用于制作嵌入式鍺硅的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，尤其涉及用于制作嵌入式鍺硅的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著納米加工技術(shù)的迅速發(fā)展，晶體管的特征尺寸已進(jìn)入納米級(jí)。通過(guò)等比例縮小的方法提高當(dāng)前主流硅CMOS器件的性能受到越來(lái)越多物理、工藝的限制。為了使集成電路技術(shù)能延續(xù)摩爾定律所揭示的發(fā)展速度，必須開(kāi)發(fā)與硅工藝兼容的新材料、新結(jié)構(gòu)和新性質(zhì)。近年來(lái)，應(yīng)變娃(Strained Si)技術(shù)由于在提高CMOS器件性能方面的卓越表現(xiàn)而備受關(guān)注。例如，通過(guò)在溝道中引入適當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力和張應(yīng)力能分別提高PM0S的空穴遷移率和NM0S的電子遷移率。典型的PM0S應(yīng)變硅器件可通過(guò)外延SiGe源漏區(qū)來(lái)引入溝道壓應(yīng)力，利用源漏和溝道的晶格常數(shù)失配控制應(yīng)變大小，進(jìn)而改善空穴遷移率；而對(duì)于NM0S應(yīng)變硅器件則可通過(guò)淀積SiN薄膜引入溝道張應(yīng)力，利用SiN薄膜的高本征應(yīng)力控制應(yīng)變大小，進(jìn)而改善電子遷移率。因此，通過(guò)工藝、材料、結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)，研究半導(dǎo)體納米器件中應(yīng)力、應(yīng)變的控制有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。
[0003]對(duì)于PM0S，嵌入式SiGe技術(shù)是使溝道所受應(yīng)力提升的最有效的方法，并且已經(jīng)用于量產(chǎn)。研究發(fā)現(xiàn)SiGe越接近溝道越能施加大的應(yīng)力，使得PM0S的性能獲得更大的提升，并且設(shè)計(jì)了多種工藝方法及流程。
[0004]在28nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)，主流嵌入式SiGe的形貌為Σ狀，目的是提升施加在溝道上的應(yīng)力，形成工藝依靠濕法刻蝕對(duì)Si不同晶面的選擇性。
[0005]圖3A示出期望在襯底中形成的“Σ”形凹槽的截面。在該截面圖中，襯底300的表面330、凹槽側(cè)壁的上半部分340和下半部分350、以及凹槽底部380的延長(zhǎng)線360 (用虛線表示)形成“Σ”形。
[0006]圖3A所示出的“Σ”形凹槽可以通過(guò)使用具有晶向選擇性的濕法蝕刻來(lái)形成。例如，可以選擇襯底300的表面的晶面方向?yàn)?001)。如圖3B所示，首先，例如通過(guò)干法蝕刻，在襯底中形成“U”形凹槽310。凹槽310底部的晶面方向也是(001)，側(cè)壁的晶面方向則可以是(110)。
[0007]然后，采用具有晶向選擇性的濕法蝕刻劑，例如包含四甲基氫氧化銨(TMAH)的蝕刻劑，來(lái)通過(guò)“U”形凹槽310對(duì)襯底300進(jìn)行蝕刻。在該蝕刻過(guò)程中，在〈111〉晶向上的蝕刻速度小于在其它晶向上的蝕刻速度。由此，“U”形凹槽310被蝕刻而成為鉆石形的凹槽315，如圖3C所示。圖3C中以虛線示出了原來(lái)的“U”形凹槽310的位置。凹槽315的側(cè)壁具有上半部分340和下半部分350。上半部分340和下半部分350的晶面方向基本上分別是(111)和(111)
[0008]然而，由于在〈100〉晶向和〈110〉晶向上的蝕刻速度比在〈111〉晶向上的蝕刻速度大，所以凹槽315底部很容易被過(guò)度蝕刻，從而使得凹槽315兩側(cè)側(cè)壁的下半部分350相交。于是，該各向異性蝕刻的結(jié)果往往導(dǎo)致凹槽315的底部是尖的，而不是平的。
[0009]而如果凹槽315的底部是尖的，那么當(dāng)在凹槽315中外延生長(zhǎng)SiGe時(shí)，不能得到聞質(zhì)量的SiGe。
[0010]因此，需要一種改進(jìn)的用于制作嵌入式鍺硅的方法，從而避免上述問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0011 ] 本發(fā)明的目的是提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，通過(guò)該方法，可簡(jiǎn)化現(xiàn)有工藝，并能夠獲得良好、可控的應(yīng)力層。
[0012]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:在襯底上形成隔離結(jié)構(gòu)；對(duì)所述襯底進(jìn)行第一刻蝕，以形成第一區(qū)域和第二區(qū)域；形成應(yīng)力調(diào)節(jié)層；在所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層上形成第一半導(dǎo)體層；對(duì)所述第一區(qū)域進(jìn)行選擇性第二刻蝕；在所述第一區(qū)域上形成刻蝕停止層；在所述刻蝕停止層上形成第二半導(dǎo)體層；在所述第一半導(dǎo)體層和第二半導(dǎo)體層上形成柵極和側(cè)墻；選擇性去除所述第二半導(dǎo)體層，僅保留所述第二半導(dǎo)體層在所述柵極和側(cè)墻下方的部分，以形成源區(qū)和漏區(qū)凹槽；對(duì)所述第二半導(dǎo)體層的剩余部分進(jìn)行具有晶向選擇性的濕法刻蝕，以在所述第二半導(dǎo)體層的側(cè)壁上形成Σ形狀。
[0013]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，襯底選自以下材料中的任一種:單晶硅、經(jīng)摻雜的單晶硅、多晶或多層結(jié)構(gòu)、絕緣體上的半導(dǎo)體、Ge、GaAs或InP。
[0014]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，第二刻蝕的深度大于第一刻蝕的深度。
[0015]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，應(yīng)力調(diào)節(jié)層是SiGe。
[0016]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，第一半導(dǎo)體層是通過(guò)外延生長(zhǎng)形成的外延石圭層；所述外延娃層的厚度小于100埃。
[0017]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，刻蝕停止層是SiGe。
[0018]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，刻蝕停止層是碳化硅。
[0019]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，刻蝕停止層的厚度在5埃至9埃的范圍內(nèi)。
[0020]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，第二半導(dǎo)體層是通過(guò)外延生長(zhǎng)形成的外延石圭層；所述外延娃層的厚度不小于100埃。
[0021]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，外延硅層的厚度在300埃至800埃的范圍內(nèi)。
[0022]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，外延硅層的頂面由晶面族{100}構(gòu)成，且側(cè)壁由晶面族{110}構(gòu)成，所述具有晶向選擇性的濕法刻蝕停止在晶面族{111}。
[0023]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法還包括在晶向選擇性的濕法刻蝕之后，在Σ形狀的源區(qū)和漏區(qū)凹槽中形成SiGe。
[0024]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法還包括在晶向選擇性的濕法刻蝕之后，在Σ形狀的源區(qū)和漏區(qū)凹槽中形成Sic。
[0025]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法還包括在所述應(yīng)力調(diào)節(jié)層和所述刻蝕停止層與所述襯底之間形成緩沖區(qū)。
[0026]根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，前述方法中，所述選擇性去除所述第二半導(dǎo)體層包括以下步驟中的至少一步:沉積掩膜層；選擇性去除所述第一區(qū)域中的源區(qū)和漏區(qū)上的掩膜層；利用掩膜層，通過(guò)干法刻蝕，對(duì)所述第二半導(dǎo)體層進(jìn)行刻蝕，直至在所述刻蝕停止層為止。
[0027]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)包括:
[0028]根據(jù)本發(fā)明的方案，通過(guò)在形成半導(dǎo)體器件有源區(qū)之前，形成刻蝕停止層(ESL)，使得器件有源區(qū)與襯底材料隔離，因此在本發(fā)明中可使用各種襯底材料，并且簡(jiǎn)化現(xiàn)有工藝；通過(guò)在刻蝕停止層上形成Σ形狀嵌入式SiGe，可獲得良好、可控的應(yīng)力層。另外，PM0S和NM0S的有源區(qū)、溝道區(qū)通過(guò)外延生長(zhǎng)工藝形成，與在硅襯底上直接形成有源區(qū)的工藝相t匕，該工藝對(duì)厚度的控制更加精確，從而提聞集成電路尺寸精度，從而提聞?wù)w性能和穩(wěn)定性。
【附圖說(shuō)明】
[0029]為了進(jìn)一步闡明本發(fā)明的各實(shí)施例的以上和其它優(yōu)點(diǎn)和特征，將參考附圖來(lái)呈現(xiàn)本發(fā)明的各實(shí)施例的更具體的描述?？梢岳斫?，這些附圖只描繪本發(fā)明的典型實(shí)施例，因此將不被認(rèn)為是對(duì)其范圍的限制。在附圖中，為了清楚明了，放大了層和區(qū)域的厚度。相同或相應(yīng)的部件將用相同或類(lèi)似的標(biāo)記表示。
[0030]圖1A至圖1K示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例分別在PM0S器件和NM0S器件中形成SiGe層以改變器件溝道區(qū)中的應(yīng)力的過(guò)程的剖面示意圖。
[0031]圖2示出根根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例分別在PM0S器件和NM0S器件中形成SiGe層的流程圖。
[0032]圖3A至圖3C分別示出期望在襯底中形成的“Σ”形凹槽的剖面示意圖以及根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)所形成的“ Σ ”形凹槽的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0033]在以下的描述中，參考各實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述。然而，本領(lǐng)域的技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到可在沒(méi)有一個(gè)或多個(gè)特定細(xì)節(jié)的情況下或者與其它替換和/或附加方法、材料或組件一起實(shí)施各實(shí)施例。在其它情形