[发明专利]PMOS晶体管的形成方法及CMOS晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及PMOS晶体管的形成方法及CMOS晶体管的形成方法。

背景技术

随着半导体技术的不断发展，载流子迁移率增强技术获得了广泛的研究和应用，提高沟道区的载流子迁移率能够增大MOS器件的驱动电流，提高器件的性能。

现有半导体器件制作工艺中，由于应力可以改变硅材料的能隙和载流子迁移率，因此通过应力来提高MOS晶体管的性能成为越来越常用的手段。具体地，通过适当控制应力，可以提高载流子（NMOS晶体管中的电子，PMOS晶体管中的空穴）迁移率，进而提高驱动电流，以此极大地提高MOS晶体管的性能。

目前，采用嵌入式锗硅（Embedded SiGe）技术，即在需要形成源区和漏区的区域先形成锗硅材料，然后再进行掺杂形成PMOS晶体管的源区和漏区；形成所述锗硅材料是为了引入硅和锗硅（SiGe）之间晶格失配形成的压应力，以提高PMOS晶体管的性能。

嵌入式锗硅技术的引用在一定程度上可以提高晶体管的载流子迁移率，但是在实际应用中发现，在形成晶体管工艺中，晶体管中的嵌入式锗硅质量有待提高。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种优化的PMOS晶体管的形成方法及CMOS晶体管的形成方法，提高锗硅应力层的致密度及稳定性，减少工艺对锗硅应力层的损伤，提高晶体管中锗硅应力层的质量，从而提高晶体管的驱动能力，优化晶体管的电学性能。

为解决上述问题，本发明提供一种PMOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有栅极结构；在所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成凹槽；在所述凹槽内填充满应力层；对所述应力层进行碳掺杂；对所述半导体衬底进行退火处理。

可选的，所述碳掺杂采用的工艺为离子注入或等离子体掺杂。

可选的，所述离子注入工艺具体参数为：注入能量为100ev至5kev，注入碳离子剂量为5E13atom/cm²至1E15atom/cm²。

可选的，所述退火处理的工艺为浸入式退火、尖峰退火或毫秒退火。

可选的，所述退火处理的具体工艺参数为：退火温度为900度至1300度，退火处理时间为200微秒至10秒。

可选的，所述应力层的材料为SiGe或原位掺杂B的SiGe。

可选的，所述应力层的材料中Ge的原子百分比为0至55%。

可选的，在所述应力层形成之后碳掺杂之前，还包括步骤：在所述应力层表面外延形成盖层，在对应力层进行碳掺杂时，同时对盖层进行碳掺杂。

可选的，所述盖层的材料为Si、SiGe或掺B的Si。

本发明还提供一种CMOS晶体管的形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底包括PMOS区域和NMOS区域，所述PMOS区域半导体衬底表面形成有第一栅极结构，所述NMOS区域半导体衬底表面形成有第二栅极结构；在所述第一栅极结构两侧的半导体衬底内形成第一凹槽；在所述第一凹槽内填充满第一应力层；对所述第一应力层进行碳掺杂；对所述半导体衬底进行退火处理。

可选的，所述碳掺杂的工艺为离子注入工艺或等离子体掺杂工艺。

可选的，所述离子注入工艺的具体工艺参数为：注入能量为100ev至5kev，注入碳离子剂量为5E13atom/cm²至1E15atom/cm²。

可选的，所述退火处理采用的工艺为浸入式退火、尖峰退火或毫秒退火。

可选的，所述退火处理的具体工艺参数为：退火温度为900度至1300度，退火时间为200微秒至10秒。

可选的，所述第一应力层的材料为SiGe或原位掺杂B的SiGe。

可选的，所述第一应力层的材料中Ge的原子百分比为0至55%。

可选的，在所述第一应力层形成之后碳掺杂之前，还包括步骤：在所述第一应力层表面外延形成第一盖层，在对第一应力层进行碳掺杂时，同时对第一盖层进行碳掺杂。

可选的，所述第一盖层的材料为Si、SiGe或掺B的Si。

可选的，在所述第二栅极结构两侧的半导体衬底内形成有第二应力层。

可选的，所述第二应力层的材料为SiC。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：