半导体元件

摘要

在本发明之实施例中，于MOS元件上形成应变诱发层以增加通道区中之载子移动率。较佳实施例中，应变诱发层之尺寸可导致NMOS元件与PMOS元件中之驱动电流增加的最佳化，并改善驱动电流一致性，且不需增加复杂的制程步骤。而且，所增加的制程步骤可轻易地整合至知的CMOS制程中。此外，用来定义拉伸与压缩应变诱发层之光罩不需对已存在的设计资料库作额外的设计。

主权项

一种半导体元件，包括：一基底；一主动区；一闸极区，位于该主动区上，且该闸极区之顶部具有一闸极电极；一源极/汲极区，形成在该闸极区之相对边，大抵分别与该闸极区之边缘及该主动区之边缘对齐；以及一应变诱发层，具有一第一边缘及一第二边缘，大抵顺应性地覆盖在该闸极区及该主动区上；其中该闸极区之边缘与该第一边缘间之间距大于约0.4微米；以及其中该主动区与该第二边缘之间距在约60奈米至约400奈米之间。如申请专利范围第1项所述之半导体元件，其中该半导体元件是一PMOS电晶体，而该应变诱发层是一压缩应力层。如申请专利范围第2项所述之半导体元件，其中该压缩应力层包括氮化矽、氮氧化物、氧化物、矽锗、或前述之组合。如申请专利范围第1项所述之半导体元件，其中该基底包括形成于一矽基底之N井、矽块材基底、应变矽基底、化合物半导体、多层半导体、绝缘层上覆矽、或前述之相似物。如申请专利范围第1项所述之半导体元件，其中该应变诱发层具有一多层结构。如申请专利范围第1项所述之半导体元件，其中该应变诱发层之厚度约5奈米至约500奈米。如申请专利范围第1项所述之半导体元件，其中该源极/汲极区更包括一材料，该材料之晶格常数与周围的该基底之材质不同。一种半导体元件，包括：一第一PMOS电晶体，形成于一P型主动区中，该P型主动区具有一第一边缘及一第二边缘，该第一PMOS电晶体具有一第一多晶矽闸极电极覆盖于该P型主动区上且平行于该P型主动区之该第一边缘；一第一NMOS电晶体，形成于一N型主动区中，该第一NMOS电晶体具有一第二多晶矽闸极电极覆盖于该N型主动区上；以及一第一压缩应力层，具有一第一边缘及一第二边缘，该第一压缩应力层大抵顺应性地覆盖于该第一闸极电极及该P型主动区上；其中该第一闸极电极之边缘与该第一压缩应力层之该第一边缘间之间距大于约0.4微米；以及其中该P型主动区之边缘与该第一压缩应力层之该第二边缘间之间距在约60奈米至约400奈米之间。如申请专利范围第8项所述形成半导体元件，其中该第一压缩应力层包括氮化矽、氮氧化物、氧化物、矽锗、或前述之组合。如申请专利范围第8项所述形成半导体元件，其中该第一NMOS电晶体更包括一第一拉伸应力层，该第一拉伸应力层大抵顺应性地覆盖在该第二闸极电极及该N型主动区上。如申请专利范围第10项所述形成半导体元件，其中该第一拉伸应力层包括氮化矽、氮氧化物、氧化物、SiC、SiCN、CoSi2、NiSi2、或前述之组合。如申请专利范围第10项所述形成半导体元件，其中该第一拉伸应力层与该第一压缩应力层间之横向空间填充了一层间介电层，该层间介电层是具有拉伸应力之介电层或具有压缩应力之介电层。如申请专利范围第10项所述形成半导体元件，更包括一第二PMOS电晶体及一第二NMOS电晶体，分别被一第二压缩应力层及一第二拉伸应力层所覆盖。如申请专利范围第13项所述形成半导体元件，其中该第一拉伸应力层大抵顺应性地覆盖在部分的该基底上，但不覆盖在该第一压缩应力层上，其中该第一拉伸应力层与该第二拉伸应力层间之横向空间及该第一压缩应力层与该第二压缩应力层间之横向空间被一层间介电层所填充，该层间介电层是具有拉伸应力之介电层或具有压缩应力之介电层。如申请专利范围第10项所述形成半导体元件，其中该第一拉伸应力层之厚度不同于该第一压缩应力层。如申请专利范围第10项所述形成半导体元件，其中该第一PMOS电晶体及该第一NMOS电晶体分别更包括一源极区及一汲极区，其中该源极区及该汲极区包括一磊晶层，该磊晶层之晶格常数不同于周围的该半导体基底之材质。一种半导体元件，包括：一闸极区，覆盖于该P型主动区上且具有复数个多晶矽闸极电极于该闸极区上；一源极/汲极区，形成于该闸极区之相对边，大抵分别与该闸极区之边缘及该P型主动区之边缘对齐；一压缩应力层，大抵顺应性地覆盖于该些多晶矽闸极电极及该P型主动区上，且该压缩应力层具有一第一边缘及一第二边缘；一N井区，包围该P型主动区；一距离P，该距离P是该些多晶矽闸极电极之边缘中与该P型主动区之边缘间之最小设计法则距离；一距离G，该距离G是该P型主动区中之该些多晶矽闸极电极间之最小设计法则距离；一距离L，该距离L是该P型主动区之边缘至该N井区之边缘的最短距离；以及一距离H，该距离H是该N型主动区之边缘与该N井区之边缘的最短距离；其中该多晶矽闸极电极之边缘与该压缩应力层之该第一边缘间之间距是约1倍至约2倍的该距离P与该距离G中之较大距离；以及其中该P型主动区与该压缩应力层之该第二边缘之间距是约三分之一倍至约三分之二倍的该距离L与该距离H之总合。如申请专利范围第17项所述之半导体元件，其中该压缩应力层包括氮化矽、氮氧化物、氧化物、矽锗、或前述之组合。如申请专利范围第17项所述之半导体元件，其中该源极/汲极区更包括一材料，该材料之晶格常数不同于周围的该半导体基底之材质。如申请专利范围第17项所述之半导体元件，其中该PMOS电晶体具有一旋转的方位，以致于该多晶矽闸极电极之相对边缘不与垂直方向及水平方向对齐。