[发明专利]形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法有效

专利信息
申请号: 201510716917.6 申请日: 2015-10-28
公开(公告)号: CN105405766B 公开(公告)日: 2018-09-04
发明(设计)人: 谭俊;高剑琴;黄秋铭;钟健 申请(专利权)人: 上海华力微电子有限公司
主分类号: H01L21/336 分类号: H01L21/336;H01L29/24
代理公司: 上海申新律师事务所 31272 代理人: 俞涤炯
地址: 201203 上海市浦*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 形成 区外 延锗硅 均匀 轮廓 方法
【说明书】:

发明主要涉及一种形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,包括以下步骤:在一个衬底上预制备栅极结构;在衬底的顶部刻蚀形成第一、第二沟槽,使栅极结构布置在衬底位于第一、第二沟槽之间的区域的上方;刻蚀第一、第二沟槽各自的侧壁直至在它们的侧壁上形成向内凹陷的凹槽;刻蚀第一、第二沟槽各自带有凹槽的侧壁以增加侧壁的粗糙程度;在第一、第二沟槽中填充锗硅材料以分别形成漏极区和源极区。

技术领域

本发明主要涉及半导体器件,更确切地说,涉及一种带有锗硅材料作为场效应晶体管器件的源极区和漏极区的半导体器件及其对应的制备方法,藉此来增强场效应晶体管器件的栅极控制和电流驱动能力。

背景技术

半导体集成电路行业经历着快速的增长,高速发展期间让每芯片单元面积上总器件的数量不断增加成为可能,但是器件单元本身的几何尺寸不断降低,这种尺寸的降低为提高生产效益和降低成本提供了益处,但是同步也让芯片的加工和制造趋于复杂化。例如,随着金属氧化物半导体场效应晶体管通过技术节点来减小尺寸,已经出现了应变的源极区和漏极区来增加载流子的迁移率,实现器件的性能改善。应力的措施使得半导体的晶格变形或者应变,影响着半导体的能带排列和电荷传输特性。尽管当前出现了利用锗硅材料作为应变的漏极区和源极区来适用于器件性能的改善,但改善的效果上并不令人完全满意。由本发明后续的详细说明和所附的权利要求中,在结合本发明伴随着的图式和先前技术的基础之上,本发明揭示的特征和方案将变得清晰。

发明内容

在一些实施例中,本发明涉及一种形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,包括以下步骤:步骤S1:在一个衬底上预制备栅极结构;步骤S2:在衬底的顶部刻蚀形成第一、第二沟槽,使栅极结构布置在衬底位于第一、第二沟槽之间的区域的上方;步骤S3:刻蚀第一、第二沟槽各自的侧壁直至在它们的侧壁上形成向内凹陷的凹槽;步骤S4:刻蚀第一、第二沟槽各自带有凹槽的侧壁以增加侧壁的粗糙程度;步骤S5:在第一、第二沟槽中填充锗硅材料以分别形成漏极区和源极区。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S2中,形成第一、第二沟槽带有与衬底所在平面相正交的呈现为垂直平面的侧壁形貌。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S3中,藉由各向异性的湿法刻蚀,将第一、第二沟槽各自的侧壁刻蚀成带有上部倾斜面和下部倾斜面的Σ型的侧壁形貌。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S4中,藉由干法刻蚀第一、第二沟槽各自的侧壁,在第一、第二沟槽各自带有凹槽的侧壁表面形成蜂窝状的绒面结构。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S3中,第一、第二沟槽各自的带有的上部倾斜面和下部倾斜面均为<111>晶面。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S3中,采用含有氯化氢的蚀刻气体来蚀刻第一、第二沟槽各自的内壁表面,并且进行干法蚀刻的条件满足:将温度控制在550~750℃范围内,压强在10~700torr范围内,气体流量在70~300sccm范围内及刻蚀时间在3~120s范围内。

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S5中,包括以下分/子步骤:子步骤S5.1:在第一、第二沟槽的底部和侧壁外延生长一个缓冲层(Buffer layer);以及步骤S5.2:在第一、第二沟槽内部外延生长锗硅材料(Bulk layer);步骤S5.3:在第一、第二沟槽内的锗硅材料上表面外延生长硅材料(Silicon-Cap layer);

上述的形成源漏区外延锗硅均匀轮廓的方法,在步骤S5.1中制备的缓冲层为低掺杂浓度锗硅的一个籽晶层,其掺杂浓度低于步骤S5.2中制备的锗硅材料的浓度,以及籽晶层的厚度在的范围内。

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