[發(fā)明專利]一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610369921.4
• 申請日: 2016-05-30
• 公開（公告）號: CN107452626B
• 公開（公告）日: 2020-08-28
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 金蘭
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司;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
• 代理公司: 北京市磐華律師事務(wù)所 11336
• 代理人: 董巍;高偉

本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置，所述方法包括：提供具有PMOS區(qū)的半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)以及位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)；在位于PMOS區(qū)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體襯底中形成嵌入式鍺硅層；對嵌入式鍺硅層進行升溫處理，以使硅帽層在嵌入式鍺硅層的表面的生長速率均一；在嵌入式鍺硅層的頂部形成硅帽層。根據(jù)本發(fā)明，可以使形成的硅帽層的厚度均一，改善器件的性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置。

背景技術(shù)

當(dāng)半導(dǎo)體制造工藝的節(jié)點達到90nm及以下時，應(yīng)力技術(shù)(Stress Engineering)被廣泛使用以提高半導(dǎo)體器件溝道區(qū)中的載流子遷移率。對于CMOS而言，通常在其襯底上形成雙應(yīng)力層來提高其溝道區(qū)中的載流子遷移率，其中，拉應(yīng)力層用于提高NMOS溝道區(qū)中的電子遷移率，壓應(yīng)力層用于提高PMOS溝道區(qū)中的空穴遷移率。此外，為了提高PMOS溝道區(qū)中載流子的遷移率，在PMOS器件將要形成源/漏區(qū)的部分制作凹槽以外延嵌入式鍺硅的技術(shù)已經(jīng)成為廣為關(guān)注的熱點。

由于器件尺寸的按比例縮小，器件溝道的長度也相應(yīng)縮短，因此，有相關(guān)研究指出在PMOS將要形成源/漏區(qū)的部分制作側(cè)壁向器件溝道方向內(nèi)凹的凹槽(即∑狀凹槽)可以有效縮短器件溝道的長度，滿足器件尺寸按比例縮小的要求；同時，這種凹槽具有在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)下方較大下切的特點，由此，在這種凹槽中形成的嵌入式鍺硅層可以對PMOS的溝道區(qū)產(chǎn)生更大的應(yīng)力。

在PMOS的源/漏區(qū)中形成嵌入式鍺硅的工藝次序為：提供半導(dǎo)體襯底，在半導(dǎo)體襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)以及位于柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)→在側(cè)壁結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底中形成∑狀凹槽→采用選擇性外延生長工藝在∑狀凹槽中形成嵌入式鍺硅層→在嵌入式鍺硅層上形成硅帽層(cap layer)，所述硅帽層用于在后續(xù)的金屬互連之前形成自對準(zhǔn)硅化物，同時還可以避免后續(xù)工藝造成的嵌入式鍺硅層的固有應(yīng)力的釋放。

為了使形成的嵌入式鍺硅對PMOS的溝道區(qū)施加更大的壓應(yīng)力，通常形成的嵌入式鍺硅的厚度大于∑狀凹槽的深度。在此情況下，在嵌入式鍺硅層上形成硅帽層時，由于嵌入式鍺硅層的表面具有不同的晶向，因此，硅帽層在具有不同晶向的嵌入式鍺硅層的表面上的生長速率不同，例如在晶向100的嵌入式鍺硅層表面上的生長速率大于在晶向1111的嵌入式鍺硅層表面上的生長速率，在硅帽層上形成金屬硅化物后，會造成器件接觸電阻的增大，影響器件的性能。

因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括：提供具有PMOS區(qū)的半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極結(jié)構(gòu)以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)；在位于所述PMOS區(qū)的側(cè)壁結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體襯底中形成嵌入式鍺硅層；對所述嵌入式鍺硅層進行升溫處理，以使硅帽層在所述嵌入式鍺硅層的表面的生長速率均一；在所述嵌入式鍺硅層的頂部形成硅帽層。

在一個示例中，所述硅帽層摻雜有硼或碳。

在一個示例中，采用選擇性外延生長工藝形成所述嵌入式鍺硅層，所述嵌入式鍺硅層摻雜有硼。

在一個示例中，采用減壓化學(xué)氣相沉積實施所述選擇性外延生長，溫度為550℃-750℃，壓力為0Torr-50Torr，形成鍺硅的硅源為SiH₄、SiH₂Cl₂或Si₂H₆，鍺源為GeH₄，硼源為B₂H₆。

在一個示例中，所述升溫處理與形成所述嵌入式鍺硅層所采用的外延生長工藝在同一個反應(yīng)腔室中進行，所述升溫處理的升溫過程是線性的或者非線性的，溫度從600℃-700℃上升至650℃-800℃。