[发明专利]通过使用凝聚形成局域化的弛豫衬底的方法

说明书

本发明涉及通过使用凝聚形成局域化的弛豫衬底的方法。描述了用于形成衬底的局域化的应变区域的方法和结构。沟槽可以在衬底的局域化区域的边界处形成。在局域化区域处的侧壁的上部部分可以由覆盖层覆盖，并且在局域化区域处的侧壁的下部部分可以不被覆盖。转变材料可以被形成为与局域化区域的下部部分和加热的衬底接触。加热可以将来自转变材料的化学种类引入到下部部分中，这在局域化区域中产生应力。所述方法可以用于形成应变沟道finFET。

技术领域

本技术涉及用于制作多层衬底的局域化的弛豫和应变区域的方法和结构，并且本技术可以用于形成应变沟道FET。

背景技术

晶体管是现代数字处理器和存储器设备的基本器件元件，并且已经在电子工程的各种领域中找到各种应用，包括数据处理、数据存储和高功率应用。目前，存在可以用于不同应用的多种晶体管类型和设计。各种晶体管类型包括例如双极结型晶体管(BJT)、结型场效应晶体管(JFET)、金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)、垂直沟道或沟槽场效应晶体管和超结或多漏极晶体管。

在晶体管的MOSFET家族中已经出现两种类型的晶体管，它们表现出按比例缩小到超高密度和纳米尺度的沟道长度的希望。这些晶体管类型之一是所谓的鳍式场效应晶体管或者“finFET”。finFET的沟道形成于可以从衬底的表面扩展的三维鳍中。finFET具有对于互补MOS(CMOS)按比例缩小到更小尺寸而言有利的静电性质。因为鳍是三维结构，所以可以在鳍的三个表面上形成晶体管的沟道，使得对于在衬底上占据的给定的表面面积finFET可以呈现高电流开关性能。由于可以从衬底表面抬升沟道和器件，因此相比于传统平面型MOSFET可以存在耦合于邻近的器件之间的降低的电场。

第二种类型的晶体管称为完全耗尽型绝缘体上硅或者“FD-SOI”FET。在位于薄绝缘体之上的薄平面半导体层中形成FD-SOI FET的沟道、源极和漏极。因为半导体层和之下的绝缘体是薄的，所以晶体管的本体(其位于薄绝缘体之下)可以作为第二栅极。绝缘体上的半导体的薄层允许可以提升性能的更高的体偏置电压。薄绝缘体还降低到晶体管本体区域的漏电流，否则该漏电流将在体FET器件中发生。

发明内容

所描述的技术涉及用于制作衬底的局域化的应变区域的方法和结构。该技术可以用于形成应变沟道场效应晶体管。根据一些实施例，通过将finFET器件的鳍的第一部分转变成不同的化学成分，finFET器件的沟道区域可以被应变，该不同的化学成分将在其中形成沟道区域的鳍的第二部分中引起应变。第一部分的转变可以发生在半导体材料中已经形成鳍后，并且第一部分可以被形成为鳍的局域化的弛豫区域。例如，通过刻蚀沟槽以限定鳍，鳍可以被形成于半导体材料(例如，Si)中。其后，鳍的下部部分可以被转变成具有不同化学成分的材料(例如，SiGe)。在转变后，下部部分可以将应变施加到鳍的上部部分，产生用于finFET的应变沟道区域。

根据一些实施例，一种用于使FET的沟道区域应变的方法包括：在衬底的第一半导体材料中形成沟槽，以限定包括FET的沟道区域的FET的第一区域。该方法进一步包括：在沟槽形成后，将第一区域的第一部分转变成不同的化学成分，使得经转变的第一部分将应变施加到沟道区域。该转变可以包括将衬底加热到如下这样的温度，在该温度下来自转变材料的化学成分凝聚到第一部分中以便在第一部分中形成应力。在材料转变期间的加热可以允许经转变的第一部分的塑性弛豫。

在一些方面，FET是FD-SOI FET。在一些方面，FET是finFET。在一些实施方式中，第一区域包括finFET的鳍并且具有在约1nm和约25nm之间的宽度。根据一些方面，形成沟槽可以包括在第一半导体衬底中刻蚀沟槽以限定用于至少一个finFET的至少一个鳍。