[发明专利]晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，具体涉及一种晶体管的形成方法。

背景技术

在现有的半导体器件中，采用应力层的方法可以提升半导体器件中沟槽载流子迁移率，这种方法通过物理方法拉伸或是压缩硅晶格来达到提高CMOS器件载流子迁移率以至提高晶体管性能。

CMOS器件中PMOS晶体管的源漏区是在衬底中的Σ形凹槽中外延生长锗硅，对PMOS晶体管的沟道施加压应力，而CMOS器件中NMOS晶体管的源漏区是在衬底中的U形凹槽中填充碳化硅，对NMOS晶体管的沟道施加张应力。

图1、图2示出了现有技术形成PMOS晶体管的过程的侧视示意图，在现有技术形成PMOS晶体管的过程中，参考图1，先在硅衬底01上形成多个由栅极04、栅极侧墙03、外延阻挡层05构成的栅极结构06，以栅极结构06为掩模，对所述衬底01进行刻蚀，形成Σ形凹槽02。

参考图2，在Σ形凹槽02中外延生长锗硅层08，然后外延生长盖帽层09，在外延生长以后，外延腔室内的反应气体不能及时排除，造成一些锗硅颗粒07附着于外延阻挡层05以及栅极侧墙03表面，锗硅颗粒07的尺寸也会通过外延生长的过程而增大，形成球状颗粒污染物。在外延生长后的扫描电镜测试中，经常发现栅极结构06表面附着有球状颗粒污染物，影响晶体管的性能。

在形成NMOS晶体管的过程中，也会产生所述球状颗粒污染物，影响晶体管的性能。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，以减少栅极结构表面的球状颗粒污染物，提高晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，包括：

提供衬底；

在所述衬底上形成栅极结构；

在栅极结构之间的衬底中形成凹槽；

在所述凹槽中形成外延层；

其中，形成外延层的步骤至少包括一次以下步骤：

通过外延生长方式在所述凹槽中形成部分外延层；

在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。

可选的，形成外延层的步骤还包括：在降低外延强室内的气压之后，通入净化气体。可选的，所述晶体管为PMOS，所述衬底为硅衬底，所述外延层的材料为硅锗。

可选的，形成外延层的步骤包括：

先在凹槽中外延生长形成籽晶层；

在形成籽晶层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；

在籽晶层上形成体锗硅层；

在形成体锗硅层之后，降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；

在体锗硅层上方形成盖帽层；

在形成盖帽层之后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。

可选的，在所述凹槽中形成外延层的过程中，采用的气体包括硅烷、氯化氢、二氯二氢硅、乙硼烷、锗烷和氢气。

可选的，硅烷、氯化氢、二氯二氢硅、乙硼烷、锗烷的流量在1标况毫升每分钟到1000标况毫升每分钟的范围内，氢气的流量在0.1标况升每分钟到50标况升每分钟的范围内。

可选的，在所述凹槽中形成部分外延层的步骤包括：使外延腔室内的气压在1托到100托的范围内；温度在500摄氏度到800摄氏度的范围内。

可选的，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压的步骤包括：将外延腔室内的气压从1托到100托的范围内降低到1托到20托的范围内。

可选的，向外延腔室内通入净化气体的步骤包括：向外延腔室内通入氢气。

可选的，氢气的流量在30标况升每分钟到50标况升每分钟的范围内。

可选的，通入氢气的时间在1分钟到2分钟的范围内。

可选的，所述晶体管为NMOS，在所述凹槽中形成的外延层包括碳化硅层。

可选的，形成外延层的步骤包括：

在凹槽中形成体碳化硅层；

在形成体碳化硅层之后，降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；

在体碳化硅层上方形成盖帽层；

在形成盖帽层之后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。

与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：

在通过外延生长的方式形成晶体管应力层的过程中，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压，使得外延腔室内的反应气体中的大部分被排出，降低反应气体在栅极结构表面生成球状颗粒污染物的概率；向外延腔室内通入净化气体，将球状颗粒污染物带离栅极结构表面，使栅极结构表面清洁度提高，提高晶体管的性能。