專利名稱:形成側(cè)墻以及pmos晶體管的方法
技術(shù)領(lǐng)域:
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,尤其涉及一種形成側(cè)墻以及PMOS晶體管的方法。
背景技術(shù):
眾所周知,機械應(yīng)力可以改變硅材料的能隙和載流子遷移率,最近,機械應(yīng)力在影響MOSFET性能方面扮演了越來越重要的角色。如果可以適當(dāng)控制應(yīng)力,提高了載流子 (η-溝道晶體管中的電子,ρ-溝道晶體管中的空穴)遷移率,就提高了驅(qū)動電流,因而應(yīng)力可以極大地提高晶體管的性能。應(yīng)力襯墊技術(shù)在NMOS晶體管上形成張應(yīng)力襯墊層(tensile stress liner),在 PMOS晶體管上形成壓應(yīng)力襯墊層(compressive stress liner),從而增大了 PMOS晶體管和NMOS晶體管的驅(qū)動電流,提高了電路的響應(yīng)速度。據(jù)研究,使用雙應(yīng)力襯墊技術(shù)的集成電路能夠帶來M %的速度提升。在現(xiàn)有的高性能的半導(dǎo)體器件中,首先在需要形成源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域形成鍺硅, 然后再進行摻雜形成PMOS晶體管的源區(qū)和漏區(qū),形成鍺硅是為了引入硅和鍺硅(SiGe)之間晶格失配形成的壓應(yīng)力,進一步提高壓應(yīng)力,提高晶體管的性能?,F(xiàn)有技術(shù)中,在源漏區(qū)域采用鍺硅(SiGe)的PMOS晶體管的形成過程中,在柵極周圍形成側(cè)墻的方法為在硅襯底上形成柵極;在柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)進行鍺(Ge)離子注入,在需要形成源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域形成嵌入式鍺硅(embedded SiGe),之后再進行摻雜形成源區(qū)和漏區(qū);在硅襯底、鍺硅區(qū)域和柵極組成的表面形成氧化硅層;在氧化硅層上形成氮化硅層;干法回刻所述氧化硅層和氮化硅層,在所述柵極的周圍形成側(cè)墻。該側(cè)墻產(chǎn)生壓應(yīng)力施加給柵極下方的溝道,這樣可以提高空穴的遷移率,提高驅(qū)動電流,從而可以極大地提高晶體管的性能。然而,通過透射電鏡圖像分析,發(fā)現(xiàn)用現(xiàn)有技術(shù)的方法形成的側(cè)墻,在鍺硅區(qū)域與側(cè)墻的接觸面上沒有氧化硅層,這將導(dǎo)致側(cè)墻與鍺硅之間的應(yīng)力差變大、晶格匹配失調(diào),使側(cè)墻容易與硅襯底剝離,從而影響器件的性能。2009年12月9日公開的公開號為CN101599429的中國專利申請公開了一種形成側(cè)墻的方法,也沒有解決以上所述的技術(shù)問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是現(xiàn)有技術(shù)形成側(cè)墻的方法造成鍺硅區(qū)域與側(cè)墻的接觸面上沒有氧化硅層,側(cè)墻容易與硅襯底剝離。為解決上述問題,本發(fā)明提供一種形成側(cè)墻的方法,包括提供硅襯底,所述硅襯底上形成有柵極,所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成有鍺硅區(qū)域;氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面形成氧化層;
在所述氧化層表面形成氧化硅層;在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻??蛇x的,所述氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面為用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面??蛇x的,所述用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面包括等離化臭氧形成臭氧等離子體;用所述臭氧等離子體氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面??蛇x的,所述用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面包括在400V 580°C范圍內(nèi)加熱所述硅襯底;以15000 27000sCCm的流量將臭氧通入所述硅襯底所在的腔室內(nèi),氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面。本發(fā)明還提供一種形成PMOS晶體管的方法,包括提供硅襯底;在所述硅襯底上形成柵極;在所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域;對鍺硅區(qū)域進行P型離子注入,形成源區(qū)和漏區(qū);氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面形成氧化層;在所述氧化層表面形成氧化硅層;在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻??蛇x的,還包括以所述側(cè)墻為掩膜,對所述鍺硅區(qū)域進行P型離子輕摻雜??蛇x的,所述P型離子為硼離子。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點本發(fā)明在沉積氧化硅層之前,先將硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面氧化,在硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面上形成薄薄的氧化層,此后在氧化層上形成氧化硅層以及位于氧化硅層上的氮化硅層,然后回刻氧化硅層和氮化硅層形成側(cè)墻。由于氧化層和氧化硅層的粘附性較好,可以克服鍺硅區(qū)域上沒有氧化硅層,使側(cè)墻容易與硅襯底剝離的問題。
圖1是本發(fā)明具體實施方式
的形成PMOS晶體管的方法的流程圖;圖加 圖加為本發(fā)明具體實施例的形成PMOS晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖;圖3為本發(fā)明具體實施方式
的形成側(cè)墻的流程示意圖。
具體實施例方式用現(xiàn)有技術(shù)的方法形成的側(cè)墻,在鍺硅區(qū)域與側(cè)墻的接觸面上沒有氧化硅層,導(dǎo)致側(cè)墻與鍺硅區(qū)域之間的應(yīng)力差變大、晶格匹配失調(diào),使側(cè)墻容易與硅襯底剝離,從而影響器件的性能。發(fā)明人經(jīng)過努力鉆研,發(fā)現(xiàn)以下幾個原因如果利用鍺離子注入形成鍺硅,在形成鍺硅時,鍺硅區(qū)域的表面由于鍺離子的轟擊而受損傷;利用鍺硅外延生長形成鍺硅時, 鍺硅區(qū)域的表面與氧化硅的粘附性也不好。在硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域后,對鍺硅區(qū)域進行離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)時,注入面由于離子轟擊進一步受到損傷,使鍺硅區(qū)域的表面與氧化硅的粘附性繼續(xù)變差,導(dǎo)致在鍺硅區(qū)域的表面沒有形成氧化硅層。本發(fā)明具體實施方式
的形成側(cè)墻的方法,用離子注入或鍺硅外延生長在硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域后,首先將硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面氧化,在硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面上形成薄薄的氧化層,此后在氧化層上形成氧化硅層以及位于氧化硅層上的氮化硅層,然后回刻氧化硅層和氮化硅層形成側(cè)墻。圖1為本發(fā)明具體實施方式
的形成PMOS晶體管的方法的流程圖,參考圖1,本發(fā)明具體實施方式
的形成PMOS晶體管的方法包括步驟Si,提供硅襯底;步驟S2,在所述硅襯底上形成柵極;步驟S3,在所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域;步驟S4,對鍺硅區(qū)域進行P型離子注入,形成源區(qū)和漏區(qū);步驟S5,氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面形成氧化層;步驟S6,在所述氧化層表面形成氧化硅層;步驟S7,在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;步驟S8,回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻。圖加 圖2e為本發(fā)明具體實施例的形成PMOS晶體管剖面結(jié)構(gòu)示意圖。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明,下面結(jié)合附圖以及具體實施例進行詳細說明本發(fā)明具體實施方式
的形成PMOS晶體管的方法。結(jié)合參考圖1與圖加,執(zhí)行步驟Si,提供硅襯底,以及步驟S2,在所述硅襯底上形成柵極。具體為參考圖加,提供硅襯底20,在該硅襯底上形成柵極21。在硅襯底20上形成柵極 21,其具體方法為在硅襯底20上形成導(dǎo)電層,該導(dǎo)電層的材料可以為多晶硅,也可以為金屬,或者也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他導(dǎo)電材料。形成導(dǎo)電層后,利用光刻、刻蝕工藝圖形化導(dǎo)電層形成柵極21。在本發(fā)明的該具體實施例中,柵極21為多晶硅柵極。需要說明的是,硅襯底20與柵極21之間形成有柵介質(zhì)層,此為本領(lǐng)域公知技術(shù), 因此在文中并未對其的形成過程做詳細說明,圖中也沒有示意出柵介質(zhì)層。結(jié)合參考圖1與圖2b,執(zhí)行步驟S3,在所述柵極兩側(cè)的硅襯底20內(nèi)形成鍺硅區(qū)域 22。參考圖2b,在硅襯底20以及柵極21組成的表面上形成掩膜層(圖中未示),并圖形化掩膜層,露出柵極21兩側(cè)的區(qū)域(在形成MOS管的工藝中,此區(qū)域作為源漏區(qū)),以掩膜層為掩膜對硅襯底20進行鍺硅外延生長或鍺離子注入,在柵極21兩側(cè)的硅襯底20內(nèi)形成鍺硅區(qū)域22。如果使用鍺離子注入形成鍺硅區(qū)域22,在進行鍺離子注入過程中,由于離子轟擊的作用,在注入鍺離子時,注入面由于鍺離子轟擊而受損傷,在形成鍺硅區(qū)域22后,鍺硅區(qū)域22的表面受損傷,使其與氧化硅的粘附性變差,如果繼續(xù)在鍺硅區(qū)域22的表面形成氧化硅,很難在鍺硅區(qū)域的表面上形成氧化硅,為了使氧化硅可以形成在鍺硅表面,需要對鍺硅區(qū)域的表面進行處理。另外,如果使用鍺硅外延生長在柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域,鍺硅區(qū)域的表面與氧化硅的粘附性也不是很好。繼續(xù)結(jié)合參考圖1與圖2b,執(zhí)行步驟S4,對鍺硅區(qū)域22進行P型離子注入,形成源區(qū)和漏區(qū)。在形成鍺硅區(qū)域22后,對鍺硅區(qū)域22進行P型離子摻雜,形成源區(qū)和漏區(qū)。在該具體實施例中,進行P型離子摻雜使用的P型離子為硼(B)離子。圖中沒有示意出源區(qū)和漏區(qū)的形成過程。在P型摻雜形成源區(qū)和漏區(qū)的過程中,由于離子注入時也會進一步對鍺硅區(qū)域22的表面造成損傷,影響鍺硅區(qū)域22的表面與氧化硅的粘附性。結(jié)合參考圖1與圖2c,執(zhí)行步驟S5,氧化所述硅襯底20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21 的表面,在所述硅襯底20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21的表面形成氧化層23。在本發(fā)明具體實施例中,用臭氧氧化所述硅襯底20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21的表面。用臭氧氧化所述硅襯底20表面的具體方法為等離化臭氧形成臭氧等離子體;用臭氧等離子體氧化所述硅襯底 20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21的表面。在鍺硅區(qū)域表面其反應(yīng)原理為0+SiGe — Si02+Ge02 ; 在硅襯底20表面以及柵極21 (本發(fā)明的該具體實施例中使用多晶硅柵極)表面的反應(yīng)原理為0+Si — SiO2 ;經(jīng)臭氧等離子處理的硅襯底20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21的表面形成氧化層^,該氧化層^為包括氧化硅和氧化鍺的氧化層。在其他實施例中,也可以用其他方法氧化硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,例如在400°C 580°C范圍內(nèi)加熱所述硅襯底;以15000 27000sCCm的流量將臭氧通入所述硅襯底所在的腔室內(nèi),氧化所述硅襯底20、鍺硅區(qū)域22以及柵極21的表面。硅襯底20表面的硅在400°C 580°C范圍內(nèi)加熱被氧化生成氧化硅,反應(yīng)原理為0+Si — SiO2 ;鍺硅區(qū)域表面的鍺硅在400°C 580°C范圍內(nèi)加熱被氧化生成氧化硅和氧化鍺,其反應(yīng)原理為 0+SiGe-Si02+Ge02 ;多晶硅柵極表面的硅在400°C 580°C范圍內(nèi)加熱被氧化生成氧化硅, 反應(yīng)原理為:0+Si — SiO2。之后,結(jié)合圖1與圖2d,執(zhí)行步驟S6,在所述氧化層23表面形成氧化硅層M ;步驟S7,在所述氧化硅層M表面形成氮化硅層25。步驟S5中形成氧化層23后,在氧化層23 的表面形成氧化硅層24,由于氧化層23和氧化硅層M的粘附性很好,因此不會出現(xiàn)鍺硅區(qū)域上方?jīng)]有氧化硅層的缺點。形成氧化硅層M的方法為化學(xué)氣相沉積。形成氧化硅層M后,利用化學(xué)氣相沉積在氧化硅層M上形成氮化硅層25。形成氧化硅層M以及氮化硅層25后,結(jié)合參考圖1與圖加,執(zhí)行步驟S8,回刻氧化硅層M和氮化硅層25在所述柵極21的周圍形成側(cè)墻。其具體形成方法為在整個硅片表面沉積一層氧化硅層對,然后再氧化硅層M上沉積一層氮化硅層25,隨后利用干法刻蝕工藝回刻氧化硅層M與氮化硅層25。由于所用的各向異性刻蝕工具使用離子濺射掉了絕大部分的氧化硅和氮化硅,故回刻不需要掩膜,當(dāng)柵極暴露出后,停止回刻,但并不是所有的氧化硅和氮化硅都被去掉了,柵極的側(cè)壁上保留了部分氧化硅和氮化硅,從而在柵極的周圍形成了側(cè)墻。本發(fā)明的形成PMOS晶體管的方法在形成側(cè)墻時,在沉積氧化硅層之前,先將硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面氧化,在硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面上形成薄薄的氧化層,則在鍺硅區(qū)域上由于氧化而具有薄薄的氧化層,此后在氧化層上形成氧化硅層以及位于氧化硅層上的氮化硅層,然后回刻氧化硅層和氮化硅層形成側(cè)墻。由于氧化層和氧化硅層的粘附性較好,可以克服鍺硅區(qū)域上沒有氧化硅層,使側(cè)墻容易與硅襯底剝離的問題。在本發(fā)明的具體實施例中,形成PMOS晶體管的方法還包括以所述側(cè)墻為掩膜, 對所述鍺硅區(qū)域進行P型離子輕摻雜,形成LDD結(jié)構(gòu)的源區(qū)和漏區(qū)。所述P型輕摻雜使用的離子為硼離子。之后可以在硅片的表面沉積層間介質(zhì)層,對層間介質(zhì)層進行刻蝕在源區(qū)、漏區(qū)以及柵極上形成接觸孔,在接觸孔內(nèi)填充導(dǎo)電材料,例如鎢,形成接觸插栓,然后再在層間介質(zhì)層上沉積導(dǎo)電層,例如可以為鋁金屬層,刻蝕導(dǎo)電層形成互連線,接觸插栓和互連線構(gòu)成了 PMOS晶體管的互連結(jié)構(gòu),可以使PMOS晶體管與其他結(jié)構(gòu)進行互連。形成互連線以及接觸插栓的方法也可以使用雙鑲嵌工藝形成,此為本領(lǐng)域技術(shù)人員的公知技術(shù),此不做詳述。本發(fā)明還提供一種形成側(cè)墻的方法,圖3為本發(fā)明具體實施方式
的形成側(cè)墻的方法,參考圖3,本發(fā)明具體實施方式
的形成側(cè)墻的方法包括步驟S31,提供硅襯底,所述硅襯底上形成有柵極,所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成有鍺硅區(qū)域;步驟S32,氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極表面形成氧化層;步驟S33,在所述氧化層表面形成氧化硅層;步驟S34,在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;步驟S35,回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻基于以上所述的形成PMOS晶體管的方法,本發(fā)明的形成側(cè)墻的方法在說明形成 PMOS晶體管的方法的過程中,已經(jīng)做了詳細的描述,這里不做詳細說明,本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)以上的形成PMOS晶體管的方法可以獲知形成側(cè)墻的方法。具體的形成步驟的對應(yīng)關(guān)系為步驟S31對應(yīng)于步驟Si、步驟S2、步驟S3、步驟S4,步驟S32對應(yīng)于步驟S5,步驟S33對應(yīng)于步驟S6,步驟S34對應(yīng)于步驟S7,步驟S35對應(yīng)于步驟S8。以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例,為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明的精神,然而本發(fā)明的保護范圍并不以該具體實施例的具體描述為限定范圍,任何本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明精神的范圍內(nèi),可以對本發(fā)明的具體實施例做修改,而不脫離本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種形成側(cè)墻的方法,其特征在于,包括提供硅襯底,所述硅襯底上形成有柵極,所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成有鍺硅區(qū)域; 氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極表面形成氧化層;在所述氧化層表面形成氧化硅層;在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻。
2.如權(quán)利要求1所述的形成側(cè)墻的方法,其特征在于,所述氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面為用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅以及柵極的表面。
3.如權(quán)利要求2所述的形成側(cè)墻的方法,其特征在于,所述用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面包括等離化臭氧形成臭氧等離子體;用所述臭氧等離子體氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面。
4.如權(quán)利要求2所述的形成側(cè)墻的方法,其特征在于,所述用臭氧氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極表面包括在400°C 580°C范圍內(nèi)加熱所述硅襯底;以15000 27000sCCm的流量將臭氧通入所述硅襯底所在的腔室內(nèi),氧化所述硅襯底、 鍺硅區(qū)域以及柵極的表面。
5.一種形成PMOS晶體管的方法,其特征在于,包括 提供硅襯底;在所述硅襯底上形成柵極;在所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域;對鍺硅區(qū)域進行P型離子注入,形成源區(qū)和漏區(qū);氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極表面形成氧化層;在所述氧化層表面形成氧化硅層;在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;回刻所述氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻。
6.如權(quán)利要求5所述的形成PMOS晶體管的方法,其特征在于,還包括以所述側(cè)墻為掩膜,對所述鍺硅區(qū)域進行P型離子輕摻雜。
7.如權(quán)利要求5所述的形成PMOS晶體管的方法,其特征在于,所述P型離子為硼離子。
8.如權(quán)利要求5所述的形成PMOS晶體管的方法,其特征在于,所述在所述柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成鍺硅區(qū)域使用的方法為鍺硅外延生長或鍺離子注入。
全文摘要
一種形成側(cè)墻以及PMOS晶體管的方法,形成側(cè)墻的方法包括提供硅襯底,所述硅襯底上形成有柵極,所述硅柵極兩側(cè)的硅襯底內(nèi)形成有鍺硅區(qū)域;氧化所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極表面,在所述硅襯底、鍺硅區(qū)域以及柵極的表面形成氧化層;在所述氧化層表面形成氧化硅層;在所述氧化硅層表面形成氮化硅層;回刻所述氧化層、氧化硅層和氮化硅層在所述柵極的周圍形成側(cè)墻。本發(fā)明可以克服鍺硅區(qū)域上沒有氧化硅層,使側(cè)墻容易與硅襯底剝離的問題。
文檔編號H01L21/311GK102446747SQ20101050938
公開日2012年5月9日 申請日期2010年10月14日 優(yōu)先權(quán)日2010年10月14日
發(fā)明者任萬春, 張彬, 鮑宇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司