Die vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung integrierter Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung modernster Feldeffekttransistoren, etwa MOS-Transistorstrukturen, die äußerst stark dotierte flache pn-Übergänge erfordern.

Der Fertigungsprozess für integrierte Schaltungen wird ständig auf diverse Weisen verbessert, wobei eine treibende Kraft die Größenreduzierung von Strukturelementen in den einzelnen Schaltungselementen ist. Gegenwärtig und in der näheren Zukunft wird die Mehrheit der integrierten Schaltungen auf der Grundlage von Siliziumbauelementen hergestellt auf Grund der guten Verfügbarkeit von Siliziumsubstraten und auf Grund der gut etablierten Prozesstechnologie, die über die vergangenen Jahre entwickelt wurde. Ein wesentlicher Gesichtspunkt bei der Entwicklung integrierter Schaltungen mit erhöhter Packungsdichte und hohem Leistungsvermögen ist die Größenreduzierung von Transistorelementen, etwa von MOS-Transistorelementen, um eine größere Anzahl an Transistorelementen bereitzustellen, was für die Herstellung moderner CPU's und Speicherbauelemente erforderlich ist. Ein wichtiger Aspekt bei der Herstellung von Feldeffekttransistoren mit reduzierten Abmessungen ist die Verringerung der Länge der Gateelektrode, die die Ausbildung eines leitenden Kanals steuert, der das Sourcegebiet und das Draingebiet des Transistors voneinander trennt. Die Source- und Drain-Gebiete des Transistorelements sind leitende Halbleitergebiete mit Dotierstoffen einer inversen Leitfähigkeitsart im Vergleich zu dem Dotiermitteln in dem umgebenden kristallinen aktiven Gebiet, etwa einem Substrat oder einem Potentialtopf- bzw. Wannengebiet.

Obwohl die Reduzierung der Gatelänge zum Erreichen kleinerer und schnellerer Transistorelemente erforderlich ist, zeigt es sich dennoch, dass eine Reihe von Problemen zusätzlich auftreten, um eine geeignete Transistorleistung bei geringerer Gatelänge beizubehalten. Eine herausfordernde Aufgabe in dieser Hinsicht ist das Vorsehen flacher Übergangsgebiete, d. h. Source- und Drain-Gebiete, die dennoch eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, um damit den Widerstand beim Leiten von Ladungsträgern von dem Kanalgebiet zu den entsprechenden Kontaktbereichen der Drain- und Source-Gebiete zu minimieren. Das Erfordernis für flache Übergänge mit einer hohen Leitfähigkeit wird üblicherweise erfüllt, indem eine Ionenimplantationssequenz ausgeführt wird, um damit eine hohe Dotierstoffkonzentration mit einem Profil zu erhalten, das lateral und auch in der Tiefe variiert. Das Einführen einer hohen Dosis an Dotiermitteln in einen kristallinen Substratbereich erzeugt jedoch stark Schäden in der Kristallstruktur und daher werden ein oder mehrere Ausheizzyklen zum Aktivieren der Dotiermittel ausgeführt, d. h. zum Anordnen der Dotiermittel an Kristallplätzen, und um die starken Kristallschäden auszuheilen. Jedoch ist die elektrisch effektive Dotiermittelkonzentration durch die Fähigkeit der Ausheizsequenzen begrenzt, die Dotiermittel elektrisch zu aktivieren. Diese Fähigkeit ist wiederum durch die Festkörperlöslichkeit der Dotiermittel in dem Siliziumkristall beschränkt. Neben der Dotierstoffaktivierung und dem Ausheilen von Kristallschäden kann ferner eine Dotiermitteldiffusion während des Ausheizens auftreten, die zu einem Verlust an Dotiermittelatomen in den Erweiterungsgebieten führt, wodurch das Dotierstoffprofil „verschmiert" wird. Mit Bezug zu den 1a bis 1c wird ein typischer konventioneller Prozessablauf zur Herstellung eines konventionellen Feldeffekttransistors nunmehr beschrieben, um die darin beteiligten Probleme detaillierter zu erläutern.

1a zeigt schematisch eine Transistorstruktur 100 in einem Zwischenstadium der Herstellung. Die Transistorstruktur 100 umfasst ein Substrat 101, das typischerweise ein Siliziumsubstrat ist oder ein Substrat mit einer Siliziumschicht, in der ein aktives Gebiet 103 mittels einer Isolationsstruktur (nicht gezeigt), etwa flachen Grabenisolationen (STI) definiert ist. Eine Gateelektrode 105 ist über dem aktiven Gebiet 103 ausgebildet und ist davon durch eine Gateisolationsschicht 106 getrennt. Eine erste Abstandshalterstruktur 102 ist an Seitenwänden der Gateelektrode 105 ausgebildet, um den gewünschten Abstand während eines Implantationsprozesses 107 zum Definieren von Source- und Drain-Erweiterungsgebieten 108 in dem aktiven Gebiet 103 bereitzustellen. Es sollte beachtet werden, dass die zuvor erwähnte Gatelänge in 1a die laterale Abmessung der Gateelektrode 105 ist. Der Bereich des aktiven Gebiets 103, der unter der Gateisolationsschicht 106 liegt, repräsentiert ein Kanalgebiet 104, das zwischen dem Source- und Drain-Erweiterungsgebiet 108 angeordnet ist.

Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung der Transistorstruktur 100, wie sie in 1a gezeigt ist, kann die folgenden Prozessschritte umfassen. Nach der Herstellung von Isolationsstrukturen durch moderne Photolithographie-, Ätz- und Abscheideverfahren wird eine Implantationssequenz ausgeführt, um ein erforderliches Dotierstoffprofil (nicht gezeigt) in dem aktiven Gebiet 103 herzustellen. Danach wird die Gateisolationsschicht 106 durch moderne Oxidations- und/oder Abscheideverfahren mit einer erforderlichen Dicke hergestellt, die an die Gatelänge der Gateelektrode 105 angepasst ist. Danach wird die Gateelektrode 105 aus einem geeigneten Material, etwa Polysilizium, mittels moderner Photolithographie- und Ätzverfahren hergestellt. Anschließend wird ein Ionenimplantationsprozess 107 ausgeführt, um Dotiermittel einer erforderlichen Leitfähigkeitsart in das aktive Gebiet 103 einzuführen, um damit die Erweiterungsgebiete 108 zu bilden. Wenn die Transistorstruktur 100 einen p-Kanaltransistor repräsentiert, wird ein p-Dotiermittel, etwa Bor, eingesetzt. Wie zuvor dargestellt ist, erfordert das Verringern der Gatelänge der Gateelektrode 105 auch, dass die Erweiterungsgebiete 108 als flach dotierte Gebiete mit einer Tiefe, die als 109 bezeichnet ist, im Bereich von ungefähr 8 bis 50 nm für eine Gatelänge im Bereich von ungefähr 30 bis 100 nm bereitgestellt wird. Somit wird der Ionenimplantationsprozess 107 mit relativ geringer Energie, abhängig von der Art der verwendeten Dotiermittel, und mit einer moderat hohen Dosis ausgeführt, um die erforderlich hohe Dotierstoffkonzentration in den Erweiterungsgebieten 108 auszuführen.

1b zeigt schematisch die Transistorstruktur 100 in einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Eine zweite Seitenwandabstandshalterstruktur 110 ist benachbart zu der ersten Abstandshalterstruktur 102 vorgesehen, die typischerweise aus einer Siliziumdioxidbeschichtung 110b und einem Siliziumnitridabstandshalter 110a aufgebaut ist. Die Abstandshalterstruktur 110 kann durch selbstjustiertes Abscheiden und anisotrope Ätzverfahren hergestellt werden, um als eine Implantationsmaske für eine nachfolgende Ionenimplantationssequenz 112 zu dienen, um Source- und Drain-Gebiete 111 herzustellen. Das Transistorgesamtverhalten kann durch die Abstandshalterstrukturen 102 und 110 beeinflusst werden, da die relative Permittivität des dielektrischen Materials, das nahe an der Gateelektrode 105 und nahe an den Erweiterungsgebieten 108 angeordnet ist, einen Einfluss auf das Maß der Ladungsträgeransammlung in den Erweiterungsgebieten 108 auf Grund der kapazitiven Ankopplung an die Gateelektrode 105 besitzt. Somit ist es vorteilhaft, einen merklichen Anteil der Abstandshalterstrukturen 110 und 102, beispielsweise die Abstandshalter 110a, aus Siliziumnitrid herzustellen, das eine höhere dielektrische Konstante im Vergleich zu Siliziumdioxid aufweist, das somit als eine effiziente Ätzstoppschicht während des Strukturierens der entsprechenden Siliziumnitridschicht dient.

Wie zuvor dargestellt ist, ist eine hohe Dotierstoffkonzentration in den Source- und Drain-Gebieten sowie in den Erweiterungsgebieten 108 erforderlich, so dass große Kristallschäden während der Implantationssequenzen 107, 112 hervorgerufen werden. Daher wird im Allgemeinen eine Wärmebehandlung, etwa eine schnelle thermische Ausheizung, erforderlich, um einerseits die Dotierstoffatome zu aktivieren und um im Wesentlichen die geschädigte Struktur in den Source- und Draingebieten 111 und in den Erweiterungsgebieten 108 zu rekristallisieren. Während der Wärmebehandlung und möglicherweise während weiterer Wärmebehandlungen bei erhöhten Temperaturen in späteren Fertigungsphasen können Dotiermittel und insbesondere Bor diffundieren, wodurch das Transistorverhalten auf Grund eines Verlustes an Dotiermitteln in sensitiven Bauteilbereichen, etwa den Erweiterungsgebieten 108 beeinträchtigt wird. Andererseits kann das effiziente Wiederherstellen der kristallinen Struktur in den Source- und Drain-Gebieten 111 und den Erweiterungsgebieten 108 relativ hohe Temperaturen über eine ausreichend lange Zeitdauer erfordern, wodurch jedoch unerwünschter Weise die Dotierstoffdiffusion erhöht wird. Insbesondere wenn Bauteilabmessungen auf eine Gatelänge von 60 nm und darunter reduziert werden, ist das Problem der beeinträchtigten Transistorleistungsfähigkeit auf Grund der reduzierten Leitfähigkeit durch nicht ausreichend aktivierte Dotiermittel und/oder durch ein Dotierstoffprofil, das durch Diffusion verschmiert ist, noch entscheidender.

1c zeigt schematisch die Transistorstruktur 100 nach dem Ende des Fertigungsprozesses. Metallsilizidgebiete 115 sind auf der Oberseite der Gateelektrode 105 und den Drain- und Sourcegebieten 111 ausgebildet, wobei die Silizidgebiete Nickel, Kobalt, Wolfram, Platin und dergleichen oder ein anderes geeignetes hochschmelzendes Metall aufweisen. Kontaktpfropfen 113 sind mit den Drain- und Source-Gebieten 111 in Kontakt, um eine elektrische Verbindung zu weiteren Schaltungselementen (nicht gezeigt) oder Verbindungsleitungen (nicht gezeigt) herzustellen. Die Kontaktpfropfen 113 sind typischerweise aus Wolfram oder anderen geeigneten Barrieren- und Haftmaterialien ausgebildet.

Das Herstellen der Metallsilizidgebiete 115 umfasst typischerweise das Abscheiden eines geeigneten hochschmelzenden Metalls und ein nachfolgendes Ausführen geeignet gestalteter Ausheizzyklen, um die Metallsilizidgebiete 115 mit einem deutlich geringeren Schichtwiderstand im Vergleich zu Silizium, selbst wenn dieses stark dotiert ist, zu erreichen. Die Kontaktpfropfen 113 werden durch Abscheiden eines dielektrischen Materials 116, etwa Siliziumdioxid, in Verbindung mit Siliziumnitrid und Strukturieren der Schichten zur Herstellung von Kontaktdurchführungen hergestellt, die nachfolgend mit einem Metall gefüllt werden, wobei typischerweise eine dünne Barrieren- und Haftschicht vor dem Einfüllen des Volumenmetalls hergestellt wird.

Während des Betriebs der Transistorstruktur 100 wird eine Spannung an die Kontaktpfropfen 113 und eine entsprechende Steuerspannung an die Gateelektrode 105 angelegt, so dass im Falle eines p-Kanaltransistors sich ein dünner Kanal in dem Kanalgebiet 104 ausbildet, der im Wesentlichen aus Löchern, die mit 114 bezeichnet sind, besteht, wobei, wie zuvor angemerkt ist, das Transistorverhalten u. a. deutlich von dem Übergangswiderstand von dem Kanal 104 zu den Erweiterungsgebieten 108 und von den Schichtwiderstand in den Gebieten 108 abhängt, da im Wesentlichen kein hochleitendes Metallsilizid in diesen Bereichen vorhanden ist. Auf Grund des komplexen Fertigungsprozesses zur Herstellung der Erweiterungsgebiete 108 und der Drain- und Source-Gebiete 111, d. h. nicht ausreichend ausgeheilte Gitterschäden und eine beschränkte Konzentration aktivierte Dotiermittel, in Verbindung mit einem Verlust an Dotiermitteln, der durch die Dotierstoffdiffusion hervorgerufen wird, insbesondere für eine leicht diffundierende Atomsorte, etwa Bor, kann das Bauteilleistungsverhalten beeinträchtigt sein, insbesondere für äußerst größenreduzierte Transistorelemente 100, wodurch teilweise die Vorteile aufgehoben werden, die im Allgemeinen durch die Größenreduzierung der Schaltungselemente einer integrierten Schaltung erreicht werden.

Angesichts der obigen Probleme besteht ein Bedarf für eine verbesserte Technik bei der Herstellung von Feldeffekttransistorstrukturen, wobei eines oder mehrere der zuvor erkannten Probleme vermieden oder zumindest in ihrer Auswirkung deutlich reduziert werden.

Im Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik, die die Reduzierung eines Dotierstoffverlustes in Transistorbauelementen ermöglicht, indem das Ausdiffundieren spezifizierter Dotierstoffsorten aus entsprechenden Erweiterungsgebieten von Transistorbauelementen in benachbarte dielektrische Materialien reduziert wird. Wie zuvor erläutert ist, kann das Leistungsverhalten moderner Feldeffekttransistoren durch die Konfiguration der entsprechenden Seitenwandabstandshalterstrukturen beeinflusst werden, da die kapazitive Kopplung den Ladungsträgertransportmechanismus in den entsprechenden Erweiterungsgebieten beeinflussen kann, wodurch auch ein Einfluss auf deren Durchlassstromvermögen ausgeübt wird. Es wurde erkannt, dass in konventionellen Abstandshalterarchitekturen, in denen eine Siliziumdioxidbeschichtung in Verbindung mit einem Siliziumnitridabstandshalter mit hoher relativer Permittivität verwendet wird, ein deutlicher Verlust an Dotiermitteln in das dielektrische Beschichtungsmaterial beobachtbar ist, insbesondere für mit Bor dotierten Erweiterungsgebieten, wodurch zu einem geringeren Transistorverhalten beigetragen wird. Aus diesem Grunde sorgt die vorliegende Erfindung für eine reduzierte Diffusionsrate von einem Erweiterungsgebiet in das benachbarte dielektrische Material durch geeignetes Gestalten der Seitenwandabstandshalterstruktur, ohne dass im Wesentlichen die Eigenschaften im Hinblick auf deren relativen Permittivität beeinflusst werden. Zu diesem Zweck werden in einigen anschaulichen Ausführungsformen die Materialeigenschaften der dielektrischen Beschichtung in geeigneter Weise modifiziert oder so eingestellt, dass die Diffusion der spezifizierten Dotierstoffsorten von dem Erweiterungsgebiet in das dielektrische Beschichtungsmaterial verringert wird. Folglich wird das Transistorverhalten verbessert, insbesondere für Transistorelemente mit einem hohen Anteil an Bordotiermitteln, da diese Dotierstoffsorte ein moderat hohes Diffusionsverhalten zeigt.

Gemäß einer anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer dielektrischen Beschichtung über einem Substrat, das eine erste Gateelektrode aufweist, die über einem aktiven Gebiet ausgebildet und davon durch eine Gateisolationsschicht getrennt ist. Das Verfahren umfasst ferner das Modifizieren der dielektrischen Beschichtung derart, dass eine Wahrscheinlichkeit dafür, dass eine Dotierstoffgattung in dem aktiven Gebiet in die dielektrische Beschichtung diffundiert, reduziert wird. Schließlich wird ein Seitenwandabstandshalter für die erste Gateelektrode unter Verwendung der dielektrischen Schicht als eine Ätzstoppschicht gebildet.

Gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden einer Seitenwandabstandshalterstruktur für eine Gateelektrode eines ersten Transistors unter Anwendung einer dielektrischen Beschichtung als eine Ätzstoppschicht. Die dielektrische Beschichtung umfasst mindestens einen Bereich, der eine geringere Diffusionsneigung einer spezifizierten Dotierstoffsorte im Vergleich zu einer Diffusionsneigung dieser spezifizierten Dotierstoffsorte in Siliziumdioxid hervorruft.

Gemäß einer weiteren anschaulichen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfasst ein Transistorbauelement eine Gateelektrode, die an einem Kanalgebiet ausgebildet ist und umfasst ferner eine Gateisolationsschicht, die zwischen der Gateelektrode und dem Kanalgebiet gebildet ist. Des weiteren umfasst das Transsitorbauelement eine Abstandshalterstruktur, die benachbart zu der Gateelektrode ausgebildet ist und mit einem Erweiterungsgebiet in Verbindung steht, wobei die Abstandshalterstruktur ein Abstandshalterelement und eine dielektrische Beschichtung aufweist, die mit dem Erweiterungsgebiet in Verbindung steht. Des weiteren besitzt zumindest ein Teil der dielektrischen Beschichtung eine Diffusionsrate für eine spezifizierte Dotierstoffsorte von dem Erweiterungsgebiet in die dielektrische Beschichtung, die kleiner ist als eine Diffusionsrate der spezifizierten Dotierstoffsorte für eine Siliziumdioxidbeschichtung.

Weitere Vorteile, Aufgaben und Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung sind in den angefügten Patentansprüchen definiert und gehen deutlicher aus der folgenden detaillierten Beschreibung hervor, wenn diese mit Bezugnahme zu den begleitenden Zeichnungen studiert wird, in denen:

1a bis 1c schematisch ein Transistorelement zeigen, das gemäß konventioneller Verfahren hergestellt wird, wobei ein Siliziumdioxidbeschichtungsmaterial als eine Ätzstoppschicht zum Strukturieren von Abstandshalterelementen aus Siliziumnitrid verwendet wird;

2a bis 2d schematisch Querschnittsansichten eines Transistorelements zeigen, in welchem eine dielektrische Beschichtung für eine Seitenwandabstandshalterstruktur so modifiziert wird, dass diese verbesserte Diffusionsbarriereneigenschaften gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung zeigt;

2e schematisch ein Halbleiterbauelement mit zwei unterschiedlichen Transistorelementen zeigt, die entsprechende Seitenwandabstandshalterstrukturen mit entsprechenden dielektrischen Beschichtungen mit unterschiedlichen Diffusionsblockiereigenschaften gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen aufweisen;

2f schematisch eine Querschnittsansicht eines Transistorelements in einer Zwischenstufe der Fertigungsphase zum Erhalten einer modifizierten dielektrischen Beschichtung zeigt, wobei der Transistor ein epitaktisch aufgewachsenes Halbleitermaterial gemäß einer anschaulichen Ausführungsform aufweist;

2g bis 2h schematisch Querschnittsansichten eines Transistorelements zeigen, das eine modifizierte dielektrische Beschichtung nach der Herstellung von Drain- und Source-Gebieten und entsprechenden Erweiterungsgebieten gemäß anschaulicher Ausführungsformen erhält;

3a und 3b schematisch Querschnittsansichten eines Transistorelements zeigen, in welchem eine dielektrische Beschichtung durch Einbau einer Dotierstoffsorte gemäß anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung modifiziert wird;

3c schematisch einen Transistor darstellt, der eine dielektrische Schicht mit mehreren Unterschichten für ein geeignetes Einstellen der Diffusionsblockiereigenschaften gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung aufweist; und

4a bis 4c schematisch Querschnittsansichten eines Transistorelements in einer frühen Fertigungsphase vor der Implantation von Erweiterungsgebieten zeigen, wobei eine entsprechende Versatzabstandshalterstruktur eine Diffusionsrate für Bor in späteren Fertigungsphasen gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung reduzieren kann.

Obwohl die vorliegende Erfindung mit Bezug zu den Ausführungsformen beschrieben ist, wie sie in der folgenden detaillierten Beschreibung sowie in den Zeichnungen dargestellt sind, sollte es selbstverständlich sein, dass die folgende detaillierte Beschreibung sowie die Zeichnungen nicht beabsichtigen, die vorliegende Erfindung auf die speziellen anschaulich offenbarten Ausführungsformen einzuschränken, sondern die beschriebenen anschaulichen Ausführungsformen stellen lediglich beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar, deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert ist.

Im Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung eine Technik zum Erhöhen der Diffusionsblockiereigenschaften einer Seitenwandabstandshalterstruktur einer Gateelektrode für moderne Transistorelemente, während im Wesentlichen die moderat hohe Gesamtpermittivität konventioneller Seitenwandabstandshalterstrukturen beibehalten oder sogar erhöht wird. Zu diesem Zweck wird ein Mechanismus in eine Seitenwandabstandshalterstruktur eingebaut, um die Diffusionsrate von einem Erweiterungsgebiet in das benachbarte dielektrische Material der Abstandshalterstruktur zu reduzieren, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen die entsprechenden Diffusionblockiereigenschaften eines Beschichtungsmaterials, wie es typischerweise als eine Ätzstoppschicht verwendet wird, in geeigneter Weise eingestellt werden können, um im Wesentlichen ein erforderliches Maß an Ätzselektivität beizubehalten, während dennoch die Diffusionneigung einer spezifizierten Dotierstoffsorte, etwa von Bor, deutlich geändert wird, das typischerweise die höchste Diffusionsneigung bzw. Diffusionsaktivität typisch verwendeter Dotierstoffsorten zeigt. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Dotierstoffgradient zwischen einem Erweiterungsgebiet und der benachbarten Seitenwandabstandshalterstruktur deutlich reduziert oder sogar invertiert, um die resultierende Diffusionsrate von dem Erweiterungsgebiet in das dielektrische Material zu reduzieren oder um sogar eine höhere Dotierstoffkonzentration in dem benachbarten dielektrischen Material vorzusehen. Wie zuvor erläutert ist, sind insbesondere in stark größenreduzierten Transistorelementen flache PN-Übergänge erforderliche, wodurch anspruchsvolle Implantations- und Ausheizverfahren erforderlich sind, um eine hohe Dotierstoffkonzentration mit einem hohen Maß an Dotierstoffaktivierung bereitzustellen. Auf Grund der hohen Dotierstoffkonzentration kann ein entsprechend hoher Dotierstoffgradient nicht nur an dem entsprechenden pn-Übergängen vorhanden sein, sondern kann auch an der Grenzfläche zu der benachbarten Abstandshalterstruktur auftreten, wodurch in konventionellen Transistorgestaltungen eine deutliche Diffusion von Dotierstoffmaterial in das Dielektrikum gefördert werden kann, die deutlich den Reihenwiderstand der Erweiterungsgebiete vergrößern kann. Ferner kann ein zuverlässiges dielektrisches Material mit moderat hoher Permittivität vorteilhafterweise möglichst nahe an der Gateelektrode und dem Erweiterungsgebiet angeordnet werden, während dennoch ein zuverlässiger Strukturierungsprozess für die Abstandshalterstruktur gewährleistet ist. Folglich wird in konventionellen Strategien eine sehr dünne Siliziumdioxidschicht als ein dielektrisches Beschichtungsmaterial verwendet, wohingegen Siliziumnitrid mit der erhöhten relativen Permittivität für die eigentlichen Abstandselemente verwendet wird, wobei unvorteilhafterweise das Siliziumdioxid nicht in effizienter Weise die Diffusion spezieller Dotiersorten blockiert und insbesondere eine deutliche Wanderung von Boratomen in das Siliziumdioxidmaterial hervorrufen kann, wodurch die Leitfähigkeit des Erweiterungsgebiets reduziert wird. Durch Vorsehen eines effizienten Mechanismus zum Reduzieren der Diffusion von Bor in die benachbarte Abstandshalterstruktur, d. h. in das benachbarte Beschichtungsmaterial, während gleichzeitig die erforderlichen Ätzeigenschaften im Wesentlichen beibehalten werden, kann daher ein hohes Maß an Kompatibilität mit gut erprobten Prozessverfahren erreicht werden, während auch im Wesentlichen die dielektrischen Eigenschaften der Seitenwandabstandshalterstruktur beibehalten werden. Es sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft im Zusammenhang mit modernsten Transistorelementen ist, die kritische Abmessungen, d. h. eine Gatelänge von 100 nm und deutlich weniger, etwa 50 nm und weniger, aufweisen, da hier ein gewisser Verlust an Dotierstoffatomen in den entsprechenden Erweiterungsgebieten deutlich zu einer Leistungseinbuße beitragen kann. Die Prinzipien der vorliegenden Erfindung können jedoch auch auf Transistorelemente mit weniger kritischen Eigenschaften angewendet werden, um damit auch deren Leistungsverhalten und Zuverlässigkeit deutlich zu verbessern. Daher soll die vorliegende Erfindung nicht auf eine spezielle Transistorkonfiguration und einen Technologiestandard eingeschränkt gesehen werden, sofern derartige Einschränkungen nicht speziell in den angefügten Patentansprüchen oder in der Beschreibung dargelegt sind.

Mit Bezug zu den begleitenden Zeichnungen werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung detailliert beschrieben.

2a zeigt schematisch ein Transistorelement 200 mit einem Substrat 201, das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial repräsentieren kann, um darauf Transistorelemente, möglicherweise in Verbindung mit anderen Schaltungselementen, mechanischen Komponenten, optischen Komponenten, und dergleichen zubilden. Beispielsweise kann das Substrat 201 ein geeignetes Trägermaterial repräsentieren, das darauf ausgebildet ein im Wesentlichen kristallines Halbleitermaterial zur Herstellung eines aktiven Gebiets 203 aufweist, d. h. eines Halbleitergebiets mit einer oder mehreren Dotierstoffsorten, um damit in geeigneter Weise die Leitfähigkeit zu modifizieren und zu gestalten. In einigen anschaulichen Ausführungsformen repräsentiert das Substrat 201 ein Trägermaterial mit einer darauf ausgebildeten siliziumbasierten Halbleiterschicht, da die große Mehrzahl komplexer integrierter Schaltungen gegenwärtig und in der nahen Zukunft auf der Grundlage von Silizium hergestellt wird. Es sollte beachtet werden, dass ein siliziumbasiertes Halbleitermaterial auch andere Komponenten, etwa Germanium, Kohlenstoff, und dergleichen, wobei dennoch ein deutlicher Anteil, beispielsweise mehr als ungefähr 50 Atomprozent, an Siliziumatomen vorhanden sind. In anderen anschaulichen Ausführungsformen kann der Transistor 200 ein Schaltungselemente repräsentieren, das auf der Grundlage anderer Halbleitermaterialien, etwa einem II-VI-Halbleiterverbindungsmaterial oder einem III-V-Halbleitermaterial hergestellt ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen repräsentiert das Substrat 201 ein SOI-artiges Substrat (Halbleiter-auf-Isolator), in welchem eine kristalline Halbleiterschicht auf einer vergrabenen isolierenden Schicht (nicht gezeigt) ausgebildet ist, um damit ein verbessertes Leistungsverhalten auf Grund reduzierter parasitärer Kapazitäten und dergleichen zu bieten, die mit einer SOI-Architektur verknüpft sind. In diesem Falle kann das aktive Gebiet 203 ein Halbleitergebiet repräsentieren, das im Wesentlichen vollständig von anderen Schaltungselementen getrennt ist. In dieser Fertigungsphase kann der Transistor 200 ferner eine Gateelektrode 205 aufweisen, die auf einer entsprechenden Gateisolationsschicht 206 ausgebildet ist, die die Gateelektrode 205 von einem Kanalgebiet 204 trennt. Des weiteren ist eine Seitenwandabstandshalterstruktur 202 an Seitenwänden der Gateelektrode 205 ausgebildet, wobei die Abstandshalterstruktur 202 aus Siliziumnitrid mit einer Siliziumoxidbeschichtung (nicht gezeigt) aufgebaut sein kann, oder diese kann eine andere geeignete Konfiguration besitzen, um als eine entsprechende Implantationsmaske zur Herstellung von Erweiterungsgebieten 208 mittels eines Ionenimplantationsprozesses 221 zu dienen.

Der Transistor 200, wie er in 2a gezeigt ist, kann auf der Grundlage der Prozesse hergestellt werden, wie sie auch mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben sind, das in 1a dargestellt ist.

2b zeigt schematisch das Transistorbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Herstellungsphase. Eine dielektrische Beschichtung 201b ist auf dem aktiven Gebiet 203, d. h. auf den Erweiterungsgebieten 208, ausgebildet und kann die Gateelektrode 205 einschließlich der Abstandshalterstruktur 202 bedecken. In einer anschaulichen Ausführungsform umfasst die dielektrische Beschichtung 201b Siliziumdioxid mit einer Dicke im Bereich von einigen Nanometern bis 20 Nanometer oder mehr, abhängig von den Bauteilerfordernissen. Wie zuvor erläutert ist, ist in anspruchsvollen Anwendungen eine geringere Dicke eines Materials mit reduzierter relativer Permittivität vorteilhaft, um ein entsprechendes dielektrisches Material mit „großem &egr;" näher an dem Erweiterungsgebiet 208 und der Gateelektrode 205 anzuordnen. In diesem Falle kann eine Dicke der dielektrischen Beschichtung 201b in einem Bereich von ungefähr 3 bis 10 nm liegen. Im Gegensatz zu konventionellen Vorgehensweisen besitzt die dielektrische Beschichtung 201b zumindest in einem Teil davon deutlich andere Eigenschaften im Vergleich zu einer reinen Siliziumdioxidschicht im Hinblick auf ihre diffusionsblockierende Wirkung in Bezug auf eine spezifizierte Dotierstoffsorte. Ein thermisch gewachsenes Siliziumdioxid zeigt eine erhöhte Dichte und kann daher eine reduzierte Diffusionrate für eine spezifizierte Dotierstoffsorte, etwa Bor, erzeugen. Für andere Arten von Siliziumdioxid, die beispielsweise auf der Grundlage plasmaunterstützter oder thermisch-chemischer Dampfabscheidung (CVD) abgeschieden werden, kann ein unterschiedliches Maß an Dichte und unterschiedlicher Struktur und Menge an Fremdatomsorten erhalten werden, was anderen, typischerweise höheren, Tendenzen im Hinblick auf die Diffusionsrate einer Dotierstoffsorte führt. Dennoch sollte beachtet werden, dass die dielektrische Beschichtung 201b, selbst wenn diese einen merklichen Anteil aus Siliziumdioxid aufweist, eine höhere Diffusionsblocklerwirkung für ansonsten gleiche Bedingungen im Vergleich zu einem beliebigen Siliziumdioxidmaterial aufweist, selbst wenn dieses durch eine thermische Oxidation hergestellt ist. In einer anschaulichen Ausführungsform ist die dielektrische Beschichtung 201b durch ihr Diffusionsblockierverhalten im Hinblick auf Bor so gekennzeichnet, dass in dieser Ausführungsform die dielektrische Beschichtung 210b eine höhere Diffusionsblockiereigenschaft in Bezug auf die Bordiffusion im Vergleich zu einer beliebigen Siliziumdioxidschicht innerhalb eines Temperaturbereichs von ungefähr bis zu 1300 Grad C aufweist. In einer anschaulichen Ausführungsform beinhaltet die dielektrische Beschichtung 210b Stickstoff, der deutlich die Diffusionsneigung einer Vielzahl von Dotiersorten innerhalb des Materials der dielektrischen Beschichtung 210b reduziert. Es sollte beachtet werden, dass der Anteil an Stickstoff in der dielektrischen Beschichtung 210b jedoch deutlich geringer ist im Vergleich zu einem „konventionellen" Siliziumnitridmaterial, so dass dennoch ein hohes Maß an Ätzselektivität in Bezug auf Siliziumnitridmaterial beibehalten wird. Beispielsweise kann der Stickstoffanteil kleiner als ungefähr 20 Atomprozent sein.

Ein typischer Prozessablauf zur Herstellung des Transistors 200, wie er in 2b gezeigt ist, kann die folgenden Prozesse umfassen. In einer anschaulichen Ausführungsform wird die dielektrische Beschichtung 210b als ein Siliziumdioxidmaterial auf der Grundlage gut etablierter plasmaunterstützter oder thermischer CVD-Verfahren abgeschieden. Während des Abscheidens des Siliziumdioxidmaterials werden entsprechende Prozessparameter so gesteuert, dass eine äußerst konforme Materialschicht erreicht wird. Danach wird ein Oberflächenmodifizierungsprozess 220 ausgeführt, beispielsweise in einigen anschaulichen Ausführungsformen als ein Nitrierungsprozess unter Anwendung einer plasmaenthaltenden Umgebung zum Einbauen einer spezifizierten Menge an Stickstoff in die dielektrische Beschichtung 210b. Zu diesem Zweck werden Prozessparameter, etwa der Plasmadruck, die Temperatur, die Vorspannungsleistung, und dergleichen in geeigneter Weise eingestellt, um den Stickstoff in die Schicht 210b einzubinden.

Beispielsweise kann der Transistor 200 in eine stickstoffenthaltende Plasmaumgebung eingebracht werden, wobei zumindest ein Prozessparameter gesteuert wird, um eine Stickstoffionendichte innerhalb der Plasmaumgebung auf ein gewünschtes Niveau einzustellen. Beispielsweise kann eine Hochfrequenzleistung, die zum Einrichten der Plasmaumgebung erforderlich ist, und deren Temperatur vorgegeben werden, und der Druck der Plasmaumgebung wird dann gesteuert, um die Ionendichte einzustellen. Da beispielsweise der Druck der Plamsaumgebung in präziser und reproduzierbarer Weise durch entsprechend ausgestattete Vakuumquellen einstellbar ist, kann eine geeignete Stickstoffionenkonzentration in der Plasmaumgebung in zuverlässiger und schneller Weise eingerichtet werden. Folglich kann die Nitrierungsrate mit hoher Präzision gesteuert werden und somit kann auch die Menge der in die Schicht 210b eingebauten Stickstoffionen gesteuert werden, wobei auch die Anzahl der Stickstoffatome, die in das darunter liegende Gebiet eindringen, auf einem geringen Niveau gehalten werden kann. Dazu wird der Druck in der Plasmaumgebung in Abhängigkeit der weiteren Prozessparameter, etwa der Hochfrequenzleistung und der Temperatur in der Plasmaumgebung auf einem relativ hohen Wert eingestellt, so dass die entsprechende Nitrierungsrate relativ gering ist. Beispielsweise kann für eine effektive Hochfrequenzleistung im Bereich von ungefähr 50 bis 500 Watt und einer Temperatur von ungefähr 60 bis 500 Grad C ein Anfangsdruck auf einem Bereich von ungefähr 10 Millitorr bis 1 Torr festgelegt werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Schicht 210 mit einer reduzierten Anfangsdicke vorgesehen, um den Stickstoff einzubauen, und während und nach der Stickstoffeinführung wird die Schicht 210b mit ihren endgültig gewünschten Dicke hergestellt.

Wie zuvor erläutert ist, ist in anspruchsvollen Anwendungen die Schichtdicke der Basisschicht der Beschichtung 210b im Bereich von wenigen Nanometern bis einige Nanometer im Hinblick der relativen Gesamtpermittivität der Seitenwandabstandshalterstrukturen, die noch auf der Grundlage der dielektrischen Beschichtung 210b herzustellen sind. Ferner können auch die Dotierstoffkonzentrationen in den Erweiterungsgebieten 208 sowie deren Kristallstruktur wichtige Aspekte im Hinblick auf das Gesamttransistorleistungsverhalten sein. Somit kann eine unerwünschte Einbindung von Stickstoff in das Erweiterungsgebiet 208 durch geeignetes Auswählen der Plasmaparameter reduziert werden, um im Wesentlichen eine mittlere Eindringtiefe nahezu auf die Dicke der Schicht 210b zu beschränken. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die Dicke der dielektrischen Beschichtung 210b während des entsprechenden Abscheideprozesses so eingestellt, dass diese die gewünschte Solldicke deutlich übersteigt, so dass ein entsprechender Modifizierungsprozess 220 mit weniger kritischen Prozessgrenzen im Hinblick auf die Eindringtiefe des Stickstoffs ausgeführt werden kann. Folglich kann ein unerwünschtes Eindringen des Stickstoffs in die Erweiterungsgebiete 208 verhindert werden. Danach kann der Modifizierungsprozess 220 einen zusätzlichen gut steuerbaren Ätzschritt beinhalten, um damit die Schichtdicke der Beschichtung 210b auf die gewünschte Solldicke zu verringern. Zu diesem Zweck können beliebige geeignete gut steuerbare Ätzverfahren eingesetzt werden, etwa isotrope nass- und trockenchemische Ätzrezepte, ein Atomschichtätzprozess, wobei eine im Wesentlichen selbstbegrenzende Ätzreaktion erzeugt wird, und dergleichen. Somit kann eine gewünschte Menge an Stickstoff, beispielsweise ungefähr 1 bis 20 Atomprozent, in die Beschichtung 210b eingebaut werden, wodurch der Schicht 210b die gewünschten Diffusionsblockiereigenschaften in Bezug auf eine Vielzahl von Dotiersorten, etwa Bor und dergleichen, verliehen wird.

2c zeigt schematisch den Transistor 200 in einer weiter fortgeschrittenen Herstellungsphase. Das Bauelement 200 umfasst eine Abstandshalterstruktur 210 mit der dielektrischen Beschichtung 210b und einem Abstandshalterelement 210a, das aus einem dielektrischen Material mit einer moderat hohen relativen Permittivität im Vergleich zu Siliziumdioxid aufgebaut ist. In einer anschaulichen Ausführungsform ist der Abstandshalter 210a aus Siliziumnitrid aufgebaut. Ferner sind entsprechende Drain- und Sourcegebiete 211 benachbart zu den Erweiterungsgebieten 208 ausgebildet, wobei in einer anschaulichen Ausführungsform die Drain- und Sourcegebiete 211 und die Erweiterungsgebiete 208 eine hohe Konzentration eines p-Dotiermittels aufweisen, das in einer anschaulichen Ausführungsform durch Bor repräsentiert ist.

Typischerweise kann der Transistor 200, wie er in 2c gezeigt ist, durch Abscheiden einer Abstandshalterschicht in einer äußerst konformen Weisen auf der Grundlage gut etablierter Verfahren, etwa plasamunterstützter CVD, thermischer CVD, und dergleichen hergestellt werden. Beispielsweise kann Siliziumnitrid auf der Grundlage plasmaunterstützter CVD abgeschieden werden, woran sich ein anisotroper Ätzprozess auf der Grundlage gut etablierter Rezepte anschließt, wobei die dielektrische Beschichtung 210b als ein effizientes Ätzstoppmaterial dient. Danach wird ein Implantationsprozess 212 ausgeführt, um das entsprechende Dotierstoffmaterial zum Definieren der Drain- und Sourcegebiete 211 auf der Grundlage der Abstandshalterstruktur 210 anzuordnen. Vor dem Implantationsprozess 212 oder danach können freiliegende Bereiche der dielektrischen Beschichtung 210b durch geeignet gestaltete selektive Ätzprozesse auf der Grundlage gut etablierter Rezepte entfernt werden.

2d zeigt schematisch den Transistor 200 in einer weiter fortgeschrittenen Herstellungsphase. Metallsilizidgebiete 215 sind in der Gateelektrode 205 und in den Drain- und Sourcegebieten 211 gebildet, wobei ein beliebiges geeignetes Metall, etwa Nickel, Kobalt, Titan, Wolfram, Platin, und dergleichen oder Kombinationen davon, zur Herstellung der entsprechenden Metallsilizidgebiete 215 verwendet sind. Ferner kann in dieser Fertigungsphase der Transistor 200 einen oder mehrere Ausheizprozesse durchlaufen haben, um die Dotierstoffatome zu aktivieren und um ferner geschädigte Halbleiterbereiche in dem aktiven Gebiet 203 zu rektistallisieren. Abhängig von der Prozessstrategie und den Bauteilerfordernissen können ein oder mehrere entsprechende Ausheizprozesse ausgeführt werden, beispielsweise vor dem Silizidierungsprozess, wenn erhöhte Temperaturen beispielsweise im Bereich von ungefähr 600 Grad C bis 800 Grad C für eine effizientes Rekristallisieren von Gitterschäden erforderlich sind. Es können auch höhere Temperaturen verwendet werden, um in effizienter Weise die entsprechenden Dotierstoffsorten zu aktivieren. Wie zuvor erläutert ist, wird abhängig von der Prozesstemperatur und der Dauer der entsprechenden Ausheizprozesse ein gewisses Maß an Diffusionsaktivität auftreten, wodurch die Erweiterungsgebiete in das Kanalgebiet 204 „getrieben" werden. Eine entsprechende Dotierstoffwanderung in das benachbarte dielektrische Material, d. h. die dielektrische Beschichtung 210b, wird jedoch auf Grund der speziellen Modifizierung oder Einstellung von deren Eigenschaften deutlich reduziert im Vergleich zu konventionellen Siliziumdioxidbeschichtungen, wodurch ein Verlust entsprechender Dotierstoffatome in den Erweiterungsgebieten 208 verringert wird. Es ist gut bekannt, dass Bor ein häufig verwendetes Dotierstoffmittel für p-Kanaltransistoren ist, wobei ein entsprechender Verlust an Dotierstoffmaterial im Vergleich zu entsprechenden n-Kanaltransistoren ausgeprägter ist auf Grund der hohen Diffusionsneigung von Bor in Silizium und Siliziumdioxid. Folglich kann die Dotierstoffkonzentration in dem Erweiterungsgebiet 208 auf einem höheren Wert im Vergleich zu konventionellen Techniken gehalten werden, insbesondere bei bordotierten p-Kanaltransistoren auf Grund des Vorsehens der dielektrischen Beschichtung 210b mit der diffusionsbehindernden Eigenschaft. Es sollte auch beachtet werden, dass anspruchsvolle Ausheizverfahren, etwa lasergestützte oder blitzlichtgestützte Verfahren in Verbindung mit der vorliegenden Erfindung eingesetzt werden können, wobei ein hohes Maß an Dotierstoffaktivierung bei einer geringeren Diffusionsaktivität erreicht werden kann, so dass die entsprechenden Ausheizprozesse in einer beliebigen Fertigungsphase eingesetzt werden können, sogar nach der Herstellung der Metallsilizidgebiete 215. Selbst wenn eine deutlich reduzierte Diffusionsaktivität während der spezifizierten lasergestützten oder blitzlichtgestützten Ausheizprozesse stattfindet, kann dennoch insbesondere für bordotierte Transistorelemente eine deutliche Diffusion während diverser anderer Prozessschritte auftreten, die bei erhöhten Temperaturen ausgeführt werden, etwa einer Rekristallisierung von Gitterschäden, Wärmebehandlungen von Silizidprozesse bei der Herstellung der Gebiete 215, und dergleichen. Auch in diesen Fällen wird ein besserer Einschluss von Bordotiermitteln in Bezug auf eine Diffusion in die benachbarten dielektrischen Materialien erreicht. Folglich wird unabhängig von der speziellen Prozessstrategie und der betrachteten Transistorarchitektur eine deutliche Verringerung des Herausdiffundierens von Dotiermitteln aus dem Erweiterungsgebiet 208 insbesondere für p-Kanaltransistoren erreicht, indem die Abstandshalterstruktur 210 mit der Beschichtung 102 mit erhöhter Diffusionsblockierwirkung vorgesehen wird.

2e zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200, das nunmehr zwei unterschiedliche Transistorelemente 200p und 200n aufweist, wobei der Transistor 200p im Wesentlichen die gleiche Konfiguration wie das Bauelement 200 aufweisen kann, wie es in 2d gezeigt ist, während der Transistor 200n einen Aufbau aufweist, wie er mit Bezug zu dem konventionellen Transistor 100 beschrieben ist. In einer anschaulichen Ausführungsform repräsentiert der Transistor 200p einen p-Kanaltransistor, wobei die entsprechenden Erweiterungsgebiete 208 eine hohe Borkonzentration aufweisen, während der Transistor 200neinen n-Kanaltransistor repräsentiert, wobei die entsprechenden Erweiterungsgebiete 208 ein beliebiges geeignetes n-Dotiermittel, etwa Arsen, Phosphor, und dergleichen, aufweisen. Typischerweise zeigen diese n-Dotiermittel eine deutlich geringere Diffusionsneigung im Vergleich zu Bor. Folglich kann die dielektrische Beschichtung 201b mit der verbesserten Diffusionsblockiereigenschaft, wie sie zuvor beschrieben ist, eine reduzierte Bordiffusion aus dem Erweiterungsgebiet 208 heraus bereitstellen, während in einigen Ausführungsformen eine entsprechende dielektrische Beschichtung 210c die entsprechenden verbesserten Diffusionsblockiereigenschaften nicht aufweist. Dies kann vorteilhaft sein, da in einigen anspruchsvollen Anwendungen sogenannte Halo-Implantationen ausgeführt werden, in denen die Dotierstoffkonzentration des Kanalgebiets 204 in der Nähe der entsprechenden PN-Übergänge erhöht wird, indem eine entsprechende Dotierstoffsorte eingebracht wird. Beispielsweise kann für den n-Kanaltransistor ein entsprechendes p-dotiertes Halo-Gebiet 223 durch Ionenimplantation gebildet sein, um damit den entsprechenden pn-Übergang zu „verstärken", der zwischen dem Halo-Gebiet 223 und dem Erweiterungsgebiet 208 gebildet ist, um damit einen abrupteren Gradienten an dem entsprechenden pn-Übergang herzustellen. Folglich kann das Erweiterungsgebiet 208 darin ein moderat hohes Maß an p-Dotierkonzentration aufweisen, obwohl diese typischerweise eine Größenordnung kleiner ist als die Dotierstoffkonzentration der Erweiterungsgebiete 208, die daher eine Gegendotierung repräsentieren kann, die die entsprechende Leitfähigkeit des Erweiterungsgebiets 208 verringern kann. Eine ähnliche Konfiguration kann auch im p-Kanaltransistor 200p eingesetzt sein, wobei das entsprechende Halo-Gebiet 223 ein spezielles n-Dotiermittel aufweisen kann. Während einer Wärmebehandlung kann eine verstärkte Diffusion des p-Dotiermaterials aus dem Erweiterungsgebiet 208 des n-Kanaltransistors 200 daher zu einem gewissen Maße die Gegendotierung reduzieren und kann damit zu einer Erhöhung des Bauteilleistungsverhaltens beitragen. Folglich kann ein Leistungsgewinn für den Transistor 200p erreicht werden, und ein gewisses Maß an Leistungszuwachs kann für den Transistor 200n hervorgerufen werden, indem selektiv die dielektrische Beschichtung 210p in dem p-Kanaltransistor 200p vorgesehen wird, während eine ausgeprägte Diffusion des p-Dotiermittels in dem n-Kanaltransistor 200n ermöglicht wird, da hier typischerweise das p-Dotiermittel eine höhere Diffusionsneigung im Vergleich zu dem n-Dotiermittel hat, wie dies zuvor erläutert ist.

Das Halbleiterbauelement 200, wie es in 2e gezeigt ist, kann auf der Grundlage im Wesentlichen der gleichen Prozessverfahren hergestellt werden, wie sie zuvor mit Bezug zu den 2a bis 2d beschrieben sind, wobei nach dem Herstellen der dielektrischen Beschichtung 210b, wie sie in 2b gezeigt ist, und vor dem Modifizierungsprozess 220 eine entsprechende Maske vorgesehen wird, um den Transistor 200n abzudecken, während der Transistor 200p frei liegt. Folglich bleibt die Beschichtung 210c im Wesentlichen unbehandelt, während die Beschichtung 210b die erhöhte Diffusionsblockiereigenschaft erhält. Nach der selektiven Modifizierung der Beschichtung 210b, wie sie in 2b bezeigt ist, wird die weitere Bearbeitung auf der Grundlage gut etablierter CMOS-Verfahren fortgesetzt.

2f zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß einer noch weiteren anschaulichen Ausführungsform, wobei das Bauelement 200 einen p-Kanaltransistor repräsentiert, der darin eingebaut ein verformtes Halbleitermaterial 224, etwa Silizium/Germanium, aufweist, um damit eine entsprechende Verformung in dem Kanalgebiet 204 hervorzurufen. Das verformte Halbleitermaterial 224 kann als ein in-situ dotiertes Material vorgesehen werden, das beispielsweise einen spezifizierten Anteil an Bor enthält, oder das Material 224 kann als ein im Wesentlichen intrinsisches Halbleitermaterial vorgesehen werden, wobei die entsprechende Einbindung eines p-Dotiermittels auf der Grundlage von Implantationsprozessen erreicht werden kann, wie dies zuvor beschrieben ist. Unabhängig von dem speziellen Fertigungsprozess kann die dielektrische Beschichtung 210b vorgesehen werden und kann durch den Prozess 220 so behandelt werden, dass die gewünschte diffusionblockierende Eigenschaft erhalten wird, um damit das Ausdiffundieren des p-Dotiermittels während nachfolgender Prozessschritte, die erhöhte Temperaturen erfordern, deutlich zu reduzieren.

2g zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen. In der in 2g gezeigten Fertigungsphase kann das Bauelement eine entsprechende Seitenwandabstandshalterstruktur 230 umfassen, die aus einer Siliziumdioxidbeschichtung 230b und einem Siliziumnitridabstandshalter 230a aufgebaut ist, die gemäß gut etablierter Verfahren hergestellt sind, und die als eine Implantationsmaske für die Ionenimplantation 212 zur Herstellung der tiefen Drain- und Source-Gebiete 211 dienen. Danach wird die Abstandshalterstruktur 230 auf der Grundlage gut etablierter Ätzverfahren entfernt, beispielsweise durch selektives Ätzen der Abstandshalter 230a in Bezug auf die Beschichtung 230b und nachfolgendes Entfernen der Beschichtung 230b.

2h zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einer weiter fortgeschrittenen Fertigungsphase nach dem Enffernen der Abstandshalterstruktur 230. Das Bauelement 200 umfasst nunmehr eine Seitenwandabstandshalterstruktur 202, auf deren Grundlage die Erweiterungsgebiete 208 mittels eines geeigneten Implantationsprozesses hergestellt werden können, wie dies zuvor beschrieben ist. Danach wird die Beschichtung 210b hergestellt und durch den Prozess 220 so behandelt, dass diese die gewünschte Diffusionsblockiereigenschaften, wie sie zuvor erläutert sind, aufweist. Danach wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, indem die entsprechende Seitenwandabstandshalterstruktur einschließlich der dielektrischen Beschichtung 210b gebildet wird, die dann für das Ausbilden entsprechender Metallsilizidgebiete verwendet werden kann, etwa die Gebiete 215, wie sie in 2d gezeigt sind. Es sollte beachtet werden, dass selbst in dieser Prozesssequenz, in der geeignete Ausheizprozesse vor dem eigentlichen Herstellen eines dielektrischen Materials auf den Erweiterungsgebieten 208 ausgeführt werden, ein deutlicher Leistungszuwachs erreicht werden kann, da eine Bordiffusion während weiterer Prozessschritte, die erhöhte Temperaturen erfordern, etwa der Silizidierungsprozess, reduziert wird. Folglich kann eine deutliche Reduzierung des Dotierstoffverlustes aus den entsprechenden Erweiterungsgebieten insbesondere von p-Kanaltransistoren für eine Vielzahl von Transistorkonfigurationen und Prozessstrategien erreicht werden, wobei dennoch ein hohes Maß an Kompatibilität mit entsprechenden konventionellen Vorgehensweisen beibehalten wird.

Mit Bezug zu den 3a bis 3b werden weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen ein stark dotiertes dielektrisches Material und/oder ein nicht-silizium-Dioxid-Material in einer entsprechenden Abstandshalterstruktur eingesetzt wird.

3a zeigt schematisch ein Halbleiterbauelement 300, das ein Transistorelement repräsentiert, das über einem Substrat 301 ausgebildet ist, in welchem ein aktives Gebiet 303 definiert ist. Eine Gateelektrode 305 ist über einem Kanalgebiet 304 ausgebildet und davon durch eine Gateisolationsschicht 306 getrennt. Eine Abstandshalterstruktur 302 ist an Seitenwänden der Gateelektrode 305 ausgebildet. Des weiteren ist eine dielektrische Beschichtung 310b an entsprechenden Erweiterungsgebieten 308 und auf der Gateelektrode 305 gebildet. Mit Ausnahme der dielektrischen Beschichtung 310b entspricht das Halbleiterbauelement 300 im Wesentlichen dem Bauelement 200, wie es in 2a gezeigt ist. Die dielektrische Beschichtung 310b kann als ein dielektrisches Material vorgesehen sein, das darin eingebaut eine hohe Konzentration eines spezifizierten Dotiermittels, etwa Bor, aufweist, wobei das spezifizierte Dotiermittel im Wesentlichen das gleiche ist, das das Erweiterungsgebiet 308 definiert. In einer anschaulichen Ausführungsform wird die dielektrische Beschichtung 310b als eine Siliziumdioxidschicht vorgesehen, die dann eingebaut eine Konzentration von ungefähr 10¹⁹ bis 10²¹ Dotieratome pro cm³ aufweist. Die dielektrische Beschichtung 310b kann durch eine beliebige geeignete Abscheidetechnik hergestellt werden, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen die entsprechende Dotierstoffgattung in die entsprechende Abscheideatmosphäre eingebracht wird, indem ein geeignetes Vorstufengas bereitgestellt wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird die dielektrische Beschichtung 310b auf der Grundlage gut etablierter Verfahren hergestellt und nachfolgend wird ein Modifizierungsprozess ausgeführt, um damit die Dotierstoffsorte in die Beschichtung 310b einzuführen. Zu diesem Zweck wird eine geeignete Plasmaumgebung errichtet, wobei ein geeignetes Vorstufengas zum Einführen der Dotierstoffgattung in die Schicht 130b verwendet wird. Danach wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, indem ein spezielles Abstandshaltermaterial, etwa Siliziumnitrid, abgeschieden wird und das Abstandshaltermaterial auf der Grundlage der Beschichtung 310b gemäß gut etablierter Abstandshaltertechniken strukturiert wird.

3b zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 300 mit entsprechend gebildeten Abstandshalterelementen 310a, die aus Siliziumnitrid aufgebaut sind, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen auch die Abstandshalter 310a eine moderat hohe Dotierstoffkonzentration aufweisen, während in anderen Ausführungsformen ein im Wesentlichen undotiertes dielektrisches Material verwendet wird. Danasch wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, wie dies zuvor beschrieben ist, indem beispielsweise entsprechende Drain- und Source-Gebiete auf der Grundlage der Abstandselemente 310 gebildet werden. Während einer Behandlung bei erhöhten Temperaturen, beispielsweise bei der Rekristallisierung von durch Implantation hervorgerufener Schäden, bei der Aktivierung von Dotierstoffen, und dergleichen, kann ein Dotierstoffgradient zwischen der Beschichtung 310b und dem Erweiterungsgebiet 208 deutlich im Vergleich zu konventionellen Vorgehensweisen verringert werden, wodurch auch die Diffusionsrate der Dotierstoffsorte von dem Erweiterungsgebiet 208 in die benachbarte dielektrische Beschichtung 310b reduziert wird. Folglich kann eine höhere Dotierstoffkonzentration in den Erweiterungsgebieten 308 beibehalten werden. In einigen anschaulichen Ausführungsformen kann die Dotierstoffkonzentration in der Beschichtung 310b sogar höher sein als in dem Erweiterungsgebiet 308 und damit wird eine Dotierstoffdiffusion in das Erweiterungsgebiet 308 während erhöhter Temperaturen stattfinden, wodurch dessen Leitfähigkeit erhöht wird. Wenn die Abstandselemente 310a als ein stark dotiertes dielektrisches Material vorgesehen wird, kann eine unerwünschte Diffusion der Dotierstoffgattung von der Beschichtung 310b in den Abstandshalter 310a vermieden oder zumindest deutlich reduziert werden. Selbst wenn die Abstandshalter 310a als im Wesentlichen undotiertes Material vorgesehen sind, ist die Diffusion der Dotiermittel in die Abstandshalter 310a deutlich geringer im Vergleich zu Diffusion in das Erweiterungsgebiet 308 auf Grund der besseren Diffusionblockiereigenschaften der Abstandshalter 310a, die aus Siliziumnitrid hergestellt sind.

3c zeigt schematisch das Halbleiterbauelement 300 gemäß noch weiterer anschaulicher Ausführungsformen, wobei eine Abstandshalterstruktur 310 des Abstandselement 310a, das beispielsweise aus Siliziumnitrid aufgebaut ist, und die Beschichtung 310b aufweist, die mehrere Unterschichten 310d, 310f aufweisen kann, wovon zumindest eine aus einem Material mit einer hohen Blockiereigenschaft in Bezug auf eine spezifizierte Dotierstoffsorte, etwa Bor, hergestellt ist. In einer anschaulichen Ausführungsform ist die Unterschicht 301d aus Siliziumnitrid aufgebaut, während die Unterschicht 310f aus Siliziumdioxid hergestellt ist. Folglich kann auf diese Weise ein hohes Maß an Ätzselektivität der Beschichtung 310b in Bezug auf das Material des Abstandselements 310a erreicht werden, während andererseits gute Diffusionblockiereigenschaften in Bezug auf das Erweiterungsgebiet 208 auf Grund der deutlich reduzierten Diffusionsneigung von beispielsweise Bor in Siliziumnitrid erreicht wird.

Die dielektrische Beschichtung 310b kann auf der Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Zunächst wird die Siliziumnitridschicht 310d auf der Grundlage gut etablierter Abscheideverfahren, etwa plasmaunterstützter CVD, hergestellt, wobei eine Schichtdicke weniger kritisch ist, solange eine gewünschte Gesamtdicke der Abstandshalterstruktur 310 erreicht wird. Danach wird die Siliziumdioxidschicht 310f auf der Grundlage plasmaunterstützter CVD, und dergleichen, abgeschieden, wobei eine moderat dünne Dicke verwendet werden kann, um damit für die erforderliche Ätzselektivität zu sorgen, während nicht in unerwünschter Weise das Bauteilverhalten auf Grund der relativen Permittivität des Siliziumdioxids beeinträchtigt wird. Als nächstes wird Siliziumnitrid abgeschieden und kann dann anisotrop geätzt werden, um die Abstandselemente 310a zu bilden, wobei die Schicht 310f als eine effiziente Ätzstoppschicht verwendet wird. Auf der Grundlage der Abstandshalterstruktur 310 wird dann ein Implantationsprozess 312 ausgeführt, um die Drain- und Source-Gebiete 311 zu bilden. Die dielektrische Beschichtung 310b wird von freiliegenden Bauteilgebieten durch zuerst selektives Entfernen der Siliziumdioxidschicht 310f und anschließendes selektives Ätzen der Teilschicht 310d entfernt, wobei ebenso die Größe der Abstandselemente reduziert wird, was vorteilhaft sein kann in Bezug auf die Herstellung von Metallsiliziden in einer späteren Fertigungsphase.

Folglich wird ein effizienter Mechanismus zum Verringern des Herausdiffundierens von Dotierstoffmaterial in benachbarte dielektrische Abstandshalterstrukturen erreicht, wobei in einigen anschaulichen Ausführungsformen selbst ein Anstieg der Dotierstoffkonzentration in den entsprechenden Erweiterungsgebieten erreicht werden kann. Es sollte auch beachtet werden, dass die mit Bezug zu den 3a bis 3c beschriebenen Ausführungsformen auch mit zuvor beschriebenen Ausführungsformen kombiniert werden können. D. h., die dielektrische Beschichtung 310b, wie sie in den 3a und 3b gezeigt ist, kann auch modifiziert werden, so dass diese eine gewisse Menge an Stickstoff aufweist, wie dies zuvor beschrieben ist, und/oder die dielektrische Beschichtung 310b der 3a und 3b kann in einer Prozessstrategie und in einer beliebigen Transistorkonfiguration eingesetzt werden, wie sie zuvor mit Bezug zu den 2a bis 2h beschrieben sind. In ähnlicher Weise kann die Beschichtung 310b, wie sie in 3c gezeigt ist, in einer beliebigen Transistorkonfiguration und Prozessstrategie eingesetzt werden, wie sie zuvor beschrieben sind. Des weiteren kann die erhöhte Menge an beispielsweise Stickstoff in einem Siliziumdioxidbasismaterial der Beschichtungen die relative Permittivität vergrößern, wodurch ebenso zu einem verbesserten Leistungsverhalten beigetragen wird.

Mit Bezug zu den 4a bis 4c werden nunmehr weitere anschauliche Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen eine Abstandshalterstruktur zum Definieren von Erweiterungsgebieten zusätzlich oder alternativ diffusionsreduzierende Eigenschaften erhalten kann.

4a zeigt schematisch ein Halbleiterbauelement 400 mit einem Substrat 401, in welchem ein aktives Gebiet 403 ausgebildet ist, in dem ein Kanalgebiet 404 gebildet ist. Eine Gateelektrode 405 ist über dem Kanalgebiet 404 angeordnet ist und ist von diesem durch eine Gateisolationsschicht 406 getrennt. Hinsichtlich der bislang beschriebenen Komponenten gelten die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu den Bauelementen 100, 200und 300 beschrieben sind. Des weiteren umfasst das Bauelement 400 eine dielektrische Beschichtung 402b, die eine erhöhte Diffusionsblockierwirkung im Vergleich zu einem reinen Siliziumdioxidmaterial aufweist, wie dies zuvor erläutert ist. Beispielsweise kann die dielektrische Beschichtung 402b ein Siliziumdioxidbasismaterial sein, das darin eingebaut eine spezifizierte Menge an Stickstoff aufweist. In einer anschaulichen Ausführungsform wird die dielektrische Beschichtung 402b in Form eines Siliziumdioxidmaterials abgeschieden und/oder durch einen Oxidationsprozess gebildet und wird dann einem Modifizierungsprozess 420, etwa einem Nitrierungsprozess, unterzogen, wie dies zuvor beschrieben ist.

4b zeigt schematisch das Bauelement 400, das eine Abstandshalterschicht 402a aufweist, die aus Siliziumnitrid aufgebaut sein kann, das konform auf der dielektrischen Beschichtung 402b gebildet ist. Die Schicht 402a wird einem anisotropen Ätzprozess 425 unterzogen, um Material der Schicht 402a von horizontalen Bauteilbereichen zu entfernen, wobei die dielektrische Beschichtung 402b als eine effiziente Ätzstoppschicht dient.

4c zeigt schematisch das Bauelement 400 während eines Ionenimplantationsprozesses 421 zum Definieren der entsprechender Erweiterungsgebiete 408 in dem aktiven Gebiet 403, wobei entsprechende Abstandshalterelemente, die aus der Schicht 402 hergestellt sind, und die der Einfachheit halber ebenso als Abstandselemente 402a bezeichnet werden, als eine Implantationsmaske dienen. Danach wird die weitere Bearbeitung in einigen Ausführungsformen so fortgesetzt, wie dies beispielsweise mit Bezug zu den Bauelementen 200 und 300 beschrieben ist. D. h., eine entsprechende Abstandshalterstruktur zum Definieren tiefer Drain- und Sourcegebiete wird zusätzlich zu der Abstandshalterstruktur 402 so gebildet, dass ein dielektrisches Material mit der verbesserten Diffusionsblockiereigenschaft über den gesamten Oberflächenbereich des Erweiterungsgebiets 408 vorgesehen wird, wodurch in noch effizienterer Weise das Herausdiffundieren einer Dotierstoffsorte in die benachbarte dielektrische Abstandshalterstruktur reduziert wird, insbesondere wenn p-Kanaltransistoren betrachtet werden, die darin eingebaut eine hohe Konzentration an Bor aufweisen.

Es gilt also: Die vorliegende Erfindung erzeugt eine deutlich reduzierte Diffusion von Dotierstoffsorten aus entsprechenden Erweiterungsgebieten, indem die Eigenschaften eines benachbarten dielektrischen Materials eine Abstandshalterstruktur in geeigneter Weise angepasst werden. In einigen Aspekten weist mindestens eine Abstandshalterstruktur ein dielektrisches Material, das mit dem entsprechenden Erweiterungsgebiet in Kontakt ist, auf, wobei eine größere Menge an diffusionsblockierendem Material für die geringere Diffusionsaktivität im Vergleich zu einem standardmäßigen Siliziumdioxidmaterial sorgt, wie es typischerweise in konventionellen Verfahren eingesetzt wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird der Dotierstoffgradient zwischen dem Erweiterungsgebiet und dem benachbarten dielektrischen Material deutlich reduziert oder sogar umgekehrt, um damit die Diffusionsrate einer spezifizierten Dotierstoffsorte zu verringern oder sogar umzukehren. In einigen Ausführungsformen wird mehr als eine Abstandshalterstruktur mit der verbesserten Diffusionsblockierfähigkeit bereitgestellt, um deutlich die Diffusion über die gesamte Grenzfläche zwischen dem dielektrischen Material und dem dotierten Halbleitermaterial zu reduzieren, in welchem ein entsprechendes Metallsilizidmaterial nicht ausgebildet ist. Somit kann das Transistorverhalten deutlich verbessert werden, während dennoch ein hohes Maß an Kompatibilität mit konventionellen Abstandshalterverfahren beibehalten wird, da die Ätzselektivität der entsprechenden dielektrischen Beschichtungen nicht in unnötiger Weise beeinträchtigt wird.

Weitere Modifizierungen und Variationen der vorliegenden Erfindung werden für den Fachmann angesichts dieser Beschreibung offenkundig. Daher ist diese Beschreibung als lediglich anschaulich und für die Zwecke gedacht, dem Fachmann die allgemeine Art und Weise des Ausführens der vorliegenden Erfindung zu vermitteln. Selbstverständlich sind die hierin gezeigten und beschriebenen Formen der Erfindung als die gegenwärtig bevorzugten Ausführungsformen zu betrachten.