晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中，采用應(yīng)力層的方法可以提升半導(dǎo)體器件中溝槽載流子遷移率，這種方法通過物理方法拉伸或是壓縮硅晶格來達(dá)到提高CMOS器件載流子遷移率以至提聞晶體管性能。
[0003]CMOS器件中PMOS晶體管的源漏區(qū)是在襯底中的Σ形凹槽中外延生長鍺硅，對(duì)PMOS晶體管的溝道施加壓應(yīng)力，而CMOS器件中NMOS晶體管的源漏區(qū)是在襯底中的U形凹槽中填充碳化硅，對(duì)NMOS晶體管的溝道施加張應(yīng)力。
[0004]圖1、圖2示出了現(xiàn)有技術(shù)形成PMOS晶體管的過程的側(cè)視示意圖，在現(xiàn)有技術(shù)形成PMOS晶體管的過程中，參考圖1，先在硅襯底01上形成多個(gè)由柵極04、柵極側(cè)墻03、外延阻擋層05構(gòu)成的柵極結(jié)構(gòu)06,以柵極結(jié)構(gòu)06為掩模,對(duì)所述襯底01進(jìn)行刻蝕,形成Σ形凹槽02。
[0005]參考圖2，在Σ形凹槽02中外延生長鍺硅層08，然后外延生長蓋帽層09，在外延生長以后，外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體不能及時(shí)排除，造成一些鍺硅顆粒07附著于外延阻擋層05以及柵極側(cè)墻03表面，鍺硅顆粒07的尺寸也會(huì)通過外延生長的過程而增大，形成球狀顆粒污染物。在外延生長后的掃描電鏡測(cè)試中，經(jīng)常發(fā)現(xiàn)柵極結(jié)構(gòu)06表面附著有球狀顆粒污染物，影響晶體管的性能。
[0006]在形成NMOS晶體管的過程中，也會(huì)產(chǎn)生所述球狀顆粒污染物，影響晶體管的性倉泛。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，以減少柵極結(jié)構(gòu)表面的球狀顆粒污染物，提高晶體管的性能。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:
[0009]提供襯底；
[0010]在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
[0011]在柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成凹槽；
[0012]在所述凹槽中形成外延層；
[0013]其中，形成外延層的步驟至少包括一次以下步驟:
[0014]通過外延生長方式在所述凹槽中形成部分外延層；
[0015]在形成部分外延層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體。
[0016]可選的，形成外延層的步驟還包括:在降低外延強(qiáng)室內(nèi)的氣壓之后，通入凈化氣體。可選的，所述晶體管為PM0S，所述襯底為硅襯底，所述外延層的材料為硅鍺。
[0017]可選的，形成外延層的步驟包括:
[0018]先在凹槽中外延生長形成籽晶層；
[0019]在形成籽晶層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體；
[0020]在籽晶層上形成體鍺硅層；
[0021 ] 在形成體鍺硅層之后，降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體；
[0022]在體鍺硅層上方形成蓋帽層；
[0023]在形成蓋帽層之后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體。
[0024]可選的，在所述凹槽中形成外延層的過程中，采用的氣體包括硅烷、氯化氫、二氯二氫硅、乙硼烷、鍺烷和氫氣。
[0025]可選的，硅烷、氯化氫、二氯二氫硅、乙硼烷、鍺烷的流量在I標(biāo)況毫升每分鐘到1000標(biāo)況暈升每分鐘的范圍內(nèi)，氫氣的流量在0.1標(biāo)況升每分鐘到50標(biāo)況升每分鐘的范圍內(nèi)。
[0026]可選的，在所述凹槽中形成部分外延層的步驟包括:使外延腔室內(nèi)的氣壓在I托到100托的范圍內(nèi)；溫度在500攝氏度到800攝氏度的范圍內(nèi)。
[0027]可選的，在形成部分外延層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓的步驟包括:將外延腔室內(nèi)的氣壓從I托到100托的范圍內(nèi)降低到I托到20托的范圍內(nèi)。
[0028]可選的，向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體的步驟包括:向外延腔室內(nèi)通入氫氣。
[0029]可選的，氫氣的流量在30標(biāo)況升每分鐘到50標(biāo)況升每分鐘的范圍內(nèi)。
[0030]可選的，通入氫氣的時(shí)間在I分鐘到2分鐘的范圍內(nèi)。
[0031]可選的，所述晶體管為NM0S，在所述凹槽中形成的外延層包括碳化硅層。
[0032]可選的，形成外延層的步驟包括:
[0033]在凹槽中形成體碳化硅層；
[0034]在形成體碳化硅層之后，降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體；
[0035]在體碳化硅層上方形成蓋帽層；
[0036]在形成蓋帽層之后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體。
[0037]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0038]在通過外延生長的方式形成晶體管應(yīng)力層的過程中，在形成部分外延層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，使得外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體中的大部分被排出，降低反應(yīng)氣體在柵極結(jié)構(gòu)表面生成球狀顆粒污染物的概率；向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體，將球狀顆粒污染物帶離柵極結(jié)構(gòu)表面，使柵極結(jié)構(gòu)表面清潔度提高，提高晶體管的性能。
[0039]進(jìn)一步，所述凈化氣體為氫氣，利用氫氣的還原性，可以將外延腔室內(nèi)的氧化物等雜質(zhì)還原為水，進(jìn)一步清潔柵極結(jié)構(gòu)的表面。
【附圖說明】
[0040]圖1至圖2是現(xiàn)有技術(shù)一種晶體管形成方法的示意圖；
[0041]圖3是本發(fā)明晶體管的形成方法一實(shí)施例的流程圖；
[0042]圖4至圖11為圖3所示晶體管的形成方法形成的晶體管的各個(gè)步驟的側(cè)視圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0043]在形成晶體管的源漏區(qū)應(yīng)力層的過程中，容易在柵極結(jié)構(gòu)表面形成球狀顆粒污染物。
[0044]對(duì)晶體管的形成方法進(jìn)行分析，所述球狀顆粒污染物是在形成外延層過程中產(chǎn)生的。具體地說，在形成外延層的過程中，外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體不能及時(shí)排除，造成一些外延層材料顆粒附著于柵極結(jié)構(gòu)的表面，在外延生長的過程中，所述外延層材料顆粒的尺寸也隨著外延生長的過程逐漸增大，最終形成球狀顆粒污染物，進(jìn)而影響了晶體管的性能。
[0045]為了解決所述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，在形成部分外延層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體。通過降低外延強(qiáng)室內(nèi)的氣壓，可以將外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體中的大部分被排出，降低球狀顆粒污染物生成的概率；向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體，能夠?qū)⑶驙铑w粒污染物帶離柵極結(jié)構(gòu)表面，這樣能夠減少柵極結(jié)構(gòu)表面的球狀顆粒污染物，提高晶體管的性能。
[0046]參考圖3，示出了本發(fā)明晶體管的形成方法一實(shí)施例的流程圖。本實(shí)施例以形成PMOS晶體管為例，但在其他實(shí)施例中，本發(fā)明晶體管的形成方法還可以應(yīng)用于形成NMOS晶體管。
[0047]本發(fā)明晶體管的形成方法大致包括以下步驟:
[0048]步驟SI，提供襯底；
[0049]步驟S2，在所述襯底上形成PMOS柵極結(jié)構(gòu)；
[0050]步驟S3，在PMOS柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成凹槽；
[0051]步驟S4，在所述凹槽中形成外延層中的籽晶層，在形成籽晶層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入氫氣；
[0052]步驟S5，在所述籽晶層上形成外延層中的體鍺硅層，在形成體鍺硅層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入氫氣；
[0053]步驟S6，在所述體鍺硅層上形成外延層中的蓋帽層，在形成蓋帽層后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入氫氣。
[0054]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施例做詳細(xì)的說明。
[0055]參考圖4，執(zhí)行步驟SI，提供襯底100。在本實(shí)施例中，所述襯底100為硅襯底，在其他實(shí)施例中，所述襯底100還可以為絕緣體上硅襯底等其它半導(dǎo)體襯底，對(duì)此本發(fā)明不做任何限制。
[0056]繼續(xù)參考圖4，執(zhí)行步驟S2，在所述襯底100上形成多個(gè)PMOS柵極結(jié)構(gòu)101，所述PMOS柵極結(jié)構(gòu)101包括:柵極103、位于所述柵極103側(cè)壁的柵極側(cè)墻102以及位于所述柵極103上表面的外延阻擋層104。其中，外延阻擋層104的作用為在后續(xù)凹槽中選擇性外延生長外延層時(shí)為柵極103提供阻擋，防止在柵極103上形成外延層。
[0057]參考圖5，執(zhí)行步驟S3，以所述柵極結(jié)構(gòu)101為掩模，對(duì)所述襯底100進(jìn)行刻蝕，在多個(gè)PMOS柵極結(jié)構(gòu)101之間的襯底100中形成凹槽105，所述凹槽105的作用是用于形成PMOS晶體管的應(yīng)力層。
[0058]本實(shí)施例中所述凹槽105為Σ形，在其他實(shí)施例中，凹槽105還可以為其他形狀。
[0059]參考圖6,執(zhí)行步驟S4,在所述凹槽105中選擇性外延生長籽晶層107,所述籽晶層107為覆蓋所述凹槽105內(nèi)表面的較薄的鍺硅層，所述籽晶層107為本征半導(dǎo)體層，作為之后外延生長摻雜有硼離子的體鍺硅層的基底，能夠起到防止體鍺硅層中硼離子擴(kuò)散的作用。
[0060]步驟S4在外延腔室內(nèi)進(jìn)行，外延腔室內(nèi)的氣壓在I托到100托的范圍內(nèi)，溫度在500攝氏度到800攝氏度的范圍內(nèi)。
[0061]在本實(shí)施例中，在外延生長籽晶層107的過程中，采用的氣體包括硅烷、氯化氫、
二氯二氫硅、乙硼烷、鍺烷和氫氣。
[0062]其中，硅烷、氯化氫、二氯二氫硅、鍺烷的流量在I標(biāo)況毫升每分鐘到1000標(biāo)況毫升每分鐘的范圍內(nèi)，氫氣的流量在0.1標(biāo)況升每分鐘到50標(biāo)況升每分鐘的范圍內(nèi)。
[0063]在其他實(shí)施例中，在外延生長籽晶層107的過程中，采用的氣體還包括其他現(xiàn)有技術(shù)中用于外延生長鍺硅的氣體，本發(fā)明對(duì)此不作限制。
[0064]參考圖7，在形成籽晶層107后降低外延腔室內(nèi)的氣壓，并向外延腔室內(nèi)通入凈化氣體108，在本實(shí)施例中，所述凈化氣體108為氫氣。
[0065]具體地，將外延腔室內(nèi)的氣壓降低到I托到20托的范圍內(nèi)，氫氣108的流量為30標(biāo)況升每分鐘到50標(biāo)況升每分鐘的范圍內(nèi)，通入氫氣的時(shí)間為I分鐘到2分鐘。
[0066]將外延腔室內(nèi)的氣壓降低到I托到20托的范圍內(nèi)，使得外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體硅烷、氯化氫、二氯二氫硅、鍺烷等中的大部分被排出，通入氫氣108的時(shí)間為I分鐘到2分鐘，進(jìn)一步推動(dòng)并排出外延腔室內(nèi)的反應(yīng)氣體，降低球狀顆粒污染物106生成的概率。
[0067]此外，本實(shí)施例采用氫氣作為凈化氣體，利用氫氣的還原性，可以將外延腔室內(nèi)的氧化物等雜質(zhì)還原為水，進(jìn)一步清潔柵極結(jié)構(gòu)101的表面。
[0068]參考圖8，執(zhí)行步驟S5，在所述凹槽105中的籽晶層107表面選擇性外延生長體鍺硅層109并將所述