[發(fā)明專(zhuān)利]半導(dǎo)體器件及其形成方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310232121.4
• 申請(qǐng)日: 2013-06-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104241355B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-06-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 于書(shū)坤;韋慶松
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H01L29/78
• 分類(lèi)號(hào): H01L29/78;H01L21/336
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司11227
• 代理人: 駱蘇華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體器件及其形成方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，向晶體管的溝道區(qū)施加適當(dāng)應(yīng)力，可以提高溝道區(qū)中載流子的遷移率，進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)電流，以此極大地提高CMOS晶體管的性能。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)PMOS晶體管，采用嵌入式鍺硅（Embedded SiGe）技術(shù)向溝道區(qū)中引入壓應(yīng)力的工藝獲得業(yè)界的普遍認(rèn)可。

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的工藝節(jié)點(diǎn)進(jìn)一步減小，現(xiàn)有技術(shù)采用形成溢出源極和漏極的技術(shù)，即在源極和漏極區(qū)域形成的鍺硅層具有高出襯底表面的溢出部分。一方面，該溢出部分可以方便作為晶體管與其他半導(dǎo)體器件的連接點(diǎn)。另一方面，該溢出部分可以降低晶體管的電阻。這進(jìn)一步提高了晶體管的性能。

具體地，下面介紹現(xiàn)有技術(shù)的一種形成具有溢出源極、漏極的半導(dǎo)體器件的方法。

參照?qǐng)D1A，提供半導(dǎo)體襯底100，該襯底100包括第一區(qū)I和第二區(qū)II，其中，第一區(qū)I、第二區(qū)II包含一個(gè)或多個(gè)P型有源區(qū)，第一區(qū)I、第二區(qū)II中的P型有源區(qū)之間相互隔離。

結(jié)合參照?qǐng)D1A、圖1B、圖1C，圖1B為對(duì)應(yīng)第一區(qū)I的俯視圖，圖1C為對(duì)應(yīng)第二區(qū)II的俯視圖，在襯底100上形成位于第一區(qū)I的多個(gè)第一柵極101、位于第二區(qū)II的多個(gè)第二柵極102、位于第一柵極101和第二柵極102上的硬掩模層103，在第一柵極101和第二柵極102兩側(cè)形成側(cè)墻104，第一柵極101的分布密度小于第二柵極102的分布密度，進(jìn)而第一柵極101兩側(cè)第一源極、第一漏極形成位置的分布密度，小于第二柵極102兩側(cè)第二源極、第二漏極形成位置的分布密度。在圖1A中僅顯示一個(gè)第一柵極101和兩個(gè)第二柵極102，與圖1B、圖1C不同，在此僅是起到密度差異的示例作用。

參照?qǐng)D2，以硬掩模層103、側(cè)墻104為掩模，在第一柵極101兩側(cè)的襯底100中形成第一sigma形凹槽105、在第二柵極102兩側(cè)的襯底100中形成第二sigma形凹槽106，第一sigma形凹槽105、第二sigma形凹槽106的形狀、尺寸基本相同。第一sigma形凹槽105的分布密度小于第二sigma形凹槽106的分布密度。

參照?qǐng)D3，以硬掩模103、側(cè)墻104為阻擋層，在多個(gè)第一sigma形凹槽105中外延生長(zhǎng)第一鍺硅層107、在第二sigma形凹槽106中外延生長(zhǎng)第二鍺硅層108。其中，第一鍺硅層107、第二鍺硅層108高于襯底100表面。

參照?qǐng)D4，在第一鍺硅層107中進(jìn)行N型離子重?fù)诫s形成第一源極109、第一漏極110，在第二鍺硅層108中進(jìn)行N型離子重?fù)诫s形成第二源極111、第二漏極112。這樣，形成位于第一區(qū)I的多個(gè)晶體管、位于第二區(qū)II的多個(gè)晶體管。第一源極109、第一漏極110的分布密度小于第二源極111、第二漏極112的分布密度。

但是，使用上述現(xiàn)有技術(shù)形成的包括密集分布晶體管、稀疏分布晶體管的半導(dǎo)體器件的性能不佳。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是使用現(xiàn)有技術(shù)形成的包括位于第一區(qū)的第一源極、第一漏極分布密度較小的多個(gè)晶體管和位于第二區(qū)的第二源極、第二漏極分布密度較大的多個(gè)晶體管的半導(dǎo)體器件的性能不佳。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的形成方法，包括：

提供襯底，所述襯底具有第一區(qū)和第二區(qū)；

形成位于第一區(qū)的多個(gè)第一柵極、位于第二區(qū)的多個(gè)第二柵極；

形成位于所述第一柵極兩側(cè)襯底中的第一凹槽、位于第二柵極兩側(cè)襯底中的第二凹槽，第一凹槽底部至襯底表面的距離大于第二凹槽底部至襯底表面的距離，第一凹槽的分布密度小于第二凹槽的凹槽分布密度；

在所述第一凹槽中外延生長(zhǎng)第一半導(dǎo)體材料、在所述第二凹槽中外延生長(zhǎng)第二半導(dǎo)體材料，所述第一半導(dǎo)體材料、第二半導(dǎo)體材料高出襯底表面，第一凹槽底部與第二凹槽底部至襯底表面的距離差確保：高出襯底表面的第一半導(dǎo)體材料上表面、第二半導(dǎo)體材料上表面持平。

可選地，所述第一凹槽、第二凹槽為碗狀凹槽或sigma形凹槽。

可選地，所述第一凹槽、第二凹槽為sigma形凹槽，形成所述sigma形凹槽的方法包括：

使用干法刻蝕工藝，刻蝕所述第一柵極兩側(cè)襯底形成第一碗狀凹槽、刻蝕第二柵極兩側(cè)襯底形成第二碗狀凹槽，第一碗狀凹槽底部至襯底表面的距離大于第二碗狀凹槽底部至襯底表面的距離；

使用濕法刻蝕法刻蝕所述第一碗狀凹槽、第二碗狀凹槽，形成sigma形凹槽。