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Gebiet der vorliegenden Erfindung
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Die
vorliegende Erfindung betrifft im Allgemeinen die Herstellung integrierter
Schaltungen und betrifft insbesondere die Herstellung modernster Feldeffekttransistoren,
etwa MOS-Transistorstrukturen,
die stark dotierte flache Übergänge in Verbindung
mit einem geringen Serienwiderstand erfordern.
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Beschreibung des Stands der
Technik
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Der
Herstellungsprozess für
integrierte Schaltungen wird ständig
in diversen Richtung verbessert, im Hinblick darauf, die Strukturgrößen der einzelnen
Schaltungselemente zu reduzieren. Gegenwärtig und in der vorhersehbaren
Zukunft wird die Mehrheit der integrierten Schaltungen auf Grundlage von
Siliziumhalbleiterbauelementen hergestellt auf Grund der guten Verfügbarkeit
von Siliziumsubstraten und auf Grund der gut etablierten Prozesstechnologie,
die über
die vergangen Jahrzehnte entwickelt wurde. Ein wesentlicher Punkt
bei der Entwicklung integrierter Schaltungen mit erhöhter Packungsdichte und
verbessertem Leistungsverhalten ist die Größenreduzierung der Transistorelemente,
etwa von MOS-Transistorelementen,
um eine größere Anzahl an
Transistorelementen bereitzustellen, die für das Herstellen moderner CPU's und Speicherbauelemente
erforderlich sind. Ein wichtiger Aspekte bei der Herstellung von
Feldeffekttransistoren mit geringeren Abmessungen ist die Reduzierung
der Länge
der Gateelektrode, die die Ausbildung eines leitenden Kanals steuert,
der das Sourcegebiet und das Draingebiet des Transistors trennt.
Das Sourcegebiet und das Draingebiet des Transistorelements sind
leitende Halbleitergebiete mit Dotierstoffen einer inversen Leitfähigkeitsart
im Vergleich zu den Dotiermitteln in dem umgebenden kristallinen
aktiven Gebiet, beispielsweise ein Substratgebiet oder ein Potentialtopf- bzw. Wannengebiet.
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Obwohl
die Verringerung der Gatelänge
notwendig ist, um kleinere und schnellere Transistorelemente zu
erhalten, stellt sich dennoch heraus, dass eine Reihe von Problemen
zusätzlich
auftreten, wenn eine geeignete Transistorverhaltensweise für eine reduzierte
Gatelänge
beibehalten werden soll. Eine herausfordernde Aufgabe in dieser
Hinsicht ist das Vorsehen flacher Übergangsgebiete, d. h. Source-
und Draingebiete, die dennoch eine hohe Leitfähigkeit aufweisen, um damit
den Widerstand beim Leiten von Ladungsträgern aus dem Kanal in ein entsprechendes
Kontaktgebiet der Drain- und Sourcegebiete zu minimieren. Das Erfordernis
für flache Übergänge mit
einer hohen Leitfähigkeit
wird im Allgemeinen erfüllt,
indem eine Ionenimplantationssequenz so ausgeführt wird, dass eine hohe Dotierstoffkonzentration mit
einem Profil erreicht wird, das lateral und in der Tiefe variiert.
Das Einführen
einer hohen Dosis an Dotiermitteln in einen kristallinen Substratbereich
erzeugt jedoch große
Schäden
in der Kristallstruktur, und daher werden ein oder mehrere Ausheizzyklen typischerweise
zum Aktivieren der Dotiermittel, d. h. zum Anordnen der Dotiermittel
an Kristallplätzen, und
zum Ausheilen der starken Kristallschäden erforderlich. Jedoch ist
die elektrisch wirksame Dotierstoffkonzentration durch die Fähigkeit
der Ausheizzyklen beschränkt,
die Dotiermittel elektrisch zu aktivieren. Diese Fähigkeit
ist wiederum durch die Festkörperlöslichkeit
der Dotiermittel in dem Siliziumkristall und die Temperatur und
Dauer des Ausheizprozesses beschränkt, die mit den Prozesserfordernissen verträglich sind.
Neben der Dotierstoffaktivierung und dem Ausheilen von Kristallschäden kann
auch eine Dotierstoffdiffusion während
des Ausheizens auftreten, die zu einem Verlust an Dotierstoffatomen
in den Erweiterungsgebieten führen
kann, wodurch das Dotierstoffprofil „verschmiert" wird. Somit ist
einerseits eine hohe Ausheiztemperatur im Hinblick auf ein hohes
Maß an
Dotierstoffaktivierung und Rekristallisierung von durch Implantation
hervorgerufenen Gitterschäden
wünschenswert,
während
andererseits die Dauer des Ausheizprozesses kurz sein sollte, um
das Ausmaß an
Dotierstoffdiffusion zu beschränken,
die ansonsten den Dotierstoffgradienten an den entsprechenden pn-Übergängen verringern
und auch die Gesamtleitfähigkeit
auf Grund des Verringerns der mittleren Dotierstoffkonzentration
reduzieren kann. Ferner können
sehr hohe Temperaturen während des
Ausheizprozesses die Gateisolationsschichten negativ beeinflussen,
wodurch deren Zuverlässigkeit verringert
wird. D. h., hohe Ausheiztemperaturen können die Gateisolationsschicht
verschlechtern und können
daher deren dielektrischen Eigenschaften beeinflussen, die zu erhöhten Leckströmen, einer
geringeren Durchbruchsspannung und dergleichen führen können. Daher sind für modernste
Transistoren die Positionierung, die Formung und das Beibehalten eines
gewünschten
Dotierstoffprofils wichtige Eigenschaften zum Definieren der endgültigen Leistungsmerkmale
des Bauelements.
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In
einem Versuch, den Gesamtreihenwiderstand des Stromwegs in den Transistorbauelementen
zu reduzieren, wird nicht nur die Kanallänge verringert, sondern es
wird auch der Widerstand der Bereiche der Drain- und Sourcegebiete
durch das Einbauen von Metallsilizid verringert, das typischerweise einen
geringen Schichtwiderstand im Vergleich zu Silizium aufweist, selbst
wenn dieses stark dotiert ist. Beispielsweise ist Nickel ein hochschmelzendes
Metall, das häufig
in modernen Transistoren zum lokalen Verbessern der Leitfähigkeit
von dotierten Siliziumbereichen auf Grund des moderat geringen Widerstands
von Nickelsilizid im Vergleich zu anderen Metallsiliziden eingesetzt
wird. Beispielsweise können Nickelsilizidgebiete
in beschränkten
Oberflächenbereichen
der Drain- und Sourcegebiete und in der Gateelektrode hergestellt
werden, um eine höhere
Leitfähigkeit
in diesen Bereichen zu schaffen. Jedoch geht die gewünschte hohe
Leitfähigkeit
des Nickelsilizids typischerweise mit starken Prozessungleichmäßigkeiten
einher, die während
der Herstellung entsprechender Nickelsilizidgebiete auftreten, wobei eine äußerst ungleichmäßige Grenzfläche zwischen den
dotierten Halbleitergebieten und dem Nickelsilizid geschaffen wird.
Selbst sogenannte Nickelfinger, d. h. Silizidausbuchtungen mit merklicher
Länge werden
während
des Silizidierungsprozesses erzeugt. Diese Silizidausbuchtungen
können
sich in das Kanalgebiet des Transistors erstrecken und können daher
deutlich das Gesamtverhalten des Transistors beeinflussen, was sogar
zu einem Kurzschluss der pn-Übergänge führen kann,
wodurch ein Transistorausfall hervorgerufen wird. Die Ungleichmäßigkeit des
Nickelsilizidprozesses hängt
u. a. von den Diffusionsbedingungen in den entsprechenden dotierten Siliziumbereichen
ab, und daher repräsentieren
die Dotierstoffkonzentration, die Kristallstruktur des Siliziums
und die Temperatur wichtige Faktoren für das Ergebnis des Silizidierungsprozesses.
Somit kann das Ausmaß der
Silizidfehler auf Grund der Nickelsilizidausbuchtungen in die entsprechenden
Kanalgebiete von der komplexen Geschichte des Bauelements und den
entsprechenden Silizidierungsparametern abhängen, wobei die Silizidierungsdefekte gewisse
Bauteilbereiche im Vergleich zu anderen Bauteilbereichen stärker beeinflussen
können.
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Wie
aus der oben beschriebenen Situation während der Herstellung modernster
Transistorelemente hervorgeht, gibt es eine Reihe von komplexen Abhängigkeiten
zwischen vielen Mechanismen zum Verbessern des Gesamtdurchlassstromvermögens der
Transistoren, wobei die Situation noch komplexer wird, wenn zusätzliche
Strategien zur Steigerung des Leistungsverhaltens des Transistors
in die Fertigungssequenz eingebaut werden. Beispielsweise kann eine
gewisse Art an Verformung bewusst in den entsprechenden Kanalgebieten
erzeugt werden, um die entsprechende Ladungsträgerbeweglichkeit zu verbessern,
was sich wiederum in einer entsprechenden Verringerung des Kanalwiderstands
aus drückt. In
einigen Vorgehensweisen werden verspannte Schichten in der Nähe der Kanalgebiete
vorgesehen, um damit Verspannungskräfte in dem Kanalgebiet hervorzurufen.
In anderen Strategien wird verformtes Halbleitermaterial als eine
verformungsinduzierende Quelle eingesetzt. Auch in diesen Fällen kann
das Bereitstellen verformten Halbleitermaterials, verspannter Oberschichten,
und dergleichen einen deutlichen Einfluss auf die zuvor beschriebenen
Prozesse im Hinblick auf das Erhöhen
des Durchlassstromvermögens
durch Bereitstellen gut definierter Dotierstoffprofile und äußerst leitfähiger Metallsilizidgebiete aufweisen,
da beispielsweise das Diffusionsverhalten eines hochschmelzenden
Metalls von dem Vorhandensein von nicht-Siliziumsorten, etwa Germanium,
Kohlenstoff, und dergleichen abhängen
kann.
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Angesichts
der zuvor beschriebenen Situation besteht ein Bedarf für eine verbesserte
Technik bei der Bereitstellung von Mechanismen zur Verbesserung
der Gesamtleitfähigkeit
von Feldeffekttransistorstrukturen, durch gut definierte Dotierstoffprofile und/oder
Metallsilizidgebiete, wobei eines oder mehrere der oben erkannten
Probleme vermieden oder zumindest deutlich verringert werden.
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Überblick über die Erfindung
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Im
Allgemeinen richtet sich die vorliegende Erfindung an eine Technik
zum Verbessern des Transistorverhaltens in äußerst lokaler Weise, indem
Ausheizprozesse in lokalisierter Wiese durchgeführt werden. Es wurde erkannt,
dass eine Vielzahl von Fertigungsprozessen stark von entsprechenden
Wärmebehandlungen
beeinflusst werden, wobei eine speziell gestaltete lokale Variation
der entsprechenden Prozessparameter vorteilhafterweise eingesetzt
werden kann, um geeignet variierende Transistoreigenschaften zu
erzeugen. Auf diese Weise können
gut etablierte Prozessbedingungen für gewisse Prozesssequenzen
beibehalten werden, wobei eine lokale Variation des Ausheizprozesses
dann eingesetzt werden kann, um in lokaler Weise die Auswirkungen der
entsprechenden Ausheizprozesse zu verstärken oder zu reduzieren. Wie
zuvor erläutert
ist, können Metallsilizidprozessabläufe sowie
die Dotierstoffaktivierung, die das Rekristallisieren von durch
Implantation hervorgerufenen Schäden
beinhaltet, deutlich von den Prozessparametern einer entsprechenden Wärmebehandlung,
etwa der Temperatur und der Dauer abhängen, wobei in einigen Fällen kontroverse
Anforderungen durch die entsprechende Prozesssequenzen auferlegt
werden, die in konventionelle Prozessstrategien im Wesentlichen
optimierte Prozessergebnisse in lokal angepasster Weise verhindern.
Daher werden in einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung modernste
lasergestützte
oder blitzlichtgestützte
Ausheizverfahren eingesetzt, um in lokaler Weise die entsprechenden
Ausheizprozesse zu steuern.
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Gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Bilden eines
ersten Metallsilizids in einem ersten Bauteilgebiet eines Halbleiterbauelements
auf Grundlage einer ersten Reaktionstemperatur, die durch Bestrahlen
des ersten Bauteilgebiets mittels Strahlung eines spezifizierten
Wellenlängenbereichs erzeugt
wird. Des weiteren umfasst das Verfahren das Bilden eines zweiten
Metallsilizids in einem zweiten Bauteilgebiet des Halbleiterbauelements
auf der Grundlage einer zweiten Reaktionstemperatur, die durch Bestrahlen
des zweiten Bauteilgebiets mit Strahlung des spezifizierten Wellenlängenbereichs erzeugt
wird, wobei die erste Temperatur geringer ist als die zweite Temperatur.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das selektive Modifizieren
von Oberflächeneigenschaften
eines ersten Bauteilgebiets und eines zweiten Bauteilgebiets eines
Halbleiterbauelements, um ein unterschiedliches optisches Antwortverhalten
in dem ersten Bauteilgebiet und dem zweiten Bauteilgebiet in Bezug
auf einen spezifizierten Wellenlängenbereich
der Strahlung zu erzeugen. Das Verfahren umfasst ferner das Bestrahlen
des ersten und des zweiten Bauteilgebiets mit einem Strahl, um einen
Dotierstoffaktivierungsprozess in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet
in Gang zu setzen, wobei jeder Oberflächenbereich, der von dem Strahl
getroffen wird, für
eine Zeitdauer von ungefähr
1 Mikrosekunde oder weniger bestrahlt wird.
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Gemäß einer
noch weiteren anschaulichen Ausführungsform
der vorliegenden Erfindung umfasst ein Verfahren das Vorbereiten
eines ersten Bauteilgebiets und eines zweiten Bauteilgebiets eines Halbleiterbauelements
derart, dass unterschiedliche optische Antwortverhalten in dem ersten
Bauteilgebiet und dem zweiten Bauteilgebiet für Strahlung eines spezifizierten
Wellenlängenbereichs
geschaffen werden. Das Verfahren umfasst ferner das Ausheizen des
ersten und des zweiten Bauteilgebiets durch einen Laserausheizprozess
und/oder einen Blitzlichtausheizprozess unter Anwendung eines Strahles mit
spezifizierter Wellenlänge,
um einen Silizidierungsprozess und/oder einen Dotierstoffaktivierungsprozess
in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet in Gang zu setzen.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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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 Bezug zu den begleitenden Zeichnungen studiert
wird, in denen:
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1a schematisch
eine Querschnittsansicht eines Halbleiterbauelements mit zwei Bauteilgebieten
während
einer Prozesssequenz zur Herstellung entsprechender Metallsilizidbereiche
auf der Grundlage eines lasergestützten oder blitzlichtgestützten Ausheizprozesses
mit unterschiedlichen Prozessparametern in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet
gemäß anschaulicher
Ausführungsformen
zeigt;
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1b schematisch
ein Ausheizsystem darstellt, das zum Ausführen eines strahlungsgestützten Ausheizprozesses
mit kurzen Belichtungsintervallen verwendet wird;
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1c bis 1e schematisch
Querschnittsansichten eines Halbleiterbauelements während der Herstellung
von Metallsilizidgebieten in unterschiedlichen Bauteilgebieten unter
Anwendung diverser Materialschichten zum Modifizieren des optischen
Antwortverhaltens auf einen spezifizierten Wellenlängenbereich
gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
zeigen;
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1f schematisch
eine Draufsicht auf eine typische SRAM-Zelle zeigt, in der Teile
auf der Grundlage unterschiedlicher Prozessparameter während der
Herstellung eines Metallsilizids gemäß anderer anschaulicher Ausführungsformen
wärmebehandelt
werden;
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2a schematisch
eine Querschnittsansicht eines Transistorelements zeigt, das zwei
unterschiedliche Bauteilgebiete repräsentiert, die eine unterschiedliche
Menge an Energie während
eines Ausheizprozesses zum Aktivieren von Dotierstoffen in Drain-
und Sourcegebieten gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
erhalten;
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2b schematisch
das Halbleiterbauelement aus 2a in
einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium zum Erhalten
eines Metallsizidis zeigt;
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2c schematisch
eine Querschnittsansicht während
des Strukturierens unterschiedlicher Bauteilgebiete in einem Transistorelement
gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
zeigt;
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2d und 2e schematisch
Querschnittsansichten zeigen, um die lokale Variation von Prozessparametern
in einem Transistorbauelement während
eines Ausheizprozesses zum Aktivieren von Dotiermitteln und zum
Rekristallisieren von Halbleitergebieten in einen verformten Zustand
gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
zeigen;
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2f bis 2h schematisch
Querschnittsansichten zeigen, um die Verbesserung des verformungsinduzierenden
Effekts während
eines Ausheizprozesses mit unterschiedlicher Auswirkung in einen
Transistor gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
darzustellen;
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2i bis 2j schematisch
Querschnittsansichten eines Transistorelements während der Herstellung eines
Metallsilizids und während
eines nachfolgenden Aktivierungsprozesses mit unterschiedlicher
Wirksamkeit in unterschiedlichen Transistorgebieten gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
zeigen;
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2k und 2l schematisch
Querschnittsansichten zur Herstellung einer effizienten Ausheizmaske über einer
Gateelektrode eines Transistors gemäß noch weiterer anschaulicher
Ausführungsformen
zeigen; und
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2m schematisch
eine Querschnittsansicht unterschiedlicher Transistorarten zeigt,
die verspannte Oberschichten während
eines Ausheizprozesses gemäß noch weiterer
anschaulicher Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung erhalten.
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Detaillierte Beschreibung
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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
anschaulichen offenbarten Ausführungsformen
einzuschränken,
sondern die beschriebenen an schaulichen Ausführungsformen stellen lediglich
beispielhaft die diversen Aspekte der vorliegenden Erfindung dar,
deren Schutzbereich durch die angefügten Patentansprüche definiert
ist.
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Im
Allgemeinen betrifft die vorliegende Erfindung das lokale Variieren
von Prozessparematern eines Ausheizprozesses oder die lokale Variation
einer entsprechenden Ausheizwirkung, die durch vorbestimmte Prozessparameter
einer entsprechenden Ausheizsequenz erreicht wird. In konventionellen Strategien
wird typischerweise versucht, die Prozessgleichmäßigkeit eines typischen Ausheizprozesses,
etwa eines modernen lasergestützten
und blitzlichtgestützten
Ausheizprozesses zu erhöhen,
um gleichmäßige Prozessergebnisse über das
gesamte Substrat hinweg zu schaffen. Im Gegensatz zum konventionellen
Vorgehen berücksichtigt
die vorliegende Erfindung, dass eine Vielzahl von Prozessergebnissen
wirksam von den lokalen Prozessbedingungen während eines Ausheizprozesses
abhängen
kann, wobei insbesondere Herstellungsprozesse für Metallsilizid und Dotierstoffaktivierungsprozesse
einen deutlichen Einfluss auf das Gesamtleistungsverhalten von Transistoren
aufweisen, wie dies zuvor beschrieben ist. Auf Grund jüngster Entwicklungen
in modernen Ausheizverfahren wurde erkannt, dass in vielen Fällen das
Aufheizen eines oberflächennahen Bereichs
eines entsprechenden Halbleiterbauelements vorteilhaft sein kann,
um die gewünschten Prozessergebnisse
zu erhalten, im Gegensatz zu anderen Strategien, in denen versucht
wird, das gesamte Substrat im Wesentlichen auf eine gleichförmige Temperatur
zu bringen, um damit gleichmäßige Prozessergebnisse
zu erhalten. Somit werden in modernsten Ausheizverfahren entsprechende
Oberflächenbereiche
einer geeignet ausgewählten
Strahlung für
moderat kurze Zeitdauern ausgesetzt, in denen oberflächennahe
Bereiche ausreichend erhitzt werden, um die gewünschte Reaktion in den erwärmten Bauteilbereichen
in Gang zu setzen, während
tieferliegende unter der Oberfläche
liegende Substratbereiche im Wesentlichen während des Zeitintervalls der
Belichtung nicht beeinflusst werden, da die verfügbare Zeit nicht ausreicht,
um ein thermisches Gleichgewicht beim Energietransport innerhalb
des Substrats zu erhalten. In ähnlicher
Weise kann eine Energiedeposition in einem oberflächennahen
Bauteilgebiet im Wesentlichen unabhängig sein von dem Zustand eines
benachbarten Bauteilgebiets, das einen unterschiedlichen Betrag
an Energieeintrag erfahren hat. Somit bieten modernste Ausheizverfahren
die Möglichkeit,
die Ausheizparameter lateral zu „strukturieren" und/oder zumindest
die Auswirkung des Ausheizprozesses lateral zu strukturieren, wenn die
Prozesse auf der Grundlage identischer Prozessparameter in benachbarten
Bauteilbereichen ausgeführt
werden.
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Wie
zuvor erläutert
ist, können
die Herstellung eines Metallsilizids und insbesondere die Herstellung
des gut leitenden Nickelsilizids durch die entsprechenden Prozesstemperaturen
beeinflusst werden, die während
des Silizidierungsprozesses verwendet werden. Insbesondere das Erzeugen
entsprechender Nickelsiliziddefekte, etwa Nickelsilizidausbuchtungen
und Silizidfinger können
von der effektiven Temperatur abhängen, wobei eine ansteigende
Prozesstemperatur zu einer erhöhten
Wahrscheinlichkeit für
das Ausbilden entsprechender Nickelsilizidfinger führen kann.
Folglich wird in einigen Aspekten der vorliegenden Erfindung ein
geeignet gestalteter Ausheizprozess in unterschiedlichen Bauteilgebieten
in unterschiedlicher Weise ausgeführt, um damit die Wahrscheinlichkeit
für Metallsiliziddefekte
in kritischen Bauteilbereichen zu reduzieren, während im Wesentlichen die verbleibenden
Prozessparameter für
die unterschiedlichen Bauteilgebiete konstant gehalten werden, wodurch
ein hohes Maß an
Kompatibilität
und konventionellen Prozessstrategien geschaffen wird.
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In
anderen Aspekten der vorliegenden Erfindung werden zusätzlich oder
alternativ zum Modifizieren einer entsprechenden Metallsilizidprozesssequenz
die Ausheizprozesse auf der Grundlage geeignet modifizierter Bauteiloberflächen durchgeführt, um damit
unterschiedliche optische Antwortverhalten in Bezug auf einen einfallenden
Strahl zu schaffen, wobei die lokale Variation in einer äußerst lokal
aufgelösten
Weise erhalten wird, um in einem Beispiel sogar ein unterschiedliches
Temperaturprofil innerhalb unterschiedlicher Bauteilgebiete eines
einzelnen Transistorelements zu schaffen. Auf diese Weise kann das
Temperaturprofil innerhalb eines Transistorelements in geeigneter
Weise strukturiert werden, um die unterschiedlichen Erfordernisse
für die
Dotierstoffaktivierung in den Drain- und Sourcegebieten im Vergleich
zu der thermischen Stabilität
empfindlicher Bauteilbereiche, etwa der Gateisolierschicht moderner
Transistorelemente zu berücksichtigen.
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Es
sollte beachtet werden, dass die vorliegende Erfindung äußerst vorteilhaft
im Zusammenhang mit modernsten Transistorelementen in Halbleiterbauelementen
ist, wobei entsprechende kritische Abmessungen, etwa die Gatelänge, ungefähr 100 nm
und deutlich kleiner sind, da hier selbst subtile gegenseitige Abhängigkeiten
diverser Prozesse deutlich das Gesamtleistungsverhalten der Transistorelemente
beeinflussen kann. Jedoch können
die Prinzipien der vorliegenden Erfindung vorteilhaft auf ein beliebiges
Halbleiterbauelement für
weniger kritische Anwendungen angewendet werden, wodurch die Ausbeute,
das Leistungsverhalten und Zuverlässigkeit dieser Bauelemente
wesentlich verbessert werden, ohne zur Prozesskomplexität beizutragen.
Daher sollte die vorliegende Erfindung nicht auf spezielle Bauteilabmessungen
und Transistorarchitekturen eingeschränkt gesehen werden, sofern
derartige Einschränkungen
nicht explizit in der Beschreibung oder den angefügten Patentansprüchen gelegt
sind.
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1a zeigt
schematisch ein Halbleiterbauelement 100, das ein erstes
Bauteilgebiet 110 und ein zweites Bauteilgebiet 120 aufweist.
Das Bauelement 100 umfasst ferner ein Substrat 101,
das ein beliebiges geeignetes Trägermaterial
repräsentiert,
das darauf ausgebildet eine geeignete Halbleiterschicht 102 aufweist,
die aus einem beliebigen geeigneten siliziumbasierten Material hergestellt
ist. In diesem Falle ist ein siliziumbasiertes Material als ein
Halbleitermaterial zu verstehen, das zumindest einen ausreichenden
Anteil an Siliziumatomen aufweist, um damit die Ausbildung eines
Metallsilizids in spezifizierten Gebieten der Halbleiterschicht 102 zu
ermöglichen.
Ferner kann das Substrat 101 in Verbindung mit der Halbleiterschicht 102 eine
SOI-(Silizium auf Isolator-)Konfiguration repräsentieren, wobei eine vergrabene
isolierende Schicht (nicht gezeigt) zwischen dem Trägermaterial
des Subtrats 101 und der Halbleiterschicht 102 ausgebildet
ist. Ferner können das
erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 durch
entsprechende Isolationsstrukturen (nicht gezeigt), etwa flache
Grabenisolationen und dergleichen, getrennt sein, während in
anderen Ausführungsformen
die Gebiete 110 und 120 nicht notwendigerweise
durch entsprechende Isolationsstrukturen begrenzt sind, sondern
diese können
auf der Grundlage von beliebigen Schaltungselementen, die darin enthalten
sind, definiert sein. D. h., das Bauteilgebiet 110 kann
darin ausgebildet ein oder mehrere Schaltungselemente 111 aufweisen,
die in dem vorliegenden Falle als ein Transistorelement dargestellt
sind, das eine unterschiedliche Temperatur und/oder Dauer während eines
Ausheizprozesses im Vergleich zu einem Schaltungselement 121 benötigt, das
in dem zweiten Bauteilgebiet 120 ausgebildet ist, auf Grund einer
unterschiedlichen Empfindlichkeit für Metallsiliziddefekte während eines
nachfolgenden Metallsilizidherstellungsprozesses. Somit umfasst
in dem in 1a gezeigten Fertigungsstadium
das Schaltungselement 111 eine entsprechende Gateelektrode 112,
die von einem entsprechenden Kanalgebiet 113 durch eine
Gateisolationsschicht 114 getrennt ist. Ferner ist eine
Seitenwandabstandshalterstruktur 115 an Seitenwänden der
Gateelektrode 112 ausgebildet, und Drain- und Sourcegebiete 116 sind
in der Halbleiterschicht 102 so positioniert, dass diese
das Kanalgebiet 113 lateral einschließen. In ähnlicher Weise sind entsprechende
Komponenten für
das Schaltungselement 121 in dem zweiten Bauteil gebiet 120 vorgesehen.
D. h., das Schaltungselement 121 umfasst eine Gateelektrode 122,
eine Gateisolationsschicht 124, ein Kanalgebiet 123,
Drain- und Sourcegebiete 126 und eine Seitenwandabstandshalterstruktur 125.
Beispielsweise können
die Schaltungselemente 111, 121 Transistorelemente
unterschiedlicher Leitfähigkeitsart
repräsentieren
oder können
Transistorelemente sein, die in unterschiedlichen Bauteilgebieten
mit einer unterschiedlichen Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung entsprechender
Metallsiliziddefekte während
einer entsprechenden Fertigungssequenz sein. Ferner kann eine Schicht
aus hochschmelzendem Metall 103 über dem ersten und dem zweiten
Bauteilgebiet 110, 120 ausgebildet sein, wobei
in einigen anschaulichen Ausführungsformen
die Metallschicht 103 Nickel aufweist, möglicherweise
in Verbindung mit anderen hochschmelzenden Metallen, etwa Platin,
und dergleichen.
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Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements,
wie es in 1a gezeigt ist, umfasst die
folgenden Prozesse. Nach dem Bereitstellen des Substrats 101 mit
der darauf ausgebildeten Halbleiterschicht 102 werden entsprechende aktive
Gebiete durch Ausbilden geeigneter Isolationsstrukturen (nicht gezeigt)
auf der Grundlage gut etablierter Verfahren definiert. Danach werden
die Gateelektroden 112, 122 und die Gateisolationsschichten 114, 124 auf
der Grundlage moderner Oxidations- und/oder Abscheideverfahren in
Verbindung mit modernsten Lithographieprozessen und Äzverfahren
hergestellt, wobei die Gateelektroden 112, 122 aus
Polysiliziummaterial hergestellt werden können, das auch ein Metallsilizid
in einer späteren
Fertigungsphase erhalten kann. Als nächstes werden Bereiche der
Drain- und Sourcegebiete 116 und 126 auf der Grundlage
einer Ionenimplantation gebildet und nachfolgend wird eine geeignete
Abstandshalterstruktur, etwa die Abstandshalterstrukturen 115, 125 gebildet,
und in geeigneter Weise das vertikale und laterale Dotierstoffprofil
für die
Drain- und Sourcegebiete 116 zu erzeugen. Es sollte beachtet
werden, dass die entsprechenden Implantationssequenzen in geeigneter
Weise ausgeführt
werden können, um
damit das äußerst komplexe
Dotierstoffprofil in den entsprechenden Bauteilgebieten 110, 120 bereitzustellen.
Ferner werden in einigen anschaulichen Ausführungsformen weitere Prozessschritte
ausgeführt,
um das Transistorverhalten zu verbessern, etwa das Vorsehen eines
verformten Halbleitermaterials in den Drain- und Sourcegebieten 116 und/oder den
Kanalgebieten 113, 123, abhängig von den Prozessstrategien.
Nach der zuvor beschriebenen Prozesssequenz werden die Abstandshalterstrukturen 115, 125,
wenn sie noch nicht für
das Profilieren der Drain- und Sourcegebiete 116, 126 hergestellt
sind, auf der Grundlage gut etablierter Verfahren gebildet. Danach
wird die Metallschicht 103 auf der Grundlage gut etablierter
Abscheideverfahren, etwa einer Sputter-Abscheidung, CVD, und dergleichen
aufgebracht. Anschließend
wird ein Ausheizprozess 130 in einigen anschaulichen Ausführungsformen
auf der Grundlage unterschiedlicher Prozessparameter, etwa Temperatur
und Dauer für
das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 ausgeführt, wie
dies durch T1, t1 und T2, t2 angedeutet
ist. In anderen anschaulichen Ausführungsformen können die
eigentlichen Prozessparameter des Ausheizprozesses 130 in
dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 im
Wesentlichen identisch sein, wobei das entsprechende Antwortverhalten
auf den Ausheizprozess unterschiedlich für die Bauteilgebiete 110, 120 modifiziert
sein kann, um damit zumindest eine unterschiedliche Temperatur in
dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 zu
erhalten. Der Ausheizprozess 130 kann auf der Grundlage
eines Strahles eines spezifizierten Wellenlängenbereichs erfolgen, der
durch ein beliebiges modernes Ausheizsystem erzeugt werden kann,
wobei ein repräsentatives
Beispiel in Bezug auf 1b beschrieben ist. Somit kann
auf Grund der unterschiedlichen Prozessparameter, etwa der Ausheiztemperatur,
die die hochschmelzende Metallschicht 103 in dem ersten
Bauteilgebiet 110 erfährt, das
entsprechende Reaktionsverhalten beispielsweise die Diffusionseigenschaften
der Metallatome und der Siliziumatome so modifiziert werden, dass
die Wahrscheinlichkeit für
die Ausbildung von Metallsiliziddefekten verringert wird, was möglicherweise
mit einer Variation anderer Eigenschaften des Metallsilizids begleitet
ist, die jedoch nicht in unerwünschter Weise
negativ das Gesamtverhalten der Schaltungselemente 111 beeinflussen.
In ähnlicher
Weise kann das Schaltungselement 121 den Sollprozessparametern
während
des Ausheizprozesses 130 unterzogen werden, um damit die
gewünschten
Eigenschaften des entsprechenden Metallsilizids, das während des Ausheizprozesses 130 erzeugt
wird, zu erreichen, wobei eine hohe Wahrscheinlichkeit für die Ausbildung
von Metallsiliziddefekten weniger kritisch auf Grund von beispielsweise
entwurfsspezifischen Eigenschaften des Schaltungselements 121 sind.
Es sollte beachtet werden, dass der Prozess zur Herstellung eines
Metallsilizids mehrere Prozessschritte enthalten kann, etwa beispielsweise
einen Ausheizschritt während
des Prozesses 130, wodurch eine entsprechende Metallsilizidausbildung
hervorgerufen wird, und einen nachfolgenden Schritt zum Erhalten einer
gewünschten
thermischen Stabilität
für das schließlich gebildete
Metallsilizid. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird ein Zwischenätzschritt
ausgeführt,
um nicht reagiertes Metall in der Schicht 103 selektiv
in Bezug auf das erzeugte Metallsilizid zu entfernen. Wenn daher
zwei oder mehr Ausheizschritte während
des Ausheizprozesses 120 ausgeführt werden, wird zumindest
in einem Ausheizschritt die entsprechende Temperatur in dem ersten
Bauteilgebiet 110 kleiner gewählt, das das empfindliche Schaltungselement 110 aufweist, um
damit die Wahrscheinlichkeit von Metallsiliziddefekten zu verringern,
während
die restliche Prozesssequenz für
das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 identisch
sein kann, wodurch ein hohes Maß an
Kompatibilität
mit konventionellen Strategien geschaffen wird.
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In
einer anschaulichen Ausführungsform
enthält
die Schicht 103 Nickel, was bei Prozesstemperaturen von
ungefähr
200 Grad C bis 500 Grad C in Nickelsilizid umgewandelt wird, wobei
ein entsprechende Solltemperatur für das nicht empfindliche Bauteilgebiet 120 ausgewählt werden
kann, während
eine geringere Temperatur in dem ersten Bauteilgebiet 110 geschaffen
wird. Es sollte beachtet werden, dass der entsprechende Wellenlängenbereich
der Strahlung, etwa einer Laserstrahlung oder eine Blitzlichtstrahlung,
sowie die Dauer in geeigneter Weise eingestellt werden können, um
die unterschiedlichen Ausheiztemperaturen zu erhalten. Typischerweise
ist in modernen Ausheizverfahren auf der Grundlage einer Laserstrahlung
oder einer Blitzlichtstrahlung die Belichtungszeit eines Oberflächenbereichs,
der von dem einfallenden Strahl betroffen wird, auf 0,1 Sekunde
und deutlich weniger, etwa einige Mikrosekunden bis Nanosekunden
beschränkt.
Da folglich das entsprechende Bestrahlungsintervall zu kurz ist,
um in benachbarten Gebieten einen thermischen Gleichgewichtszustand
in vertikaler Richtung sowie in lateraler Richtung während des
Belichtungszeitintervalls einzunehmen, kann die entsprechende Reaktionstemperatur
individuell für
beide Bauteilgebiete geeignet eingestellt werden. Die entsprechende
Strahlung des Prozesses 130 kann durch eine gepulste Laserquelle,
eine gepulste Blitzlichtquelle oder einen kontinuierlichen Strahl
bereitgestellt werden, der über das
Substrat 101 mit einer geeigneten Geschwindigkeit bewegt
wird, um damit die eigentliche Belichtungszeit jedes Oberflächenbereichs
auf das gewünschte
kurze Zeitintervall zu reduzieren.
-
1b zeigt
schematisch ein beispielhaftes System 150 zum Ausführen des
Ausheizprozesses 130. Das System 150 kann eine
geeignete Strahlungsquelle 152 umfassen, etwa eine Laserquelle, die
einen kontinuierlichen oder einen gepulsten Laserstrahl 151 bereitstellt.
Ferner ist ein geeignetes Strahlformungssystem 153 vorgesehen,
um geeignete Strahleigenschaften einzurichten, d. h. eine spezielle
Strahlform und eine Energiedichte, was auf der Grundlage gut etablierter
Verfahren bewerkstelligt werden kann. Somit kann eine für den Ausheizprozess 130 geeignete
Strahlung an einem Ausgang des Strahlformungssystem 153 bereitgestellt
werden, das ferner ausgebildet ist, die resultierende Strahlung,
d. h. die Strahlung des Prozessors 130, auf einen Substrathalter 154 zu
richten, der beispielsweise in Form eines mechanischen Abtastsystems
vorgesehen ist. Ferner kann ein Messsystem 155, das einen
Temperatursensor, einen Leistungsdetektor, und dergleichen aufweisen
kann, vorgesehen sein, um den Status eines Subtrats, das auf dem
Substrathalter 154 positioniert ist, etwa das Substrat 101 mit
den darauf ausgebildeten ersten und zweiten Bauteilgebieten 110, 120 zu
erkennen.
-
Während des
Betriebs des Systems 150 zum Ausführen des Ausheizprozesses 130 wird
das Substrat 101 auf dem entsprechenden Abtastsystem oder
Substrahthalter 154 angeordnet, das in geeigneter Weise
die relative Position zwischen der Strahlung des Prozesses 130,
die aus dem Strahlformungssystem 153 austritt, und der
Lage auf dem Substrat 101 einstellt. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
kann, wenn die entsprechende Strahlgröße auf das Substrat 101 einfällt, kleiner
ist als der von dem ersten Bauteilgebiet 110 eingenommene
Bereich, der entsprechende Ausheizprozessparametersatz auf der Grundlage
der Abtastgeschwindigkeit eingestellt werden und/oder kann auf der
Grundlage von Steuerungsdaten gesteuert werden, die der Laserquelle 152 zugeführt werden.
Das Messsystem 155 kann entsprechende Daten bereitstellen,
um die von dem Strahlformungssystem 153 abgegebene Ausgangsleistung
zu detektieren und zu überwachen
und die tatsächlich
erreichte Temperatur auf der bestrahlten Stelle an dem Substrat 101 zu kontrollieren.
Wenn beispielsweise die lokale Auflösung des Messsystems 155 ausreichend
ist, das erste und das zweite Bauteilgebiet 110 und 120 zu
unterscheiden, kann die entsprechende tatsächliche Reaktionstemperatur
auf der Grundlage von Messdaten bestimmt werden, die von dem Messsystem 155 erhalten
werden, die dann auch verwendet werden können, um den entsprechenden
Ausheizprozess 130 zu steuern. Danach wird das Substrat
so bestrahlt, dass die Strahlung des Ausheizprozesses 130 und
damit die Zeitdauer des aktiven Aufheizens der bestrahlten Fläche des
Substrats 101 deutlich kleiner ist als ungefähr 0,1 Sekunde,
was durch Verwendung von kurzen Strahlungspulsen und/oder unter
Anwendung einer hohen Abtastgeschwindigkeit erreicht werden kann,
wenn beispielsweise eine kontinuierliche Strahlung verwendet wird.
Beispielsweise können
Ausheizzeiten, d. h. aktives Zuführen
von Strahlungsenergie zu einer bestrahlten Stelle an dem Substrat 101,
von mehreren Millisekunden und deutlich weniger oder sogar mehreren
Mikrosekunden, Nanosekunden und weniger erzeugt werden, um damit
in effizienter Weise den Ausheizprozess 130 abhängig von
den Prozesserfordernissen auszuführen. Wie
nachfolgend beschrieben ist, können
die entsprechenden Eigenschaften der Strahlung und das Belichtungszeitintervall
in geeigneter Weise ausgewählt
werden, effektiv Dotierstoffe in entsprechenden Halb leitergebieten
zu aktivieren, wobei äußert hohe Temperaturen
in stark lokalisierter Weise erzeugt werden.
-
Während des
Ausheizprozesses 130 wird die Strahlung zumindest teilweise
absorbiert und kann daher zu einer entsprechenden Reaktionsenergie
führen,
d. h. einer kinetischen Energie für die Atome der hochschmelzenden
Metallschicht 103 und des Siliziums, um eine entsprechende
Diffusion und Umwandlung in Metallsilizid in Gang zu setzen, wobei
die Wärme
dann in die „Tiefe" des Substrats 101 abgeführt wird,
ohne dass im Wesentlichen die Substrattemperatur ansteigt. Beispielsweise
bleibt die Rückseite
des Substrats 101 bei einer Temperatur von 50 Grad C und
sogar deutlich weniger, während andererseits
sehr hohe Temperaturen lokal in oberflächennahen Bereichen der Gebiete 110, 120 hervorgerufen
werden, wie dies zum in Gang setzen des entsprechenden Silizidierungsprozesses
erforderlich ist, wobei jedoch eine unterschiedliche Reaktionstemperatur
in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 erzeugt
wird.
-
Es
sollte beachtet werden, dass das System 150 als ein repräsentatives
Beispiels eines Systems betrachtet werden kann, um den Ausheizprozess 130 durchzuführen, um
damit das gewünschte
Temperaturprofil für
die Gebiete 110 und 120 mit einer effektiven Bestrahlungszeit
von 0,1 Sekunde und deutlich weniger zu erreichen. In anderen Systemen
kann die Lichtquelle 152 eine gepulste Blitzlichtleuchte
repräsentieren,
die einen moderat breiten Wellenlängenbereich aussendet, wobei
abhängig
von der Systemkonfiguration das Substrat 101 als ganzes
oder teilweise beleuchtet wird, wie in 1b gezeigt
ist. Wenn das Substrat oder große
Bereiche davon in einem gemeinsamen Belichtungsschritt ausgeleuchtet werden,
wenn beispielsweise das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 zusammen
belichtet werden, können
geeignete Maßnahmen
getroffen werden, um in entsprechender Weise das optische Antwortverhalten
der Gebiete 110, 120 zu modifizieren, um damit
unterschiedliche Prozessbedingungen darin zu erhalten.
-
1c zeigt
schematisch das Bauelement 100 gemäß weiterer anschaulicher Ausführungsformen,
wobei zusätzlich
oder alternativ zum Variieren der Prozessparameter des Ausheizprozesses 130 das
entsprechende optische Antwortverhalten in dem ersten Gebiet 110 und
in dem zweiten Gebiet 120 unterschiedlich eingestellt wird.
In der gezeigten Ausführungsform
wird eine geeignete Absorptionsschicht 104 in dem zweiten
Bauteilgebiet 120 hergestellt, während das erste Gebiet 110 unbedeckt
bleibt, oder in anderen anschaulichen Aus führungsformen (nicht gezeigt)
mit einer entsprechenden Dicke unterschiedlich gewählt, um
damit die Menge an absorbierter Energie zu verringern. Beispielsweise
kann die Absorptionsschicht 104 in Form eines geeigneten Materials,
etwa eines Polymermaterials, eines Lackmaterials oder eines dielektrischen
Materials vorgesehen werden, das nicht deutlich mit der darunter
liegenden Metallschicht 103 bei den entsprechenden Reaktionstemperaturen,
die durch den Ausheizprozess 130 erzeugt werden, reagiert.
Zu diesem Zweck kann eine geeignete Materialschicht über dem
ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 auf
Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik aufgebracht werden,
und die entsprechende Materialschicht kann selektiv entfernt oder
zumindest in der Dicke in dem ersten Bauteilgebiet 110 auf
der Grundlage von Lithographie- und Ätzverfahren gemäß bekannter
Strategien reduziert werden. Es sollte beachtet werden, dass eine
Dicke der Absorptionsschicht 104 im Hinblick auf den Wellenlängenbereich
gestaltet werden kann, der zum Ausführen des Ausheizprozesses 130 eingesetzt
wird, um die Rückreflektion
zu reduzieren. Durch geeignetes Auswählen der Dicke der Schicht 104 kann
deren Effizienz gut gesteuert werden, um damit den gewünschten
Unterschied im optischen Antwortverhalten und somit sich in den
ergebenden Reaktionstemperaturen in dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 zu
erhalten. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird alternativ oder
zusätzlich
zum Vorsehen der Absorptionsschicht 104 eine Modifizierung
der Reflektivität
zumindest in dem ersten Bauteilgebiet 110 vorgesehen, beispielsweise
indem eine entsprechende reflektierende Schicht bereitgestellt wird,
wodurch die Menge der in dem ersten Bauteilgebiet 110 deponierten
Energie verringert wird. In anderen Fällen wird die Oberflächenkonfiguration
der Materialschicht 103 modifiziert, um damit das optische
Verhalten der Schicht 103 in Bezug auf die einfallende
Strahlung des Ausheizprozesses 130 entsprechend anzupassen.
Wie zuvor erläutert
ist, kann in anderen anschaulichen Ausführungsformen ein Unterschied
in der Reaktionstemperatur nach einem ersten Ausheizschritt zum
Initiieren einer chemischen Reaktion und nach dem Entfernen von
nicht reagiertem Metall der Schicht 103 erreicht werden,
wobei eine entsprechende reflektierende Schicht oder Absorptionsschicht,
etwa der Schicht 104, direkt auf dem entsprechenden Schaltungselement 111 und/oder 121 gebildet
werden kann.
-
1d zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform,
in der ein unterschiedliches optisches Antwortverhalten erreicht
werden kann, indem zusätzlich
oder alternativ zu weiteren Maßnahmen zum
Modifizieren des optischen Verhaltens in dem ersten und dem zweiten
Bauteilgebiet 110, 112 eine un terschiedliche Art
an hochschmelzendem Metall verwendet wird, wobei unterschiedliche
Reaktionstemperaturen vorteilhaft sein können, um die gewünschte Art
an Metallsilizid in den entsprechenden Gebieten 110, 120 zu
erhalten. Beispielsweise können
entsprechende Metallschichten 103a, 103b über dem
ersten und zweiten Bauteilgebiet 110, 120 gebildet
werden, um damit selektiv die Gefahr für Metallsiliziddefekte zu verringern,
wobei unterschiedliche Prozesstemperaturen erforderlich sein können. Wenn
beispielsweise Nickel und Kobalt als die Schichten 103a, 103b vorgesehen
werden, ist eine geringere Temperatur in dem ersten Bauteilgebiet 110 erforderlich,
während
im Allgemeinen höhere Prozesstemperaturen,
die möglicherweise
eine andere Prozesssequenz erfordern, im zweiten Bauteilgebiet 120 erforderlich
sind. Wenn daher die entsprechende Strahlung des Ausheizprozesses 130 an
sich mit hoher lokaler Auflösung
bereitgestellt werden kann, wenn beispielsweise der entsprechende Strahl,
wie er von dem System 150 bereitgestellt wird, eine Größe aufweist,
die kleiner ist als die Größe der entsprechenden
Gebiete 110, 120, können die entsprechenden Prozessparameter
individuell durch geeignetes Steuern des Abtastprozesses und/oder des
Betriebs der entsprechenden Strahlungsquelle angepasst werden, wie
dies zuvor beschrieben ist. In anderen Fällen kann der Unterschied im
optischen Verhalten der Schichten 103a, 103b selbst
für eine unterschiedliche
optische Reaktion sorgen, selbst wenn die gleichen Bestrahlungsparameter
verwendet werden. Wenn der entsprechende Unterschied nicht geeignet
oder nicht ausreichend ist, um den erforderlichen Unterschied in
der Reaktionstemperatur zu erreichen, werden geeignete Maßnahmen,
etwa zusätzliche
Absorptions- und/oder reflektierende Schichten, Oberflächenmodifizierungen
und dergleichen eingesetzt, um den entsprechenden Energieeintrag
während
des Ausheizprozesses 130 einzustellen. Wenn ferner unterschiedliche
Prozessschritte für
die unterschiedlichen Metalle der Schichten 103a, 103b vorteilhaft
sind, kann eine entsprechende unterschiedliche Prozesssequenz eingerichtet
werden, selbst wenn der entsprechende Strahl nicht die lokale Auflösung besitzt,
die das individuelle Belichten des ersten und des zweiten Bauteilgebiets 110, 120 ermöglicht.
Wenn beispielsweise das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 mit
den gleichen Beleuchtungsparametern belichtet werden, können geeignete
Prozessbedingungen individuell auf der Grundlage geeignet gestalteter
Abdeckschichten eingestellt werden, die in Form von reflektierenden Schichten
und/oder absorbierenden Schichten bereitgestellt werden, so dass
die Wirkung eines Ausheizschrittes im Wesentlichen keine oder eine
deutlich reduzierte Auswirkung in entsprechenden Bauteilgebieten
besitzt, in der der entsprechende Ausheizschritt nicht vorteilhaft
ist. Somit können
zusätzlich
zu dem Bereitstellen unterschiedlicher Reaktionsbedingungen in dem
ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 sogar
unterschiedliche Metallsilizide hergestellt werden, wobei dennoch
ein hohes Maß an
Kompatibilität
mit dem konventionellen Prozessablauf beibehalten wird.
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1e zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 gemäß einer
anschaulichen Ausführungsform,
in der das optische Antwortverhalten der Bauteilgebiete 110, 120 modifiziert
wird, indem unterschiedliche Arten an Abdeckschichten 104a, 104b vorgesehen
werden, wobei die entsprechenden Dicken und/oder Materialzusammensetzungen
so eingestellt werden, um damit das gewünschte optische Verhalten in
Reaktion auf zumindest einen Ausheizschritt des Prozesses 130 zu
erhalten. Beispielsweise wird eine Basisschicht 104 über dem
ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 110, 120 vorgesehen,
um damit das allgemeine Verhalten im Hinblick auf einfallende Strahlen
einzustellen, d. h. wenn die Reflektivität der Metallschicht 103 zu
einem unerwünscht
geringen Energieeintrag führt,
kann die Basisschicht 104 für eine allgemein erhöhte Energieabsorption
in dem Gebiet 110 und 120 sorgen. Danach wird
eine weitere Materialschicht abgeschieden, die aus dem gleichen
Material oder einem unterschiedlichen Material aufgebaut sein kann,
die dann selektiv über dem
Gebiet 110 oder 120 entfernt wird, um damit den Unterschied
im optischen Antwortverhalten zu erhalten. In der gezeigten Ausführungsform
wird eine zusätzliche
Schicht über
dem zweiten Bauteilgebiet 120 aufgebracht, um damit den
Schichtbereich 104b zu definieren, der zu einem höheren Absorptionsvermögen führt, wodurch
eine höhere
Temperatur in dem Gebiet 120 geschaffen wird. In anderen
Fällen
kann das Absorptionsverhalten der Basisschicht 104 in dem
ersten Bauteilgebiet 110 reduziert werden, indem beispielsweise
eine entsprechende Schicht gebildet wird, die den Anteil der Reflektivität erhöht. Die entsprechende
Schicht kann auf der Grundlage gut etablierter Lithographie- und Ätzverfahren
hergestellt werden.
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1f zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 100 in Draufsicht
gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen.
Hier repräsentieren
das erste und das zweite Bauteilgebiet 110, 120 einen Teil
einer statischen RAM-Zelle 160, die einen n-Kanaltransistor,
etwa den Transistor 121, wie er zuvor in dem ersten Bauteilgebiet 120 beschrieben
ist, aufweisen kann, der ein komplementäres Transistorpaar mit einem
entsprechenden p-Kanaltransistor 161 bildet. Der Ausgang
des Inverterpaares, das durch die Transistoren 121 und 161 gebildet
ist, ist mit einem weiteren n-Kanaltransistor verbunden, der das
erste Bauteilgebiet 110 repräsentiert, das daher von dem Transistor 111 repräsentiert
sein kann, wie er zuvor be schrieben ist. Der Transistor 111 kann
als ein Durchlassgatter für
ein von dem Transistor 121 bereitgestelltes Signal betrachtet
werden. Es wurde festgestellt, dass das Durchlassgatter 111 ein
kritisches Bauteilgebiet in Bezug auf Metallsiliziddefekte repräsentieren
kann, insbesondere für
Nickelsiliziddefekte, wie dies zuvor erläutert ist. Folglich wir die entsprechende
Ausheiztemperatur lokal in dem ersten Bauteilgebiet 110 auf
der Grundlage des Ausheizprozesses 120 reduziert, wie dies
zuvor beschrieben ist, um damit die Wahrscheinlichkeit zum Erzeugen von
Nickeisilizidfingern oder Ausbuchtungen in dem Durchlassgatter 111 zu
reduzieren, wobei nur ein geringer Einfluss auf den gesamten Silizidierungsprozess
stattfindet. Somit können
entsprechende Prozessparameter, die für das Bauteilgebiet 120 geeignet
sind, beibehalten werden, während
dennoch eine erhöhte
Bauteilzuverlässigkeit
und Produktionsausbeute auf Grund geringerer SRAM-Fehler erhalten wird.
Es sollte beachtet werden, dass jede der zuvor beschriebenen Prozesssequenzen
und Kombinationen davon eingesetzt werden können, um in geeigneter Weise
den entsprechenden Metallsilizidprozess zu „strukturieren", um damit die Siliziddefekte
in dem erste Bauteilgebiet 110 zu verringern. Beispielsweise
kann eine unterschiedliche Art an Metallsilizid in dem Transistor 111 vorgesehen
werden, wenn der entsprechende sich ergebende Reihenwiderstand mit
dem Gesamtentwurfskriterien verträglich ist.
-
Mit
Bezug zu den 2a bis 2m werden weitere
anschauliche Ausführungsformen
der vorliegenden Erfindung nunmehr beschrieben, in denen ein moderner
Ausheizprozess auf die Aktivierung von Dotierstoffen in einem Halbleitergebiet
angewendet wird, möglicherweise
in Verbindung mit modernen Silizidierungsprozessen, wobei unterschiedliche
Prozesstemperaturen in äußerst lokaler
Weise erzeugt werden, so dass eine Temperaturdifferenz sogar innerhalb
eines einzelnen Transistorelements erzeugt wird. Wie zuvor erläutert ist,
sind in modernsten Anwendungen äußerst flache
Dotierstoffprofile mit einer hohen Dotierstoffkonzentration erforderlich,
so dass das entsprechende thermische Budget in diesen Anwendungen äußerst beschränkt ist.
Somit können moderne
Ausheizverfahren, wie sie zuvor mit Bezug zu 1b beschrieben
sind, äußerst vorteilhaft
sein, da äußerst hohe
Temperaturen bis zu 1300 Grad C und noch höher in einer lokal sehr beschränkten Weise
und innerhalb äußerst kurzer
Zeitintervalle erzeugt werden können,
so dass eine effiziente Dotierstoffaktivierung und ein Rekristallisierungsmechanismus
eingerichtet werden können,
während
die Diffusionsaktivität
der Dotiermittel äußerst gering
ist.
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2a zeigt
schematisch ein Halbleiterbauelement 200 mit einem Substrat 201,
das darin ausgebildet eine Hableiterschicht 202 aufweist.
Im Hinblick auf das Substrat 201 und die Halbleiterschicht 202 gelten
die gleichen Kriterien, wie sie zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 erläutert sind.
Das Halbleiterbauelement 200 umfasst ferner ein Schaltungselement,
etwa einen Feldeffekttransistor 240, der ein erstes Bauteilgebiet 210 und
ein zweites Bauteilgebiet 220 aufweist. Somit repräsentieren
das erste und das zweite Bauteilgebiet 210, 220 spezielle Bereiche
des Transistorelements 240. In der in 2a gezeigten
Fertigungsphase umfasst der Transistor 240 eine Gateelektrode 212,
die auf einer Gateisolationsschicht 214 gebildet ist, die
die Gateelektrode 212 von einem entsprechenden Kanalgebiet 213 trennt,
das in der Halbleiterschicht 202 durch entsprechende Drain-
und Sourcegebiete 216 definiert ist. Ferner ist eine entsprechende
Seitenwandabstandshalterstruktur 215 an Seitenwänden der
Gateelektrode 212 ausgebildet. Die Drain- und Sourcegebiete 216 können darin
ausgebildet entsprechende Dotiermittel mit einem geeigneten Dotierstoffprofil und
einer Konzentration aufweisen, wie sie durch die Entwurfsregeln
erforderlich sind. Es sollte beachtet werden, dass typischerweise
die Halbleiterschicht 202 eine siliziumbasierte Schicht
repräsentiert,
d. h. eine Halbleiterschicht mit einem deutlichen Anteil an Siliziumatomen,
wobei zusätzliche
Komponenten, Germanium, Kohlenstoff und dergleichen zusätzlich zu
den Dotiermitteln enthalten sein können, um damit die Eigenschaften
des Transistors 240 einzustellen. Es sollte jedoch beachtet
werden, dass das äußerst lokale
Einstellen der entsprechenden Aktivierungstemperatur gemäß der vorliegenden
Erfindung auch auf eine beliebige Art an Schaltungselementen angewendet
werden kann, unabhängig
von dessen Konfiguration und der Materialzusammensetzung, die zur Herstellung
verwendet wird.
-
Abhängig von
den Prozessgegebenheiten können
die Drain- und Sourcegebiete 216 eine mehr oder weniger
ausgeprägte
Menge an Kristalldefekten aufweisen oder diese können sogar in einem im Wesentlichen
amorphen Zustand auf Grund vorhergehender Implantationsprozesse
vorliegen, so dass diese zu rekristallisieren sind, um damit auch
entsprechende Dotierstoffsorten, die die Drain- und Sourcegebiete 216 definieren,
zu aktivieren. Ferner kann das Halbleiterbauelement 200 in
dieser Fertigungsphase eine entsprechende Absorptionsschicht 204 aufweisen,
die aus einem geeigneten Material aufgebaut ist, etwa Siliziumdioxid,
Siliziumnitrid, amorphen Kohlenstoff, oder Kombinationen davon, oder
einem anderen geeigneten Material, das in der Lage ist, Strahlungsenergie
zu absorbieren und den entsprechend hohen Temperaturen zu widerstehen, die
während
eines nachfolgenden Ausheizprozesses erreicht werden. Ferner kann
eine Deckschicht 204b vorgesehen sein, um in lokaler Weise
das optische Antwortverhalten in dem Bauelement 200 in
Bezug auf einen einfallenden Strahl eines Ausheizprozesses 230 lokal
anzupassen. Die Deckschicht 204 kann aus einem beliebigen
geeigneten Material hergestellt sein, um damit ein gewisses Maß an „Abschattung" des ersten Bauteilgebiets 210 zu
erzeugen, das einen Teil der Gateelektrode 212 und der
Gateisolationsschicht 214 enthalten kann. Beispielsweise
kann die Deckschicht 204b für eine erhöhe Reflektivität sorgen,
um damit zu einem gewissen Maße
den Anteil an Strahlung zu reduzieren, der von der Absorptionsschicht 204 abzüglicherweise
von darunter liegenden Bauteilgebieten in der Nähe des ersten Bauteilgebiets 210 absorbiert
wird. Beispielsweise kann die Materialzusammensetzung der Deckschicht 204 so
ausgewählt
sein, dass in Verbindung mit der Absorptionsschicht 204 ein
effizienter reflektierender Schichtstapel in Bezug auf die spezifizierte
Wellenlänge
oder den Wellenlängenbereich
während
des Ausheizprozesses 230 erhalten wird.
-
Ein
typischer Prozessablauf zur Herstellung des Halbleiterbauelements 200,
wie es in 2a gezeigt ist, kann die folgenden
Prozesse umfassen. Der Transistor 240 wird auf der Grundlage
gut etablierter Verfahren hergestellt, die ähnliche Prozesse enthalten
können,
wie sie zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben
sind. D. h., nach dem Herstellen der Drain- und Sourcegebiete 216 auf
der Grundlage entsprechender Implantationssequenzen oder anderer
Verfahren, die eine nachfolgende Aktivierung der entsprechenden
Dotierstoffsorten erfordern, wird die Absorptionsschicht 204 auf
der Grundlage einer geeigneten Abscheidetechnik hergestellt, etwa CVD,
um damit das Gesamtabsorptionsvermögen des Bauelements 200 in
Bezug auf die während
des Ausheizprozesses 230 verwendete Strahlung zu erhöhen. Danach
wird die Deckschicht 204 beispielsweise auf der Grundlage
etablierter Lithographieverfahren hergestellt, wobei in einigen
anschaulichen Ausführungsformen
entsprechende Einebnungsschichten verwendet werden können, um
damit eine im Wesentlichen ebene Oberflächenkonfiguration vor dem Ausführen eines
entsprechenden Lithographieprozesses zu erhalten. In anderen anschaulichen Ausführungsformen,
wie dies nachfolgend detaillierter beschrieben ist, wird eine entsprechende
Deckschicht oder eine andere geeignete Strukturierung des optischen
Verhaltens des Transistors 240 auf der Grundlage von „selbstjustierenden" Verfahren erreicht.
Nach dem Bilden der Deckschicht 204b oder dem sonstigen
Strukturieren des optischen Verhaltens des Transistors 240,
um damit das Energieabsorptionsvermögen in dem ersten Bauteilgebiet 210 zu
reduzieren, wird der Ausheizprozess 230 auf der Grundlage
geeignet eingestellter Prozessparameter ausgeführt. D. h., ein geeigneter
Wellenlängenbereich
oder eine Wellenlänge
wird in Verbindung mit einer erforderlichen Energiedichte und Dauer
der Belichtung entsprechender den Oberflächenbereichen ausgewählt, um
damit eine hohe Temperatur zu erreichen, die bis zu 1300 Grad C
oder noch höher
betragen kann, wobei die entsprechende Wellenlänge der Strahlung während des
Ausheizprozesses 230 so gewählt ist, dass eine entsprechende
Energieabsorption im Wesentlichen auf Oberflächenbereiche mit der Halbleiterschicht 202 beschränkt ist,
während
tieferliegende Substratbereiche im Wesentlichen von der entsprechenden
Strahlung nicht beeinflusst werden. Zu diesem Zweck wird die entsprechende
Energiedichte eines entsprechenden Strahles, etwa eines Laserstrahles,
eines Blitzlichtstrahles, und dergleichen so eingestellt, dass der
gewünschte
Energieeintrag zum Erzeugen der hohen Temperatur innerhalb einer äußerst kurzen
Zeitdauer, beispielsweise im Bereich von Mikrosekunden und sogar
deutlich weniger, eine effiziente Aktivierung von Dotierstoffsorten
und Rekristallisieren von Gitterschäden ermöglichen, wobei dennoch eine
merkliche Dotierstoffdiffusionsaktivität unterdrückt wird. Daher sind äußerst hohe
Temperaturen in den Drain- und Sourcegebieten 216 wünschenswert,
um in effizienter Weise die Dotiermittel zu aktivieren, während eine entsprechend
hohe Temperatur jedoch die Eigenschaften der Gateisolationsschicht 214 deutlich
beeinträchtigen
können,
wodurch deren Zuverlässigkeit beeinträchtigt wird.
Somit kann durch entsprechendes Strukturieren des optischen Antwortverhaltens des
Bauelements 200 in Bezug auf die Strahlung des Ausheizprozesses 230,
um damit den Energieeintrag in dem Gebiet 210 oder zumindest
in dessen Nähe
zu reduzieren, eine geringere Ausheiztemperatur in der Nähe der Gateisolationsschicht 214 geschaffen
werden, wodurch die Wahrscheinlichkeit des Erzeugens entsprechender
Defekte verringert wird. Beispielsweise wird durch das Vorsehen
der Deckschicht 204b mit einem hohen Maß an Reflektivität die Menge
der in dem ersten Bauteilgebiet 210 deponierten Energie
reduziert, selbst wenn die Wellenlänge der entsprechenden Strahlung
während
des Ausheizprozesses 230 deutlich größer ist im Vergleich zu der
lateralen Abmessung der Gateelektrode 212. Obwohl daher
deutliche Beugungssffekte während
der Bestrahlung des Bauelements 200 auftreten können, wird
dennoch ein reduziertes Integral des Energieeintrags in der Nähe der Gateisolationsschicht 214 erzeugt.
In anderen anschaulichen Ausführungsformen
wird das Ausmaß an
Beugungseffekten verringert, indem eine kurze Wellenlänge für den entsprechenden
Bestrahlungsvorgang des Ausheizprozesses 230 gewählt wird,
wodurch die abschattende Wirkung der Deckschicht 204 weiter
verbessert wird. Somit kann eine effiziente Dotierstoffaktivierung
mit einer entsprechenden Rekristallisierung erreicht werden, wobei
merkliche Schäden
an der Gateisolationsschicht 214 deutlich verrin gert werden
können.
In Bezug auf die Eigenschaften des Ausheizprozesses 230 sei
auf das System 150 (siehe 1b) und
den Ausheizprozess 130 verwiesen, wobei jedoch, wie zuvor
erläutert
ist, die entsprechende Wellenlänge, die
Energiedichte und die Dauer speziell angepasst werden können, um
die hohen Temperaturen in den Drain- und Sourcegebieten 216 bei
extrem kurzer Zeitdauer zu erhalten.
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2b zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 in einem weiter
fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Hier sind die Deckschicht 204b und
die Absorptionsschicht 20d4 auf der Grundlage gut etablierter Ätzverfahren
entfernt, und eine entsprechende Metallschicht 203 mit
einem geeigneten hochschmelzenden Metall, etwa Nickel, Kobalt, Wolfram,
Nickelplatin, und dergleichen ist über dem Transistor 240 gebildet.
Danach wird ein entsprechender Ausheizprozess 231 ausgeführt auf
der Grundlage geeigneter Prozessparameter, wobei in einigen anschaulichen
Ausführungsformen
moderne Ausheizverfahren, etwa der Prozess 130, wie er
zuvor beschrieben ist, eingesetzt werden, wenn unterschiedliche
Ausheiztemperaturen für
unterschiedliche Transistorbauelemente in dem Halbleiterbauelement 200 erforderlich
sind, wie dies in ähnlicher
Weise mit Bezug zu dem Halbleiterbauelement 100 erläutert ist. Danach
wird die weitere Bearbeitung fortgesetzt, indem der Transistor 240 mit
einem geeigneten Zwischenschichtdielektrikumsmaterial eingebettet wird
und entsprechende Kontakte zu den Metallsilizidgebieten hergestellt
werden, die auf der Grundlage des Ausheizprozesses 231 gebildet
werden.
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2c zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen.
In dieser Ausführungsform
wird die Absorptionsschicht 204 mit einer unterschiedlichen
Dicke über
dem ersten und dem zweiten Bauteilgebiet 210, 220 vorgesehen,
d. h., über
den Drain- und Sourcegebieten 216 und der Gatelektrode 212.
Beispielsweise wird ein geeignetes Material, wie es zuvor spezifiziert
ist, mit einer geeigneten Dicke abgeschieden, wobei ein nachfolgender
Einebnungsprozess, etwa ein CMP-Prozess und dergleichen ausgeführt wird,
um damit eine Dicke D2 der Schicht 204 über den Drain- und Sourcegebieten 216 einzustellen,
um damit ein hohes Maß an
Energieabsorption zu schaffen, während
eine entsprechende Dicke D1 eines Schichtbereichs 204b über der
Gateelektrode 212 kleiner ist, um den Anteil an darin eingetragener Energie
zu verringern. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird die Dicke
D1 so gewählt,
dass in Verbindung mit dem Material der Gateelektrode 212 eine
erhöhte
Reflektivität
für den
spezifizierten Wellenlängenbereich
erzeugt wird, wodurch die Menge an eingetragener Energie in der Gateelektrode 212 reduziert
wird. In anderen anschaulichen Ausführungsformen wird zumindest
die obere Fläche
der Gateelektrode 212 im Wesentlichen vollständig freigelegt
und die Absorptionsschicht 204 kann mit einer geeigneten
Dicke und Materialzusammensetzung über den Drain- und Sourcegebieten 216 vorgesehen werden,
um damit eine erhöhte
Absorption im Vergleich zu den polykristallinem Siliziummaterial
der Gateelektrode 212 bereitzustellen. Folglich kann eine größere Menge
an Energie in tiefere Substratbereiche in der Nähe der Gateelektrode 212 auf
Grund der Absorptionsvermögens
im Vergleich zu der Absorptionsschicht 204, die über den
Drain- und Sourcegebieten 216 vorgesehen ist, eindringen.
Wenn beispielsweise eine entsprechende Dicke der Absorptionsschicht 204 deutlich
kleiner ist im Vergleich zu einer Höhenabmessung der Gateelektrode 212 kann ein
entsprechender selektiver Ätzprozess
auf der Grundlage der in 2c gezeigten
Konfiguration ausgeführt
werden, um damit die Dicke der Absorptionsschicht 204 auf
einen gewünschten
Wert zu verringern, während
zusätzlich
die obere Fläche
der Gateelektrode 212 freigelegt wird. In noch anderen
anschaulichen Ausführungsformen
wird auf der Grundlage der Konfiguration aus 2c eine
zusätzliche Schicht
auf der Oberseite der Absorptionsschicht 204 gebildet,
die für
eine verbesserte Reflektivität über der
Gateelektrode 212 sorgt, wobei entsprechende Lithographieverfahren
eingesetzt werden können, um
den entsprechenden reflektierenden Schichtbereich zu strukturieren.
Es ist ferner zu beachten, dass das Vorsehen der Absorptionsschicht 204,
um damit zumindest einen Teil der Gateelektrode 212 einzubetten,
deutlich die Beugungseffekte verringern kann, wodurch eine erhöhte Flexibilität bei der
Auswahl geeigneter Belichtungswellenlängen während des Ausheizprozesses 230 geschaffen
wird.
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2d zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen.
In diesem Fall wird die Absorptionsschicht 204 so vorgesehen,
dass die gewünschte
lokale Variation der optischen Eigenschaften, wie dies zuvor beschrieben
ist, beispielsweise durch Bereitstellen eines zusätzlichen
reflektierenden Bereichs 204b erreicht wird, wobei zusätzlich die
Absorptionschicht 204 mit einer hohen inneren Verspannung
vorgesehen wird, um damit eine entsprechende Verformung in den Drain-
und Sourcegebieten 216 beim Aktivieren und Rekristallisieren
dieser Bereiche während
des Ausheizprozesses 230 zu erzeugen. Beispielsweise kann
Siliziumnitrid effizient auf Grundlage plasmagestützter CVD-Verfahren
hergestellt werden, wobei entsprechende Prozessparameter, etwa der
Abscheidedruck, die Durchflussrate von Vorstufengasen, die Temperatur
und insbesondere der Ionenbeschuss während dieser Abscheidung geeignet eingestellt werden,
um eine hohe Zugverspannung bis zu 1 GPa oder noch höher oder
um eine hohe kompressive Verspannung bis zu 2 GPa oder höher zu erreichen.
Danach wird der Ausheizprozess 230 auf der Grundlage geeignet
ausgewählter
Prozessparameter ausgeführt,
wie dies zuvor beschrieben ist, wobei der Rekristallisierungsprozess
in Anwesenheit einer hohen Verspannungskomponente stattfindet, woraus
sich eine entsprechende verformte Gitterstruktur der Drain- und
Sourcegebiete 216 ergibt. Folglich kann ein merklicher
Anteil an Verformung in dem Kanalgebiet 213 ebenso hervorgerufen
werden, wobei ein gewisses Maß an
Verformung beibehalten wird, selbst wenn die Absorptionsschicht 204 in
einer späteren
Fertigungsphase entfernt wird. Die weitere Bearbeitung kann dann
fortgesetzt werden, indem ein entsprechendes Metallsilizidgebiet
nach dem Entfernen der Absorptionsschicht 204 und der Deckschicht 204b hergestellt
wird, wie dies zuvor mit Bezug zu 2b beschrieben
ist.
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2e zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200, wobei vor dem
Herstellen der verspannten Absorptionsschicht 204 die entsprechende Seitenwandabstandshaltestruktur 215 entfernt
wird, beispielsweise auf der Grundlage hoch selektiver Ätzprozesse.
Dazu wurde eine entsprechende Beschichtung 215a während entsprechender
Prozesssequenzen zur Herstellung der Abstandshalterstruktur 215 gebildet.
Folglich wir das verspannte Material der Schicht 204 näher an der
Gateelektrode 212 angeordnet und damit auch näher an dem
Kanalgebiet 213 angeordnet. Somit kann während des
nachfolgenden Ausheizprozesses 230, der auf der Grundlage
entsprechend strukturierter optischer Eigenschaften des Bauelements 200 ausgeführt wird,
ein noch effizienterer verformungsinduzierender Mechanismus erreicht
werden. Danach wird die Absorptionsschicht 204 entfernt,
beispielsweise auf der Grundlage eines anisotropen Ätzprozesses,
um einen Teil des verspannten Materials der Absorptionsschicht 204 zu
bewahren.
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2f zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 mit entsprechend
verspannten Seitenwandabstandshaltern 204a, die den entsprechenden „Verspannungserinnerungseffekt" für das Bauelement 200 verbessern
können,
da der entsprechende verformte Zustand der Drain- und Sourcegebiete 216 und
damit des Kanalgebiets 213 in noch effizienterer Weise
auf Grund des Vorhandenseins der verspannten Seitenwandabstandshalter 204a konserviert
werden kann. Ferner können
die Seitenwandabstandshalter 204a in einem nachfolgenden
Silizidierungsprozess zur Bereitstellung eines hohen Maßes an Prozesskompatibilität mit konventionellem
Silizidierungsschemata angewendet werden, in denen die entspre chenden
Seitwandabstandshalter für
die selbstjustierenden Eigenschaften des Silizidierungsprozesses
sorgen.
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2g zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer
anspruchsvoller Ausführungsformen.
In diesen Ausführungsformen
wird die Seitenwandabstandshalterstruktur 215 entfernt oder
wird beibehalten (nicht gezeigt), abhängig von der Prozessstrategie,
wobei ein zusätzlicher
Implantationsprozess 233 auf der Grundlage einer geeigneten
Ionensorte ausgeführt
wird, um damit die Drain- und Sourcegebiete 216 nahezu
vollständig
zu amorphisieren, um damit den nachfolgenden Rekristallisierungsprozesses
während
des Ausheizprozesses 230 zu verbessern.
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2h zeigt
schematisch das Bauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen
Herstellungsstadium, wobei die Absorptionsschicht 204 in
einem stark verspannten Zustand ist, wie dies zuvor beschrieben
ist, wobei beim Aktivieren der Dotiermittel auf der Grundlage des
Ausheizprozesses 230 ein entsprechend erhöhter verformter
Zustand des rekristallisierten Drain- und Sourcegebiets erreicht wird,
wodurch ebenso die entsprechende Verformung in dem Kanalgebiet 213 erhöht wird.
Danach kann die Absorptionsschicht 204 entfernt werden
und in anderen anschaulichen Ausführungsformen werden Seitenwandabstandshalter
davon beibehalten, wie dies zuvor beschrieben ist, um damit ein
hohes Maß an
Verformung beizubehalten, die während
des Rekristallisierungsprozesses auf der Grundlage des vorhergehenden
Amorphisierungsimplantationsprozesses 233 geschaffen wurde.
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2i zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß einer
weiteren anschaulichen Ausführungsform,
in der die Drain- und Sourcegebiete 216 noch in einem stark
amorphisierten Zustand sind und eine entsprechende Metallschicht 203 aus hochschmelzendem
Metall über
dem Transistor 240 gebildet ist. Zu diesem Zweck wird eine
geeignete Abscheidetechnik in Verbindung mit einem gewünschten
hochschmelzendem Metall, etwa Nickel, eingesetzt, um damit die gewünschte Art
an Metallsilizid in den Drain- und Sourcegebieten 216 und
der Gateelektrode 212 bereitzustellen. Als nächstes wird der
Ausheizprozess 231, wie er zuvor mit Bezug zu den 2b beschrieben
ist, ausgeführt,
um das Metall in Metallsilizid umzuwandeln, wobei, wie zuvor erläutert ist,
in einigen anschaulichen Ausführungsformen
der Prozess 231 moderne lasergestützte oder blitzlichtgestützte Ausheizverfahren
umfasst. In einigen anschaulichen Ausführungsformen wird eine entsprechende Absorptionsschicht 234 gebildet, wenn
die optischen Eigenschaften der Metallschicht 203 als ungeeignet
erachtet werden. In anderen Fällen
wird, wie in 2i gezeigt ist, die Schicht 234 als eine „antireflektierende" Schicht vorgesehen,
um damit die Reflektivität über den
Drain- und Sourcegebieten 216 zu verbessern, während ein
größeres Absorptionsvermögen über der
Gateelektrode 212 erhalten wird, um damit eine verbesserte
Metallsilizidausbildung darin zu schaffen. In noch anderen anschaulichen
Ausführungsformen
repräsentiert
der Ausheizprozess 231 einen konventionellen Prozess, wobei
auch in diesem Falle der im Wesentlichen amorphe Zustand der Drain-
und Sourcegebiete 216 für
eine verbesserte Prozessgleichförmigkeit
während
der chemischen Reaktion zwischen dem Metall und dem Silizium sorgen
kann, wodurch auch zu geringen Metallsiliziddefekten beigetragen
wird, wie dies zuvor mit Bezug zu dem Bauelement 100 beschrieben
ist.
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2j zeigt
schematisch das Bauelement 200 aus 2i in
einem weiter fortgeschrittenen Herstellungsstadium. Entsprechende
Metallsilizidgebiete 217 sind in den Drain- und Sourcegebieten 216 und
in der Gateelektrode 212 auf der Grundlage der zuvor beschriebenen
Prozesssequenz ausgebildet, und die Absorptionsschicht 204 ist
in Verbindung mit einer entsprechenden Konfiguration vorgesehen,
um damit ein unterschiedliches optisches Antwortverhalten in Bezug
auf die Gateelektrode 212 und die Drain- und Sourcegebiete 216 zu
schaffen, beispielsweise auf der Grundlage einer Deckschicht 204b oder
einer anderen geeigneten Strukturierungskonfiguration, wie sie zuvor
beschrieben ist, oder wie sie nachfolgend beschrieben wird. Das
Bauelement 200, wird in der gezeigten Weise dem Ausheizprozess 230 unterzogen,
wobei die im Wesentlichen amorphen Drain- und Sourcegebiete 216 effizient
rekristallisiert werden können,
während
auch die Aktivierung der entsprechenden Dotiermittel erfolgt, wobei
zusätzlich
eine weitere thermische Stabilisierung der Metallsilizidgebiete 217 erreicht
wird. Zu diesem Zweck kann der vorhergehende Ausheizprozess 231 im
Wesentlichen einem Metallsilizidherstellungsprozess entsprechen,
während
der Ausheizprozess 230 für die erforderliche thermische
Modifizierung des Metallsilizids, etwa einem zusätzlichen thermischen Stabilisierungsschritt,
und dergleichen sorgt.
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Es
sollte beachtet werden, dass in den bislang beschriebenen Ausführungsformen
die entsprechende Aktivierung von Dotiermitteln innerhalb der Gateelektrode 212 weniger
ausgeprägt
ist auf Grund des effizienten Strukturierens des optischen Antwortverhaltens
in Bezug auf den spezifizierten Wellenlängenbereich während des
Ausheizprozesses 230. Folglich wird in einigen anschaulichen
Ausführungsformen
ein geeigneter Ausheizprozess speziell zum Aktivieren von Dotiermitteln
in der Gateelektrode 212 gestaltet und auch um die im Wesentlichen
polykristalline Struktur wieder herzustellen. Jedoch wird, wie zuvor
erläutert
ist, die entsprechende Ausheiztemperatur entsprechend geringer gewählt, um
damit eine unerwünschte
Schädigung
in der Nähe
der Gateisolationsschicht 214 zu vermeiden. Folglich wird
ein entsprechender Ausheizprozess auf der Grundlage lasergestützter oder
blitzlichtgestützter
Ausheizsysteme vor oder nach dem entsprechenden Aktivierungsprozess 230 zum
Aktivieren der Dotiermittel in den Drain- und Sourcegebieten 216 auf
der Grundlage höherer
Temperaturen ausgeführt,
wobei eine entsprechende Ausheizsequenz mit einer tieferen Temperatur
nicht wesentlich die Dotierstoffaktivierung in den Drain- und Sourcegebieten 216 beeinflusst.
D. h., wenn ein entsprechender „nicht strukturierter" Ausheizprozess mit
geeigneten Prozessparameter vor dem Aktivierungsprozess für die Drain-
und Sourcegebiete 216 ausgeführt wird, um geringere Temperaturen
einzurichten, kann auch ein gewisses Maß an Dotierstoffaktivierung
in den Drain- und Sourcegebieten 216 erfolgen, was den
nachfolgenden Ausheizprozess 230 nicht negativ beeinflusst,
der bei sehr hoher Temperatur ausgeführt wird, wobei die entsprechende
reduzierte Energiedeposition in der Gateelektrode 212 die
Gefahr von Defekten in der Gateisolationsschicht reduziert, wie
dies zuvor beschrieben ist. In anderen Fällen wird ein entsprechender weiterer
Ausheizschritt bei geringer Temperatur ohne Anwendung einer strukturierenden
Konfiguration, wie sie für
den zuvor durchgeführten
Ausheizprozess 230 eingesetzt wurde, ausgeführt, wobei
dennoch ein hohes Maß an
Dotierstoffaktivierung in der Gateelektrode 212 erreicht
wird, während
die Drain- und Sourcegebiete 216 nicht beeinflusst werden.
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Mit
Bezug zu den 2k und 2l werden nunmehr
weitere anschauliche Ausführungsformen der
vorliegenden Erfindung beschrieben, in denen eine selbstjustierte
Deckschicht für
die Gateelektrode 212 vorgesehen wird, die in einigen anschaulichen Ausführungsformen
zusätzlich
mit einer entsprechenden Implantationssequenz kombiniert wird, um geeigneter
Weise die Dotiermittel in der Gateelektrode 212 abzuscheiden,
ohne die weitere Prozesssequenz zur Herstellung der Drain- und Sourcegebiete 216 in
unterwünschter
Weise zu beeinflussen.
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2k zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 mit einer Deckschicht 204b,
die auf der Gateelektrode 212 gebildet ist, wobei zusätzlich die Schicht 204 mit
einer geeigneten Dicke 204c vorgesehen ist, die in Verbindung
mit der Deckschicht 204b für eine moderat hohe Absorption
für einen
entsprechend ausgewählten
Wellenlängenbereich
eines Aus heizprozesses 235 sorgt. In einigen anschaulichen
Ausführungsformen
wird die Absorptionsschicht 204 über einer entsprechenden Ätzstoppschicht 206 gebildet,
um das nachfolgende Entfernen der Schicht 204 für die weitere
Bearbeitung des Bauelements 200 zu verbessern.
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Das
in 2k gezeigte Bauelement 200 kann auf der
Grundlage der folgenden Prozesse hergestellt werden. Die Gateelektrode 212 und
die Gateisolationsschicht 214 werden auf Grundlage gut etablierter
Verfahren hergestellt, wie sie zuvor beschrieben sind, wobei eine
entsprechende ARC-Schicht vorgesehen wird, um den Photolithographieprozess
zu verbessern. Im Gegensatz zu konventionellen Strategien wird die
entsprechende ARC-Schicht
beibehalten und kann die Deckschicht 204 repräsentieren.
Ferner wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen vor dem Bereitstellen
der entsprechenden ARC-Schicht auf dem entsprechenden Gateelektrodenmaterial
dieses mit einer hohen Dotierstoffkonzentration mit einer geeigneten
Leitfähigkeitsart
vorgesehen, was auf der Grundlage gut etablierter Implantationsverfahren
erreicht werden kann. Somit kann die Gateelektrode 212 die
erforderliche hohe Dotierstoffkonzentration aufweisen, so dass eine
abschattende Wirkung der Deckschicht 204b in nachfolgenden
Implantationsprozessen nicht negativ das Gesamtleitfähigkeitsverhalten
der Gateelektrode 212 beeinflusst. Nach dem Strukturieren der
Gateelektrode 212 mit der Deckschicht 204b wird die
weitere Bearbeitung fortgesetzt, wie dies zuvor beschrieben ist.
Es sollte beachtet werden, dass die Dicke der Deckschicht 204b gemäß den Erfordernissen
ausgewählt
werden kann, die durch den entsprechenden Photolithographieprozess
zum Strukturieren der Gateelektrode 212 auferlegt werden.
Folglich kann die Dicke der Deckschicht 204b unter Umständen nicht
das Einbringen einer Ionensorte während nachfolgender Implantationsprozesse
vollständig vermeiden,
wodurch sich eine gewisse Schädigung der
kristallinen Struktur der Gateelektrode 212 ergeben kann,
selbst wenn ein entsprechender lasergestützter oder blitzlichtgestützer Ausheizprozess
vor oder nach dem Strukturieren der Gateelektrode 212 ausgeführt wird.
Somit wird in einigen anschaulichen Ausführungsformen zusätzlich zu
geeignet gestalteten Ausheizprozessen zum Aktivieren von Dotiermitteln
in den Gateelektroden 212 und zum Rekristallisieren der
polykristallinen Struktur ein spezieller Ausheizprozess 235 nach
Implantationssequenzen zur Herstellung der Drain- und Sourcegebiete 216,
die möglicherweise
Amorphisierungsimplantationen enthalten, ausgeführt. Zu diesem Zweck wird die
Deckschicht 204b als eine Absorptionsschicht verwendet, wobei
jedoch die Dicke unter Umständen
für den Wellenlängenbereich
nicht geeignet ist, der während des
Ausheizprozesses 235 verwendet wird. Folglich kann die
Schicht 204 so gestaltet werden, dass eine kombinierte
Dicke und Materialzusammensetzung der Schichten 204 und
der Deckschicht 204b für
ein hohes Maß an
Absorption sorgen, um damit eine effiziente Aktivierung und Rekristallisierung
zu erreichen. Somit kann die entsprechende Absorptionswirkung der
Schicht 204 über
den Drain- und Sourcgebieten 216 deutlich
verringert werden, wodurch möglicherweise
die entsprechende Effizienz des Ausheizprozesses 235 beschränkt wird,
was vorteilhaft sein kann, wenn die Drain- und Sourcegebiete 216 noch in
einem im Wesentlichen amorphen Zustand sind, um damit nachfolgende
Prozessschritte zu verbessern. Somit kann während des Aktivierungsprozesses 236 das
Dotiermittel in der Gateelektrode 212 aktiviert werden,
während
abhängig
von den Eigenschaften der Schicht 204 eine deutlich reduzierte
Wirkung in den Drain- und Sourcegebieten 216 erreicht wird.
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2l zeigt
schematisch das Bauelement 200 in einem weiter fortgeschrittenen
Herstellungsstadium. Hier ist die Absorptionsschicht 204 mit
einer geeigneten Dicke 204e vorgesehen, um damit das gewünschte Absorptionsverhalten über den
Drain- und Sourcegebieten 216 zu erreichen, während die kombinierte
der Schicht 204 und der Deckschicht 204b, die
als 204f angegeben ist, eine reduzierte Absorption über der
Gateelektrode 212 bereitstellt. Beispielsweise wird in
einigen anschaulichen Ausführungsformen
die Deckschicht 204b, wie sie in 2k gezeigt
ist, durch einen geeignet gestalteten Abscheideprozess dicker gemacht,
während
in anderen Ausführungsformen
die Schicht 204 aus 2k entfernt
wird und durch die Schicht 204 der 2l ersetzt
wird. Die Dicke und die Materialzusammensetzung der Schicht 204 werden
so gewählt,
dass beispielsweise die Deckschicht 204b als eine reflektierende
Beschichtung im Hinblick auf den entsprechenden Wellenlängenbereich
des Ausheizprozesses 230 dient, wodurch für die gewünschte reduzierte Energieabsorption
in der Gateelektrode 212 und in der Nähe der Gateisolationsschicht 214 gesorgt
wird. Zu diesem Zweck wird die Dicke der Schicht 204 über der
Gateelektrode 212 reduziert, was auf der Grundlage eines
CMP-Prozesses oder eines Ätzprozesses erreicht
werden kann, wobei das Abscheiden einer zusätzlichen Einebnungsschicht
(nicht gezeigt) enthalten sein kann. Folglich wird ein hohes Maß an Dotierstoffaktivierung
in der Gateelektrode 212 während des vorhergehenden Ausheizprozesses
erreicht, und die entsprechende optische Strukturierung des Bauelements 200 kann
in einer selbstjustierenden Weise mit einem hohen Maß an Kompatibilität mit konventionellen
Prozessverfahren erreicht werden. Es sollte ferner beachtet werden,
dass die Absorptionsschicht 204, wie sie in 2l gezeigt
ist, auch mit einem hohen Maß an
innerer Verspannung vorgesehen werden, wie dies zuvor beschrieben
ist, um damit die Drain- und Sourcegebiete 216 in einem
verformten Zustand zu rekristallisieren. Da der vorhergehende Ausheizprozess 235 mit
deutlich geringerer Wirkung auf die Drain- und Sourcegebiete 216 ausgeführt werden
kann, wird dennoch ein äußerst amorphisierter
Zustand während
des Ausheizprozesses 230 bereitgestellt, wodurch für eine erhöhte Effizienz
eines entsprechenden verformungsinduzierenden Mechanismus gesorgt
wird. Selbst wenn eine Oberflächenrekristallisierung
während
des vorhergehenden Ausheizprozesses 235 in den Drain- und
Sourcegebieten 216 erreicht wird, kann eine entsprechende
Amorphisierungsimplantation ausgeführt werden, ohne im Wesentlichen
die Gateelektrode 212 deutlich zu beeinflussen, da die
Deckschicht 204b effizient implantierte Ionensorten, die
im Wesentlichen zum Amorphisieren eines oberflächennahen Bereichs der Drain-
und Sourcegebiete 216 zur Verbesserung der weiteren Bearbeitung
ausgewählt
sind, blockiert. Danach werden die Schicht 204, die Ätzstoppschicht 206 und
die Deckschicht 204b entfernt und die weitere Bearbeitung
kann fortgesetzt werden, indem bei Bedarf entsprechende Metallsilizidgebiete
geschaffen werden.
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Es
sollte beachtet werden, dass in einigen anschaulichen Ausführungsformen
die entsprechende Absorptionsschicht 204, wenn diese vor
der Herstellung von Metallsilizidgebieten vorgesehen wird, nur von
Bauteilbereichen entfernt wird, die Metallsilizid erfordern und
in anderen Bauteilgebieten beibehalten werden kann, in denen ein
entsprechendes Metallsilizid nicht erforderlich ist.
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2m zeigt
schematisch das Halbleiterbauelement 200 gemäß weiterer
anschaulicher Ausführungsformen,
in denen der Transistor 240 und ein zweiter Transistor 270 bereitgestellt
sind und dem Ausheizprozess 230 auf der Grundlage einer
entsprechenden verspannten Absorptionsschicht 204 für den Transistor 240 und
einer Absorptionsschicht 271 für den Transistor 270 unterzogen
werden. Eine entsprechende Einstellung der optischen Antwortverhalten
der Transistoren 240, 270 kann auf der Grundlage
entsprechender Maßnahmen
erreicht werden, etwa der Deckschichten 204b und 271b oder
anderer Mechanismen, wie sie zuvor beschrieben sind. Die Transistoren 240 und 270 repräsentieren
Transistoren unterschiedlicher Leitfähigkeitsart, die eine unterschiedliche
Art an Verformung in den entsprechenden Kanalgebieten erfordern.
Zu diesem Zweck wird die Absorptionsschicht 204 mit einer
hohen inneren Verspannung vorgesehen, die für das Erzeugen einer gewünschten
Art an Verformung in dem Transistor 240 geeignet ist, während die
Art der inneren Verspannung in der Schicht 271 für eine andere
Art an Verformung in dem entsprechenden Kanalgebiet des Transistors 270 sorgt.
Somit werden beim Ausführen des
Ausheizprozesses 230 die entsprechenden Drain- und Sourcegebiete
der Transistoren 240, 270 in einem verformten
Zustand rekristallisiert, wodurch eine gewünschte Art an Verformung in
den entsprechenden Kanalgebieten geschaffen wird.
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Es
gilt also: Die vorliegende Erfindung stellt eine Technik zum Verbessern
der Transistoreigenschaften in einer äußerst lokalen Weise bereit,
indem modernste Ausheizverfahren, etwa lasergestützte und blitzlichtgestützte Ausheizverfahren
eingesetzt werden, wobei die Prozessparameter der entsprechenden
Ausheizprozesse und/oder das optische Antwortverhalten entsprechender
Bauteilgebiete in geeigneter Weise eingestellt wird, um damit unterschiedliche
Ausheizergebnisse in den Bauteilgebieten zu erhalten. In einigen
anschaulichen Ausführungsformen
wird der Metallsilizidherstellungsprozess verbessert, indem lokal
die Ausheizbedingungen variiert werden, während in anderen anschaulichen
Ausführungsformen
die Aktivierung und Rekristallisierung von Halbleiterbereichen in
einer äußerst lokalisierten
Weise ausgeführt
werden, wobei unterschiedliche Ausheizbedingungen in der Nähe einer Gateisolationsschicht
und in den Drain- und Sourcegebieten eines einzelnen Transistorelements
geschaffen werden. Folglich kann eine geringere Strukturempfindlichkeit
und Parameterschwankung während
der Fertigungssequenz moderner Halbleiterbauelement erreicht werden.
Des weiteren kann eine verbesserte Ladungsbeweglichkeit in entsprechenden
Kanalgebieten erreicht werden, wobei dennoch eine erhöhte Zuverlässigkeit
der Gateisolationsschicht beibehalten wird, wobei gleichzeitig die
Dotierstoffaktivierung verbessert werden kann, während zusätzlich eine erhöhte Prozessgleichmäßigkeit
für Metallsilizidierungsprozesse
erreicht wird.
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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.