[發(fā)明專利]半導(dǎo)體工藝方法以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410315127.2
• 申請日: 2014-07-03
• 公開（公告）號: CN104064521A
• 公開（公告）日: 2014-09-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王昌峰;楊列勇;李潤領(lǐng)
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/8238
• 分類號: H01L21/8238;H01L21/02;H01L27/092
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 王宏婧

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種半導(dǎo)體工藝方法以及半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

隨著超大規(guī)模集成電路技術(shù)的迅速發(fā)展，場效應(yīng)晶體管器件(MOSFET)的尺寸在不斷減小，如何改善遷移率以及器件性能(特別是PMOS)成為新工藝開發(fā)中最難以解決的問題。源漏端嵌入式鍺硅技術(shù)(EmbeddingSiGe)能夠非常有效地改善空穴的遷移率。載流子的遷移率取決于載流子的有效質(zhì)量和運(yùn)動過程中受到的各種機(jī)制的散射，降低載流子有效質(zhì)量或者減小散射幾率都可以提高載流子的遷移率。源漏端嵌入式鍺硅技術(shù)通過在溝道中產(chǎn)生單軸壓應(yīng)力來提高PMOS的空穴遷移率，從而提高它的電流驅(qū)動能力。其原理是：通過在硅襯底上刻蝕凹槽，選擇性地外延生長鍺硅(GeSi)層，因鍺硅晶格常數(shù)與硅的不匹配，在垂直溝道方向硅晶格受到拉伸產(chǎn)生張應(yīng)力，沿溝道方向Si晶格受到壓縮產(chǎn)生壓應(yīng)力，當(dāng)施加了適當(dāng)?shù)膽?yīng)力以后，原子之間的作用力會隨之變化，從而使原來簡并的能帶發(fā)生偏移或者分裂，進(jìn)而可以降低載流子有效質(zhì)量或者減小散射幾率，最終使得載流子的遷移率得到提高。此外，由于鍺硅具有較小的電阻率，可提高電流驅(qū)動能力。

現(xiàn)有的源漏端嵌入鍺硅技術(shù)的各步驟相應(yīng)結(jié)構(gòu)的剖面示意圖具體請參考圖1a至圖1d。

參考圖1a，首先提供半導(dǎo)體襯底1000，所述半導(dǎo)體襯底1000上形成有N型場效應(yīng)管晶體管1100和P型場效應(yīng)晶體管1200。較佳的，所述N型場效應(yīng)晶體管和所述P型場效應(yīng)晶體管之間有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)1300。所述N型場效應(yīng)晶體管有一柵極1110，所述柵極1110包括柵極氧化層1111以及覆蓋柵極氧化層1111的柵極電極1112。所述P型場效應(yīng)晶體管有一柵極1210，所述柵極1210包括柵極氧化層1211以及覆蓋柵極氧化層1211的柵極電極1212。所述半導(dǎo)體襯底1100上有一第一保護(hù)層1400。現(xiàn)有技術(shù)中，所述半導(dǎo)體襯底1000為硅襯底，所述第一保護(hù)層1400為氮化硅。

參考圖1b，在所述N型場效應(yīng)晶體管上形成一光阻1120，刻蝕所述P型場效應(yīng)晶體管1200的所述第一保護(hù)層1400和所述半導(dǎo)體襯底1100，形成漏凹槽1230、源凹槽1240，在所述漏凹槽1230和所述源凹槽1240生長一半導(dǎo)體合金層1250，如圖1c所示。現(xiàn)有技術(shù)中，所述半導(dǎo)體合金層1250的材料為硅鍺合金，采用外延工藝在所述漏凹槽1230和所述源凹槽1240內(nèi)生長所述半導(dǎo)體合金層1250，所述漏凹槽1230和所述源凹槽1240內(nèi)通入二氯二氫硅(DCS)、氯化氫(HCl)、四氫化鍺(GeH₄,)氣體生長所述半導(dǎo)體合金層1250。

參考圖1d，去除所述光阻1120,和所述第一保護(hù)層1400，形成最終的半導(dǎo)體器件結(jié)構(gòu)1。

然而，現(xiàn)有的源漏端嵌入鍺硅技術(shù)中存在以下缺陷：在鍺硅外延工藝中，由于是選擇性外延工藝，鍺硅合金很容易在源漏區(qū)的硅表面的溝槽中生長，而多晶硅柵極上由于有氮化硅保護(hù)層，鍺硅很難在其表面成核生長。但是由于氮化硅中有硅原子的自由懸掛鍵，并且只要這種自由懸掛鍵濃度高過一定值，鍺硅會在氮化硅上生長，給源漏凹槽區(qū)鍺硅外延以及后續(xù)的氮化硅保護(hù)層的去除帶來了很大的影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供半導(dǎo)體工藝方法，可以抑制鍺硅合金在多晶硅柵極上的沉積，從而不影響后續(xù)氮化硅保護(hù)層的去除，改善半導(dǎo)體器件的性能。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供的半導(dǎo)體工藝方法，包括：

提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有N型場效應(yīng)晶體管和P型場效應(yīng)晶體管；

在所述N型場效應(yīng)晶體管和所述P型場效應(yīng)晶體管表面形成一第一保護(hù)層；

對所述第一保護(hù)層進(jìn)行一離子注入過程和一峰值退火過程，形成第二保護(hù)層；

對所述P型場效應(yīng)晶體管的所述第二保護(hù)層和所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行選擇性刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底中形成漏凹槽、源凹槽；

在所述漏凹槽和所述源凹槽中生長一半導(dǎo)體合金層；

去除所述第二保護(hù)層。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體襯底為硅襯底。

進(jìn)一步的，所述第一保護(hù)層為氮化硅。

進(jìn)一步的，所述離子注入過程注入的離子為碳離子，注入濃度為大于等于5E14。

進(jìn)一步的，所述離子注入過程注入的離子為氮離子，注入濃度為大于等于5E14。

進(jìn)一步的，所述峰值退火過程采用的退火溫度為850℃-1150℃。

進(jìn)一步的，通入氮?dú)夂秃膺M(jìn)行所述峰值退火過程。

進(jìn)一步的，所述半導(dǎo)體合金層的材料為硅鍺合金。