[發明專利]PMOS晶體管及其形成方法、半導體器件及其形成方法

有效

• 申請號: 201310231963.8
• 申請日: 2013-06-09
• 公開（公告）號: CN104241130B
• 公開（公告）日: 2018-04-27
• 發明（設計）人: 韋慶松;于書坤
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/336
• 分類號: H01L21/336;H01L29/78;H01L29/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

1.一種PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，包括：

提供半導體襯底；

在所述半導體襯底上形成第一柵極結構；

在所述第一柵極結構兩側的所述半導體襯底內形成第一凹槽；

在所述第一凹槽的底部和側壁上形成緩沖應力材料層，位于第一凹槽側壁上的緩沖應力材料層大于一定厚度，緩沖應力材料層在第一凹槽底部上的厚度比在側壁上的厚度厚得多，厚度比為3～5:1；

對所述緩沖應力材料層進行刻蝕，以形成緩沖應力層，保證位于第一凹槽側壁上的緩沖應力層大于所述一定厚度，使第一凹槽底部上緩沖應力層的厚度減小，位于所述第一凹槽底部上緩沖應力層的厚度與位于所述第一凹槽側壁上緩沖應力層的厚度的比值為1:1～0.8，所述一定厚度使得第一凹槽側壁上的緩沖應力層能夠起到籽晶層和阻擋主應力層中硼摻雜離子向溝道區中擴散的作用；

在包括所述緩沖應力層的第一凹槽內形成主應力層。

2.如權利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述緩沖應力層的材料為鍺硅，所述緩沖應力層中鍺所占的原子數百分比范圍為5％～25％。

3.如權利要求2所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，對所述緩沖應力材料層進行刻蝕的方法為干法刻蝕。

4.如權利要求3所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述干法刻蝕的溫度范圍為0℃～1000℃，壓強范圍為0torr～2000torr，射頻電源的功率范圍為0W～1000W，射頻偏壓的范圍為30V～2000V，刻蝕氣體為HCl、HBr和HF中的一種或任意組合，所述刻蝕氣體的流量范圍為0sccm～500sccm。

5.如權利要求3所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，形成所述緩沖應力材料層、對所述緩沖應力材料層進行刻蝕和形成所述主應力層于同一設備中進行。

6.如權利要求5所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，對所述緩沖應力材料層進行刻蝕與形成所述緩沖應力材料層同時進行。

7.如權利要求2所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，對所述緩沖應力材料層進行刻蝕的方法為濕法刻蝕。

8.如權利要求7所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述濕法刻蝕的溶液為無機堿性溶液，所述無機堿性溶液PH值的范圍為8～14。

9.如權利要求8所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述無機堿性溶液包括KOH、NaOH和NH₄OH中的一種或者任意組合。

10.如權利要求9所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述無機堿性溶液為氫氧化鉀溶液，所述氫氧化鉀溶液對(110)、(100)和(111)晶面上緩沖應力材料層的刻蝕速率比為1.5～2.5:1:1/500～1/250。

11.如權利要求7所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述濕法刻蝕的溶液為有機堿性溶液。

12.如權利要求11所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述有機堿性溶液為四甲基氫氧化銨溶液，所述四甲基氫氧化銨溶液對(110)、(100)和(111)晶面上緩沖應力材料層的刻蝕速率比為1.5～2:1:1/50～1/30。

13.如權利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述緩沖應力層的厚度范圍為3nm～20nm。

14.如權利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述主應力層的材料為含硼的鍺硅，所述主應力層中鍺所占的原子數百分比大于所述緩沖應力層中鍺所占的原子數百分比，所述主應力層中鍺所占的原子數百分比大于或者等于30％。

15.如權利要求1所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，在包括所述緩沖應力層的第一凹槽內形成主應力層之后，還包括：在所述緩沖應力層和所述主應力層的上表面形成覆蓋層。

16.如權利要求15所述的PMOS晶體管的形成方法，其特征在于，所述覆蓋層的材料為鍺硅，所述覆蓋層中鍺所占的原子數百分比小于所述緩沖應力層中鍺所占的原子數百分比，所述覆蓋層中鍺所占的原子數百分比為大于0％且小于或者等于10％。