gate stack 5 may for example be between 25 nanometers and 100 nanometers. However, a value of width w outside this range can also be selected. How out 2 it can be seen, the material of the substrate 1 a crystalline substrate material 9 be.
Wie
in 3 dargestellt, kann ein erstes Material wie beispielsweise
Germanium, Silizium, Argon, Krypton oder Xenon oder irgendein anderes
Material, das nicht zur Ausbildung von n-dotierten oder p-dotierten
Substratbereichen in dem Substrat führt, in das Substrat implantiert
werden. Die Implantation kann beispielsweise entlang der negativen
vertikalen Richtung-z durchgeführt
werden. Die Implantation des ersten Materials 11 dient
dazu, das Substratmaterial 9 (2) zu amorphisieren,
wodurch zumindest in einem Bereich zwischen der Substratoberfläche 1a und
einer Amorphisierungstiefe d0 ein amorphes Substratmaterial 8 entsteht.
Beispielsweise kann die Amorphisierungstiefe größer als das doppelte der Breite
w des strukturierten Gatestapels 5 sein und vorzugsweise
zwischen dem vierfachen und dem achtfachen der Breite des strukturierten
Gatestapels 5 betragen. Beispielsweise kann eines der Materialien
Germanium, Silizium, Argon, Krypton oder Xenon (oder ein beliebiges
anderes Material, das keine n-dotierten
oder p-dotierten Substratbereiche bildet) in das Substrat implantiert
werden, etwa bis zu einer maximalen Tiefe von ungefähr 150 Nanometern.
Die Implantationsdosis des ersten Materials, etwa Germanium, kann
beispielsweise zwischen 1013 und 1016 Atomen pro Quadratzentimeter, vorzugsweise
zwischen 1014 und 5 × 1014/cm2 gewählt
werden. Die Implantationsenergie kann beispielsweise zwischen 50
und 250 keV gewählt
werden. Angesichts des Umstands, dass die Amorphisierungstiefe d0 beispielsweise
mindestens doppelt so groß wie
die Breite w des strukturierten Gatestapels 5 sein kann, bewirkt
der amorphisierte Bereich aus amorphem Substratmaterial 8 eine
vollständige
Abschirmung der Bodenfläche
des strukturierten Gatestapels von dem nicht-amorphisierten, kristallinen
Substratmaterial 9, das unterhalb der Amorphisierungstiefe
weiter besteht. Insbesondere in einer Substrattiefe, die beinahe
so groß wie
(jedoch kleiner als) die Amorphisierungstiefe d0 ist, ist das Substratmaterial,
das durch den strukturierten Gatestapel 5 abgeschattet
wird (das heißt
Substratmaterial, das in lateraler Richtung x in derselben lateralen
Position angeordnet ist wie der Gatestapel 5), amorphisiert
oder zumindest frei von End-of-range-Defekten. End-of-range-Defekte sind
Defekte in einem Kristallgitter, die von der teilweisen Amorphisierung
eines ehemals einkristallinen Substratmaterials herrühren. In
einem einkristallinen Substrat liegt ein einkristallines Kristallgitter
vor, das aus den Atomen des Substratmaterials gebildet ist. Infolge
der Amorphisierung eines Teils des Substrats (etwa des Substratbereichs
zwischen der Substratoberfläche 1a und
der Amorphisierungstiefe d0 in 3) tritt
in dem nicht-amorphisierten
Substratmaterial eine Vielzahl von Defekten in dem nicht-amorphisierten
Substratbereich nahe der Phasengrenze zwischen der kristallinen
Phase und der amorphen Phase auf. Solche End-of-range-Defekte können, wenn
sie in der Nähe
eines aktiven Gebiets (etwa beispielsweise eines Kanalgebiets oder
von Source/Drain-Gebieten eines Transistors) angeordnet sind, Leckströme erzeugen,
die die Performance des Transistors verschlechtern, insbesondere
wenn sie sich der Substratoberfläche
nähern.
In 3 jedoch sind alle End-of-range-Defekte 33 in
einem Abstand von der Substratoberfläche 1a angeordnet,
der mindestens so groß oder
größer ist
als d0, was der Amorphisierungstiefe entspricht.As in 3 As shown, a first material such as germanium, silicon, argon, krypton or xenon or any other material that does not result in the formation of n-doped or p-doped substrate regions in the substrate may be implanted in the substrate. The implantation may, for example, be performed along the negative vertical direction -z. The implantation of the first material 11 serves to the substrate material 9 ( 2 ), whereby at least in a region between the substrate surface 1a and an amorphization depth d0, an amorphous substrate material 8th arises. For example, the amorphization depth may be greater than twice the width w of the patterned gate stack 5 and preferably between four and eight times the width of the patterned gate stack 5 be. For example, one of the materials germanium, silicon, argon, krypton, or xenon (or any other material that does not form n-doped or p-doped substrate regions) can be implanted into the substrate, up to a maximum depth of about 150 nanometers. The implantation dose of the first material, such as germanium, can be selected, for example, between 10 13 and 10 16 atoms per square centimeter, preferably between 10 14 and 5 × 10 14 / cm 2 . The implantation energy can be selected, for example, between 50 and 250 keV. In view of the fact that the amorphization depth d0 is, for example, at least twice as large as the width w of the structured gate stack 5 can be, causes the amorphized region of amorphous substrate material 8th a complete shielding of the bottom surface of the patterned gate stack from the non-amorphized, crystalline substrate material 9 that persists below the depth of amorphization. In particular, in a substrate depth that is nearly as large as (but less than) the depth of amorphization d0, the substrate material passing through the patterned gate stack is 5 is shadowed (that is substrate material, which is arranged in the lateral direction x in the same lateral position as the gate stack 5 ), amorphized or at least free from end-of-range defects. End-of-range defects are defects in a crystal lattice that result from the partial amorphization of a formerly monocrystalline substrate material. In a monocrystalline substrate, there is a monocrystalline crystal lattice formed of the atoms of the substrate material. Due to the amorphization of a portion of the substrate (such as the area of the substrate between the substrate surface 1a and the amorphization depth d0 in 3 In the non-amorphized substrate material, a plurality of defects occur in the non-amorphized substrate region near the phase boundary between the crystalline phase and the amorphous phase. Such end-of-range defects, when located in the vicinity of an active region (such as a channel region or source / drain regions of a transistor), can generate leakage currents that degrade the performance of the transistor, particularly when they do approach the substrate surface. In 3 however, all are end-of-range defects 33 at a distance from the substrate surface 1a arranged at least as large or larger than d0, which corresponds to the Amorphisierungstiefe.
In 3 kann
ebenso ein oberer Teilbereich des strukturierten Gatestapels 5 amorphisiert
werden. Beispielsweise können
die Gateisolationsschicht 4 und ein oberer Teilbereich
der mindestens einen leitfähigen
Gateschicht 3 amorphisiert werden. Jedoch wird das Gateoxid 2 vorzugsweise
mithilfe der mindestens einen leitfähigen Gateschicht 3 und der
Gateisolationsschicht 4, die oben auf der Gateoxidschicht 2 angeordnet
sind, vor einem Beschuss mit Ionen geschützt.In 3 may also be an upper portion of the structured gate stack 5 be amorphized. For example, the gate insulation layer 4 and an upper portion of the at least one conductive gate layer 3 be amorphized. However, the gate oxide becomes 2 preferably using the at least one conductive gate layer 3 and the gate insulation layer 4 at the top of the gate oxide layer 2 are arranged, protected from bombardment with ions.
Gemäß 4 wird
ein Getter-Material 12 in das Substrat implantiert. Das
Getter-Material kann Kohlenstoff sein. Alternativ kann das Getter-Material Sauerstoff
oder Fluor sein. Alternativ können
ebenso andere Materialien verwendet werden. Das Material in dem
Substrat 1 kann durch das Implantieren des Getter-Materials 12 bis
zu einem gewissen Ausmaß verdichtet
werden. Das Getter-Material 12 wird in das Substrat 1 in
eine Substrattiefe implantiert, die zwischen einer ersten Substrattiefe
d1 und einer zweiten Substrattiefe d2 reicht. Dadurch wird das Getter-Material 12 so
implantiert, dass es in einem Abstand D von der Substratoberfläche 1a angeordnet
ist. Die erste Tiefe d1 (die der minimalen Tiefe des Getter-Materials 12 entspricht,
das in das Substrat implantiert oder auf andere Weise eingebracht
wird) ist kleiner als die Amorphisierungstiefe d0. Weiterhin kann
auch die zweite Substrattiefe d2 (die der maximalen Tiefe des Getter-Materials 12 entspricht) ebenfalls
kleiner als die Amorphisierungstiefe d0 gewählt werden. Dementsprechend
wird vorzugsweise das Getter-Material 12 in einen Teilbereich
des amorphen Substratbereichs 21 implantiert, wie in 3 dargestellt.
Das Getter-Material 12 bildet einen Getter-Bereich 22 (zwischen
der ersten Tiefe d1 und der zweiten Tiefe d2), in welchem das Substratmaterial (beispielsweise
ein Halbleitermaterial) zusätzlich
das Getter-Material 12 enthält. In einem späteren Schritt der
vorliegenden Ausführungsform
des Verfahrens wird der Getter-Bereich (in 4 mit 22 bezeichnet), der
das Getter-Material 12 enthält, nach einer thermischen
Behandlung eine vergrabene Getterschicht 32 bilden (4B und 5).
Die vergrabene Getterschicht 32 schirmt das oberhalb der
Getterschicht 32 angeordnete Substratmaterial von jeglichen
Zwischengitteratomen ab, die von End-of-range-Defekten herrühren, die
innerhalb oder unterhalb der Getterschicht 32 angeordnet
sind. In dem in 4 dargestellten Stadium des
Verfahrens jedoch ist das Substratmaterial des amorphen Substratbereichs 21 und
des Getter-Bereichs 22 (der innerhalb des amorphen Substratbereichs 21 angeordnet
ist) noch amorph, wie durch das Bezugszeichen 8 angedeutet. Dementsprechend
bewirkt die Implantation des ersten Materials 11 in 3 eine
Präamorphisierung (beispielsweise
vor dem Implantieren des Getter-Materials und vor weiteren Verfahrensschritten,
die nachstehend erläutert
werden).According to 4 becomes a getter material 12 implanted in the substrate. The getter material can be carbon. Alternatively, the getter material may be oxygen or fluorine. Alternatively, other materials may be used as well. The material in the substrate 1 can by implanting the getter material 12 be compressed to some extent. The getter material 12 gets into the substrate 1 implanted in a substrate depth that extends between a first substrate depth d1 and a second substrate depth d2. This will be the getter material 12 implanted so that it is at a distance D from the substrate surface 1a is arranged. The first depth d1 (the minimum depth of the getter material 12 which is implanted or otherwise introduced into the substrate) is smaller than the amorphization depth d0. Furthermore, the second substrate depth d2 (the maximum depth of the getter material 12 also smaller than the amorphization depth d0 are selected. Accordingly, preferably the getter material 12 into a partial region of the amorphous substrate region 21 implanted as in 3 shown. The getter material 12 forms a getter area 22 (between the first depth d1 and the second depth d2), in which the substrate material (for example, a semiconductor material) additionally the getter material 12 contains. In a later step of the present embodiment of the method, the getter area (in 4 With 22 designated), the getter material 12 contains, after a thermal treatment, a buried getter layer 32 form ( 4B and 5 ). The buried getter layer 32 shields this above the getter layer 32 arranged substrate material of any interstitial atoms resulting from end-of-range defects, which are within or below the getter layer 32 are arranged. In the in 4 however, the stage of the process shown is the substrate material of the amorphous substrate region 21 and the getter area 22 (within the amorphous substrate region 21 is arranged) still amorphous, as by the reference numeral 8th indicated. Accordingly, the implantation of the first material causes 11 in 3 a preamorphisation (for example, prior to implantation of the getter material and before further process steps, which are discussed below).
Das
Getter-Material 12 kann beispielsweise in eine Tiefe zwischen
d1 = 50 Nanometer und d2 = 300 Nanometer implantiert werden. Die
erste Substrattiefe d2 kann zwischen einer Tiefe liegen, die mindestens
so groß ist
wie die Breite w des strukturierten Gatestapels 5 (beispielsweise
größer als
das doppelte der Breite w) und einer Tiefe, die kleiner ist als
das sechsfache der Breite w des strukturierten Gatestapels. Das
Getter-Material kann insbesondere Kohlenstoff sein, der mit einer
Dosis von zwischen 1014 und 1015 Atomen
pro Quadratzentimeter implantiert wird. Die Implantationsenergie
kann beispielsweise zwischen 20 und 30 keV gewählt werden. Jedoch können ebenso
auch andere Bereiche, Abmessungen und Materialien gewählt werden.
Das Getter-Material 12 kann beispielsweise in ähnlicher
Weise wie das erste Material 11 in Richtung senkrecht zur
Substratoberfläche
implantiert werden.The getter material 12 For example, it can be implanted at a depth between d1 = 50 nanometers and d2 = 300 nanometers. The first substrate depth d2 can lie between a depth which is at least as great as the width w of the structured gate stack 5 (for example, greater than the double te of the width w) and a depth which is smaller than six times the width w of the structured gate stack. In particular, the getter material may be carbon implanted at a dose of between 10 14 and 10 15 atoms per square centimeter. The implantation energy can be selected, for example, between 20 and 30 keV. However, other ranges, dimensions and materials may be chosen as well. The getter material 12 For example, it can be similar to the first material 11 be implanted in the direction perpendicular to the substrate surface.
4A zeigt
ein Konzentrationsprofil einer Konzentration C des Getter-Materials 12 in
dem Substrat, aufgetragen entlang der lateralen Richtung x in einer
Substrattiefe d (4). Die Tiefe d entspricht der
Tiefe maximaler Konzentration des Getter-Materials 12 in
vertikaler Richtung senkrecht zur Substratoberfläche a. Die Tiefe d ist größer als
die erste Tiefe d1, aber kleiner als die zweite Tiefe d2. 4A zeigt den
Verlauf der Konzentration C des Getter-Materials 12 in
lateraler Richtung x in Abhängigkeit
von der lateralen Position in dem Substrat 1. Wie aus 4A ersichtlich,
entspricht seitlich außerhalb
des strukturierten Gatestapels 5 (mit der Breite w) die
Konzentration des Getter-Materials in der Tiefe d im Wesentlichen
einer maximalen Konzentration C0. In einem Substratbereich, der
durch den strukturierten Gatestapel 5 abgeschattet wird
und im Wesentlichen der Breite w des strukturierten Gatestapels 5 entspricht, ist
die Konzentration C des Getter-Materials 12 verringert.
In einem zentrierten Bereich unterhalb des strukturierten Gatestapels 5 besitzt
die Konzentration des Getter-Materials 12 ein lokales Minimum
Cm. Jedoch ist die Konzentration des Getter-Materials an dem lokalen
Minimum Cm endlich, das heißt
größer als
Null. Dementsprechend ist, obwohl die Konzentration C des Getter-Materials 12 bis
zu einem gewissen Ausmaß in
dem zentrierten Bereich unterhalb des strukturierten Gatestapels
verringert ist, der Getter-Bereich 22 (der das in das Substratmaterial
implantierte Getter-Material 12 enthält) unterhalb des strukturierten
Gatestapels 5 kontinuierlich (anstatt unterbrochen), da
die Konzentration des Getter-Materials 12 (wie beispielsweise
Kohlenstoff) lediglich auf das lokale Minimum Cm (in lateraler Richtung) verringert
ist, jedoch nicht Null beträgt.
Der Getter-Bereich 22, der durch das implantierte Getter-Material 12 gebildet
wird, trennt daher den oberen Teil des Substrats (der in einer Tiefe
kleiner als die Substrat tiefe d1 angeordnet ist) von sämtlichen End-of-range-Defekten, die in
dem nicht-amorphisierten Substratmaterial 9 unterhalb der
Amorphisierungstiefe d0 vorhanden sein könnten. Die Tiefe d oder die
minimale Tiefe d1 des Getter-Bereichs 22 mit dem Getter-Material
kann beispielsweise zwischen dem Doppelten der Breite des strukturierten Gatestapels 5 und
dem sechsfachen der Breite w des strukturierten Gatestapels 5 gewählt werden.
Wie in 3 wird auch in 4 die Gateoxidschicht
durch die mindestens eine leitfähige
Gateschicht 3 und durch die Gateisolationsschicht 4 vor
einer Implantation (des Getter-Materials 12) geschützt. 4A shows a concentration profile of a concentration C of the getter material 12 in the substrate, plotted along the lateral direction x at a substrate depth d ( 4 ). The depth d corresponds to the depth of maximum concentration of the getter material 12 in the vertical direction perpendicular to the substrate surface a. The depth d is greater than the first depth d1 but smaller than the second depth d2. 4A shows the course of the concentration C of the getter material 12 in the lateral direction x as a function of the lateral position in the substrate 1 , How out 4A can be seen, corresponds laterally outside the patterned gate stack 5 (with the width w) the concentration of the getter material in the depth d substantially a maximum concentration C0. In a substrate area passing through the structured gate stack 5 is shadowed and substantially the width w of the structured gate stack 5 is the concentration C of the getter material 12 reduced. In a centered area below the structured gate stack 5 owns the concentration of getter material 12 a local minimum Cm. However, the concentration of the getter material at the local minimum Cm is finite, that is greater than zero. Accordingly, although the concentration C of the getter material 12 is reduced to some extent in the centered area below the patterned gate stack, the getter area 22 (Which the getter implanted in the substrate material 12 contains) below the structured gate stack 5 continuous (rather than interrupted) as the concentration of getter material 12 (such as carbon) is reduced only to the local minimum Cm (in the lateral direction) but is not zero. The getter area 22 that by the implanted getter material 12 therefore, separates the top of the substrate (which is located at a depth less than the substrate depth d1) from any end-of-range defects present in the non-amorphized substrate material 9 could be present below the amorphization depth d0. The depth d or the minimum depth d1 of the getter area 22 with the getter material, for example, between twice the width of the structured gate stack 5 and six times the width w of the structured gate stack 5 to get voted. As in 3 will also be in 4 the gate oxide layer through the at least one conductive gate layer 3 and through the gate insulation layer 4 before implantation (the getter material 12 ) protected.
4B zeigt
einen optionalen Schritt einer thermischen Behandlung. Dementsprechend
kann das Verfahren nach dem Verfahrensschritt der 4 mit
dem Verfahrensschritt der 4B fortgesetzt werden
(bevor es beispielsweise mit 5 fortgesetzt
wird). Alternativ kann das Verfahren jedoch nach dem Verfahrensschritt
der 4 auch direkt mit dem Verfahrensschritt der 5 fortgesetzt
werden. 4B shows an optional step of a thermal treatment. Accordingly, the method according to the method step of 4 with the method step of 4B be continued (before, for example, with 5 is continued). Alternatively, however, the method can after the step of the 4 also directly with the process step of 5 to be continued.
Wie
in 4B dargestellt, kann das amorphisierte Substratmaterial 8 einer
thermischen Behandlung T ausgesetzt werden und dadurch, durch epitaktisches
Rückwachstum
in fester Phase, in kristallines Substratmaterial 9 umgewandelt
werden. Diese (erste) thermische Behandlung T rekristallisiert das
Substratmaterial 8 (4) in dem
amorphisierten Substratbereich 21 (4) einschließlich des Getter-Bereichs 22,
beginnend mit der Phasengrenze in der Tiefe d0 (die der ehemaligen
Amorphisierungstiefe entspricht) und fortschreitend in Richtung auf
die Substratoberfläche 1a zu.
Während
der Rekristallisierung wird jegliches erstes Material (wie etwa
beispielsweise Germanium, Silizium, Argon, Krypton oder Xenon oder
irgendein anderes geeignetes Material, das keine n-dotierten oder
p-dotierten Substratbereiche in dem Substrat bildet) und jegliches
Getter-Material (wie beispielsweise Kohlenstoff, Sauerstoff oder
Fluor oder irgendein anderes Getter-Material) innerhalb des Kristallgitters
an räumlich festgelegten
Positionen gebunden. Grundsätzlich
unterdrückt
die vergrabene Getterschicht 32 die "Transient Enhancend Diffusion" (TED) von Zwischengitteratomen
(wie beispielsweise Dotierstoffatome), die andernfalls während der
thermischen Behandlung auftreten könnte. Insbesondere wird durch
das Rekristallisieren des amorphen Substratmaterials in dem Getter-Bereich 22,
in den das Getter-Material 12 implantiert wurde, eine vergrabene
Getterschicht 32 ausgebildet.As in 4B shown, the amorphized substrate material 8th subjected to a thermal treatment T and thereby, by epitaxial growth in solid phase, into crystalline substrate material 9 being transformed. This (first) thermal treatment T recrystallizes the substrate material 8th ( 4 ) in the amorphized substrate region 21 ( 4 ) including the getter area 22 beginning with the phase boundary at depth d0 (corresponding to the former depth of amorphization) and progressing towards the substrate surface 1a to. During recrystallization, any first material (such as germanium, silicon, argon, krypton or xenon or any other suitable material that does not form n-doped or p-doped substrate regions in the substrate) and any getter material (such as carbon , Oxygen or fluorine or any other getter material) within the crystal lattice at spatially fixed positions. Basically, the buried getter layer suppresses 32 Transient Enhancing Diffusion (TED) of interstitials (such as dopant atoms) that might otherwise occur during thermal processing. In particular, by recrystallizing the amorphous substrate material in the getter region 22 in which the getter material 12 implanted, a buried getter layer 32 educated.
Wenn
der Getter-Bereich 22 (4) rekristallisiert
wird, der zusätzlich
zu dem amorphen Substratmaterial 8 und dem ersten Material 11 das
Getter-Material 12 (wie beispielsweise Kohlenstoff) enthält, wird
insbesondere eine vergrabene Getterschicht 32 (4B)
aus dem Getter-Bereich 22 (4) gebildet,
wobei die Getterschicht 32 nun den oberen Bereich des Substrats
von jeglichen Zwischengitteratomen abschirmt (die von End-of-range-Defekten 33 herrühren, die
innerhalb oder unterhalb der Getterschicht 32 angeordnet
sind). Dadurch sind jegliche Zwischengitteratome, die von End-of-range-Defekten herrühren und
noch unterhalb der Getterschicht 32 angeordnet sind, nicht mehr
in der Lage, in Richtung zur Substratoberfläche 1a zu diffundieren
und irgendwelche Leckströme oder
eine vorübergehende
verstärkte
Diffusion (TED) in dem integrierten Schaltkreis zu erzeugen. Nach der
thermischen Behandlung enthält
die vergrabene Getterschicht 32 ein einkristallines Kristallgitter,
in dem Atome des Getter-Materials 12 auf
den (statt zwischen den) Gitterpunkten des einkristallinen Gitters
angeordnet sind.If the getter area 22 ( 4 ) is recrystallized in addition to the amorphous substrate material 8th and the first material 11 the getter material 12 (such as carbon), in particular, a buried getter layer 32 ( 4B ) from the getter area 22 ( 4 ), wherein the getter layer 32 now shields the top of the substrate from any interstitial atoms (that of end-of-range defects 33 originate within or below the getter layer 32 are arranged). As a result, any interstitial atoms resulting from end-of-range defects are still below the gettering layer 32 are no longer able, towards the substrate surface 1a to diffuse and generate any leakage currents or transient enhanced diffusion (TED) in the integrated circuit. After the thermal treatment contains the buried getter layer 32 a monocrystalline crystal lattice in which atoms of getter material 12 are arranged on the (instead of between) grid points of the monocrystalline grating.
Die
thermische Behandlung T in 4B kann
beispielsweise bei einer Temperatur unterhalb von 800 Grad Celsius,
beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 600 und 800 Grad Celsius
und während
zehn bis 30 Minuten durchgeführt
werden.The thermal treatment T in 4B For example, it may be carried out at a temperature below 800 degrees Celsius, for example at a temperature between 600 and 800 degrees Celsius, and for ten to thirty minutes.
Nach
dem zusätzlichen,
optionalen Schritt der thermischen Behandlung gemäß 4B – oder alternativ
unmittelbar nach dem Schritt der 4 – das Verfahren
mit weiteren Verfahrensschritten fortgesetzt werden, die in den 5 etc.
dargestellt sind, um Dotierstoffimplantationsgebiete auszubilden.After the additional, optional step of the thermal treatment according to 4B Or alternatively immediately after the step of 4 The process is continued with further steps in the 5 etc. are shown to form dopant implantation regions.
Wie
in 4C dargestellt, kann optional ein nicht-dotierendes Material 12a dicht
unter die Substratoberfläche 1a (beispielsweise
bis zu einer Tiefe kleiner als 20 oder kleiner als zehn Nanometer
in dem rekristallisierten Substratmaterial) implantiert werden,
wodurch eine große
Konzentration von Leerstellen (freie Gitterplätze, an denen kein Atom im Kristallgitter
vorhanden ist) erzeugt wird. Als nicht-dotierendes Material kann
beispielsweise Fluor oder Silizium implantiert werden. Jedoch kann
ein beliebiges anderes nicht-dotierendes Material verwendet, um
Leerstellen in dem Substrat dicht unterhalb der Substratoberfläche zu erzeugen.
Durch das Implantieren des nicht-dotierenden Materials 12a werden Leerstellen 34 (nahe
der Substratoberfläche)
und Zwischengitterplätze 35 (tiefer
in dem Substrat; innerhalb oder unterhalb der Getterschicht) ausgebildet.
Wenn anschließend
das zweite Material 13 (etwa p-Dotierstoffe und/oder n-Dotierstoffe) implantiert wird,
wird infolge der hohen Konzentration von Leerstellen, die bereits
dicht unterhalb der Substratoberfläche vorhanden sind, mühelos ein
hoher Aktivierungsanteil erzielt.As in 4C can optionally be a non-doping material 12a just below the substrate surface 1a (for example, down to a depth less than 20 or less than ten nanometers in the recrystallized substrate material), creating a large concentration of vacancies (free lattice sites where no atom is present in the crystal lattice). For example, fluorine or silicon can be implanted as a non-doping material. However, any other non-doping material may be used to create voids in the substrate just below the substrate surface. By implanting the non-doping material 12a become blanks 34 (near the substrate surface) and interstitial sites 35 (deeper in the substrate, inside or below the getter layer). If then the second material 13 (For example, p-type dopants and / or n-type dopants) is implanted, is achieved due to the high concentration of vacancies, which are already close to the substrate surface, effortlessly a high activation rate.
Gemäß 5 wird
ein zweites Material 13 in das Substrat 1 implantiert,
um relativ flache, dotierte Implantationsgebiete 23 in
dem Substratbereich nahe der Substratoberfläche 1a auszubilden.
Das Substratmaterial 13 wird unter die Substratoberfläche implantiert,
von der Substratoberfläche
bis zu einer Substrattiefe d3 reichend, die kleiner ist als eine Tiefe
des Getter-Bereichs 22. Beispielsweise können flache
Dotierstoffimplantationsgebiete 23 mit einer Tiefe von
zwischen zwei und zehn Nanometern und mit einem hohen Anteil der
Dotierstoffaktivierung gebildet werden. Insbesondere dann, wenn
im Schritt der 4C das nicht-dotierende
Material 12a implantiert wurde, wird in 6 ein
hoher Grad der Aktivierung des implantierten zweiten Materials erreicht, und
in einer anschließenden
thermischen Behandlung (6) kann ein sehr niedriges thermisches Budget
genügen,
um sämtliches
restliche implantierte zweite Material 13 zu aktivieren.According to 5 becomes a second material 13 in the substrate 1 implanted to relatively flat, doped implantation areas 23 in the substrate region near the substrate surface 1a train. The substrate material 13 is implanted below the substrate surface, ranging from the substrate surface to a substrate depth d3 that is less than a depth of the getter region 22 , For example, flat dopant implantation areas 23 with a depth of between two and ten nanometers and with a high proportion of dopant activation. In particular, if in the step of 4C the non-doping material 12a implanted is in 6 achieved a high degree of activation of the implanted second material, and in a subsequent thermal treatment ( 6 ) can be a very low thermal budget to all remaining implanted second material 13 to activate.
Als
das zweite Material kann beispielsweise Bor oder Phosphor implantiert
werden. Gemäß einer Ausführungsform,
die in 5 dargestellt ist, können als Dotierstoffimplantationsgebiete 23 beispielsweise LDD-Bereich
(Lightly Doped Drain-Bereiche) 24 ausgebildet werden. Alternativ
oder zusätzlich
können Pocket-Implantationsgebiete 24a gebildet
werden.As the second material, for example, boron or phosphorus can be implanted. According to an embodiment, in 5 can be shown as Dotierstoffimplantationsgebiete 23 for example, LDD area (Lightly Doped Drain areas) 24 be formed. Alternatively or additionally, pocket implantation areas 24a be formed.
Die
Dotierstoffimplantationsgebiete 23 können Lightly Doped Drain-Gebiete 24,
Pocket-Implantationsgebiete 24a, Source/Drain-Implantationsgebiete 25 (7)
und/oder Kontaktimplantationsgebiete 26 (7)
umfassen.The dopant implantation areas 23 can lightly doped drain areas 24 , Pocket implantation areas 24a , Source / drain implantation areas 25 ( 7 ) and / or contact implantation areas 26 ( 7 ).
Grundsätzlich wird
das zweite Material 13 in dem Substrat auf beiden entgegengesetzten
Seiten des Gatestapels 5 implantiert. Gemäß einer
Ausführungsform
kann ein Transistor an dem Gatestapel 5 ausgebildet werden,
wobei die leitfähige
Gate schicht 3 als Gate-Elektrode des Transistors dient.
Der auszubildende Transistor kann ein Transistor eines Logikschaltkreises
sein. Der Logikschaltkreis kann beispielsweise ein Peripherieschaltkreis
eines Speicherbauteils sein. Alternativ kann der gesamte integrierte Schaltkreis 10 ein
logischer integrierter Schaltkreis sein.Basically, the second material 13 in the substrate on both opposite sides of the gate stack 5 implanted. According to one embodiment, a transistor may be connected to the gate stack 5 be formed, wherein the conductive gate layer 3 serves as a gate electrode of the transistor. The transistor to be formed may be a transistor of a logic circuit. The logic circuit may be, for example, a peripheral circuit of a memory device. Alternatively, the entire integrated circuit 10 be a logic integrated circuit.
In
den 4C und 5 kann die
Implantation des nicht-dotierenden
Materials und/oder des zweiten Materials 13 in das Substrat
so durchgeführt werden,
dass Atome des Substratmaterials, die versetzt, das heißt von ihrer
ursprünglichen
Position in dem Substrat weggestoßen werden, in einem tieferen
Substratbereich zu liegen kommen, innerhalb oder unterhalb der vergrabenen
Getterschicht 32 mit dem Getter-Material 12 angeordnet
ist. Dementsprechend entstehen keine Zwischengitteratome in Substratbereichen
zwischen dem Dotierstoffimplantationsgebieten 23 und der
vergrabenen Getterschicht 32. Lediglich die Dotierstoffatome
des zweiten Materials 13, das in die Dotierstoffimplantationsgebiete 23 implantiert
wird, können
Zwischengitteratome bilden, die an Positionen zwischen den Gitterplätzen des Kristallgitters
innerhalb der Dotierstoffimplantationsgebiete 23 angeordnet
sind.In the 4C and 5 may be the implantation of the non-doping material and / or the second material 13 be carried out in the substrate so that atoms of the substrate material, which are offset, that is, pushed away from its original position in the substrate, come to lie in a deeper substrate region, within or below the buried getter layer 32 with the getter material 12 is arranged. Accordingly, no interstitial atoms are formed in substrate regions between the dopant implantation regions 23 and the buried getter layer 32 , Only the dopant atoms of the second material 13 that is in the dopant implantation areas 23 may be interstitial atoms formed at positions between the lattice sites of the crystal lattice within the dopant implantation regions 23 are arranged.
Da
durch das Implantieren des nicht-dotierenden Materials 12a in 4c (vor dem Implantieren des zweiten Materials 13 in 5)
eine große Anzahl
von Leerstellen 34 in dem Kristallgitter gebildet werden
kann, wird anschließend
nur eine geringe Wärmemenge
erforderlich sein, um in den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 eine
Rekombination verbleibender Zwischengitteratome des zweiten Materials 13 mit
den Leerstellen 34 zu erreichen.Because by implanting the non-doping material 12a in 4c (before implanting the second material 13 in 5 ) a large number of blanks 34 can then be formed in the crystal lattice, then only a small amount of heat will be required to in the Dotierstoffimplantationsgebieten 23 a recombination of remaining interstitial atoms of the second material when 13 with the blanks 34 to reach.
Weiterhin
werden infolge der gewählten
Implantationsenergie sämtliche
verschobenen Atome des Substratmaterials (die von ihren ursprünglichen Positionen
innerhalb des Gebietes der hergestellten Dotierstoffimplantationsgebiete 23 weggestoßen wurden)
auf Positionen in einer Substrattiefe befördert, die größer ist
als die erste Tiefe d1, in der die vergrabene Getterschicht 32 mit
dem Getter-Material 12 angeordnet ist.Furthermore, due to the chosen implantation energy, all displaced atoms of the substrate material (those from their original positions within the area of the dopant implantation regions produced 23 are pushed away) to positions in a substrate depth that is greater than the first depth d1 in which the buried getter layer 32 with the getter material 12 is arranged.
In
der vergrabenen Getterschicht 32, die nach der jeweiligen
ersten Temperaturbehandlung (das heißt nach der Rekristallisierung)
gebildet wurde, ersetzt das implantierte Getter-Material Atome des Substratmaterials 9 auf
den Kristallgitterplätzen. Solch
eine substituierende Getterschicht 32 verhindert sehr effizient
eine Diffusion von End-of-range-Defekten
und Zwischengitteratomen und fängt diese
in räumlich
gebundenen Positionen ein.In the buried getter layer 32 formed after the respective first temperature treatment (that is, after recrystallization) replaces the implanted getter material atoms of the substrate material 9 on the crystal grid places. Such a substitutive getter layer 32 very effectively prevents diffusion of end-of-range defects and interstitial atoms and intercepts them in spatially bound positions.
Da
die thermische Behandlung der 4B nicht
durchgeführt
werden muss, kann das zweite Material 13 ebenso in das
nicht-kristallisierte,
amorphe Substratmaterial 8 implantiert werden, unmittelbar
nach dem Prozessschritt der 4 (oder
nach Durchführung
der Schritte der 4 und 4C,
ohne dass der Schritt der 4B durchgeführt wurde).
Insbesondere wenn der Schritt der 5 unmittelbar nach
dem Schritt der 4 durchgeführt wird, ist das Substratmaterial 8 noch
amorph, wenn das zweite Material 13 in dieses implantiert
wird.Since the thermal treatment of 4B can not be performed, the second material can 13 also in the uncrystallized, amorphous substrate material 8th be implanted immediately after the process step 4 (or after performing the steps of 4 and 4C without the step of 4B was carried out). Especially if the step of 5 immediately after the step 4 is performed, is the substrate material 8th still amorphous when the second material 13 is implanted in this.
Alternativ
können,
um vor dem Implantieren des zweiten Materials für die Dotierstoffimplantationsgebiete
Leerstellen in dem rekristallisierten Substratmaterial 9 auszubilden,
die Schritte der 4B und 4C nach
dem Schritt der 4, vor Durchführung des
Schrittes der 5 durchgeführt wer den. Wenn das zweite
Material 13 dann in 5 implantiert
wird, wird ein vergleichsweise hoher Anteil des zweiten Materials
aufgrund der vorhandenen Leerstellen, die in dem Schritt der 4C gebildet wurden, aktiviert sein. Weiterhin
wird ein vergleichsweise geringes thermisches Budget bei dem nachfolgenden
Schritt der thermischen Behandlung (beispielsweise in 6 oder 8)
erforderlich sein, um das gesamte implantierte zweite Material 13 in
den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 vollständig zu
aktivieren.Alternatively, voids in the recrystallized substrate material may be present prior to implanting the second material for the dopant implant regions 9 train the steps of 4B and 4C after the step of 4 , before performing the step of 5 be performed. If the second material 13 then in 5 is implanted, a relatively high proportion of the second material due to the presence of vacancies, in the step of 4C have been formed, be activated. Furthermore, a comparatively low thermal budget in the subsequent thermal treatment step (for example, in US Pat 6 or 8th ) may be required to cover the entire implanted second material 13 in the dopant implantation areas 23 fully activate.
Wie
in 6 dargestellt, kann das Substrat einer thermischen
Behandlung ausgesetzt werden. Sofern ein vorheriger Schritt einer
thermischen Behandlung wie in 4B durchgeführt wurde,
dient der Schritt der thermischen Behandlung der 6 zum
Rekristallisieren des Substrats und zum Ausbilden der vergrabenen
Getterschicht 32 durch Kristallisieren des Substratmaterials,
welches das Getter-Material enthält.As in 6 shown, the substrate may be subjected to a thermal treatment. Unless a previous step of thermal treatment as in 4B was carried out, the step of the thermal treatment of 6 to recrystallize the substrate and to form the buried getter layer 32 by crystallizing the substrate material containing the getter material.
Alternativ
kann, sofern schon die vorherige thermische Behandlung gemäß 4B durchgeführt wurde
(sodass das Substrat bereits rekristallisiert ist), die thermische
Behandlung der 6 zur Aktivierung der Dotierstoffe
des zweiten Materials 13 in den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 dienen.
Dann ist eine relativ geringe Wärmemenge
erforderlich, um einen großen
Anteil der Dotierstoffatome (wie B oder P) zu aktivieren, da wegen
der großen
Konzentration von Leerstellen 34 in den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 und
von Atomen des zweiten Materials 13 (B oder P), die an
Zwischengitterpositionen zwischen den Gitterplätzen in den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 angeordnet
sind, eine Rekombination vieler Leerstellen und Zwischengitteratomen
miteinander mühelos
erreicht wird. Entsprechend der hohen Konzentration von Leerstellen
und Dotierstoffatomen des zweiten Materials 13 dicht unter
der Substratoberfläche
ist lediglich eine niedrigere Temperatur und eine geringere Wärmemenge
erforderlich, um die Dotierstoffatome des zweiten Materials 13 innerhalb
der Dotierstoffimplantationsgebiete 23 zu aktivieren. Weiterhin
werden ein hoher Aktivierungsgrad des zweiten Materials und ein
steileres Dotierungsprofil erreicht. Insbesondere können sehr
flache, seichte Dotierstoffimplantationsgebiete 23 mit
einem geringeren thermischen Budget als herkömmlich und mit steilerem Gradienten
der Dotierstoffkonzentration zwischen den Dotierstoffimplantationsgebieten 23 und
des Substratmaterials unterhalb der Dotierstoffimplantationsgebiete 23 ausgebildet
werden.Alternatively, if already the previous thermal treatment according to 4B was performed (so that the substrate is already recrystallized), the thermal treatment of 6 for activating the dopants of the second material 13 in the dopant implantation areas 23 serve. Then, a relatively small amount of heat is required to activate a large proportion of the dopant atoms (such as B or P) because of the large concentration of vacancies 34 in the dopant implantation areas 23 and of atoms of the second material 13 (B or P) at interstitial positions between the lattice sites in the dopant implantation regions 23 are arranged, a recombination of many vacancies and interstitials is easily achieved with each other. Corresponding to the high concentration of vacancies and dopant atoms of the second material 13 just below the substrate surface, only a lower temperature and a smaller amount of heat is required to form the dopant atoms of the second material 13 within the dopant implantation areas 23 to activate. Furthermore, a high degree of activation of the second material and a steeper doping profile are achieved. In particular, very shallow, shallow dopant implantation areas 23 with a lower thermal budget than conventional and with a steeper gradient of dopant concentration between the dopant implantation regions 23 and the substrate material below the dopant implantation areas 23 be formed.
Weiterhin
werden jegliche Zwischengitteratome des Substratmaterials, die von
ihrer ursprünglichen
Position innerhalb der Dotierstoffimplantationsgebiete 23 verschoben
beziehungsweise weggestoßen
wurden, Positionen in Substrattiefen besetzen, die größer sind
als die erste Substrattiefe d1. Dementsprechend werden sie in festen
Positionen innerhalb oder unterhalb der vergrabenen Getterschicht 32 gegettert
beziehungsweise eingefangen werden. Dementsprechend wird in dem
Substratbereich zwischen der Substrattiefe d1 und der Substratoberfläche 1a die
Konzentration bestehender Zwischengitteratome des Substratmaterials,
die zu Leckströmen beitragen
könnten,
verringert.Furthermore, any interstitial atoms of the substrate material that are from their original position within the dopant implantation regions 23 have been displaced or pushed away, occupy positions in substrate depths that are greater than the first substrate depth d1. Accordingly, they become fixed positions within or below the buried getter layer 32 be caught or captured. Accordingly, in the substrate region between the substrate depth d1 and the substrate surface 1a reduce the concentration of existing interstitial atoms of the substrate material which could contribute to leakage currents.
Die
(zweite) thermische Behandlung T, die in 6 dargestellt
ist, kann bei einer Temperatur unterhalb von 700 Grad Celsius, beispielsweise
bei einer Temperatur zwischen 500 Grad Celsius und 700 Grad Celsius
durchgeführt
werden.The (second) thermal treatment T, which in 6 can be performed at a temperature below 700 degrees Celsius, for example at a temperature between 500 degrees Celsius and 700 degrees Celsius.
Wie
oben herausgestellt, können
gemäß dieser
und weiterer Ausführungsformen
mehrere Effekte hinsichtlich Dotierungspro file und der Positionen
beliebiger beibehaltener Zwischengitteratome und End-of-range-Defekte
gemeinsam erreicht werden. Weiterhin ist festzuhalten, dass ungeachtet
des speziellen Beispiels der 5, in dem
die durch das zweite Material 13 gebildeten Dotierstoffimplantationsgebiete 23 LDD-Gebiete 24 sind,
die Dotierstoffimplantationsgebiete 23 alternativ auch
Source/Drain-Implantationsgebiete oder Kontaktimplantationsgebiete
oder Pocket-Implantationsgebiete sein können. Ebenso können alternativ
diese Ausführungsformen
miteinander kombiniert werden. Insbesondere können Source/Drain-Implantations-gebiete zusätzlich zu
den LDD-Gebieten 24 in 5 gebildet werden,
wie nachstehend in Bezug auf 7 erläutert.As pointed out above, according to this and other embodiments, multiple effects on doping profile and the positions of any retained interstitial and end-of-range defects can be achieved together. It should also be noted that regardless of the specific example of the 5 in which the through the second material 13 formed Dotierstoffimplantationsgebiete 23 LDD regions 24 are the dopant implantation areas 23 Alternatively, source / drain implantation areas or contact implantation areas or pocket implantation areas may be. Likewise, alternatively, these embodiments may be combined. In particular, source / drain implant regions may be in addition to the LDD regions 24 in 5 formed as described below 7 explained.
Wie
in 6 (?) werden mit einer geringeren Menge erforderlicher
Wärme ultraflache
Junctions beziehungsweise Diffusionsgebiete und eine verbesserte
Aktivierung der Dotierstoffe erreicht.As in 6 (?) With a smaller amount of required heat ultra-flat junctions or diffusion regions and an improved activation of the dopants are achieved.
Optional
kann das Verfahren, wie in 7 dargestellt,
fortgesetzt werden, indem weiterhin das zweite Material 13 implantiert
wird, um zusätzliche weitere
Dotierstoffimplantationsgebiete 23, etwa Source/Drain-Implantationsgebiete 25 und/oder
Kontaktimplantationsgebiete 26 auszubilden. Wie in 5 kann
für das
zweite Material 13 beispielsweise Bor B oder Phosphor P
gewählt
werden. Vorzugsweise können
vor dem Durchführen
der Implantation gemäß 7 Spacer 6 auf
entgegengesetzten Seitenwänden
des mindestens einen strukturierten Gatestapels 5 ausgebildet
werden. Anschließend
wird die Implantation durchgeführt,
wodurch beispielsweise Source/Drain-Implantationsgebiete 25 und/oder
Kontaktimplantationsgebiete 26 ausgebildet werden. Wiederum
kann zunächst
ein Schritt des Erzeugens von Leerstellen durch vorheriges Im- Plantieren eines nicht-dotierenden
Materials 12a (wie in dem Schritt der 4B)
durchgeführt
werden, bevor das zweite Material in 7 implantiert
wird (das heißt
zwischen den Schritten der 6 und 7).
Die gemäß 7 implantierten
Atome des zweiten Materials 13 (und/oder das zuvor implantierte
nicht-dotierende Material) können
wiederum Leerstellen 34 in den jeweiligen Dotierstoffimplantationsgebieten 23, 25, 26 erzeugen.
Weiterhin können
Atome des Substratmaterials, die von ihrer früheren Position in den Dotierstoffimplantationsgebieten
verschoben wurden, Zwischengitteratome in einer größeren Substrattiefe
erzeugen. Jedoch kann die Implantation in 7 (und in
dem optionalen, vorherigen Schritt des Implantierens des nicht-dotierenden
Materials) so durchgeführt
werden, dass alle Gitteratome, die durch Verschiebung von Substratmaterialatomen
gebildet wurden, innerhalb oder unterhalb der vergrabenen Getterschicht 32,
die das Getter-Material 12 enthält, zu liegen kommen. Die Getterschicht
schützt
wiederum das aktive Gebiet von solchen Zwischengitteratomen. Weiterhin
ist wegen der großen
Konzentration von Gitterplatzleerstellen 23 und von Zwischengitteratomen
des zweiten Materials 13 innerhalb der neu gebildeten Dotierstoffimplantationsgebiete 23; 25, 26 wieder
nur eine sehr geringe Menge an Wärme
erforderlich, um die Dotierstoffatome des zweiten Materials 13 an
den Leerstellen zu platzieren und dadurch das zweite Material 13 zu
aktivieren.Optionally, the procedure as in 7 shown, continue by continuing the second material 13 is implanted to additional additional dopant implantation areas 23 , such as source / drain implantation regions 25 and / or contact implantation areas 26 train. As in 5 can for the second material 13 For example, boron B or phosphorus P can be selected. Preferably, prior to performing the implantation according to 7 spacer 6 on opposite side walls of the at least one structured gate stack 5 be formed. Subsequently, the implantation is performed, whereby, for example, source / drain implantation regions 25 and / or contact implantation areas 26 be formed. Again, first, a step of generating vacancies by previously implanting a non-doping material 12a (as in the step of 4B ) be carried out before the second material in 7 is implanted (that is between the steps of 6 and 7 ). The according to 7 implanted atoms of the second material 13 (and / or the previously implanted non-doping material) may again be vacancies 34 in the respective dopant implantation areas 23 . 25 . 26 produce. Furthermore, atoms of the substrate material which have been displaced from their previous position in the dopant implantation regions may generate interstitials at a greater substrate depth. However, implantation in 7 (and in the optional previous step of implanting the non-doping material) may be performed so that all lattice atoms formed by displacement of substrate material atoms are within or below the buried getter layer 32 that the getter material 12 contains, come to rest. The getter layer in turn protects the active region from such interstitial atoms. Furthermore, because of the large concentration of lattice site vacancies 23 and interstitial atoms of the second material 13 within the newly formed dopant implantation areas 23 ; 25 . 26 Again, only a very small amount of heat required to the dopant atoms of the second material 13 to place at the gaps and thereby the second material 13 to activate.
Die
weitere (dritte) thermische Behandlung T ist in 8 dargestellt.
Die thermische Behandlung T kann bei einer Temperatur unterhalb
700 Grad Celsius, beispielsweise bei einer Temperatur zwischen 500
Grad Celsius und 700 Grad Celsius durchgeführt werden. Nach dieser thermischen
Behandlung T ist sämtliches
zweites Material, das in den Dotierstoffimplantationsgebieten 25, 26 vorhanden
ist, aktiviert (wie schon vor her mit dem zweiten Material 13 in 6 geschehen).
Weiterhin werden keine weiteren Zwischengitteratome im oberen Substratbereich
zwischen der ersten Substrattiefe d1 der Getterschicht 32 und
der Substratoberfläche
angelagert. Stattdessen wurden die meisten Zwischengitteratome 13,
die von End-of-range-Defekten 33 herrühren, bereits in der Getterschicht 32 gegettert
oder in einem Substratbereich, der tiefer als die Getterschicht 32 liegt, eingefangen,
bevor die Rekristallisierung durch die erste thermische Behandlung
erfolgte.The further (third) thermal treatment T is in 8th shown. The thermal treatment T can be carried out at a temperature below 700 degrees Celsius, for example at a temperature between 500 degrees Celsius and 700 degrees Celsius. After this thermal treatment T, all of the second material that is in the dopant implantation regions 25 . 26 is present, activated (as before with the second material 13 in 6 done). Furthermore, no further interstitial atoms in the upper substrate region between the first substrate depth d1 of the getter layer 32 and the substrate surface attached. Instead, most of the interstitial atoms became 13 that of end-of-range defects 33 come, already in the getter layer 32 get puttied or in a substrate area deeper than the getter layer 32 is trapped before recrystallization by the first thermal treatment.
Dementsprechend
können
sehr flache bzw. seichte und hoch aktivierte Dotierstoffimplantationsgebiete 23 erreicht
werden, ohne dass eine übermäßige Hitzeanwendung
erforderlich ist. Beispielsweise wird zum Ausbilden von Kontaktimplantation
eine große
Menge von Dotierstoffen der Kontaktimplantationsgebiete 26 effizient
aktiviert, ohne dass die Notwendigkeit besteht, das Substrat bis über 700
Grad Celsius zu erhitzen. Weiterhin kann, sofern der integrierte
Schaltkreis ein Speicherzellenfeld umfasst, ein Final Furnace Anneal
(FFA) durch die thermische Behandlung T der 6 und/oder
die thermische Behandlung T der 8 ersetzt
werden, was jede zusätzliche
thermische Behandlung zu einem späteren Stadium des Verfahrens
erübrigt.
Dementsprechend wird die für
Bildung der Source/Drain-Implantationsgebiete 25 (HDD;
Highly Doped Drain Regents) keine zusätzliche thermische Behandlung
erforderlich sein, die ungewollt einen Teil der aktivierten Dotierstoffatome
deaktivieren könnte.Accordingly, very shallow or shallow and highly activated dopant implantation regions can be used 23 can be achieved without requiring excessive heat application. For example, to form contact implantation, a large amount of dopants of the contact implantation areas 26 efficiently activated, without the need to heat the substrate to over 700 degrees Celsius. Furthermore, if the integrated circuit comprises a memory cell array, a Final Furnace Anneal (FFA) may be obtained by the thermal treatment T of 6 and / or the thermal treatment T of 8th be replaced, which makes any additional thermal treatment at a later stage of the process unnecessary. Accordingly, that for formation of the source / drain implantation regions 25 (HDD, Highly Doped Drain Regents) no additional thermal treatment may be required that could inadvertently deactivate a portion of the activated dopant atoms.
Wie
aus den hier offenbarten Ausführungsformen
ersichtlich wird, wird ein sehr effektives Engineering von Dotierstoffprofilen
und Defektverteilungen erreicht. Insbesondere werden End-of-range-Defekte
sowie Gitteratome von einem oberen Sub stratbereich, der zwischen
der vergrabenen Getterschicht 32 und der Substratoberfläche 1a angeordnet
ist, ferngehalten. Weiterhin werden auf einfache Weise hochaktivierte
Dotierstoffimplantationsgebiete 23 ausgebildet, die keine
Zwischengitteratome oberhalb der Getterschicht 32 erzeugen.
Entsprechend dem großen
Gehalt an aktivierten Dotierstoffatomen des zweiten Materials 13 werden
steilere Flanken eines Dotierstoffprofils des zweiten Materials 13 erreicht. Dementsprechend
wird ein großer
Anteil von supersaturierten beziehungsweise übersättigten Dotierstoffatomen des
zweiten Materials 13 innerhalb der flachen Dotierstoffimplantationsgebiete 23 auf
einfache Weise durch die in den Dotierstoffgebieten 23 erzeugten
Leerstellen aktiviert. Es gibt keine in den Raumladungszonen um
die Dotierstoffimplantationsgebiete 23 herum erzeugten
Defekte. Insbesondere werden, sofern ein Transistor an dem strukturierten Gatestapel 5 ausgebildet
wird, Leckströme
beträchtlich
verringert und die Transient Enhancend Diffusion (TED) unterdrückt.As will be apparent from the embodiments disclosed herein, very efficient engineering of dopant profiles and defect distributions is achieved. In particular, end-of-range defects and lattice atoms from an upper sub stratbereich, between the buried Getterschicht 32 and the substrate surface 1a is arranged, kept away. Furthermore, highly activated dopant implantation regions become readily available 23 formed, no interstitial atoms above the getter 32 produce. Corresponding to the large content of activated dopant atoms of the second material 13 become steeper flanks of a Dopant profiles of the second material 13 reached. Accordingly, a large proportion of supersatured or supersaturated dopant atoms of the second material become 13 within the flat dopant implantation areas 23 in a simple manner by the in the dopant regions 23 activated vacancies activated. There are none in the space charge zones around the dopant implantation areas 23 around generated defects. In particular, if a transistor is connected to the structured gate stack 5 is formed, significantly reduces leakage currents and suppresses Transient Enhancing Diffusion (TED).
Der
rekristallisierte Substratbereich bleibt frei von End-of-range-Defekten und
Zwischengitteratomen und die vergrabene Getterschicht 32 schützt und
trennt den Substratbereich oberhalb der vergrabenen Getterschicht
von End-of-range-Defekten.The recrystallized substrate region remains free of end-of-range defects and interstitials and the buried getter layer 32 protects and separates the substrate area above the buried getter layer from end-of-range defects.
Selbstverständlich kann
die Reihenfolge der Maßnahmen
zur Durchführung
des Verfahrens verändert
werden. Beispielsweise kann die Reihenfolge des Implantierens des
zweiten Materials 13, des Implantierens des Getter-Materials 12 und
der Durchführung
des thermischen Rekristallisierens in beliebiger Weise vertauscht
werden. Beispielsweise kann das zweite Material 13 nach
der thermischen Behandlung implantiert werden, optional gefolgt
durch eine weitere thermische Behandlung.Of course, the order of the measures for carrying out the method can be changed. For example, the order of implanting the second material 13 , implanting the getter material 12 and the implementation of the thermal recrystallization are reversed in any way. For example, the second material 13 after thermal treatment, optionally followed by another thermal treatment.
Weiterhin
kann das Getter-Material vor dem Implantieren des ersten Materials,
das die Amorphisierung bewirkt, implantiert werden. Die thermische Behandlung
und das Implantieren des zweiten Materials können in beliebiger zeitlicher
Reihenfolge aufeinander folgen.Farther
can the getter material be prior to implanting the first material,
which causes the amorphization to be implanted. The thermal treatment
and implanting the second material may be performed at any time
Sequence follow each other.
Weiterhin
können
die Ausbildung des Gatestapels und das Implantieren des Getter-Materials
zuerst, vor dem Amorphisieren durchgeführt werden. Die thermische
Behandlung und das Implantieren des zweiten Materials können in
beliebiger Reihenfolge aufeinander folgen.Farther
can
the formation of the gate stack and the implantation of the getter material
first, before amorphizing. The thermal
Treatment and implantation of the second material can be done in
follow each other in any order.
Diese
und andere Beispiele der Ausführungsform
hinsichtlich der zeitlichen Reihenfolge der Verfahrensschritte sind
in den beigefügten
Ansprüchen
beansprucht.These
and other examples of the embodiment
with regard to the time sequence of the method steps
in the attached
claims
claimed.
Die 9A und 9B zeigen
eine Ausführungsform
des Implantierens des zweiten Materials, welches beispielsweise
zumindest eines von einem p-Dotierstoff p und einem n-Dotierstoff
n, etwa Bor und Phosphor enthalten kann. An jedem strukturierten
Gatestapel auf dem Substrat kann durch das Implantieren des zweiten
Materials 13 ein Transistor ausgebildet werden.The 9A and 9B show an embodiment of implanting the second material, which may contain, for example, at least one of a p-type dopant p and an n-type dopant n, such as boron and phosphorus. At each patterned gate stack on the substrate, by implanting the second material 13 a transistor can be formed.
An
dem jeweiligen Gatestapel auszubildenden Transistor können Dotierstoffimplantationsgebiete 23 auf
beiden entgegengesetzten Seiten des jeweiligen strukturierten Gatestapels 5 vorgesehen sein.Dopant implantation regions can be formed on the transistor to be formed on the respective gate stack 23 on both opposite sides of the respective structured gate stack 5 be provided.
Wie
in den 9A und 9B dargestellt, können mindestens
zwei strukturierte Gatestapel (oder, im Allgemeinen, eine Vielzahl
von ersten Gatestapeln und eine weitere Vielzahl von zweiten Gatestapeln)
auf dem Substrat ausgebildet werden, um einen CMOS-Schaltkreis zu
erhalten, beispielsweise für
einen Logikbereich, wobei das Halbleiterbauteil 1 einen
ersten Substratbereich 40 und einen zweiten Substratbereich 50 umfasst,
die jeweils mindestens einen jeweiligen Gatestapel tragen. Für jede Art
von Dotierstoffimplantationsgebiet 23, das zu implantieren
ist (etwa Source/Drain-Implantationsgebiete 25, Kontaktimplantationsgebiete 26,
LDD-Gebiete 24 oder Pocket-Implantationsgebiete 24a; siehe 5 bis 8)
können
zwei jeweilige Implantationsschritte durchgeführt werden, wobei jeder Implantationsschritt
Dotierstoffe in einem jeweiligen (ersten oder zweiten) Substratbereich 40 oder 50 implantiert
und wobei beide jeweilige Implantationsschritte gemeinsam einen
Schritt des Implantierens des zweiten Materials in das Substrat
ergeben. Das zweite Material enthält dementsprechend sowohl einen
p-Dotierstoff p und einen n-Dotierstoff n, wie beispielsweise Bor und
Phosphor, wobei auf jedem der beiden Substratbereiche 40, 50 eine
der beiden Dotierstoffarten implantiert wird.As in the 9A and 9B 2, at least two patterned gate stacks (or, generally, a plurality of first gate stacks and a further plurality of second gate stacks) may be formed on the substrate to obtain a CMOS circuit, such as a logic region, wherein the semiconductor device 1 a first substrate area 40 and a second substrate region 50 includes, each carrying at least one respective gate stack. For each type of dopant implantation area 23 to be implanted (such as source / drain implantation areas 25 , Contact implantation areas 26 , LDD areas 24 or pocket implantation areas 24a ; please refer 5 to 8th ), two respective implantation steps may be performed, each implantation step comprising dopants in a respective (first or second) substrate region 40 or 50 implanted and wherein both respective implantation steps together result in a step of implanting the second material into the substrate. Accordingly, the second material contains both a p-type dopant p and an n-type dopant n, such as boron and phosphorus, wherein on each of the two substrate regions 40 . 50 one of the two dopant species is implanted.
Dementsprechend
enthält
das zweite Material 13 sowohl den implantierten p-Dotierstoff
p und den implantierten n-Dotierstoff n. Dadurch kann ein integrierter
CMOS-Schaltkreis gebildet werden.Accordingly, the second material contains 13 Both the implanted p-type dopant p and the implanted n-type dopant n. Thereby, an integrated CMOS circuit can be formed.
Beispielsweise
kann, wie in 9A dargestellt, in dem ersten
Substratbereich 40 eine Maske M auf dem ersten Substratbereich 40 gebildet
werden, bevor entweder der p-Dotierstoff oder der n-Dotierstoff
in den zweiten Substratflächenbereich 50, der
von dem ersten Substratflächenbereich 50 verschieden
ist, implantiert wird. In dem Beispiel der 9A wird
beispielsweise ein p-Dotierstoff in den zweiten Substratbereich 50 implantiert.
Beispielsweise können
p-dotierte Source/Drain-Gebiete eines p-MOSFET implantiert oder
auf andere Weise eingebracht werden. Anschließend kann die Maske M von dem
ersten Substratflächenbereich 40 entfernt
werden.For example, as in 9A shown in the first substrate area 40 a mask M on the first substrate area 40 be formed before either the p-type dopant or the n-type dopant in the second substrate surface area 50 that of the first substrate surface area 50 is different, is implanted. In the example of 9A For example, a p-type impurity is introduced into the second substrate region 50 implanted. For example, p-doped source / drain regions of a p-MOSFET may be implanted or otherwise inserted. Subsequently, the mask M may be from the first substrate surface area 40 be removed.
Wie
in 9B dargestellt, wird nach dem Entfernen der Maske
M von dem ersten Substratbereich 40 eine weitere Maske
M' auf dem zweiten
Substratbereich 50 ausgebildet und der jeweils andere Dotierstoff
(p-Dotierstoff oder n-Dotierstoff) in die ersten Substratbereiche 40 implantiert.
In dem Beispiel der 9B wird beispielsweise ein n-Dotierstoff
in dem ersten Substratbereich 40 implantiert. Beispielsweise
können
n-dotierte Source/Drain-Gebiete als n-MOSFET implantiert oder auf
andere Weise eingebracht werden. Schließlich kann die weitere Maske M' von dem zweiten
Oberflächenbereichen 50 entfernt
werden.As in 9B is shown after removing the mask M from the first substrate area 40 another mask M 'on the second substrate area 50 formed and the other dopant (p-type dopant or n-type dopant) in the first substrate areas 40 implanted. In the example of 9B For example, an n-type impurity will be in the first substrate region 40 implanted. example For example, n-doped source / drain regions can be implanted as n-MOSFETs or otherwise incorporated. Finally, the further mask M 'of the second surface areas 50 be removed.
In
dieser Weise kann jede Art von Dotierstoffimplantationsgebieten 23 in
beiden Substratbereichen 40, 50 ausgebildet werden
und kann somit Dotierstoffe beiderlei Dotierstofftyps umfassen,
wobei jeder Typ in jeweils einen (den ersten oder den zweiten Substratbereich 40, 50)
implantiert wird. Dadurch kann ein CMOS-Schaltkreis hergestellt
werden.In this way, any type of dopant implantation regions 23 in both substrate areas 40 . 50 can be formed and thus can comprise dopants of both types of dopant, each type in each one (the first or the second substrate region 40 . 50 ) is implanted. Thereby, a CMOS circuit can be manufactured.
-
11
-
Substratsubstratum
-
1a1a
-
Substratoberflächesubstrate surface
-
22
-
Gateoxidschichtgate oxide layer
-
33
-
leitfähige Gateschichtconductive gate layer
-
44
-
GateisolationsschichtGate insulation layer
-
55
-
strukturierter
Gatestapelstructured
gate stack
-
66
-
Spacerspacer
-
88th
-
amorphes
Substratmaterialamorphous
substrate material
-
99
-
kristallines
Substratmaterialcrystalline
substrate material
-
1010
-
integrierter
Schaltkreisintegrated
circuit
-
1111
-
erstes
Materialfirst
material
-
1212
-
Getter-MaterialGetter material
-
12a12a
-
nicht-dotierendes
Materialnon-doping
material
-
1313
-
zweites
Materialsecond
material
-
2121
-
amorpher
Substratbereichamorphous
substrate region
-
2222
-
Getter-BereichGetter area
-
2323
-
DotierstoffimplantationsgebietDotierstoffimplantationsgebiet
-
2424
-
LDD-GebietLDD region
-
24a24a
-
Pocket-ImplantationsgebietPocket implantation region
-
2525
-
Source/Drain-ImplantationsgebietSource / drain implant region
-
2626
-
KontaktimplantationsgebietContact implantation region
-
2828
-
SpeicherzellenfeldMemory cell array
-
2929
-
logischer
Schaltkreislogically
circuit
-
30,
30'30
30 '
-
Transistortransistor
-
3232
-
vergrabene
Getterschichtburied
getter
-
3333
-
End-of-range-DefektEnd-of-range defect
-
3434
-
Leerstellevoid
-
3535
-
ZwischengitteratomInterstitial
-
4040
-
erster
Substratflächenbereichfirst
Substrate area
-
5050
-
zweiter
Substratflächenbereichsecond
Substrate area
-
CC
-
Konzentrationconcentration
-
C0C0
-
maximale
Konzentrationmaximum
concentration
-
CmCm
-
minimale
Konzentrationminimum
concentration
-
DD
-
Abstanddistance
-
dd
-
Tiefedepth
-
d0d0
-
AmorphisierungstiefeAmorphisierungstiefe
-
d1d1
-
erste
Substrattiefefirst
substrate depth
-
d2d2
-
zweite
Substrattiefesecond
substrate depth
-
d3d3
-
dritte
Substrattiefethird
substrate depth
-
d4d4
-
vierte
Substrattiefefourth
substrate depth
-
d5d5
-
fünfte Substrattiefefifth substrate depth
-
d6d6
-
sechste
Substrattiefesixth
substrate depth
-
MM
-
Maskemask
-
M'M '
-
weitere
MaskeFurther
mask
-
TT
-
thermische
Behandlungthermal
treatment
-
ww
-
Breitewidth
-
xx
-
laterale
Richtunglateral
direction
-
zz
-
vertikale
Richtungvertical
direction