專利名稱：一種半導(dǎo)體器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造エ藝，具體而言涉及ー種形成Σ狀鍺硅層的制作方法。
背景技術(shù)：
對于深亞微米半導(dǎo)體技術(shù)而言，Σ狀鍺硅層可以顯著提高PMOS的性能。在形成Σ狀鍺硅層的エ藝過程中，采用干法蝕刻于PMOS的源/漏區(qū)形成凹槽之后，采用各向異性的濕法蝕刻使所述凹槽變?yōu)棣矤?。在各向異性的濕法蝕刻過程中，由于相對于半導(dǎo)體襯底垂直方向的蝕刻速率遠(yuǎn)大于水平方向的蝕刻速率，從而導(dǎo)致蝕刻結(jié)束后所述凹槽的底部呈尖峰狀；若采用各向同性的蝕刻エ藝，在擴(kuò)大相對于半導(dǎo)體襯底水平方向的硅蝕刻量的同時，垂直方向的硅蝕刻量也相應(yīng)增加，提高了所述凹槽的深度。因此，需要開發(fā)ー種Σ狀鍺硅層的形成方法，在擴(kuò)大相對于半導(dǎo)體襯底水平方向 的硅蝕刻量的同吋，不改變所述凹槽的深度。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，
包括提供ー個半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底中將要形成源/漏區(qū)的部分形成凹槽；在所述半導(dǎo)體襯底上形成一有機(jī)材料層，覆蓋所述凹槽以及所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；對所述有機(jī)材料層進(jìn)行回蝕刻，以在所述凹槽的底部殘留部分有機(jī)材料層；對所述凹槽進(jìn)行各向同性的蝕刻；對所述凹槽進(jìn)行蝕刻，去除殘留的所述有機(jī)材料層以形成Σ狀凹槽；在所述Σ狀凹槽中外延生長鍺硅層。優(yōu)選地，采用干法蝕刻形成所述凹槽。優(yōu)選地，采用旋涂エ藝形成所述有機(jī)材料層。優(yōu)選地，所述回蝕刻為干法蝕刻。優(yōu)選地，所述回蝕刻直到僅在所述凹槽的底部殘留有所述有機(jī)材料層為止。優(yōu)選地，所述凹槽的底部殘留的所述有機(jī)材料層的厚度為50-500埃。優(yōu)選地，所述各向同性的蝕刻直到所述凹槽的相對于所述半導(dǎo)體襯底水平方向上的寬度達(dá)到實(shí)際エ藝設(shè)計確定的數(shù)值為止。優(yōu)選地，所述各向同性的蝕刻為干法蝕刻。優(yōu)選地，去除殘留的所述有機(jī)材料層的蝕刻為濕法蝕刻。優(yōu)選地，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。根據(jù)本發(fā)明，可以在相對于半導(dǎo)體襯底的水平方向上獲得最大限度的硅蝕刻量，同時實(shí)現(xiàn)較小的凹槽深度。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
附圖中
圖IA-圖IG為本發(fā)明提出的形成Σ狀鍺硅層的制作方法的各步驟的示意性剖面圖； 圖2為本發(fā)明提出的形成Σ狀鍺硅層的制作方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需ー個或多個這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對于本領(lǐng)域公知的ー些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。 為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明如何形成Σ狀鍺硅層。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加ー個或多個其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。下面，以PMOS為例，參照圖IA-圖IG和圖2來描述本發(fā)明提出的形成Σ狀鍺硅層的制作方法的詳細(xì)步驟。參照圖IA-圖1G，其中示出了本發(fā)明提出的形成Σ狀鍺硅層的制作方法的各步驟的示意性剖面圖。首先，如圖IA所示，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100選用單晶硅材料構(gòu)成。在所述半導(dǎo)體襯底100中還可以形成有隔離槽、埋層(圖中未示出)等。此外，對于PMOS而言，所述半導(dǎo)體襯底100中還可以形成有N阱(圖中未示出)，并且在形成柵極結(jié)構(gòu)之前，可以對整個N阱進(jìn)行一次小劑量硼注入，用于調(diào)整PMOS的閾值電壓Vth。在所述半導(dǎo)體襯底100上形成有柵極結(jié)構(gòu)，作為ー個示例，所述柵極結(jié)構(gòu)可包括自下而上依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。柵極介電層可包括氧化物，如，ニ氧化硅(SiO2)層。柵極材料層可包括多晶硅層、金屬層、導(dǎo)電性金屬氮化物層、導(dǎo)電性金屬氧化物層和金屬硅化物層中的ー種或多種，其中，金屬層的構(gòu)成材料可以是鎢(W)、鎳(Ni)或鈦(Ti);導(dǎo)電性金屬氮化物層可包括氮化鈦(TiN)層；導(dǎo)電性金屬氧化物層可包括氧化銥(IrO2)層；金屬硅化物層可包括硅化鈦(TiSi)層。柵極硬掩蔽層可包括氧化物層、氮化物層、氮氧化物層和無定形碳中的ー種或多種，其中，氧化物層可包括硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、正硅酸こ酯(TE0S)、未摻雜硅玻璃(USG)、旋涂玻璃(S0G)、高密度等離子體(HDP)或旋涂電介質(zhì)(S0D);氮化物層可包括氮化硅(Si3N4)層；氮氧化物層可包括氮氧化硅(SiON)層。作為另ー示例，所述柵極結(jié)構(gòu)可以是半導(dǎo)體-氧化物-氮化物-氧化物-半導(dǎo)體(SONOS)層疊柵結(jié)構(gòu)。此外，作為示例，在所述半導(dǎo)體襯底100上還形成有位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)且緊靠柵極結(jié)構(gòu)的間隙壁結(jié)構(gòu)。其中，間隙壁結(jié)構(gòu)可以包括至少ー層氧化物層和/或至少ー層氮化物層。接著，如圖IB所示，采用干法蝕刻在所述半導(dǎo)體襯底100中將要形成源/漏區(qū)的部分蝕刻形成凹槽101。其中，凹槽101的深度可以根據(jù)實(shí)際エ藝設(shè)計時的需要選取適合的數(shù)值。所述干法蝕刻的具體エ藝條件如下氣壓20-50mTorr，功率300-600W，偏壓100-160V，He 的流量為 200-1000sccm，O2 的流量為 2_10sccm，HBr 的流量為 200_1000sccm，持續(xù)時間20-100s。接著，如圖IC所示，在所述半導(dǎo)體襯底100上形成一有機(jī)材料層102，覆蓋所述凹槽101以及所述半導(dǎo)體襯底100上的柵極結(jié)構(gòu)。形成所述有機(jī)材料層102采用旋涂エ藝。接著，如圖ID所示，對所述有機(jī)材料層102進(jìn)行回蝕刻，直到僅在所述凹槽101的底部殘留有所述有機(jī)材料層102為止。所述凹槽101的底部殘留的所述有機(jī)材料層102的·厚度為50-500埃。所述回蝕刻的具體エ藝條件如下氣壓20-50mTorr，功率300-600W，He的流量為200-1000sccm, O2 的流量為 lO-lOOsccm，持續(xù)時間 10-100s。接著，如圖IE所示，利用所述凹槽101的底部殘留的所述有機(jī)材料層102為蝕刻阻擋層，采用各向同性的干法蝕刻來蝕刻所述凹槽101的側(cè)壁，使所述凹槽101的相對于所述半導(dǎo)體襯底100水平方向上的寬度達(dá)到實(shí)際エ藝設(shè)計確定的數(shù)值。所述各向同性的干法蝕刻的具體エ藝條件如下氣壓10-40mTorr，功率200-600W, NF3 的流量為 10-50sccm, Cl2 的流量為 20_80sccm, N2 的流量為 lO-lOOsccm，He的流量為100-200sccm，持續(xù)時間10_50s。接著，如圖IF所示，采用濕法蝕刻去除所述凹槽101底部的有機(jī)材料層，最終形成Σ狀凹槽103。首先，采用1:100-1:300 (HF = H2O)的DHF (稀釋的氫氟酸)蝕刻所述凹槽101，使所述凹槽101的側(cè)壁平滑，持續(xù)時間20-300S ;然后，采用濃度為1_10%的TMAH(四甲基氫氧化銨溶液)，蝕刻掉所述凹槽101的底部殘留的所述有機(jī)材料層102，持續(xù)時間20_200s ο接著，如圖IG所示，采用外延生長エ藝在所述Σ狀凹槽中形成鍺硅層104。所述外延生長エ藝可以采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)、超高真空化學(xué)氣相沉積(UHVCVD)、快速熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)和分子束外延(MBE)中的一種。接下來，可以通過后續(xù)エ藝完成整個半導(dǎo)體器件的制作，所述后續(xù)エ藝與傳統(tǒng)的半導(dǎo)體器件加工エ藝完全相同。根據(jù)本發(fā)明，可以在相對于半導(dǎo)體襯底的水平方向上獲得最大限度的硅蝕刻量，同時實(shí)現(xiàn)較小的凹槽深度。參照圖2，其中示出了本發(fā)明提出的形成Σ狀鍺硅層的制作方法的流程圖，用于簡要示出整個制造エ藝的流程。在步驟201中，提供ー個半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成 有柵極結(jié)構(gòu)；
在步驟202中，在所述半導(dǎo)體襯底中將要形成源/漏區(qū)的部分形成凹槽；
在步驟203中，在所述半導(dǎo)體襯底上形成一有機(jī)材料層，覆蓋所述凹槽以及所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；在步驟204中，對所述有機(jī)材料層進(jìn)行回蝕刻，以在所述凹槽的底部殘留部分有機(jī)材料層；
在步驟205中，對所述凹槽進(jìn)行各向同性的干法蝕刻；
在步驟206中，對所述凹槽進(jìn)行濕法蝕刻，去除殘留的所述有機(jī)材料層以形成Σ狀凹
槽；
在步驟207中，在所述Σ狀凹槽中外延生長鍺硅層。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的 變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括 提供一個半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)； 在所述半導(dǎo)體襯底中將要形成源/漏區(qū)的部分形成凹槽； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成一有機(jī)材料層，覆蓋所述凹槽以及所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)； 對所述有機(jī)材料層進(jìn)行回蝕刻，以在所述凹槽的底部殘留部分有機(jī)材料層； 對所述凹槽進(jìn)行各向同性的蝕刻； 對所述凹槽進(jìn)行蝕刻，去除殘留的所述有機(jī)材料層以形成Σ狀凹槽； 在所述Σ狀凹槽中外延生長鍺硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，采用干法蝕刻形成所述凹槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，采用旋涂工藝形成所述有機(jī)材料層。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述回蝕刻為干法蝕刻。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述回蝕刻直到僅在所述凹槽的底部殘留有所述有機(jī)材料層為止。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述凹槽的底部殘留的所述有機(jī)材料層的厚度為50-500埃。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述各向同性的蝕刻直到所述凹槽的相對于所述半導(dǎo)體襯底水平方向上的寬度達(dá)到實(shí)際工藝設(shè)計確定的數(shù)值為止。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述各向同性的蝕刻為干法蝕刻。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，去除殘留的所述有機(jī)材料層的蝕刻為濕法蝕刻。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括依次層疊的柵極介電層、柵極材料層和柵極硬掩蔽層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括提供一個半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底中將要形成源/漏區(qū)的部分形成凹槽；在所述半導(dǎo)體襯底上形成一有機(jī)材料層，覆蓋所述凹槽以及所述半導(dǎo)體襯底上的柵極結(jié)構(gòu)；對所述有機(jī)材料層進(jìn)行回蝕刻，以在所述凹槽的底部殘留部分有機(jī)材料層；對所述凹槽進(jìn)行各向同性的干法蝕刻；對所述凹槽進(jìn)行濕法蝕刻，去除殘留的所述有機(jī)材料層以形成∑狀凹槽；在所述∑狀凹槽中外延生長鍺硅層。根據(jù)本發(fā)明，可以在相對于半導(dǎo)體襯底的水平方向上獲得最大限度的硅蝕刻量，同時實(shí)現(xiàn)較小的凹槽深度。
文檔編號H01L21/336GK102856199SQ201110177048
公開日2013年1月2日 申請日期2011年6月28日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月28日
發(fā)明者韓秋華, 隋運(yùn)奇, 李超偉 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司