專利名稱：半導(dǎo)體器件的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法，特別涉及一種具有鍺硅層的PMOS晶體 管的制作方法
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體器件、尤其MOS晶體管中，提高場(chǎng)效應(yīng)晶體管的開(kāi)關(guān)頻率的一種主要方 法是提高驅(qū)動(dòng)電流，而提高驅(qū)動(dòng)電流的主要途徑是提高載流子遷移率?，F(xiàn)有一種提高場(chǎng) 效應(yīng)晶體管載流子遷移率的技術(shù)是應(yīng)力記憶技術(shù)GtressMemorization Technique,簡(jiǎn)稱 SMT)，通過(guò)在場(chǎng)效應(yīng)晶體管的溝道區(qū)域形成穩(wěn)定應(yīng)力，提高溝道中的載流子遷移率。通常 拉張應(yīng)力可以使得溝道區(qū)域中的分子排列更加疏松，從而提高電子的遷移率，適用于N型 MOS (以下以NMOS表示)晶體管；而壓應(yīng)力使得溝道區(qū)域內(nèi)的分子排布更加緊密，有助于提 高空穴的遷移率，適用于PMOS (以下以PMOS表示)晶體管。例如，可以通過(guò)在PMOS晶體管 的源/漏區(qū)嵌入鍺硅(SiGe)來(lái)引入壓應(yīng)力，以提高空穴遷移率。在現(xiàn)有技術(shù)中，對(duì)于PMOS晶體管，在注入摻雜離子之后，會(huì)執(zhí)行快速熱退火(RTA) 或激光熱退火(LSA)的工藝，以松弛所述鍺硅層，降低PMOS晶體管的缺陷密度和結(jié)泄漏電流。在激光熱退火工藝中，從激光器射出的激光脈沖形成截面細(xì)長(zhǎng)的矩形光束，通過(guò) 在左、右方向和上、下方向移動(dòng)依序掃掠完生成有半導(dǎo)體器件的半導(dǎo)體晶片的所有區(qū)域。具 體來(lái)講，采用弧形掃掠方式或線形掃掠方式，將產(chǎn)生的矩形光束自所述半導(dǎo)體晶片的這一 邊掃掠至其那一邊，然后再自所述半導(dǎo)體晶片的那一邊掃掠回至其這一邊；如此，循環(huán)往復(fù) 地掃掠，從而將所述半導(dǎo)體晶片的所有區(qū)域都覆蓋，完成一個(gè)行程的激光熱退火工藝。當(dāng)所 述半導(dǎo)體晶片需執(zhí)行多行程激光熱退火工藝時(shí)，則多個(gè)行程的激光熱退火工藝間的處掃掠 方式和掃掠順序都相同。由于在上述激光熱掃掠過(guò)程中，包括鍺硅層在內(nèi)的各膜層在受熱 狀態(tài)下會(huì)加劇應(yīng)力形變，最終導(dǎo)致所述半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生翹曲，影響半導(dǎo)體器件的性能，降低 產(chǎn)品的良率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是在于提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，解決現(xiàn)有技術(shù)中采用單行 程激光熱退火工藝增加半導(dǎo)體晶片翹曲度而影響產(chǎn)品良率的問(wèn)題。本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體 晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏區(qū)中嵌入鍺硅層；執(zhí)行多行程的激光熱退火工藝，且相鄰 兩行程的激光熱退火工藝中的掃掠路徑之間具有交叉角。可選地，所述提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏 區(qū)中嵌入鍺硅層具體包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極介電層和位 于柵極介電層上的柵極；在所述半導(dǎo)體襯底外延生成鍺硅層，所述鍺硅層位于所述柵極的 兩側(cè)；以柵極為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜源/漏區(qū)；在柵極介電層和柵極的相對(duì)二側(cè)形成隔離側(cè)壁；以柵極和隔離側(cè)壁為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行 重?fù)诫s離子注入，形成重?fù)诫s源/漏區(qū)?？蛇x地，所述鍺硅層的厚度為500埃至2000埃?？蛇x地，所述鍺硅層中鍺的含量為15%至40%。可選地，所述執(zhí)行多行程的激光熱退火包括在完成上一行程激光熱退火工藝之 后且開(kāi)始執(zhí)行下一行程激光熱退火工藝之前，調(diào)整所述下一行程激光熱退火工藝的掃掠方 向或者所述半導(dǎo)體晶片的位置，使得所述下一行程激光熱退火工藝的掃掠路徑與相鄰的上 一行程激光熱退火工藝的掃掠路徑之間具有交叉角?？蛇x地，所述交叉角的角度為45度、90度、135度或180度。可選地，所述每一行程激光熱退火工藝的溫度為1050攝氏度至1300攝氏度，掃掠 時(shí)間為100微秒至1毫秒?？蛇x地，所述多行程的激光熱退火工藝具體為兩行程、四行程或八行程的激光熱 退火工藝?？蛇x地，所述激光熱退火采用弧形掃掠方式或線形掃掠方式?？蛇x地，所述執(zhí)行多行程的激光熱退火的激光器為二氧化碳激光器。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明所提供的半導(dǎo)體器件的制作方法具有如下優(yōu)點(diǎn)對(duì)半導(dǎo) 體器件中嵌入的鍺硅層采用多行程的激光熱退火，松弛所述鍺硅層，增加其延展性，相應(yīng)降 低應(yīng)力，使得半導(dǎo)體晶片獲得低翹曲度的效果。


圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制作方法在第一實(shí)施例中的流程示意圖；圖2為根據(jù)所述圖1中步驟Sl所形成的PMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為在第一實(shí)施例中根據(jù)步驟S2至步驟S4對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱退火工藝 的狀態(tài)變化圖；圖4為在第二實(shí)施例中對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱退火工藝的狀態(tài)變化圖；圖5為在第三實(shí)施例中對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱退火工藝的狀態(tài)變化圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)在半導(dǎo)體器件制作工藝中，晶體管(例如PMOS晶體管)的源 /漏區(qū)嵌入有鍺硅(SiGe)，在后續(xù)進(jìn)行激光熱退火過(guò)程中，包括鍺硅層在內(nèi)的各膜層在受 熱狀態(tài)下會(huì)加劇應(yīng)力形變，最終導(dǎo)致半導(dǎo)體晶片產(chǎn)生翹曲，影響半導(dǎo)體器件的性能，降低產(chǎn) 品的良率。因此，本發(fā)明的發(fā)明人設(shè)想在半導(dǎo)體器件制作過(guò)程中可以執(zhí)行多行程的激光熱退 火工藝，且相鄰兩行程激光熱退火工藝中的掃掠路徑相互交叉呈一定的角度，使得半導(dǎo)體 器件中各膜層的應(yīng)力在不同掃掠路徑的激光熱退火工藝中達(dá)到一個(gè)相對(duì)的平衡，相應(yīng)降低 應(yīng)力，使得半導(dǎo)體晶片獲得低翹曲度的效果。為使本發(fā)明的上述目的、特征與優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明 的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。圖1為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制作方法在第一實(shí)施例中的流程示意圖，包括
步驟Sl，提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏區(qū)中 嵌入鍺硅層；步驟S2，執(zhí)行第一行程的激光熱退火工藝；步驟S3，調(diào)整所述半導(dǎo)體晶片的位置；步驟S4，執(zhí)行第二行程的激光熱退火工藝，所述第二行程激光熱退火工藝的掃掠 路徑與第一行程激光熱退火工藝的掃掠路徑成之間具有交叉角。下面結(jié)合附圖對(duì)上述步驟進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。 首先執(zhí)行步驟Sl，提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源 /漏區(qū)中嵌入鍺硅層。在一實(shí)施例中，上述步驟Sl具體可包括如下子步驟提供半導(dǎo)體襯底，在所述半 導(dǎo)體襯底上形成有柵極介電層和位于柵極介電層上的柵極；在所述半導(dǎo)體襯底外延生成鍺 硅層，所述鍺硅層位于所述柵極的兩側(cè)；以柵極為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注 入，形成輕摻雜源/漏區(qū)；在柵極介電層和柵極的相對(duì)兩側(cè)形成隔離側(cè)壁；以柵極和隔離側(cè) 壁為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入，形成重?fù)诫s源/漏區(qū)。圖2為根據(jù)所述步驟Sl所形成的PMOS晶體管的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖2所示，形成 的PMOS晶體管包括半導(dǎo)體襯底200，在半導(dǎo)體襯底200中形成有例如注有磷離子的N型 阱；在半導(dǎo)體襯底200上外延生成的鍺硅層202，其中所述鍺硅層202具有約15%至40% 的鍺含量和約500埃至2000埃的厚度；形成在半導(dǎo)體襯底200內(nèi)的源/漏區(qū)204 ；以及形 成在半導(dǎo)體襯底200上的柵極介電層206、位于柵極介電層206上的柵極208以及位于柵極 介電層206和柵極208兩側(cè)的隔離側(cè)壁210。另外，我們易知，對(duì)于PMOS晶體管，在晶體管的源/漏區(qū)中嵌入鍺硅(SiGe)JIA 壓應(yīng)力，使得溝道區(qū)域內(nèi)的分子排布更加緊密，有助于提高空穴的遷移率。步驟S2，執(zhí)行第一行程的激光熱退火工藝。在第一實(shí)施例中，所述激光熱退火工藝 采用的是弧形掃掠方式(即激光所形成的掃掠路徑為弧形)，由激光器所產(chǎn)生的激光光束 對(duì)所述半導(dǎo)體晶片掃掠是按照自下而上、左右來(lái)回的處理軌跡進(jìn)行的。具體來(lái)講在第一行 掃掠時(shí)，是由激光光束從所述半導(dǎo)體晶片的下端自左往右地掃掠，掃掠所形成的路徑為弧 形；接著，調(diào)整所述激光器上移一定距離，所述距離等于或略小于所述激光光束的長(zhǎng)度；接 著，在第二行掃掠時(shí)，是由激光光束從所述半導(dǎo)體晶片的下端自右往左地掃掠；重復(fù)上述各 步驟，自左往右再自右往左地往復(fù)掃掠，直至由激光光束將所述半導(dǎo)體晶片整個(gè)地掃掠一 遍，完成第一行程的激光熱退火工藝。所述執(zhí)行多行程的激光熱退火的激光光束可以由激光器產(chǎn)生，優(yōu)選地，所述激光 器為二氧化碳激光器。所述二氧化碳激光器是以C02氣體作為工作物質(zhì)，放電管通常是由 玻璃或石英材料制成，里面充以C02氣體和其他輔助氣體(主要是氦氣和氮?dú)?，一般還有少 量的氫或氙氣)；電極一般是鎳制空心圓筒；諧振腔的一端是鍍金的全反射鏡，另一端是用 鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡。當(dāng)在電極上施加高電壓(一般是直流的或低頻交流的)，放 電管中產(chǎn)生輝光放電，用鍺或砷化鎵磨制的部分反射鏡就有激光輸出，其波長(zhǎng)為10. 6微米 附近的中紅外波段。在一實(shí)施例中，所述形成的激光光束大致呈矩形，長(zhǎng)度可以為8毫米至 9毫米，寬度為0. 1毫米至0. 2毫米。另外，在上述第一行程的激光熱退火工藝中，所述激光器產(chǎn)生的激光光束的溫度為1050攝氏度至1300攝氏度，脈寬在幾十納秒量級(jí)，掃掠時(shí)間為100微秒至1毫秒。在這 里，所述掃掠時(shí)間具體指激光光束掃掠半導(dǎo)體晶片上的任一點(diǎn)所需耗費(fèi)的時(shí)間。需說(shuō)明的是，在其他實(shí)施例中，步驟S2中的各子步驟仍可作其他的變更。例如，在 進(jìn)行一次掃掠后調(diào)整所述激光器上移一定距離也可以通過(guò)調(diào)整所述半導(dǎo)體晶片下移相應(yīng) 的距離來(lái)實(shí)現(xiàn)，具有類似的效果。步驟S3，調(diào)整所述半導(dǎo)體晶片的位置。在本實(shí)施例中，所述調(diào)整所述半導(dǎo)體晶片 的位置是將所述半導(dǎo)體晶片以順時(shí)針?lè)较蚧蚰鏁r(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)90度。具體包括找到所述半 導(dǎo)體晶片的定位標(biāo)記(即晶片缺口 notch)；順時(shí)針或逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)所述半導(dǎo)體晶片，直至使 得旋轉(zhuǎn)后的定位標(biāo)記的新坐標(biāo)相對(duì)于旋轉(zhuǎn)前的原有坐標(biāo)相差90度角。當(dāng)然，在其他實(shí)施例 中，所述旋轉(zhuǎn)的角度可以根據(jù)實(shí)際情況而作適應(yīng)性調(diào)整，例如所述旋轉(zhuǎn)角度也可以為45度 或135度。步驟S4，執(zhí)行第二行程的激光熱退火工藝。在第一實(shí)施例中與步驟S4相類似。具 體來(lái)講在第一行掃掠時(shí)，是由激光光束從所述半導(dǎo)體晶片的下端自左往右地掃掠，掃掠所 形成的路徑為弧形；接著，調(diào)整所述激光器上移一定距離，所述距離等于或略小于所述激光 光束的長(zhǎng)度；接著，在第二行掃掠時(shí)，是由激光光束從所述半導(dǎo)體晶片的下端自右往左地掃 掠；重復(fù)上述各步驟，自左往右再自右往左地往復(fù)掃掠，直至由激光光束將所述半導(dǎo)體晶片 整個(gè)地掃掠一遍，完成第二行程的激光熱退火工藝。圖3為在第一實(shí)施例中根據(jù)步驟S2至步驟S4對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱退火工藝 的狀態(tài)變化圖。如圖3所示，第一行程激光熱退火工藝中激光束所形成的掃掠路徑與第二 行程激光熱退火工藝中激光束所形成的掃掠路徑相互交叉(相鄰二行程的激光熱退火工 藝中的掃掠路徑之間交叉角的角度為90度)，使得第一行程激光熱退火工藝中對(duì)半導(dǎo)體晶 片W所產(chǎn)生的應(yīng)力與第二行程激光熱退火工藝中對(duì)半導(dǎo)體晶片W所產(chǎn)生的應(yīng)力相互抵消， 使得半導(dǎo)體晶片獲得低翹曲度的效果。圖4為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制作方法在第二實(shí)施例中對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱 退火工藝的狀態(tài)變化圖。如圖5所示，與第一實(shí)施例相比，在第二實(shí)施例中，第一行程激光 熱退火工藝中激光束所形成的掃掠路徑與第二行程激光熱退火工藝中激光束所形成的掃 掠路徑也是相互交叉的(相鄰二行程的激光熱退火工藝中的掃掠路徑之間交叉角的角度 為90度)；相對(duì)于上述第一實(shí)施例中的執(zhí)行的激光熱退火工藝采用的是弧形掃掠方式，在 第二實(shí)施例中采用的則是線形掃掠方式。在第二實(shí)施例中，同樣具有消除半導(dǎo)體晶片W中 應(yīng)力的效果。圖5為本發(fā)明半導(dǎo)體器件的制作方法在第三實(shí)施例中對(duì)半導(dǎo)體晶片執(zhí)行激光熱 退火工藝的狀態(tài)變化圖。如圖5所示，與圖3所示的第一實(shí)施例作對(duì)比在第一實(shí)施例中執(zhí) 行了兩行程的激光熱退火工藝，而在第二實(shí)施例中則執(zhí)行了四行程的激光熱退火工藝；在 第一實(shí)施例中相鄰兩行程激光熱退火工藝之間半導(dǎo)體晶片所旋轉(zhuǎn)的角度(即交叉角)為90 度，而在第三實(shí)施例中相鄰兩行程激光熱退火工藝之間半導(dǎo)體晶片所旋轉(zhuǎn)的角度(即交叉 角)為45度。綜上所述，本發(fā)明提供了半導(dǎo)體器件的制作方法，主要在執(zhí)行多行程的激光熱退 火工藝時(shí)，相鄰兩行程激光熱退火工藝中的掃掠路徑之間具有交叉角，使得半導(dǎo)體器件中 各膜層的應(yīng)力在不同掃掠路徑的激光熱退火工藝中達(dá)到一個(gè)相對(duì)的平衡，相應(yīng)降低應(yīng)力，使得半導(dǎo)體晶片獲得低翹曲度的效果。 本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開(kāi)如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明，任何本領(lǐng)域技 術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保 護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，包括提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏區(qū)中嵌入鍺硅層； 執(zhí)行多行程的激光熱退火工藝，且相鄰兩行程的激光熱退火工藝中的掃掠路徑之間具 有交叉角。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述提供形成有PMOS 晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏區(qū)中嵌入鍺硅層具體包括提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極介電層和位于柵極介電層上的柵極；在所述半導(dǎo)體襯底外延生成鍺硅層，所述鍺硅層位于所述柵極的兩側(cè)； 以柵極為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入，形成輕摻雜源/漏區(qū)； 在柵極介電層和柵極的相對(duì)二側(cè)形成隔離側(cè)壁；以柵極和隔離側(cè)壁為掩膜，在半導(dǎo)體襯底內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入，形成重?fù)诫s源/漏區(qū)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述鍺硅層的厚度為 500埃至2000埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述鍺硅層中鍺的含 量為15%至40%。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述執(zhí)行多行程的激 光熱退火包括在完成上一行程激光熱退火工藝之后且開(kāi)始執(zhí)行下一行程激光熱退火工藝 之前，調(diào)整所述下一行程激光熱退火工藝的掃掠方向或者所述半導(dǎo)體晶片的位置，使得所 述下一行程激光熱退火工藝的掃掠路徑與相鄰的上一行程激光熱退火工藝的掃掠路徑之 間具有交叉角。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述交叉角的角度為 45度、90度或135度。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述每一行程激光熱 退火工藝的溫度為1050攝氏度至1300攝氏度，掃掠時(shí)間為100微秒至1毫秒。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述多行程的激光熱 退火工藝具體為兩行程、四行程或八行程的激光熱退火工藝。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述激光熱退火采用 弧形掃掠方式或線形掃掠方式。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體器件的制作方法，其特征在于，所述執(zhí)行多行程的激 光熱退火的激光器為二氧化碳激光器。
全文摘要
一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括提供形成有PMOS晶體管的半導(dǎo)體晶片，在所述PMOS晶體管的源/漏區(qū)中嵌入鍺硅層；執(zhí)行多行程的激光熱退火工藝，且相鄰兩行程的激光熱退火工藝中的掃掠路徑之間具有交叉角。相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明能夠使得半導(dǎo)體器件中各膜層的應(yīng)力在不同掃掠路徑的激光熱退火工藝中達(dá)到力的相對(duì)平衡，相應(yīng)降低應(yīng)力，使得半導(dǎo)體晶片獲得低翹曲度的效果。
文檔編號(hào)H01L21/336GK102097318SQ200910201180
公開(kāi)日2011年6月15日 申請(qǐng)日期2009年12月15日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月15日
發(fā)明者何永根, 劉佑銘 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司