專利名稱：臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，特別涉及一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法。
背景技術(shù)：
目前，業(yè)界通常將硅鍺的選擇性外延生長(zhǎng)工藝應(yīng)用在半導(dǎo)體工藝上，以增加載流子的遷移率(carrier mobility)和成本效益。埋置硅鍺(Embedded SiGe)技術(shù)對(duì)于生產(chǎn)基于硅的高性能晶體管來說已經(jīng)成為一種有前景的技術(shù)。由于鍺原子的半徑比硅原子的半徑大，所以當(dāng)鍺原子取代部分的硅原子，進(jìn)入硅的晶格(lattice)中時(shí)，整個(gè)晶格會(huì)因此而扭曲。在載流子的電荷密度相同時(shí)，晶格扭曲的硅或硅鍺合金與單晶硅比起來，其電子和空穴的移動(dòng)性都大幅增加，分別增加5和10倍左右，如此一來便能夠降低元件的阻值?，F(xiàn)在已知在緊鄰PMOS晶體管溝道的硅襯底中埋置硅鍺會(huì)在溝道上產(chǎn)生壓應(yīng)力 (compressive stress)，從而提高空穴遷移率，提高PMOS晶體管的性能。但如何能更進(jìn)一步提高溝道的應(yīng)力且不會(huì)降低延伸結(jié)特性則需要在技術(shù)上有進(jìn)一步的開拓研究。因此，業(yè)界又提出了臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)，通過形成臺(tái)階狀硅鍺結(jié)構(gòu)，使得晶體管的溝道可產(chǎn)生更大的應(yīng)力且不會(huì)降低延伸結(jié)特性，因此可進(jìn)一步提高空穴遷移率，從而提高晶體管的性能。在下述論文中提出了一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法: "AHighPerformance PMOSFET with Two-step Recessed SiGe-S/D Structure for 32nm nodeand Beyond”，N. Yasutake et al.，2006IEEE，Page :77 80。在該論文中公開了利用兩步刻蝕工藝來形成臺(tái)階狀凹陷部，進(jìn)而形成臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的方法，該方法具體包括以下步驟首先，在硅襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；然后，進(jìn)行暈圈注入(halo implant)工藝；之后，形成偏置間隙壁(offset spacer)；其后，進(jìn)行第一次刻蝕工藝，以在硅襯底中形成第一凹陷部；隨后，在偏置間隙壁的兩側(cè)形成犧牲間隙壁(dummy spacer)；接著，進(jìn)行第二次刻蝕工藝，以在硅襯底中形成第二凹陷部，所述第二凹陷部的深度大于第一凹陷部的深度，所述第一凹陷部緊鄰柵極結(jié)構(gòu)；接下來，去除所述犧牲間隙壁，并在第一凹陷部和第二凹陷部?jī)?nèi)形成硼摻雜的硅鍺結(jié)構(gòu)，所述硅鍺結(jié)構(gòu)呈臺(tái)階狀。所述臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)能進(jìn)一步的提高溝道的應(yīng)力，且不會(huì)降低延伸結(jié)(extensionjunction)特性，可改善短溝道效應(yīng)(short channel effect)。另外，在申請(qǐng)?zhí)枮閁S200602311^6的美國專利申請(qǐng)中也公開了一種“用于增強(qiáng) PFET遷移率的埋有臺(tái)階的SiGe結(jié)構(gòu)”，在該專利申請(qǐng)中，該臺(tái)階狀的SiGe結(jié)構(gòu)也是通過兩步刻蝕工藝形成的，即先利用一刻蝕工藝中形成淺凹陷，之后再利用另一刻蝕工藝形成相對(duì)較深的凹陷，從而在硅本體中限定出臺(tái)階區(qū)，最后在臺(tái)階區(qū)上外延生長(zhǎng)SiGe層，從而形成臺(tái)階狀的SiGe結(jié)構(gòu)。然而，在上述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法中，均是通過多步刻蝕工藝才形成臺(tái)階狀的凹陷區(qū)，即先利用一刻蝕工藝形成一凹陷部，再利用另一刻蝕工藝形成另一凹陷部，工藝步驟較為復(fù)雜；并且，在進(jìn)行上述多次刻蝕步驟時(shí)，均是對(duì)晶態(tài)的硅本體進(jìn)行刻蝕，刻蝕選擇比較差，不易控制形成的凹陷的深度和形貌，刻蝕工藝的控制難度較大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法在一次刻蝕工藝中形成臺(tái)階狀的凹陷，減少了刻蝕工藝步驟，并可降低刻蝕工藝的控制難度。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，包括 提供硅襯底，所述硅襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一間隙壁、以及位于第一間隙壁兩側(cè)的第二間隙壁；執(zhí)行多次離子注入工藝，所述多次離子注入工藝的注入方向及注入深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域；去除所述第二間隙壁；去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，以形成臺(tái)階狀凹陷部；在所述臺(tái)階狀凹陷部?jī)?nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)?？蛇x的，所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，第一次離子注入工藝的注入深度大于第二次離子注入工藝的注入深度。第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為30度 60度?？蛇x的，所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，第一次離子注入工藝的注入深度小于第二次離子注入工藝的注入深度。第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為30度 60度?？蛇x的，所述離子注入工藝的次數(shù)大于兩次，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成一個(gè)第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成多個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域。可選的，所述離子注入工藝注入的離子為硅離子、鍺離子或氬離子。可選的，所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域是利用干法刻蝕工藝去除的。所述干法刻蝕工藝所使用的刻蝕氣體為溴化氫、氧氣以及氯氣的混合氣體?？蛇x的，所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域是利用濕法刻蝕工藝去除的。所述濕法刻蝕工藝所使用的刻蝕液體為PH值大于10的堿性液體?？蛇x的，所述第一間隙壁的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅中的一種或其組合。所述第二間隙壁的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅或無定形碳中的一種或其組合?？蛇x的，所述第二間隙壁是利用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝去除的?？蛇x的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極介電層以及覆蓋所述柵極介電層的柵極電極。所述柵極結(jié)構(gòu)包括還包括覆蓋所述柵極電極的蓋層。所述蓋層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅中的一種或其組合。所述摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)是利用外延生長(zhǎng)原位摻雜工藝形成的。由于采用了以上技術(shù)方案，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)本發(fā)明先執(zhí)行多次離子注入工藝，所述多次離子注入工藝的注入方向及深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域；之后，再利用非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅具有較高的刻蝕選擇比的特點(diǎn)，在一步刻蝕工藝中同時(shí)去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，從而形成臺(tái)階狀凹陷部，進(jìn)而形成臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)，減少了刻蝕步驟。并且，由于非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅的刻蝕選擇比較高，有利于控制形成的臺(tái)階狀凹陷部的深度和形貌，可降低刻蝕工藝的控制難度。


圖1為本發(fā)明實(shí)施例所提供的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖；圖2A 2F為本發(fā)明實(shí)施例一所提供的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖；圖3A 3G為本發(fā)明實(shí)施例二所提供的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式根據(jù)背景技術(shù)所述，在現(xiàn)有的硅鍺結(jié)構(gòu)制造方法中，均是通過多步刻蝕工藝才形成臺(tái)階狀的凹陷區(qū)，工藝較為復(fù)雜，并且不易控制形成的凹陷的深度。因此，本發(fā)明提供一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，該方法執(zhí)行多次離子注入工藝，并且，所述多次離子注入工藝的注入方向及注入深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域，之后再利用非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅具有較高的刻蝕選擇比的特點(diǎn)，在一步刻蝕工藝中同時(shí)去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，從而形成臺(tái)階狀凹陷部，進(jìn)而形成臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)，減少了刻蝕步驟；并且，由于非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅的刻蝕選擇比較高，有利于控制形成的臺(tái)階狀凹陷部的深度和形貌，可降低刻蝕工藝的控制難度。請(qǐng)參考圖1，其為本發(fā)明實(shí)施例所提供的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法的流程圖，結(jié)合該圖1，該方法包括以下步驟步驟S101，提供硅襯底，所述硅襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一間隙壁、以及位于第一間隙壁兩側(cè)的第二間隙壁；步驟S102，執(zhí)行多次離子注入工藝，其中，所述多次離子注入工藝的注入方向及深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域；可選的，當(dāng)所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次時(shí)，可使第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域， 再使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，以在第二間隙壁下方的硅襯底中形成一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域，并且，第一次離子注入工藝的注入深度大于第二次離子注入工藝的注入深度；可選的，當(dāng)所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次時(shí)，也可使第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，以在第二間隙壁下方的硅襯底中形成一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域，再使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并且，第一次離子注入工藝的注入深度小于第二次離子注入工藝的注入深度；可選的，所述離子注入工藝的次數(shù)也可大于兩次，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成一個(gè)第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成多個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域，并且，每次離子注入工藝的注入方向及注入深度均不相同；步驟S103，去除所述第二間隙壁；步驟S104，去除第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，以形成臺(tái)階狀凹陷部；步驟S 105，在所述臺(tái)階狀凹陷部?jī)?nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)。下面將結(jié)合剖面示意圖對(duì)本發(fā)明的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，應(yīng)該理解本領(lǐng)域技術(shù)人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應(yīng)當(dāng)被理解為對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員的廣泛知道，而并不作為對(duì)本發(fā)明的限制。實(shí)施例一如圖2A所示，并結(jié)合步驟S101，首先，提供硅襯底100，并在所述硅襯底100上形成柵極結(jié)構(gòu)110，之后在所述柵極結(jié)構(gòu)110兩側(cè)形成第一間隙壁114，再在所述第一間隙壁 114兩側(cè)形成第二間隙壁115。其中，硅襯底100中可以形成有隔離結(jié)構(gòu)101，所述隔離結(jié)構(gòu)101例如是淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。所述柵極結(jié)構(gòu)110包括柵極介電層111以及覆蓋所述柵極介電層111的柵極電極 112。所述柵極介電層111的材料可以是氧化硅，所述柵極電極112的材料可以是摻雜多晶硅、金屬、金屬硅化物或其它導(dǎo)體。優(yōu)選的，所述柵極結(jié)構(gòu)110還包括覆蓋所述柵極電極112 的蓋層113，所述蓋層113的材質(zhì)可以為氧化硅或氮化硅中的一種或其任意組合，所述蓋層 113可用于在后續(xù)的工藝中保護(hù)柵極電極112不受損傷。其中，第一間隙壁114和第二間隙壁115的材質(zhì)可以相同，可在一步工藝中同時(shí)形成第一間隙壁114和第二間隙壁115，方便加工制作。當(dāng)然，所述第一間隙壁114和第二間隙壁115的材質(zhì)也可以不相同，優(yōu)選的，所述第二間隙壁115的材質(zhì)是容易去除的材質(zhì)，便于在后續(xù)工藝中快速去除且確保不損傷第一間隙壁114。例如，所述第一間隙壁114可為單層的絕緣材料如氧化硅、氮化硅，或者是多層的絕緣材料；所述第二間隙壁115也可為單層的絕緣材料如無定形碳、氧化硅或氮化硅，或是多層的絕緣材料?？筛鶕?jù)第二間隙壁115 的寬度來調(diào)整后續(xù)形成的第一非晶態(tài)區(qū)域的寬度，所述第二間隙壁115的底部寬度例如是 Inm 30nmo在本實(shí)施例中，共執(zhí)行兩次離子注入工藝，其中，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底100表面(與柵極結(jié)構(gòu)110相接觸的表面)的夾角為直角，以在第二間隙壁115 兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底100表面的夾角為銳角，以在第二間隙壁115下方的硅襯底中形成一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域，并且，第一次離子注入工藝與第二次離子注入工藝的注入深度不同。需要說明的是，在本文中所提及的注入深度均是指垂直于硅襯底表面方向的深度。具體請(qǐng)參考圖2B，首先，執(zhí)行第一次離子注入工藝，所述第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底100表面垂直，以在第二間隙壁115兩側(cè)的硅襯底中形成一個(gè)第一非晶態(tài)區(qū)域102。所述第一次離子注入工藝的目的是利用原子在硅襯底100中產(chǎn)生預(yù)定的非晶態(tài)區(qū)域，具體的說，所述第一次離子注入工藝的作用是破壞硅襯底的特定區(qū)域的晶體結(jié)構(gòu)，從而定義出一個(gè)較深的、非晶形注入的、包含無定形非晶態(tài)硅的第一非晶態(tài)區(qū)域102。所述第一次離子注入工藝中注入的離子可以為硅離子、鍺離子或氬離子，當(dāng)然，還可以為其它能將硅打成無定型非晶態(tài)的摻雜物。以注入硅離子為例，若所述第一非晶態(tài)區(qū)域102的深度為450埃至800埃，注入劑量可以在1015/cm2至1016/cm2之間，注入能量χ (單位為KeV)可通過下述公式計(jì)算獲得y = 13. 642x+32.四6，其中，y為注入深度(單位為埃)。當(dāng)然，上述數(shù)值并不用于限定本發(fā)明，所述第一非晶態(tài)區(qū)域102的深度可根據(jù)實(shí)際的器件要求作相應(yīng)的調(diào)整，所述第一次離子注入工藝的注入劑量和注入能量也可相應(yīng)調(diào)整。接著，如圖2C所示，執(zhí)行第二次離子注入工藝，所述第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底100表面的夾角為銳角，且所述第二次離子注入工藝與第一次離子注入工藝的注入深度不相同，以在第二間隙壁115下方的硅襯底中形成一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域103。由于所述第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底100表面的夾角為銳角，即第二次離子注入工藝為傾斜離子注入工藝，因此，第二次離子注入工藝所定義出的第二非晶態(tài)區(qū)域103更接近于柵極結(jié)構(gòu)110 ；并且，由于所述第二次離子注入工藝與第一次離子注入工藝的注入深度不相同，可使第二非晶態(tài)區(qū)域103的深度小于第一非晶態(tài)區(qū)域102的深度。 可以得知，完成第一次離子注入工藝和第二離子注入工藝后，形成的第一非晶態(tài)區(qū)域102 和第二非晶態(tài)區(qū)域103共同構(gòu)成了一個(gè)臺(tái)階狀的非晶態(tài)區(qū)域。其中，第二次離子注入工藝中注入的離子可以為硅離子、鍺離子或氬離子，當(dāng)然， 還可以為其它能將硅打成無定型非晶態(tài)的摻雜物。以注入硅離子為例，若使形成的第二非晶態(tài)區(qū)域103的深度為100 250埃，可使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角在30度至60度之間，注入劑量可在1015/cm2至1016/cm2之間，注入能量可相應(yīng)的調(diào)整，本領(lǐng)域技術(shù)人員可通過實(shí)驗(yàn)獲知。當(dāng)然，上述數(shù)值不用于限定本發(fā)明，本領(lǐng)域技術(shù)人員可根據(jù)實(shí)際要獲得的第二非晶態(tài)區(qū)域形狀，相應(yīng)的調(diào)節(jié)注入角度，并選擇合適的注入能量和注入劑量。需要說明的是，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，也可使第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，以在第二間隙壁下方的硅襯底中形成一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域； 之后，再使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域。如圖2D所示，并結(jié)合步驟S103，接下來，去除第二間隙壁115。所述第二間隙壁 115可利用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝去除。例如，若所述第一間隙壁114的材質(zhì)為氧化硅， 第二間隙壁115的材質(zhì)為氮化硅，則可利用濕法刻蝕工藝去除第二間隙壁115，采用的刻蝕液體優(yōu)選為熱磷酸溶液，該熱磷酸溶液對(duì)氧化硅和氮化硅的刻蝕選擇比較高，可確保不會(huì)損傷第一間隙壁114和柵極結(jié)構(gòu)110。若第二間隙壁115的材質(zhì)為無定性碳，則可利用干法刻蝕工藝去除所述第二間隙壁115，采用的刻蝕氣體優(yōu)選為氧氣，該干法刻蝕工藝也可確?？焖俚娜コ诙g隙壁115，且不會(huì)損傷第一間隙壁114和柵極結(jié)構(gòu)110。如圖2E所示，并結(jié)合步驟S104，接著，利用刻蝕工藝去除第一非晶態(tài)區(qū)域102和第二非晶態(tài)區(qū)域103，以形成臺(tái)階狀凹陷部。經(jīng)本申請(qǐng)的發(fā)明人長(zhǎng)期研究發(fā)現(xiàn)，由于非晶態(tài)的硅與晶態(tài)硅的結(jié)構(gòu)差異，導(dǎo)致其在刻蝕工藝中刻蝕速率相差較大，因此，本發(fā)明利用非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅具有較高的刻蝕選擇比的特點(diǎn)，在一步刻蝕工藝中同時(shí)去除掉第一非晶態(tài)區(qū)域102和第二非晶態(tài)區(qū)域103，從而形成臺(tái)階狀凹陷部，與現(xiàn)有技術(shù)相比減少了刻蝕步驟； 并且由于非晶態(tài)硅與晶態(tài)硅的刻蝕選擇比較高，而第一非晶態(tài)區(qū)域102和第二非晶態(tài)區(qū)域 103下方的晶態(tài)硅則幾乎不被刻蝕，有利于控制形成的臺(tái)階狀凹陷的深度和形貌，可降低刻蝕工藝的控制難度。
8
在本實(shí)施例中，第一非晶態(tài)區(qū)域102和第二非晶態(tài)區(qū)域103是利用干法刻蝕工藝去除的，所述干法刻蝕工藝使用的刻蝕氣體為溴化氫(HBr)、氧氣(O2)以及氯氣(Cl2)的混合氣體，該刻蝕氣體對(duì)非晶硅的刻蝕速率遠(yuǎn)大于對(duì)晶態(tài)硅的刻蝕速率，可更為精確的控制形成的臺(tái)階狀凹陷的形貌。當(dāng)然，所述干法刻蝕工藝還可以采用其它對(duì)非晶硅和晶態(tài)硅的刻蝕選擇比較高的刻蝕氣體。此外，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，也可以利用濕法刻蝕工藝去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域102和第二非晶態(tài)區(qū)域103，所述濕法刻蝕工藝所使用的刻蝕液體可以為pH值大于10的堿性液體，例如，氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)或氫氧化銨(NH4OH)溶液。當(dāng)然，所述濕法刻蝕工藝所使用的刻蝕液體還可以是PH值接近于10的堿性液體。詳細(xì)的，如圖2E所示，在本實(shí)施例中，所述臺(tái)階狀凹陷部包括第一臺(tái)階狀凹陷部 104a以及第二臺(tái)階狀凹陷部104b，所述第一臺(tái)階狀凹陷部10 是由第一非晶態(tài)區(qū)域102 定義出來的，所述第二臺(tái)階狀凹陷部104b則是由第二非晶態(tài)區(qū)域103定義出來的，相應(yīng)的， 所述第一臺(tái)階狀凹陷部10 緊鄰第二臺(tái)階狀凹陷部104b，所述第一臺(tái)階狀凹陷部10 的深度大于第二臺(tái)階狀凹陷部104b的深度，并且，所述第二臺(tái)階狀凹陷部104b相較于所述第一臺(tái)階狀凹陷部10 更接近于所述第一間隙壁114。如圖2F所示，并結(jié)合步驟S106，最后，在所述臺(tái)階狀凹陷部104內(nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)120。由于所述臺(tái)階狀凹陷部104的形狀，使得所述臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu) 120本身形成具有上臺(tái)階和下臺(tái)階的形狀。具體的說，所述臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)120包括第一深度硅鍺結(jié)構(gòu)120a和第二深度硅鍺結(jié)構(gòu)120b，所述第一深度硅鍺結(jié)構(gòu)120a的深度大于第二深度硅鍺結(jié)構(gòu)120b的深度，所述第二深度硅鍺結(jié)構(gòu)120a緊挨所述第一深度硅鍺結(jié)構(gòu)120b，所述第二深度硅鍺結(jié)構(gòu)120b相較于所述第一深度硅鍺結(jié)構(gòu)120a更加靠近所述柵極結(jié)構(gòu)110。由于硅鍺層越靠近溝道越會(huì)提高溝道的應(yīng)力，因此本發(fā)明的硅鍺結(jié)構(gòu)中，通過形成臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)使得晶體管的溝道可產(chǎn)生更大的應(yīng)力且不會(huì)降低延伸結(jié)特性，也不會(huì)增加硅鍺層的晶格缺陷，并可進(jìn)一步提高空穴遷移率，提高晶體管的性能。在本實(shí)施例中，所述摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)120是利用外延生長(zhǎng)原位(in suit)摻雜工藝形成的，即在生長(zhǎng)硅鍺層的同時(shí)摻入雜質(zhì)離子，以提高效率。當(dāng)然，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，也可以先生長(zhǎng)硅鍺層，然后再對(duì)該硅鍺層進(jìn)行摻雜以調(diào)整其電學(xué)和化學(xué)屬性，摻雜可使用各種摻雜劑并采用各種摻雜技術(shù)來進(jìn)行，例如可采用P型雜質(zhì)如硼對(duì)硅鍺層進(jìn)行摻雜，以形成PMOS晶體管。實(shí)施例二如圖3A所示，提供硅襯底200，并在所述硅襯底200上形成柵極結(jié)構(gòu)210，之后在所述柵極結(jié)構(gòu)210兩側(cè)形成第一間隙壁214，再在所述第一間隙壁214兩側(cè)形成第二間隙壁 215，所述硅襯底200中可以形成有隔離結(jié)構(gòu)201。本實(shí)施例與實(shí)施例一不同之處在于，在本實(shí)施例中，共執(zhí)行三次離子注入工藝，其中，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底200表面的夾角為直角，以在第二間隙壁215 兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，之后再執(zhí)行第二次離子注入工藝和第三次離子注入工藝，所述第二次離子注入工藝和第三次離子注入工藝的注入方向與硅襯底200表面的夾角均為銳角，并且，第二次離子注入工藝和第三次離子注入工藝的注入方向和注入深度不相同，以在第二間隙壁215下方的硅襯底中形成兩個(gè)深度不同第二非晶態(tài)區(qū)域。首先，請(qǐng)參考圖3B，執(zhí)行第一次離子注入工藝，所述第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底200表面(與柵極結(jié)構(gòu)210接觸的表面)垂直，以在第二間隙壁215兩側(cè)的硅襯底中形成一個(gè)第一非晶態(tài)區(qū)域202。接著，請(qǐng)參考圖3C，執(zhí)行第二次離子注入工藝，所述第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底200表面的夾角為銳角，以在第二間隙壁215下方的硅襯底中形成第二非晶態(tài)區(qū)域203a。接下來，請(qǐng)參考圖3D，執(zhí)行第三次離子注入工藝，所述第三次離子注入工藝的注入方向與硅襯底200表面的夾角仍然為銳角，以在第二間隙壁215下方的硅襯底中形成第二非晶態(tài)區(qū)域20北。其中，第三次離子注入工藝與第二次離子注入工藝的注入角度和注入深度均不同，以確保第二次離子注入和第三次離子注入工藝所形成的非晶態(tài)區(qū)域的深度不同，并使第二非晶態(tài)區(qū)域203a和第二非晶態(tài)區(qū)域20 與柵極結(jié)構(gòu)210的橫向(平行于硅襯底200 的方向)距離也不相同。例如，第二次離子注入工藝的注入角度可以為20度 45度，第三次離子注入工藝的注入角度可以為45度 80度。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述注入角度， 可根據(jù)實(shí)際要形成的非晶態(tài)區(qū)域的形狀不同而相應(yīng)的調(diào)整注入角度?？梢岳斫獾氖?，在本發(fā)明其它實(shí)施例中，也可先使第一離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角；之后，執(zhí)行第二次和第三次離子注入工藝，并使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，再使第三次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角?；蛘?，使第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，再使第三次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角。如圖3E所示，接下來，去除第二間隙壁215，所述第二間隙壁215可利用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝去除。如圖3F所示，再接著，利用刻蝕工藝去除第一非晶態(tài)區(qū)域202、第二非晶態(tài)區(qū)域 203a以及第二非晶態(tài)區(qū)域20北，以形成臺(tái)階狀凹陷部。由于本實(shí)施例利用三次離子注入工藝定義出三個(gè)非晶態(tài)區(qū)域，因此構(gòu)成了三個(gè)臺(tái)階，并且三個(gè)臺(tái)階的深度不相同，所述三個(gè)臺(tái)階與柵極結(jié)構(gòu)210的橫向距離也不相同。具體的說，在本實(shí)施例中，所述臺(tái)階狀凹陷部包括第一臺(tái)階狀凹陷部20 、第二臺(tái)階狀凹陷部204b以及第二臺(tái)階狀凹陷部2(Mc，所述第一臺(tái)階狀凹陷部20 是由第一非晶態(tài)區(qū)域202定義出來的，所述第二臺(tái)階狀凹陷部204b是由第二非晶態(tài)區(qū)域203a定義出來的，所述第三臺(tái)階狀凹陷部2(Mc則是由第二非晶態(tài)區(qū)域20 定義出來的，所述第一臺(tái)階狀凹陷部20 、第二臺(tái)階狀凹陷部204b以及第三臺(tái)階狀凹陷部2(Mc的深度均不相同，相應(yīng)的，所述第一臺(tái)階狀凹陷部20 的深度最大，所述第二臺(tái)階狀凹陷部204b的深度最小，所述第三臺(tái)階狀凹陷部2(Mc的深度居中，并且，所述第二臺(tái)階狀凹陷部204b更接近于所述柵極結(jié)構(gòu)210。如圖3G所示，最后，在所述臺(tái)階狀凹陷部?jī)?nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu) 220。由于所述臺(tái)階狀凹陷部本身的形狀，使得所述臺(tái)階狀的硅鍺結(jié)構(gòu)220本身形成具有三個(gè)臺(tái)階的形狀。以確保在不降低延伸結(jié)特性的前提下，使晶體管的溝道可產(chǎn)生更大的應(yīng)力， 提高空穴遷移率，進(jìn)而提高晶體管的性能。
需要說明的是，盡管本發(fā)明實(shí)施例一和實(shí)施例二介紹了形成兩個(gè)臺(tái)階和三個(gè)臺(tái)階的情況，然而應(yīng)當(dāng)認(rèn)識(shí)到，如果需要使用多于三個(gè)臺(tái)階時(shí)，通過增加離子注入工藝的次數(shù)， 本發(fā)明也可以形成四個(gè)、五個(gè)或者更多臺(tái)階，每一個(gè)臺(tái)階與前一個(gè)臺(tái)階相比更深入硅襯底并更遠(yuǎn)離柵極結(jié)構(gòu)和/或溝道，以確保在不降低延伸結(jié)特性的前提下，使晶體管的溝道可產(chǎn)生更大的應(yīng)力，進(jìn)一步提高空穴遷移率，從而提高晶體管的性能。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本發(fā)明的精神和范圍。這樣，倘若本發(fā)明的這些修改和變型屬于本發(fā)明權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本發(fā)明也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供硅襯底，所述硅襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一間隙壁、以及位于第一間隙壁兩側(cè)的第二間隙壁；執(zhí)行多次離子注入工藝，所述多次離子注入工藝的注入方向及注入深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域；去除所述第二間隙壁；去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，以形成臺(tái)階狀凹陷部；在所述臺(tái)階狀凹陷部?jī)?nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次，其中，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，第一次離子注入工藝的注入深度大于第二次離子注入工藝的注入深度。
3.如權(quán)利要求2所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為30度 60度。
4.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述離子注入工藝的次數(shù)為兩次，其中，第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為銳角，第二次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為直角，第一次離子注入工藝的注入深度小于第二次離子注入工藝的注入深度。
5.如權(quán)利要求4所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第一次離子注入工藝的注入方向與硅襯底表面的夾角為30度 60度。
6.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述離子注入工藝的次數(shù)大于兩次，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成一個(gè)第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成多個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域。
7.如權(quán)利要求2或4或6所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述離子注入工藝注入的離子為硅離子、鍺離子或氬離子。
8.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域是利用干法刻蝕工藝去除的。
9.如權(quán)利要求8所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述干法刻蝕工藝所使用的刻蝕氣體為溴化氫、氧氣以及氯氣的混合氣體。
10.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域是利用濕法刻蝕工藝去除的。
11.如權(quán)利要求10所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述濕法刻蝕工藝所使用的刻蝕液體為PH值大于10的堿性液體。
12.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第一間隙壁的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅中的一種或其組合。
13.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第二間隙壁的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅或無定形碳中的一種或其組合。
14.如權(quán)利要求13所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述第二間隙壁是利用干法刻蝕或濕法刻蝕工藝去除的。
15.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極介電層以及覆蓋所述柵極介電層的柵極電極。
16.如權(quán)利要求15所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括還包括覆蓋所述柵極電極的蓋層。
17.如權(quán)利要求16所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述蓋層的材質(zhì)為氧化硅、氮化硅中的一種或其組合。
18.如權(quán)利要求1所述的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，其特征在于，所述摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)是利用外延生長(zhǎng)原位摻雜工藝形成的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)的制造方法，包括提供硅襯底，所述硅襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)、位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一間隙壁、以及位于第一間隙壁兩側(cè)的第二間隙壁；執(zhí)行多次離子注入工藝，所述多次離子注入工藝的注入方向及注入深度各不相同，以在第二間隙壁兩側(cè)的硅襯底中形成第一非晶態(tài)區(qū)域，并在第二間隙壁下方的硅襯底中形成至少一個(gè)第二非晶態(tài)區(qū)域；去除所述第二間隙壁；去除所述第一非晶態(tài)區(qū)域和第二非晶態(tài)區(qū)域，以形成臺(tái)階狀凹陷部；在所述臺(tái)階狀凹陷部?jī)?nèi)形成摻雜的臺(tái)階狀硅鍺源/漏結(jié)構(gòu)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明可減少刻蝕步驟，并可降低刻蝕工藝的控制難度。
文檔編號(hào)H01L21/265GK102403227SQ20101028569
公開日2012年4月4日 申請(qǐng)日期2010年9月17日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月17日
發(fā)明者李鳳蓮 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司