[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201110164686.4
• 申請日: 2011-06-20
• 公開（公告）號: CN102842504B
• 公開（公告）日: 2016-11-30
• 發明（設計）人: 劉煥新;涂火金
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（北京）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/04;H01L29/06
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所 11038
• 代理人: 孫寶海

技術領域

本發明涉及半導體器件及其制造方法，特別涉及一種具有“∑”形嵌入式源漏區的半導體器件及其制造方法。

背景技術

在CMOS器件中，為了增大PMOS器件溝道區的壓縮應力，以增強其載流子遷移率，提出了嵌入式硅鍺技術。其中使用嵌入式的硅鍺來形成源區或漏區，從而對溝道區施加應力。

為了增強施加應力的效果，進一步提出了形成“∑”形凹槽以填充硅鍺的技術方案。

圖1示意性地示出了襯底中形成的“∑”形凹槽的截面。在該截面圖中，襯底100的表面130、凹槽側壁的上半部分140和下半部分150、以及凹槽底部180的延長線160(用虛線表示)形成“∑”形。

圖1所示出的“∑”形凹槽可以通過使用具有晶向選擇性的濕法蝕刻來形成。

例如，可以選擇襯底100的表面的晶面方向為(001)。如圖2A所示，首先，例如通過干法蝕刻，在襯底中形成“U”形凹槽210。凹槽210底部的晶面方向也是(001)，側壁的晶面方向則可以是(110)。

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，來通過“U”形凹槽210對襯底200進行蝕刻。在該蝕刻過程中，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210被蝕刻而成為鉆石形的凹槽215，如圖2B所示。圖2B中以虛線示出了原來的“U”形凹槽210的位置。凹槽215的側壁具有上半部分240和下半部分250。上半部分240和下半部分250的晶面方向基本上分別是(111)和

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215底部很容易被過度蝕刻，從而使得凹槽215兩側側壁的下半部分250相交。于是，該各向異性蝕刻的結果往往導致凹槽215的底部是尖的，而不是平的。

而如果凹槽215的底部是尖的，那么當在凹槽215中外延生長SiGe時，不能得到高質量的SiGe。

發明內容

本發明的一個目的是提供一種制造半導體器件的方法，其能防止在形成“∑”形凹槽時形成尖的底部。

根據本發明的第一方面，提供了一種制造半導體器件的方法，包括：在Si襯底中形成“U”形凹槽；通過外延生長在“U”形凹槽的底部形成SiGe層；使用對Si的蝕刻速度大于對SiGe的蝕刻速度的蝕刻劑，從“U”形凹槽的側壁，對Si襯底進行具有晶向選擇性的濕法蝕刻，從而形成“∑”形凹槽。

優選地，該方法還包括：在“∑”形凹槽中外延生長SiGe，以填充“∑”形凹槽。

優選地，“∑”形凹槽中填充的SiGe用于形成PMOS器件的源區或漏區。

優選地，“U”形凹槽可以是使用干法蝕刻工藝形成的。

優選地，“U”形凹槽的深度可以在300埃至550埃之間。

優選地，襯底表面和“U”形凹槽側壁的晶面方向基本上分別是{100}晶面族和{110}晶面族中基本上相互垂直的兩個晶面之一。在上述具有晶向選擇性的濕法蝕刻中，在<111>晶向上的蝕刻速度小于在其它晶向上的蝕刻速度。

優選地，襯底表面的晶面方向是(001)，“U”形凹槽的側壁的晶面方向是(110)。

優選地，蝕刻劑可以包含四甲基氫氧化銨(TMAH)。

可選地，在通過外延生長在“U”形凹槽的底部形成SiGe層的步驟中，還在“U”形凹槽的側壁上形成側壁SiGe薄膜，側壁SiGe薄膜的厚度小于“U”形凹槽底部的SiGe層的厚度，該方法還包括：在對Si襯底進行濕法蝕刻之前，蝕刻去除側壁SiGe薄膜，而保留“U”形凹槽底部的SiGe層的至少一部分覆蓋“U”形凹槽底部的Si。

在通過外延生長在“U”形凹槽的底部形成SiGe層的步驟中，優選地，工藝溫度為500℃至800℃，壓力為5托至50托。優選地，所使用的工藝氣體包含：

SiH₄或者SiH₂Cl₂；

GeH₄；

HCl；

B₂H₆或者BH₃；以及

H₂，

其中H₂的氣體流速為0.1sim至50sim，上述其它氣體的氣體流速為1sccm至1000sccm。

優選地，SiGe層的厚度可以為10埃至300埃。