[发明专利]一种半导体器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，具体而言涉及一种半导体器件的制造方法。

背景技术

在半导体技术领域中，对于先进的半导体技术，应力工程成为器件性能提升的最重要的因素之一。对于PMOS而言，锗硅（SiGe）可以通过向沟道施加压应力改善载流子迁移率。通过良好地调节锗硅的生长，应力可以被优化到更强。

锗硅沉积是一种选择性生长，仅生长在硅（Si）材料上。为了避免锗硅在NMOS上的生长，需要在NMOS区域形成锗硅遮蔽层。氮化硅（SiN）和氧化硅（SiO₂）均可以被用作遮蔽层；由于在锗硅的湿法工艺中氧化硅很容易被去除并且不稳定，通常主要采用氮化硅（单纯采用氮化硅，或同时采用氧化硅和氮化硅）作为遮蔽层。HCl被广泛用作锗硅生长的选择气体（selective gas）以避免在氮化硅（SiN）和氧化硅（SiO₂）上生长锗硅。通过调节HCl，锗硅的选择窗口可以得到很大的改善。但是，HCl不利于锗硅的填充和锗硅的质量。有时候，由于HCl到达区域的限制，在形成锗硅的工艺中经常出现不需要的锗硅颗粒。此外，一些其他原因，例如硅颗粒、硼剂量比、或SiH₄/DCS的气体比等，也会导致锗硅颗粒的产生。

此外，本申请的发明人发现，氮化硅薄膜的表面键（surface bound）是产生锗硅颗粒的一个最重要的原因。通过ALD工艺、CVD工艺以及炉管工艺（furnance）形成的氮化硅均可以用作硬掩膜（HM）或锗硅遮蔽层。在现有技术中所采用的作为硬掩膜（HM）或锗硅遮蔽层的氮化硅薄膜中，对于其中的大多数，在薄膜的表面存在很多的硅悬垂键（Si dangling bounds），如图1所示，这些硅悬垂键很容易作为成核的种子而生长锗硅。在膜层表面的硅悬垂键越多，锗硅生长的选 择性越差且锗硅缺陷越严重。因此，在现有技术中，在锗硅工艺后往往在硬掩膜和侧壁（由锗硅遮蔽层刻蚀形成）上形成非正常的锗硅颗粒101，如图2所示。这些位于硬掩膜和侧壁上的非正常的锗硅颗粒，将影响后面的形成源漏极、形成金属硅化物（NiSi）、形成层间介电层、去除伪栅极以及形成接触孔的工艺，最终导致整个半导体器件（例如SRAM）的良率下降。

由此可见，在现有的半导体器件的制造方法中，由于作为硬掩膜或锗硅遮蔽层的氮化硅薄膜的表面往往存在很多硅悬垂键（Si dangling bounds），因此在锗硅工艺中往往在硬掩膜和侧壁上形成非正常的锗硅颗粒，最终导致制得的半导体器件的良率的下降。因此，为解决以上问题，有必要提出一种新的半导体器件的制造方法。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种半导体器件的制造方法，包括：

步骤S101：提供半导体衬底，在所述半导体衬底的NMOS区和PMOS区分别形成包括伪栅极和伪栅极硬掩膜的伪栅极结构；

步骤S102：形成覆盖所述半导体衬底以及所述伪栅极硬掩膜的遮蔽材料层，对所述遮蔽材料层进行刻蚀以形成覆盖NMOS区的锗硅遮蔽层以及位于PMOS的伪栅极两侧的锗硅临时侧壁；

步骤S103：在所述半导体衬底内形成位于PMOS的伪栅极两侧的用于容置锗硅层的沟槽；

步骤S104：在所述沟槽内形成锗硅层；

其中，在所述步骤S102与所述步骤S104之间还包括：对所述伪栅极硬掩膜、所述锗硅遮蔽层以及所述锗硅临时侧壁进行氮化处理的步骤。

可选地，所述进行氮化处理的步骤位于所述步骤S103中，所述沟槽为∑型沟槽，并且所述步骤S103包括：

步骤S1031：通过干法刻蚀在所述半导体衬底内形成位于PMOS的伪栅极两侧的用于容置锗硅层的碗状沟槽；

步骤S1032：对所述伪栅极硬掩膜、所述锗硅遮蔽层以及所述锗 硅临时侧壁进行氮化处理；

步骤S1033：通过湿法刻蚀在所述碗状沟槽的基础上刻蚀形成∑型沟槽。

可选地，所述氮化处理的方法包括去耦等离子体氮化、N₂处理、NH₃处理中的至少一种。

可选地，所述步骤S101包括：

步骤S1011：提供半导体衬底，在所述半导体衬底上形成多晶硅层和位于其上的硬掩膜材料层；

步骤S1012：对所述硬掩膜材料层进行刻蚀以形成伪栅极硬掩膜，通过所述伪栅极硬掩膜对所述多晶硅层进行刻蚀以形成伪栅极。

可选地，所述步骤S103包括：

通过干法刻蚀在所述半导体衬底内形成位于PMOS的伪栅极两侧的用于容置锗硅层的碗状沟槽；