Mos晶體管的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及MOS晶體管的制作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有半導(dǎo)體器件制作工藝中，由于應(yīng)力可以改變硅材料的能隙和載流子遷移率，因此通過應(yīng)力來提高M(jìn)OS晶體管的性能成為越來越常用的手段。具體地，通過適當(dāng)控制應(yīng)力，可以提聞載流子(NM0S晶體管中的電子，PMOS晶體管中的空穴)遷移率，進(jìn)而提聞驅(qū)動電流，以此極大地提高M(jìn)OS晶體管的性能。對于PMOS晶體管而言，可以采用嵌入式硅鍺技術(shù)(Embedded SiGe Technology)以在晶體管的溝道區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力，進(jìn)而提高載流子遷移率。所謂嵌入式硅鍺技術(shù)是指在半導(dǎo)體襯底的需要形成源極及漏極的區(qū)域中埋置硅鍺材料，利用硅與硅鍺(SiGe)之間的晶格失配對溝道區(qū)域產(chǎn)生壓應(yīng)力。
[0003]圖1至圖4是現(xiàn)有的嵌入式硅鍺技術(shù)PMOS晶體管的制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，具體如下，參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底10，在所述半導(dǎo)體襯底10上形成至少兩個柵極結(jié)構(gòu)11，所示柵極結(jié)構(gòu)11包括形成在襯底10上的柵介質(zhì)層111及形成在柵介質(zhì)層111上的柵電極112。在柵極結(jié)構(gòu)11的周圍形成側(cè)墻12。參考圖2，以側(cè)墻12為掩膜，刻蝕半導(dǎo)體襯底10，采用各向同性的干法刻蝕的方法在兩個側(cè)墻12之間的襯底上形成碗狀凹槽13。參考圖3，濕法腐蝕碗狀凹槽13形成sigma形凹槽14。參考圖4，形成sigma形凹槽14之后，在sigma形凹槽14內(nèi)填充滿娃鍺材料15。接著,對娃鍺材料15進(jìn)行離子注入形成源極和漏極。
[0004]但是，利用現(xiàn)有技術(shù)形成的PMOS晶體管的性能不好。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是利用現(xiàn)有技術(shù)形成的PMOS晶體管的性能不好。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種MOS晶體管的制作方法，包括:
[0007]提供襯底，在所述襯底上形成至少兩個分立的柵極，在所述柵極周圍形成第一側(cè)m ;
[0008]在相鄰兩個所述第一側(cè)墻之間的襯底中形成凹槽；
[0009]在所述凹槽內(nèi)形成第一半導(dǎo)體材料；
[0010]在所述凹槽內(nèi)形成第一半導(dǎo)體材料后，在所述第一側(cè)墻的周圍形成第二側(cè)墻；
[0011]以所述第二側(cè)墻為掩膜，對第一半導(dǎo)體材料進(jìn)行離子注入，形成源極和漏極。
[0012]可選的，所述凹槽為sigma形凹槽，所述離子注入的離子為硼離子。
[0013]可選的，在相鄰兩個所述第一側(cè)墻之間的襯底中形成凹槽的步驟包括:
[0014]采用各向同性干法刻蝕相鄰兩個所述第一側(cè)墻之間的襯底，形成碗狀凹槽；
[0015]采用濕法腐蝕碗狀凹槽，形成sigma形凹槽。
[0016]可選的，所述第一半導(dǎo)體材料的頂面與所述襯底頂面相平。
[0017]可選的，所述第一半導(dǎo)體材料為硅鍺。
[0018]可選的，在所述第一側(cè)墻的周圍形成第二側(cè)墻的方法之后，還包括下列步驟:
[0019]在所述第一半導(dǎo)體材料上形成第二半導(dǎo)體材料層或第三半導(dǎo)體材料層。
[0020]可選的，所述第二半導(dǎo)體材料與第一半導(dǎo)體材料為相同材料。
[0021]可選的，在所述第一半導(dǎo)體材料上形成第二半導(dǎo)體材料層，所述第二半導(dǎo)體材料層上還形成第三半導(dǎo)體材料層。
[0022]可選的，所述第三半導(dǎo)體材料層的材料為硅。
[0023]可選的，所述第一側(cè)墻與第二側(cè)墻的材料相同。
[0024]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:
[0025]在柵極結(jié)構(gòu)的周圍先形成第一側(cè)墻，第一側(cè)墻的厚度小于第一側(cè)墻與后續(xù)形成的第二側(cè)墻的厚度和。其中，本發(fā)明技術(shù)方案中的第一側(cè)墻與第二側(cè)墻的厚度和等于現(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)墻厚度。因此，相鄰的兩個第一側(cè)墻之間的距離要比相鄰的兩個第二側(cè)墻之間的距離大，也就是說，相鄰的兩個第一側(cè)墻之間的距離要比現(xiàn)有技術(shù)中相鄰的兩個側(cè)墻之間的距離大。由第一側(cè)墻定義的凹槽的橫向?qū)挾却笥诂F(xiàn)有技術(shù)中的sigma形凹槽的橫向?qū)挾取＿@樣，在離溝道最近的凹槽側(cè)壁部分與襯底表面的垂直距離和現(xiàn)有技術(shù)相同的情況下，本技術(shù)方案可以使離溝道最近的凹槽側(cè)壁部分與柵極結(jié)構(gòu)之間的水平距離減小很多。因此，在凹槽內(nèi)形成的第一半導(dǎo)體材料層能夠?qū)艠O結(jié)構(gòu)下的溝道施加最大應(yīng)力，并且施加最大應(yīng)力的程度遠(yuǎn)比現(xiàn)有技術(shù)大，從而可以提高后續(xù)形成的MOS晶體管的載流子遷移率，進(jìn)行提高后續(xù)形成的MOS晶體管的性能。
【附圖說明】
[0026]圖1至圖4是現(xiàn)有的嵌入式硅鍺技術(shù)PMOS晶體管的制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖5至圖10是本發(fā)明具體實施例中的MOS晶體管的制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0028]經(jīng)過發(fā)現(xiàn)和研究，利用現(xiàn)有技術(shù)形成的PMOS晶體管的性能不好的原因如下:
[0029]參考圖2，采用各向異性干法刻蝕的方法在相鄰兩個側(cè)墻12之間的襯底上形成碗狀凹槽13。接著，參考圖3，對碗狀凹槽13進(jìn)行濕法腐蝕，形成sigma形凹槽14。形成的sigma形凹槽14的尖端141與柵極結(jié)構(gòu)11下方的溝道之間的水平距離W太大，使得sigma形凹槽14內(nèi)形成的硅鍺對PMOS晶體管產(chǎn)生的最大應(yīng)力加不到柵極結(jié)構(gòu)11下方的溝道上，因此，sigma形凹槽14內(nèi)形成的硅鍺對PMOS晶體管產(chǎn)生的應(yīng)力不夠，從而不利于提高PMOS晶體管的載流子遷移率，進(jìn)而影響PMOS晶體管的性能。
[0030]為了解決上述技術(shù)問題，可以采用各向同性干法刻蝕的方法來增加碗狀凹槽13的橫向?qū)挾?，從而減小sigma形凹槽14的尖端141與柵極結(jié)構(gòu)11下方的溝道之間的水平距離W，進(jìn)而提高后續(xù)形成的PMOS晶體管的性能。但是效果不好，原因如下:形成碗狀凹槽13的過程中，各向同性干法刻蝕在水平方向和垂直方向都會對襯底10進(jìn)行刻蝕。因此，增加碗狀凹槽13的橫向?qū)挾鹊耐瑫r，碗狀凹槽13的縱向?qū)挾纫苍黾恿?。也就是說，為了減小sigma形凹槽14的尖端141與柵極結(jié)構(gòu)11下方的溝道之間的水平距離W，sigma形凹槽的尖端141與襯底表面間的垂直距離H也會增加，這樣，同樣會使sigma形凹槽14內(nèi)形成的硅鍺產(chǎn)生的最大應(yīng)力無法加至柵極結(jié)構(gòu)11下方的溝道上。因此，該硅鍺對后續(xù)形成的PMOS晶體管產(chǎn)生的應(yīng)力也不夠，進(jìn)而會影響PMOS晶體管的性能。
[0031]為了更好的解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種MOS晶體管的制作方法，采用本發(fā)明的方法能夠提高M(jìn)OS晶體管的性能。
[0032]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0033]首先，參考圖5，提供襯底20，在所述襯底20上形成至少兩個分立的柵極結(jié)構(gòu)21，所述柵極結(jié)構(gòu)21包括柵介質(zhì)層211和位于柵介質(zhì)層211之上的柵極212，在所述柵極結(jié)構(gòu)21周圍形成第一側(cè)墻22。
[0034]所述半導(dǎo)體襯底20的材料可以是單晶娃(monocrystalline)襯底,也可以是絕緣體上娃(silicon on insulator)襯底。當(dāng)然,它也可以是本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的其它襯底材料。
[0035]在襯底20上形成有柵介質(zhì)層211，柵介質(zhì)層211的材料為氧化硅。在柵介質(zhì)層211上形成有柵極212，柵極212的材料為多晶硅。形成柵極結(jié)構(gòu)21的方法具體為:
[0036]在襯底20上沉積一層?xùn)沤橘|(zhì)材料層(未圖示)、在柵介質(zhì)材料層上沉積柵極材料層(未圖示)，在柵極材料層上形成圖形化的掩膜層(未圖示)，掩膜層的材料可以為光刻膠或是氮化硅、氮氧化硅、氮化硼、氮化鈦、氮化鉭等硬掩膜材料，也可以為光刻膠在上、硬掩膜材料在下的組合掩膜層，組合掩膜層可以提供更好的形貌控制。以所述圖形化的掩膜層為掩膜刻蝕柵極材料層及柵介質(zhì)材料層，形成柵介質(zhì)層211和柵極212。
[0037]形成柵極結(jié)構(gòu)21后，在柵極結(jié)構(gòu)21的周圍形成第一側(cè)墻22。本實施例中，第一側(cè)墻22的材料為氮化硅。具體制作方法如下:
[0038]采用化學(xué)氣相沉積(CVD)的方法在柵極結(jié)構(gòu)21的側(cè)壁、圖形化的掩膜層的頂部和襯底20的頂面形成第一側(cè)墻材料層。接著，采用回刻的方法刻蝕第一側(cè)墻材料層，在柵極結(jié)構(gòu)21的周圍形成第一側(cè)墻22?；瘜W(xué)氣相沉積的沉積溫度為100?900°C。本實施例中，回刻形成的第一側(cè)墻22的厚度為5?200A，而第一側(cè)墻的厚度小于現(xiàn)有技術(shù)中的側(cè)墻的厚度。第一側(cè)墻22用于定義后續(xù)形成的sigma形凹槽的尖端與柵極結(jié)構(gòu)21下面的溝道間的距離。第一側(cè)墻22的厚度太大或太小，都會影響后續(xù)形成的sigma形凹槽內(nèi)的第一半導(dǎo)體材料層對溝道的應(yīng)力施加效果。
[0039]其他實施例中，形成第一側(cè)墻材料層的方法還可以為物理氣相沉積法(PhysicalVapor Deposit1n,PVD)、爐管氧化法(Furnace)、原子沉積法(Atomic Layer Deposit1n,ALD)和分子聚束外延法(Molecular Beam Epitaxy, MBE)。
[0040]接著，參考圖6，在相鄰兩個所述第一側(cè)墻22之間的襯底20中形成碗狀凹槽23。
[0041]采用各向同性干法刻蝕的方法刻蝕形成碗狀凹槽23。其中，刻蝕氣體包括溴化氫和氯氣。具體工藝如下:溴化氫的流量為200?800SCCm，氯氣的流量為20?lOOsccm，惰性氣體的流量為50?lOOOsccm，刻蝕腔室的壓力為2?200mTorr，刻蝕時間為15?60s。
[0042]接著，參考圖7，采用濕法腐蝕的方法腐蝕碗狀凹槽23，形成sigma形凹槽24。
[0043]具體為:將碗狀凹槽23 暴露在 TMAH (Tetramethyl Ammonium Hydroxied,四甲基氫氧化氨)水溶液中，TMAH水溶液腐蝕襯底20。在襯底20中形成碗狀凹槽23的區(qū)域形成sigma形凹槽24，TMAH水溶液的體積百分比濃度為2%?20%,溫度為20?80°C，時間為100 ?500so
[0044]其他實施例