[發(fā)明專利]半導(dǎo)體器件的制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310393590.4
• 申請日: 2013-09-02
• 公開（公告）號: CN104425273A
• 公開（公告）日: 2015-03-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙猛
• 申請（專利權(quán)）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;H01L21/265;H01L21/324
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所 31219
• 代理人: 李儀萍

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，涉及一種半導(dǎo)體器件的制造方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體器件、尤其是MOS晶體管中，提高場效應(yīng)晶體管的開關(guān)頻率的一種主要方法是提高驅(qū)動電流，而提高驅(qū)動電流的主要途徑是提高載流子遷移率?，F(xiàn)有一種提高場效應(yīng)晶體管載流子遷移率的技術(shù)是應(yīng)力記憶技術(shù)(StressMemorization?Technique，簡稱SMT)，通過在場效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域形成穩(wěn)定應(yīng)力，提高溝道中的載流子遷移率。通常拉應(yīng)力可以使得溝道區(qū)域中的分子排列更加疏松，從而提高電子的遷移率，適用于NMOS晶體管；而壓應(yīng)力使得溝道區(qū)域內(nèi)的分子排布更加緊密，有助于提高空穴的遷移率，適用于PMOS晶體管。

從單軸工藝誘致應(yīng)變的最優(yōu)引入方向方面來說，對于NMOS器件，在沿溝道方向上引入張應(yīng)變以及在垂直于溝道方向上引入壓應(yīng)變對提高其溝道中電子的遷移率最有效；另一方面，對于PMOS器件，在沿溝道方向上引入壓應(yīng)變對提高其溝道中空穴的遷移率最有效。根據(jù)這一理論，已發(fā)展了許多方法，其中一種方法是產(chǎn)生“全局應(yīng)變”，也即，施加從襯底產(chǎn)生的應(yīng)力到整體晶體管器件區(qū)域，全局應(yīng)變是利用如下結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的，例如普通硅襯底上通過緩沖層外延生長不同晶格常數(shù)的SiGe、SiC等材料，在其上繼續(xù)生長低缺陷的單晶硅層以實現(xiàn)全局應(yīng)變硅層的形成；或者利用制作絕緣體上硅的方法實現(xiàn)絕緣體上的硅鍺、應(yīng)變硅結(jié)構(gòu)。另一種方法是產(chǎn)生“局部應(yīng)變”，也即，利用與器件溝道相鄰的局部結(jié)構(gòu)或者工藝方法產(chǎn)生相應(yīng)的應(yīng)力作用到溝道區(qū)產(chǎn)生應(yīng)變，局部應(yīng)變通常是例如如下結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的：產(chǎn)生應(yīng)力的淺槽隔離結(jié)構(gòu)、（雙）應(yīng)力襯里、PMOS的源/漏極（S/D）區(qū)域中嵌入的SiGe（e-SiGe）結(jié)構(gòu)、PMOS的源/漏極（S/D）區(qū)域中嵌入的Σ形SiGe結(jié)構(gòu)、NMOS的源/漏極（S/D）區(qū)域中嵌入的SiC（e-SiC）結(jié)構(gòu)等。其中，嵌入式鍺硅（SiGe）技術(shù)（eSiGe技術(shù)）由于其能夠?qū)系绤^(qū)施加適當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力以提高空穴的遷移率而成為PMOS應(yīng)力工程的主要技術(shù)之一。目前，存在兩種鍺硅應(yīng)力引入技術(shù)，一種是在PMOS晶體管的源/漏區(qū)形成鍺硅應(yīng)力層，另一種是在柵極結(jié)構(gòu)的正下方、在溝道區(qū)中形成鍺硅應(yīng)力層。

但是，上述產(chǎn)生溝道局域應(yīng)變并改變作用溝道應(yīng)力類型的方法有的需要復(fù)雜的工藝，有的容易向溝道引入缺陷，有的適用范圍窄；另一方面，隨著器件特征尺寸的不斷縮小，上述方法所帶來的誘致應(yīng)變效果也在不斷減弱。

因此，提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法以進一步提高溝道遷移率實屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點，本發(fā)明的目的在于提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，用于解決現(xiàn)有技術(shù)中MOS器件溝道遷移率不高的問題。

為實現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，所述半導(dǎo)體器件的制造方法至少包括以下步驟：

S1：提供一襯底，在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；所述柵極結(jié)構(gòu)正下方的襯底中設(shè)有溝道區(qū)域；

S2：刻蝕所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底區(qū)域，形成凹蝕區(qū)域，并在所述凹蝕區(qū)域表面進行離子注入，以使所述凹蝕區(qū)域表面非晶化；

S3：沉積應(yīng)力層，所述應(yīng)力層覆蓋所述凹蝕區(qū)域表面及所述柵極結(jié)構(gòu)表面；然后進行退火，使非晶化的凹蝕區(qū)域表面再結(jié)晶以產(chǎn)生第一應(yīng)力，所述第一應(yīng)力與所述應(yīng)力層產(chǎn)生的第二應(yīng)力相疊加并傳遞至所述溝道區(qū)域且保留在所述溝道區(qū)域中；

S4：去除所述應(yīng)力層，并在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的凹蝕區(qū)域中分別形成源極和漏極。

可選地，于所述步驟S2中，采用Ge元素、Sn元素或C元素中的至少一種進行離子注入。

可選地，于所述步驟S2中，離子注入的能量范圍是0.5～50KeV，離子注入劑量范圍是5E13～5E15atoms/cm²，離子注入角度范圍是15～45°。

可選地，于所述步驟S3中，所述應(yīng)力層為拉應(yīng)力層或壓應(yīng)力層。

可選地，所述應(yīng)力層的材料包括TaC或SiN。

可選地，于所述步驟S1中還包括在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)區(qū)域的襯底中進行輕摻雜的步驟，所述輕摻雜采用砷、磷、硼或銦元素中的一種或多種。

可選地，所述襯底為SOI襯底，其包括埋氧層，所述凹蝕區(qū)域底部高于所述埋氧層底部。

可選地，所述襯底為SOI襯底，其包括埋氧層，所述凹蝕區(qū)域底部低于或齊平于所述埋氧層底部。