Cmos晶體管的形成方法
【專利摘要】一種CMOS晶體管的形成方法，包括：提供半導(dǎo)體襯底，半導(dǎo)體襯底包括第一區(qū)域和第二區(qū)域；在第一區(qū)域上形成第一柵極，在第二區(qū)域上形成第二柵極；在第一柵極和第二柵極的兩側(cè)側(cè)壁上形成第一側(cè)墻，第一側(cè)墻為含氮的硅化物；在第一柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成P型淺摻雜區(qū)；形成覆蓋半導(dǎo)體襯底、第一柵極、第二柵極和第一側(cè)墻的第二側(cè)墻材料層，第二側(cè)墻材料層為含氮的硅化物；刻蝕第一區(qū)域的第二刻蝕材料層，形成第二側(cè)墻；干法刻蝕第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底，在第二側(cè)墻兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成矩形的第一凹槽；清洗第一凹槽；濕法刻蝕第一凹槽，形成第二凹槽，第二凹槽為sigma形狀。形成的sigma形狀的第二凹槽的頂角均勻性好。
【專利說明】CMOS晶體管的形成方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制作領(lǐng)域，特別涉及一種CMOS晶體管的形成方法。

【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有半導(dǎo)體器件制作工藝中，由于應(yīng)力可以改變硅材料的能隙和載流子遷移率，因此通過應(yīng)力來提高M(jìn)OS晶體管的性能成為越來越常用的手段。具體地，通過適當(dāng)控制應(yīng)力，可以提聞載流子(NM0S晶體管中的電子，PMOS晶體管中的空穴)遷移率，進(jìn)而提聞驅(qū)動(dòng)電流，以此極大地提高M(jìn)OS晶體管的性能。
[0003]目前，采用嵌入式硅鍺(Embedded SiGe)技術(shù)以提高PMOS晶體管溝道區(qū)空穴的遷移率，即在需要形成源區(qū)和漏區(qū)的區(qū)域先形成硅鍺材料，然后再進(jìn)行摻雜形成PMOS晶體管的源區(qū)和漏區(qū)；形成所述硅鍺材料是為了引入硅和硅鍺(SiGe)之間晶格失配形成的壓應(yīng)力，以提高PMOS晶體管的性能。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)形成嵌入式硅鍺源漏區(qū)時(shí)，首先，在半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；然后，在柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)側(cè)壁上形成側(cè)墻；接著，以所述柵極結(jié)構(gòu)和側(cè)墻為掩膜，刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底中形成sigma形狀的凹槽；最后,在sigma形狀的凹槽中外延硅鍺層，形成硅鍺源漏區(qū)。
[0005]現(xiàn)有形成的sigma形狀的凹槽的頂角的均勻性較差，影響形成的晶體管的性能。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明解決的問題是提高sigma形狀的凹槽的頂角的均勻性。
[0007]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種CMOS晶體管的形成方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)第一區(qū)域和至少一個(gè)第二區(qū)域；在第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極，在第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第二柵極；在第一柵極和第二柵極的兩側(cè)側(cè)壁上形成第一側(cè)墻，所述第一側(cè)墻的材料為含氮的硅化物；在所述第一柵極和第一側(cè)墻兩側(cè)的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成P型淺摻雜區(qū)；形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、第一柵極、第二柵極和第一側(cè)墻的第二側(cè)墻材料層，所述第二側(cè)墻材料層的材料為含氮的硅化物；刻蝕第一區(qū)域的第二側(cè)墻材料層，在第一柵極兩側(cè)的第一側(cè)墻表面形成第二側(cè)墻；以所述第一柵極、第一側(cè)墻和第二側(cè)墻為掩膜，采用干法刻蝕第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底，在第二側(cè)墻兩側(cè)的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成第一凹槽，第一凹槽形狀為矩形；清洗所述第一凹槽；濕法刻蝕所述第一凹槽，形成第二凹槽，所述第二凹槽為Sigma形狀；在所述第二凹槽中形成硅鍺應(yīng)力層；去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻；在第一柵極和第二柵極的兩側(cè)側(cè)壁上形成第三側(cè)墻；在第二柵極和第三側(cè)墻兩側(cè)的第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成N型淺摻雜區(qū)；在第三側(cè)墻的表面形成第四側(cè)墻；在第一柵極和第四側(cè)墻兩側(cè)的硅鍺應(yīng)力層中形成P型深摻雜區(qū)；在第二柵極和第四側(cè)墻兩側(cè)的第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成N型深摻雜區(qū)。
[0008]可選的，所述第一柵極和第二柵極的形成過程為:在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵介質(zhì)層；在柵介質(zhì)層上形成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成硬掩膜層，所述硬掩膜層中具有暴露多晶硅層表面的開口 ；以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵介質(zhì)層，在第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極，在第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第二柵極。
[0009]可選的，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻、硬掩膜層的材料相同。
[0010]可選的，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻材料層或硬掩膜層的材料為SiN、S1N或SiCN。
[0011]可選的，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻部分位于硬掩膜層的側(cè)壁表面。
[0012]可選的，去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻同時(shí)，去除所述硬掩膜層。
[0013]可選的，去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻的工藝為濕法刻蝕。
[0014]可選的，濕法刻蝕去除所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻采用的刻蝕溶液為熱磷酸。
[0015]可選的，清洗所述第一凹槽的采用的溶液為氫氟酸溶液。
[0016]可選的，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為200:1?1000:1。
[0017]可選的，刻蝕第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底形成第一凹槽的工藝為干法刻蝕。
[0018]可選的，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體為HBr或Cl2，HBr或Cl2的50-1000sccm，所述刻蝕氣體還包括He和02，He的氣體流量為200-1000sccm，O2的氣體流量為5_20sccm，刻蝕腔的壓力為5-50mTorr，源功率為500?3000W，偏置功率為100?2000W。
[0019]可選的，濕法刻蝕所述第一凹槽采用的刻蝕溶液為TMAH、NH3.H2O或Κ0Η，刻蝕的溫度為20-100°C ;刻蝕時(shí)間為30-400S。
[0020]可選的，所述硅鍺應(yīng)力層的表面高于半導(dǎo)體襯底的表面。
[0021]可選的，所述硅鍺應(yīng)力層的高于半導(dǎo)體襯底的部分側(cè)壁表面上也形成有第三側(cè)
m ο
[0022]可選的，在所述P型深摻雜區(qū)和N形深摻雜區(qū)表面形成金屬硅化物。
[0023]可選的，所述第三側(cè)墻的厚度等于第一側(cè)墻的厚度。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0025]本發(fā)明的CMOS晶體管的形成方法，清洗所述第一凹槽的過程中，由于第一柵極側(cè)壁的第一側(cè)墻為含氮的硅化物，第一側(cè)墻表面的第二側(cè)墻為單層的含氮的硅化物，氫氟酸溶液對(duì)第二側(cè)墻底部的刻蝕量很小或幾乎沒有，使得第二側(cè)墻底部不會(huì)產(chǎn)生縮進(jìn)缺陷或縮進(jìn)缺陷非常少，當(dāng)濕法刻蝕第一凹槽時(shí)，刻蝕的起始位置未發(fā)生變化，使得同一個(gè)第一柵極兩側(cè)或者不同區(qū)域的第一柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的sigma形狀的第二凹槽的頂角的均勻性較好。
[0026]進(jìn)一步，第一側(cè)墻、第二側(cè)墻、第二側(cè)墻材料層和硬掩膜層的材料相同，因此不需要采用額外的等離子刻蝕工藝刻蝕第一區(qū)域的第二側(cè)墻材料層以暴露出第二柵極表面的硬掩膜層表面，可以通過一步濕法刻蝕工藝全部去除第一側(cè)墻、第二側(cè)墻、第二側(cè)墻材料層和硬掩膜層，減少了半導(dǎo)體襯底表面的硅的損耗，并節(jié)省了工藝步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0027]圖1?圖11為現(xiàn)有技術(shù)CMOS晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖12?圖24為本發(fā)明實(shí)施例CMOS晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

【具體實(shí)施方式】
[0029]現(xiàn)有的晶體管的形成過程中，形成的sigma凹槽的頂角處均勻性較差，并且半導(dǎo)體襯底的表面的硅損耗較嚴(yán)重。
[0030]通過對(duì)CMOS晶體管的形成過程進(jìn)行研究，sigma凹槽的頂角處均勻性和半導(dǎo)體襯底的表面的硅損耗均受到側(cè)墻結(jié)構(gòu)的影響，具體請參考圖1?圖11。
[0031]參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100包括至少一個(gè)第一區(qū)域11和至少一個(gè)第二區(qū)域12，第一區(qū)域用于形成PMOS晶體管，第二區(qū)域用于形成NMOS晶體管；在半導(dǎo)體襯底100上形成多晶硅層(圖中未示出)，在多晶硅層上形成圖形化的掩膜層103，圖形化的掩膜層103的材料為氮化硅；以所述圖形化的掩膜層103為掩膜刻蝕所述半導(dǎo)體襯底100，在第一區(qū)域11的半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極101，在第二區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底上形成第二柵極102 ;對(duì)所述第一柵極101、第二柵極102和半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行熱氧化，在第一柵極101、、第二柵極102和半導(dǎo)體襯底100表面形成熱氧化層(圖中未示出)。
[0032]參考圖2，在所述圖形化的掩膜層103、第一柵極101和第二柵極102的側(cè)壁上形成第一側(cè)墻104，第一側(cè)墻104的材料為氮化硅；以圖形化的掩膜層103、第一柵極101和第一側(cè)墻104為掩膜，對(duì)第一區(qū)域11的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行P型離子注入，在第一柵極101兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成第一淺摻雜區(qū)105。
[0033]參考圖3，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底100、第一側(cè)墻104和圖形化的掩膜層103的第二側(cè)墻材料層106，第二側(cè)墻材料層106的材料為氧化硅；在第二側(cè)墻材料層106表面形成第三側(cè)墻材料層107，第三側(cè)墻材料層107的材料為氮化硅；形成覆蓋所述第二區(qū)域12的第三側(cè)墻材料層107的光刻膠掩膜108。
[0034]參考圖4，刻蝕第一區(qū)域11的第三側(cè)墻材料層107和第二側(cè)墻材料層106，在第一柵極101側(cè)壁上第一側(cè)墻104的表面形成第二側(cè)墻109，在第二側(cè)墻的表面形成第三側(cè)墻110，第二側(cè)墻109的材料為氧化硅，第三側(cè)墻110的材料為氮化硅，第二側(cè)墻109后續(xù)作為去除第三側(cè)墻110時(shí)的停止層。第二區(qū)域的第三側(cè)墻材料層107和第二側(cè)墻材料層106得以保留，使得后續(xù)選擇性的在第一區(qū)域形成硅鍺源漏區(qū)。
[0035]參考圖5，去除所述光刻膠掩膜108 (參考圖4);以第一柵極101、圖像化的掩膜層103、第一側(cè)墻104、第二側(cè)墻109和第三側(cè)墻110為掩膜，采用干法刻蝕工藝刻蝕第一區(qū)域11的半導(dǎo)體襯底，形成凹槽111，凹槽111的形狀為矩形。
[0036]參考圖6，在形成凹槽111后，采用濕法清洗所述凹槽111的側(cè)壁和底部表面，去除凹槽111側(cè)壁和底部表面的氧化層，使得凹槽111的側(cè)壁和底部表面保持較高的潔凈度，使得后續(xù)形成的Sigma形狀的凹槽具有較好的幾何學(xué)參數(shù)。濕法清洗所述凹槽111采用的溶液為氫氟酸溶液，由于第三側(cè)墻110底部的第二側(cè)墻109材料為氧化硅，在清洗所述凹槽111的過程中，第三側(cè)墻110底部的第二側(cè)墻109也會(huì)同時(shí)被刻蝕，使得第二側(cè)墻109產(chǎn)生橫向的縮進(jìn)缺陷13。由于半導(dǎo)體襯底100上的第一柵極101的數(shù)量為多個(gè)，在形成第一柵極側(cè)壁上形成第二側(cè)墻109時(shí)，由于刻蝕工藝的限制或差異，同一個(gè)第一柵極101兩側(cè)側(cè)壁上的第二側(cè)墻109的厚度或者不同區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第二側(cè)墻109的厚度均會(huì)存在區(qū)別，在對(duì)凹槽111進(jìn)行濕法清洗時(shí)，第二側(cè)墻109的厚度的區(qū)別和濕法刻蝕工藝的限制，同一個(gè)第一柵極101兩側(cè)側(cè)壁上的第二側(cè)墻的縮進(jìn)缺陷13的縮進(jìn)量或者不同區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第二側(cè)墻的縮進(jìn)缺陷的縮進(jìn)量會(huì)不相同。
[0037]參考圖7，濕法刻蝕所述凹槽111(參考圖6)，形成sigma形狀的凹槽112，sigma形狀的凹槽112具有指向晶體管溝道區(qū)域的頂角。濕法刻蝕所述凹槽111采用的溶液為TMAH溶液，由于縮進(jìn)缺陷13的存在，第三側(cè)墻110底部的半導(dǎo)體襯底暴露在刻蝕溶液中，使得濕法刻蝕凹槽112時(shí)的起始位置發(fā)生變化，這樣情況下形成的sigma形狀的凹槽112的頂角位置與預(yù)定的sigma形狀的凹槽的頂角位置(圖7中虛線表示)發(fā)生偏差，不利于晶體管的電學(xué)性能的穩(wěn)定性的控制。另外，由于不同位置的縮進(jìn)缺陷13的縮進(jìn)量會(huì)不同，相應(yīng)的形狀的sigma形狀的凹槽112的頂角的位置也會(huì)不相同，使得不同區(qū)域的形成的sigma形狀的凹槽112的頂角的均勻性較差，后續(xù)在不同區(qū)域形成的晶體管的電學(xué)性能的均勻性也較差。
[0038]參考圖8,在sigma形狀的凹槽112 (參考圖7)中填充滿娃鍺,形成娃鍺源漏區(qū)113。硅鍺的填充工藝為選擇性外延。
[0039]參考圖9，無掩膜等離子刻蝕第二區(qū)域12的第三側(cè)墻材料層107和第二側(cè)墻材料層106 (請參考圖8)，在第二柵極102側(cè)壁上的第一側(cè)墻104表面形成第二側(cè)墻109，在第二側(cè)墻表面形成第三側(cè)墻110?？涛g第二區(qū)域12的第三側(cè)墻材料層107和第二側(cè)墻材料層106，曝露出圖像化的掩膜層103的頂部表面，便于后續(xù)在去除第三側(cè)墻110時(shí)，同時(shí)去除第二區(qū)域12的圖像化的掩膜層103，但是無掩膜等離子刻蝕會(huì)對(duì)半導(dǎo)體襯底產(chǎn)生損傷。
[0040]參考圖10，濕法去除所述第三側(cè)墻110和圖像化的掩膜層103(請參考圖9)，去除第三側(cè)墻110的目的:一是前述工藝中第三側(cè)墻已損害，不利于控制后續(xù)形成的深摻雜區(qū)的位置，二是以第二側(cè)墻109為掩膜，在第二區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第二淺摻雜區(qū)；以第二區(qū)域12的第二側(cè)墻、第一側(cè)墻和第二柵極102為掩膜，對(duì)第二區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行N型離子注入，在第二柵極102兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第二淺摻雜區(qū)114。
[0041]參考圖11，在第一區(qū)域11和第二區(qū)域12的第二側(cè)墻109的表面形成第四側(cè)墻114 ;以所述第一區(qū)域11的第四側(cè)墻114和第一柵極101為掩膜，對(duì)第一柵極101兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行P型離子注入，在第一區(qū)域11的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第三深摻雜區(qū)(或者在外延硅鍺時(shí)原位摻雜形成)，第一淺摻雜區(qū)和第三深摻雜區(qū)構(gòu)成PMOS晶體管的源漏區(qū)；以所述第二區(qū)域12的第四側(cè)墻114和第二柵極102為掩膜，對(duì)第二柵極102兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行離子注入，在第二區(qū)域12的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成第四深摻雜區(qū)，第二淺摻雜區(qū)和第四深摻雜區(qū)構(gòu)成NMOS晶體管的源漏區(qū)。
[0042]為此，本發(fā)明提出一種CMOS晶體管的形成方法，提高了 sigma形狀的凹槽的頂角的均勻性，并減少了半導(dǎo)體襯底的硅損耗。
[0043]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為便于說明，示意圖會(huì)不依一般比例作局部放大，而且所述示意圖只是示例，其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。
[0044]圖12?圖24為本發(fā)明實(shí)施例CMOS晶體管形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0045]首先，請參考圖12，提供半導(dǎo)體襯底200，所述半導(dǎo)體襯底200包括至少一個(gè)第一區(qū)域21和至少一個(gè)第二區(qū)域22 ;在第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200上形成第一柵極201，在第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200上形成第二柵極202。
[0046]所述半導(dǎo)體襯底200的第一區(qū)域21后續(xù)形成PMOS晶體管，第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底中可以形成N阱，半導(dǎo)體襯底200的第二區(qū)域22后續(xù)形成NMOS晶體管，第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底中可以形成P阱。需要說明的是，所述第一區(qū)域21和第二區(qū)域22可以為相鄰或間隔，在此特意說明，不應(yīng)過分限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0047]所述半導(dǎo)體襯底的材料可以為硅(Si)、鍺(Ge)、或硅鍺(GeSi)、碳化硅(SiC)；也可以是絕緣體上娃(SOI),絕緣體上鍺(GOI);或者還可以為其它的材料,例如砷化鎵等II1- V族化合物。本實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底200為晶面取向?yàn)?100)的硅襯底
[0048]在所述半導(dǎo)體襯底200內(nèi)還可以形成隔離結(jié)構(gòu)，現(xiàn)有的隔離結(jié)構(gòu)通常采用淺溝槽隔離。所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的填充材料可以為氧化硅、氮化硅、氮氧化硅中的一種或幾種。需要說明的是，隔離結(jié)構(gòu)的形成是可選而非必需的，其主要用于隔離第一區(qū)域21和第二區(qū)域22中的有源區(qū)，防止不同晶體管之間電學(xué)連接。
[0049]所述第一柵極201和第二柵極202的形成過程為:在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵介質(zhì)層(比如氧化硅層)；在柵介質(zhì)層上形成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成硬掩膜層203，所述硬掩膜層203中具有暴露多晶硅層表面的開口 ；以所述硬掩膜層203為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵介質(zhì)層，在第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200上形成第一柵極201，在第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200上形成第二柵極202。
[0050]所述硬掩膜層203的材料為SiN、S1N或SiCN。本實(shí)施例中，所述硬掩膜層203的材料為SiN。
[0051]在形成第一柵極201和第二柵極202后，還包括進(jìn)行熱氧化工藝，在半導(dǎo)體襯底200表面、第一柵極201和第二柵極202表面形成氧化層，以修復(fù)刻蝕形成第一柵極201和第二柵極202時(shí)對(duì)半導(dǎo)體襯底表面造成的損傷。
[0052]接著，參考圖13和圖14，在第一柵極201和第二柵極202的兩側(cè)側(cè)壁上形成第一側(cè)墻204，所述第一側(cè)墻204的材料為含氮的硅化物，所述第一側(cè)墻204部分位于硬掩膜層203的側(cè)壁表面；在所述第一柵極201和第一側(cè)墻204兩側(cè)的第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成P型淺摻雜區(qū)205。
[0053]所述第一側(cè)墻204的形成過程為:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200、第一柵極201、第二柵極202和硬掩膜層203表面的第一側(cè)墻材料層；采用無掩膜等離子體刻蝕工藝刻蝕所述第一側(cè)墻材料層，在第一柵極201、第二柵極202和硬掩膜層203的側(cè)壁形成第一側(cè)墻204。第一側(cè)墻204作為形成淺摻雜區(qū)時(shí)的第一柵極201側(cè)壁的保護(hù)層。
[0054]第一側(cè)墻204的材料、硬掩膜層203及后續(xù)形成的第二側(cè)墻的材料相同，便于后續(xù)采用一步濕法刻蝕工藝同時(shí)去除第一側(cè)墻204、硬掩膜層203和第二側(cè)墻。本實(shí)施例中所述第一側(cè)墻的材料為SiN。
[0055]采用離子注入形成所述P型淺摻雜區(qū)205，注入的雜質(zhì)離子為P型雜質(zhì)離子，所述P型雜質(zhì)離子為硼離子、鎵離子或銦離子中的一種或幾種。
[0056]接著，參考圖15和圖16，形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200、第一柵極201、第二柵極202和第一側(cè)墻204的第二側(cè)墻材料層206，所述第二側(cè)墻材料層206的材料為含氮的硅化物；形成覆蓋所述第二區(qū)域22的第二側(cè)墻材料層206的光刻膠掩膜；無掩膜等離子刻蝕第一區(qū)域21的第二側(cè)墻材料層206，在第一柵極201側(cè)壁的第一側(cè)墻204的表面形成第二側(cè)墻207 ;去除所述光刻膠掩膜。
[0057]所述第二側(cè)墻材料層206的材料與第一側(cè)墻204的材料相同，后續(xù)第二側(cè)墻207和第二區(qū)域22的第二側(cè)墻材料層可以與第一側(cè)墻104 —同去除，本實(shí)施例中，所述第二側(cè)墻材料層206的材料為SiN。第二區(qū)域22的第二側(cè)墻材料層206得到保留，后續(xù)可以在第一區(qū)域21形成的第二凹槽中選擇性的形成硅鍺應(yīng)力層。
[0058]第二側(cè)墻207的位置確定了后續(xù)在第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底中形成的第一凹槽的位置。
[0059]接著，請參考圖17，以所述第一柵極201、第一側(cè)墻204和第二側(cè)墻207為掩膜，采用干法刻蝕第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200，在第二側(cè)墻207兩側(cè)的第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200中形成第一凹槽208，第一凹槽208形狀為矩形。
[0060]所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體為HBr或Cl2，HBr或Cl2的流量為50-1000sccm，所述刻蝕氣體還包括He和02，He的氣體流量為200-1000sccm，O2的氣體流量為5_20sccm，刻蝕腔的壓力為5-50mTorr，源功率為500?3000W，偏置功率為100?2000W。
[0061]接著，請參考圖18，清洗所述第一凹槽208。
[0062]干法刻蝕形成第一凹槽208時(shí)，第一凹槽208的側(cè)壁表面會(huì)形成聚合物的殘留，第一凹槽208的側(cè)壁表面也會(huì)形成熱氧化層，聚合物殘留和熱氧化層均會(huì)對(duì)后續(xù)形成的sigma ( Σ )形狀的第二凹槽的幾何參數(shù)和頂角的位置產(chǎn)生影響。
[0063]清洗所述第一凹槽208時(shí)，以去除第一凹槽208側(cè)壁表面的熱氧化層和殘留的聚合物，保持第一凹槽208的側(cè)壁和底部的潔凈度。
[0064]清洗所述第一凹槽208采用的溶液為稀釋的氫氟酸溶液，氫氟酸溶液的質(zhì)量百分比為 200:1 ?1000:1。
[0065]清洗所述第一凹槽208的過程中，由于第二側(cè)墻207為單層的含氮的硅化物，氫氟酸溶液對(duì)第二側(cè)墻207底部的刻蝕量很小或幾乎沒有，使得第二側(cè)墻207底部不會(huì)產(chǎn)生縮進(jìn)缺陷或縮進(jìn)缺陷非常少，后續(xù)濕法刻蝕第一凹槽208時(shí)，刻蝕的起始位置未發(fā)生變化，使得同一個(gè)第一柵極201兩側(cè)或者不同區(qū)域的第一柵極201兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成的sigma形狀的第二凹槽的頂角的均勻性較好(本發(fā)明中第二凹槽的頂角的均勻性是指第二凹槽指向溝道區(qū)的頂角在半導(dǎo)體襯底中的深度均勻性、以及該頂角距離第一柵極側(cè)壁延伸線的垂直距離的均勻性)。
[0066]接著，參考圖18，濕法刻蝕所述第一凹槽208 (參考圖17)，形成第二凹槽209，所述第二凹槽209為sigma形狀，即第二凹槽209具有指向晶體管的溝道區(qū)域的頂角。
[0067]濕法刻蝕所述第一凹槽208采用的刻蝕溶液為TMAH (四甲基氫氧化銨)、NH3.H20或Κ0Η，刻蝕的溫度為20-100°C，刻蝕時(shí)間為30-400S。本實(shí)施例中，濕法刻蝕采用的刻蝕溶液為TMAH，TMAH沿不同取向的晶面的刻蝕速度不一樣，沿晶面取向?yàn)?100)的晶面刻蝕速度最快，沿晶面取向?yàn)?111)的晶面刻蝕速度最慢。
[0068]接著，請參考圖19，在所述第二凹槽209 (參考圖18)中形成硅鍺應(yīng)力層210。
[0069]所述硅鍺應(yīng)力層210形成工藝為選擇性外延，具體工藝為:溫度是600?1100攝氏度，壓強(qiáng)I?500托，硅源氣體是SiH4或DCS，鍺源氣體是GeH4,還包括HCl氣體以及氫氣，氫氣作為載氣，HCl氣體作為選擇性氣體，用于增加沉積的選擇性，所述選擇性氣體也可以為氯氣，其中硅源氣體、鍺源氣體、HCl的流量均為I?lOOOsccm，氫氣的流量是0.1?50slmo
[0070]本實(shí)施例中，在形成硅鍺應(yīng)力層210過程中，可以原位摻雜P型雜質(zhì)離子，在進(jìn)行選擇性外延時(shí)在反應(yīng)腔室中通入雜質(zhì)源氣體(比如B2H6或BF3)。所述P型雜質(zhì)離子為硼離子、鎵離子或銦離子中的一種或幾種。
[0071]所述摻雜有P型雜質(zhì)的硅鍺應(yīng)力層210和P型淺摻雜區(qū)205構(gòu)成PMOS晶體管的源漏區(qū)。
[0072]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，也可以通過離子注入對(duì)硅鍺應(yīng)力層210進(jìn)行摻雜。
[0073]本實(shí)施例中，所述硅鍺應(yīng)力層210的表面高于半導(dǎo)體襯底200的表面，為后續(xù)在源漏區(qū)上形成金屬硅化物提供足夠的硅源。
[0074]接著，參考圖20，去除第一區(qū)域21的第一柵極201兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻204和第二側(cè)墻207 (參考圖19)，以及第二區(qū)域22的第二側(cè)墻材料層206和第二柵極202兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻204 (參考圖19)，同時(shí)去除所述硬掩膜層203 (參考圖19)。
[0075]由于第一側(cè)墻204、第二側(cè)墻207、第二側(cè)墻材料層206和硬掩膜層203的材料相同，可以通過一步濕法刻蝕工藝全部去除，以節(jié)省工藝步驟。另外，本實(shí)施例中，所述第二側(cè)墻材料層206為單層的含氮硅化物，不需要采用額外的等離子刻蝕工藝刻蝕第二側(cè)墻材料層206以暴露出第二區(qū)域22的硬掩膜層203表面，減少了半導(dǎo)體襯底200表面的硅的損耗。
[0076]去除所述第一側(cè)墻204、第二側(cè)墻207、第二側(cè)墻材料層206和硬掩膜層203采用的溶液為濃磷酸。
[0077]接著，參考圖21和圖22，在第一柵極201和第二柵極202的兩側(cè)側(cè)壁上形成第三側(cè)墻211 ;在第二柵極202和第三側(cè)墻211兩側(cè)的第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成N型淺摻雜區(qū)212。
[0078]N型淺摻雜區(qū)212形成工藝為N型離子注入，注入的雜質(zhì)離子為磷離子、砷離子、銻離子中的一種或幾種。在注入的過程中，第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底、第一柵極201和第二柵極202的表面用光刻膠掩膜覆蓋。
[0079]所述第三側(cè)墻211在注入的過程中保護(hù)第二柵極202，并對(duì)第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成N型淺摻雜區(qū)212的位置進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0080]所述第三側(cè)墻211的材料可以為S12、SiN、S1N或SiCN。第三側(cè)墻211的厚度與第一側(cè)墻的厚度相同。第一區(qū)域21的第三側(cè)墻211部分位于高于半導(dǎo)體襯底硅鍺應(yīng)力層211的側(cè)壁上，由于第三側(cè)墻211和后續(xù)的第四側(cè)墻沒有被損害(第一側(cè)墻和第二側(cè)墻在注入和刻蝕半導(dǎo)體襯底過程中會(huì)發(fā)生損害)，后續(xù)在硅鍺應(yīng)力層211表面形成金屬硅化物時(shí)，能防止金屬硅化物向第一柵極201方向的產(chǎn)生穿刺缺陷。
[0081]最后，請參考圖23和圖24，在第三側(cè)墻211的表面形成第四側(cè)墻212 ;在第一柵極201和第四側(cè)墻212兩側(cè)的硅鍺應(yīng)力層210中形成P型深摻雜區(qū)(圖中未示出)；在第二柵極202和第四側(cè)墻212兩側(cè)的第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200內(nèi)形成N型深摻雜區(qū)213。
[0082]本實(shí)施例中，在形成硅鍺應(yīng)力層210時(shí)，硅鍺應(yīng)力層210中原位摻雜有P型雜質(zhì)離子，摻雜有P型雜質(zhì)離子的硅鍺應(yīng)力層210作為P型深摻雜區(qū)。
[0083]在本發(fā)明的其他實(shí)施例中，可以通過離子注入，形成所述P型深摻雜區(qū)。
[0084]N型深摻雜區(qū)213通過N型的離子注入形成，注入過程中，第一區(qū)域21的半導(dǎo)體襯底200和第一柵極201被光刻膠掩膜覆蓋。
[0085]所述第四側(cè)墻212的材料可以為Si02、SiN、S1N或SiCN。
[0086]還包括:形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底200、第一柵極201、第二柵極202、第四側(cè)墻212表面的金屬層，鎳金屬層或鈷金屬層；對(duì)所述金屬層進(jìn)行退火，金屬層中的金屬與硅鍺應(yīng)力層210中的硅反應(yīng)，在P型深摻雜區(qū)的表面形成第一金屬硅化物，金屬層中的金屬與第二區(qū)域22的半導(dǎo)體襯底200中的硅反應(yīng)，在N型深摻雜區(qū)213的表面形成第二金屬硅化物，同時(shí)金屬層中的金屬與第一柵極201和第二柵極202頂部表面的娃反應(yīng),在第一柵極201和第二柵極202頂部表面形成第三金屬硅化物；去除未反應(yīng)的金屬層。
[0087]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。任何本領(lǐng)域技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，均可作各種更動(dòng)與修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以權(quán)利要求所限定的范圍為準(zhǔn)。
【權(quán)利要求】
1.一種(:103晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底包括至少一個(gè)第一區(qū)域和至少一個(gè)第二區(qū)域； 在第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極，在第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第二柵極； 在第一柵極和第二柵極的兩側(cè)側(cè)壁上形成第一側(cè)墻，所述第一側(cè)墻的材料為含氮的硅化物； 在所述第一柵極和第一側(cè)墻兩側(cè)的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成？型淺摻雜區(qū)； 形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底、第一柵極、第二柵極和第一側(cè)墻的第二側(cè)墻材料層，所述第二側(cè)墻材料層的材料為含氮的硅化物； 刻蝕第一區(qū)域的第二側(cè)墻材料層，在第一柵極兩側(cè)的第一側(cè)墻表面形成第二側(cè)墻；以所述第一柵極、第一側(cè)墻和第二側(cè)墻為掩膜，采用干法刻蝕第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底，在第二側(cè)墻兩側(cè)的第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底中形成第一凹槽，第一凹槽形狀為矩形； 清洗所述第一凹槽； 濕法刻蝕所述第一凹槽，形成第二凹槽，所述第二凹槽為81職13形狀； 在所述第二凹槽中形成硅鍺應(yīng)力層； 去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻； 在第一柵極和第二柵極的兩側(cè)側(cè)壁上形成第三側(cè)墻； 在第二柵極和第三側(cè)墻兩側(cè)的第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成~型淺摻雜區(qū)； 在第三側(cè)墻的表面形成第四側(cè)墻； 在第一柵極和第四側(cè)墻兩側(cè)的硅鍺應(yīng)力層中形成？型深摻雜區(qū)； 在第二柵極和第四側(cè)墻兩側(cè)的第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成~型深摻雜區(qū)。
2.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一柵極和第二柵極的形成過程為:在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵介質(zhì)層；在柵介質(zhì)層上形成多晶硅層；在所述多晶硅層上形成硬掩膜層，所述硬掩膜層中具有暴露多晶硅層表面的開口 ；以所述硬掩膜層為掩膜，刻蝕所述多晶硅層和柵介質(zhì)層，在第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第一柵極，在第二區(qū)域的半導(dǎo)體襯底上形成第二柵極。
3.如權(quán)利要求2所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻、硬掩膜層的材料相同。
4.如權(quán)利要求3所述的(:103晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻、第二側(cè)墻材料層或硬掩膜層的材料為31隊(duì)810^或31⑶。
5.如權(quán)利要求3所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻部分位于硬掩膜層的側(cè)壁表面。
6.如權(quán)利要求5所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻同時(shí)，去除所述硬掩膜層。
7.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，去除第一區(qū)域的第一柵極兩側(cè)側(cè)壁上的第一側(cè)墻和第二側(cè)墻，以及第二區(qū)域的第二側(cè)墻材料層和第二柵極兩側(cè)側(cè)壁的第一側(cè)墻的工藝為濕法刻蝕。
8.如權(quán)利要求7所述的(:103晶體管的形成方法，其特征在于，濕法刻蝕去除第一側(cè)墻和第二側(cè)墻采用的刻蝕溶液為熱磷酸。
9.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，清洗所述第一凹槽的采用的溶液為氫氟酸溶液。
10.如權(quán)利要求9所述的(:103晶體管的形成方法，其特征在于，所述氫氟酸溶液的質(zhì)量百分比濃度為200:1 ~ 1000:1。
11.如權(quán)利要求晶體管的形成方法，其特征在于，刻蝕第一區(qū)域的半導(dǎo)體襯底形成第一凹槽的工藝為干法刻蝕。
12.如權(quán)利要求11所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕采用的刻蝕氣體為耶!'或或(?的流量為50-10008(^111，所述刻蝕氣體還包括抱和02，抱的氣體流量為200-10008(^111，02的氣體流量為5-208(^111，刻蝕腔的壓力為5-50111101^，源功率為500?30001，偏置功率為100?20001。
13.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，濕法刻蝕所述第一凹槽采用的刻蝕溶液為I臟1、叫.郵或1(0?，刻蝕的溫度為20-1001 ；刻蝕時(shí)間為30-4008。
14.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述硅鍺應(yīng)力層的表面高于半導(dǎo)體襯底的表面。
15.如權(quán)利要求14所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述硅鍺應(yīng)力層的高于半導(dǎo)體襯底的部分側(cè)壁表面上也形成有第三側(cè)墻。
16.如權(quán)利要求15所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，在所述？型深摻雜區(qū)和~形深摻雜區(qū)表面形成金屬硅化物。
17.如權(quán)利要求1所述的0103晶體管的形成方法，其特征在于，所述第三側(cè)墻的厚度等于第一側(cè)墻的厚度。
【文檔編號(hào)】H01L21/8238GK104425377SQ201310398091
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2013年9月4日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月4日
【發(fā)明者】隋運(yùn)奇, 劉格致 申請人:中芯國際集成電路制造(北京)有限公司, 中芯國際集成電路制造(上海)有限公司