專利名稱：半導(dǎo)體器件及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制作方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體技術(shù)發(fā)展到65nm技術(shù)節(jié)點(diǎn)甚至更小，在CMOS工藝中開始使用應(yīng)力技術(shù)來提高半導(dǎo)體器件的性能。目前，前沿的CMOS技術(shù)通常利用應(yīng)力臨近技術(shù)(StressProximity Technology, SPT)來提高應(yīng)力從應(yīng)力襯里(Stress Liner)向溝道區(qū)域的遷移能力。在傳統(tǒng)的SPT工藝中，通常是在源極和漏極離子注入之后去除間隙壁層，并沉積應(yīng)力襯里以使其更靠近溝道區(qū)域，以提高溝道區(qū)域內(nèi)的載流子遷移率，從而改善MOS器件 的電學(xué)性能。圖1A-1D為現(xiàn)有技術(shù)中的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件過程中各步驟的示意圖。如圖IA所示，提供半導(dǎo)體襯底100。半導(dǎo)體襯底100上形成有柵極110，其中，柵極110分別包括柵氧化物層和柵極材料層。在柵極110兩側(cè)形成有偏移間隙壁(Offsetspacer) 120,相應(yīng)地,在柵極110兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中分別形成有第一淺摻雜區(qū)140Α和第二淺摻雜區(qū)140Β。此外，偏移間隙壁120的外側(cè)還形成有主間隙壁(main spacer)130,相應(yīng)地，在柵極110兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100中分別形成有源極150A和漏極150B。如圖IB所示，將主間隙壁130去除。如圖IC所示，在圖IB所示的器件上形成應(yīng)力襯里160。如圖ID所示，執(zhí)行退火工藝以使應(yīng)力遷移至溝道區(qū)域，并去除應(yīng)力襯里160。在上述SPT工藝中，由于應(yīng)力襯里160均形成在溝道區(qū)域的上方，且與溝道區(qū)域的距離較遠(yuǎn)，因此會影響應(yīng)力從應(yīng)力襯里160至溝道區(qū)域的遷移效果，進(jìn)而不能有效地改善溝道內(nèi)載流子遷移率。因此，需要一種半導(dǎo)體器件的制作方法，以解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題。

發(fā)明內(nèi)容
在發(fā)明內(nèi)容部分中引入了一系列簡化形式的概念，這將在具體實(shí)施方式
部分中進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明的發(fā)明內(nèi)容部分并不意味著要試圖限定出所要求保護(hù)的技術(shù)方案的關(guān)鍵特征和必要技術(shù)特征，更不意味著試圖確定所要求保護(hù)的技術(shù)方案的保護(hù)范圍。為了解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本發(fā)明提出了一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括a)提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，在所述柵極的兩側(cè)形成有間隙壁；
b)對所述半導(dǎo)體襯底執(zhí)行凹槽工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域形成凹槽；c)執(zhí)行源/漏極摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成源極和漏極；以及d)執(zhí)行SPT工藝。優(yōu)選地，所述a)步驟中提供的所述半導(dǎo)體襯底中還形成有第一淺摻雜區(qū)和第二淺摻雜區(qū)，所述第一淺摻雜區(qū)和所述第二淺摻雜區(qū)位于所述柵極的兩側(cè)。
優(yōu)選地，所述間隙壁包括偏移間隙壁與位于所述偏移間隙壁外側(cè)的主間隙壁，所述a)步驟包括提供所述半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成所述柵極；在所述柵極兩側(cè)形成偏移間隙壁；執(zhí)行淺摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成所述第一淺摻雜區(qū)和所述第二淺摻雜區(qū)；以及在所述偏移間隙壁的外側(cè)形成主間隙壁。優(yōu)選地，所述SPT工藝包括去除所述主間隙壁；形成覆蓋所述柵極、所述偏移間隙壁和所述凹槽的應(yīng)力襯里；執(zhí)行退火工藝；和去除所述應(yīng)力襯里。優(yōu)選地，所述凹槽工藝包括至少一個循環(huán)步驟，所述循環(huán)步驟包括氧化所述柵極兩側(cè)的所述暴露區(qū)域，以在所述暴露區(qū)域的表面形成氧化物；去除所述氧化物，以在所述暴露區(qū)域形成凹槽。優(yōu)選地，所述氧化物是采用氧氣或臭氧的等離子體對所述暴露區(qū)域進(jìn)行氧化來形成的。
·
優(yōu)選地，所述氧氣或所述臭氧的流速為5000-20000sccm。優(yōu)選地，所述等離子體的功率為100-1500W。優(yōu)選地，采用氧氣或臭氧的等離子體對所述暴露區(qū)域進(jìn)行氧化的反應(yīng)溫度為200-550oC。優(yōu)選地，去除所述氧化物的方法為濕法刻蝕。優(yōu)選地，所述氧化物的厚度為5-80埃。優(yōu)選地，根據(jù)器件性能的需要，多次執(zhí)行所述循環(huán)步驟，以得到所需的凹槽深度。優(yōu)選地，上述步驟b)是在所述步驟c)之后執(zhí)行的。優(yōu)選地，所述SPT工藝包括去除所述間隙壁；形成覆蓋所述柵極和所述凹槽的應(yīng)力襯里；執(zhí)行退火工藝；和去除所述應(yīng)力襯里。優(yōu)選地，所述凹槽的深度為5-200埃。本發(fā)明還提供一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；形成在所述半導(dǎo)體襯底上的柵極；形成在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域的凹槽；以及形成在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中的源極和漏極。優(yōu)選地，所述凹槽的深度為5-200埃。綜上所述，本發(fā)明通過在柵極兩側(cè)的暴露區(qū)域形成凹槽，一方面可以使得隨后形成的應(yīng)力襯里更靠近溝道區(qū)域，以提高應(yīng)力遷移效果，進(jìn)而有效地改善溝道內(nèi)載流子遷移率；另一方面可以使得應(yīng)力襯里對柵極的形變具有良好的抑制作用。


本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。在附圖中，
圖1A-1D為現(xiàn)有技術(shù)中的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件過程中各步驟的示意 圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件的流程圖；以及圖3A-3F為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件的工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。
具體實(shí)施方式
接下來，將結(jié)合附圖更加完整地描述本發(fā)明，附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例。但是，本發(fā)明能夠以不同形式實(shí)施，而不應(yīng)當(dāng)解釋為局限于這里提出的實(shí)施例。相反地，提供這些實(shí)施例將使公開徹底和完全，并且將本發(fā)明的范圍完全地傳遞給本領(lǐng)域技術(shù)人員。在附圖中，為了清楚，層和區(qū)的尺寸以及相對尺寸可能被夸大。自始至終相同附圖標(biāo)記表示相同的元件。應(yīng)當(dāng)明白，當(dāng)元件或?qū)颖环Q為“在...上”、“與...相鄰”、“連接到”或“耦合到”其它元件或?qū)訒r，其可以直接地在其它元件或?qū)由?、與之相鄰、連接或耦合到其它元件或?qū)?，或者可以存在居間的元件或?qū)?。相反，?dāng)元件被稱為“直接在...上”、“與...直接相鄰”、“直接連接到”或“直接耦合到”其它元件或?qū)訒r，則不存在居間的元件或?qū)?。圖2為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件的流程圖，圖3A-3F為根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的采用SPT工藝制作半導(dǎo)體器件的工藝流程中各步驟所獲得的器件的剖視圖。下面將結(jié)合圖2和圖3A-3F來詳細(xì)說明本發(fā)明的方法?！?br> 首先，執(zhí)行步驟201，提供半導(dǎo)體襯底，該半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，在柵極的兩側(cè)形成有間隙壁，間隙壁包括偏移間隙壁與位于偏移間隙壁外側(cè)的主間隙壁。如圖3A所示，提供半導(dǎo)體襯底300，半導(dǎo)體襯底300可以是以下所提到的材料中的至少一種硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI )、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。半導(dǎo)體襯底300上形成有柵極310，柵極310可以分別包括柵氧化物層(未示出)和柵極材料層(未示出)。在柵極的兩側(cè)形成有間隙壁。進(jìn)一步，在半導(dǎo)體襯底301中還可以形成有隔離結(jié)構(gòu)(未示出)，所述隔離結(jié)構(gòu)可以為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(LOCOS)隔離結(jié)構(gòu)等。此外，為了降低源極和漏極之間的短溝道效應(yīng)，避免產(chǎn)生溝道漏電流，在半導(dǎo)體襯底300中還形成有第一淺摻雜區(qū)340A和第二淺摻雜區(qū)340B，第一淺摻雜區(qū)340A和第二淺摻雜區(qū)340B位于柵極310的兩側(cè)。作為示例，間隙壁包括偏移間隙壁320與位于偏移間隙壁320外側(cè)的主間隙壁330，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以采用多種方法形成圖3A所示的器件。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式，該步驟包括
a)在半導(dǎo)體襯底300上形成柵極310。該步驟可以采用本領(lǐng)域常用的方法，例如，在半導(dǎo)體襯底300上依次形成柵氧化物層和柵極材料層，然后，對柵氧化物層和柵極材料層進(jìn)行刻蝕來形成柵極310。b)在柵極310兩側(cè)形成偏移間隙壁320。作為示例，偏移間隙壁320的形成方法可以包括在半導(dǎo)體襯底300和柵極310上形成氧化物層；對氧化物層進(jìn)行刻蝕，在柵極310兩側(cè)形成偏移間隙壁320。c)執(zhí)行淺摻雜工藝，以在柵極310兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300中形成第一淺摻雜區(qū)340A和第二淺摻雜區(qū)340B。當(dāng)MOS器件為N型時，第一淺摻雜區(qū)340A和第二淺摻雜區(qū)340B中摻雜劑的類型為N型；當(dāng)MOS器件為P型時，第一淺摻雜區(qū)340A和第二淺摻雜區(qū)340B中摻雜劑的類型為P型。d)在偏移間隙壁320的外側(cè)形成主間隙壁330。作為示例，偏移間隙壁320的形成方法可以包括在半導(dǎo)體襯底300和柵極310上形成氧化物層；對氧化物層進(jìn)行刻蝕，在柵極310兩側(cè)形成偏移間隙壁320。
應(yīng)當(dāng)注意的是，以上方法僅為示范性的，并不構(gòu)成對本發(fā)明采用SPT方法制作半導(dǎo)體器件的應(yīng)用范圍的限制。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以采用其它方法來形成MOS器件。執(zhí)行步驟202，對半導(dǎo)體襯底執(zhí)行凹槽工藝，以在柵極兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域形成凹槽。 如圖3B所示,對半導(dǎo)體襯底300執(zhí)行凹槽工藝，在柵極310兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300的暴露區(qū)域形成凹槽350。在柵極310兩側(cè)的暴露區(qū)域形成凹槽350，一方面可以使得隨后形成的應(yīng)力襯里(如圖3E所示的370)更靠近溝道區(qū)域，以提高應(yīng)力遷移效果，進(jìn)而有效地改善溝道內(nèi)載流子遷移率；另一方面，凹槽350可以使得應(yīng)力襯里對柵極310的形變具有良好的抑制作用。為了很好地實(shí)現(xiàn)上述目的，優(yōu)選地，凹槽350的深度為5-200埃，更優(yōu)選地，凹槽350的深度為100-200埃。
凹槽350可以采用多種方法形成，根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式，所述凹槽工藝包括至少一個循環(huán)步驟，所述循環(huán)步驟包括
首先，氧化柵極310兩側(cè)的暴露區(qū)域，以在暴露區(qū)域的表面形成氧化物。作為示例，形成在暴露區(qū)域表面的氧化物是采用氧氣或臭氧的等離子體對該暴露區(qū)域進(jìn)行氧化來形成的。作為示例，所述氧氣或所述臭氧的流速可以為5000-20000Sccm。所述等離子體的功率為100-1500W。采用氧氣或臭氧的等離子體對所述暴露區(qū)域進(jìn)行氧化的反應(yīng)溫度為200-550°C，形成的氧化物的厚度為5-80埃。然后，去除所形成的氧化物，去除的方法可以為干法刻蝕或濕法刻蝕。然而，由于采用干法刻蝕可能會在器件表面產(chǎn)生等離子體損傷，尤其對于32nm、28nm或其以下制程，該等離子體損傷對器件影響較為嚴(yán)重，因此，優(yōu)選地，去除氧化物的方法為濕法刻蝕。根據(jù)器件性能的需要，可以多次執(zhí)行上述循環(huán)步驟，以得到所需的凹槽深度。執(zhí)行步驟203，執(zhí)行源/漏極摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成源極和漏極。如圖3C所示，執(zhí)行源/漏極摻雜工藝，在柵極310兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300中形成源極360A和漏極360B。具體地，當(dāng)MOS器件為N型時，在半導(dǎo)體襯底300中摻雜N型摻雜齊U，當(dāng)MOS器件為P型時，在半導(dǎo)體襯底300中摻雜P型摻雜劑；接著執(zhí)行退火工藝，以活化所述摻雜劑，形成源極360A和漏極360B，上述退火采用本領(lǐng)域常用的退火工藝。在形成源極360A和漏極360B之后還包括在柵極310、源極360A和漏極360B上形成金屬硅化物的步驟(在附圖中未示出)。需要說明的是上述形成凹槽的步驟是在側(cè)壁形成之后、源極和漏極形成之前執(zhí)行的，其也可以在源極和漏極形成之后金屬硅化物形成之前執(zhí)行。最后，執(zhí)行步驟204，執(zhí)行SPT工藝，提高應(yīng)力從隨后形成的應(yīng)力襯里向溝道區(qū)域的遷移能力。根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式，所述SPT工藝包括首先，去除間隙壁，所述去除的方法可以為干法刻蝕或濕法刻蝕，優(yōu)選地，為濕法刻蝕；然后，形成覆蓋柵極和凹槽的應(yīng)力襯里，以使應(yīng)力襯里中的應(yīng)力在隨后的退火過程中遷移至溝道區(qū)域內(nèi)，從而提高溝道區(qū)域內(nèi)載流子的遷移率，改善半導(dǎo)體器件的性能，所述應(yīng)力襯里為氮化硅；接著，執(zhí)行退火工藝，實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)力遷移；以及去除應(yīng)力襯里。根據(jù)本發(fā)明一個優(yōu)選實(shí)施方式，間隙壁包括偏移間隙壁320與位于偏移間隙壁320外側(cè)的主間隙壁330，所述SPT工藝包括首先，去除主間隙壁330 (如圖3D所示)，所述去除的方法可以為干法刻蝕或濕法刻蝕，優(yōu)選地，為濕法刻蝕；然后，形成覆蓋柵極310、偏移間隙壁320和凹槽350的應(yīng)力襯里370 (如圖3E所示)，以使應(yīng)力襯里370中的應(yīng)力在隨后的退火過程中遷移至溝道區(qū)域內(nèi)，從而提高溝道區(qū)域內(nèi)載流子的遷移率，改善半導(dǎo)體器件的性能，所述應(yīng)力襯里為氮化硅；接著，執(zhí)行退火工藝，實(shí)現(xiàn)上述應(yīng)力遷移；以及去除應(yīng)力襯里370。僅去除主間隙壁330而保留偏移間隙壁320，可以使偏移間隙壁320在后續(xù)形成應(yīng)力襯里370以及將其去除過程中保護(hù)柵極310免受損傷。綜上所述，本發(fā)明通過在柵極兩側(cè)的暴露區(qū)域形成凹槽，一方面可以使得隨后形成的應(yīng)力襯里更靠近溝道區(qū)域，以提高應(yīng)力遷移效果，進(jìn)而有效地改善溝道內(nèi)載流子遷移率；另一方面可以使得應(yīng)力襯里對柵極的形變具有良好的抑制作用。本發(fā)明已經(jīng)通過上述實(shí)施例進(jìn)行了說明，但應(yīng)當(dāng)理解的是，上述實(shí)施例只是用于舉例和說明的目的，而非意在將本發(fā)明限制于所描述的實(shí)施例范圍內(nèi)。此外本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施例，根據(jù)本發(fā)明的教導(dǎo)還可以做出更多種的變型和修改，這些變型和修改均落在本發(fā)明所要求保護(hù)的范圍以內(nèi)。本發(fā)明的保護(hù)范圍由 附屬的權(quán)利要求書及其等效范圍所界定。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體器件的制作方法，包括 a)提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，在所述柵極的兩側(cè)形成有間隙壁； b)對所述半導(dǎo)體襯底執(zhí)行凹槽工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域形成凹槽； c)執(zhí)行源/漏極摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成源極和漏極；以及 d)執(zhí)行SPT工藝。
2.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述a)步驟中提供的所述半導(dǎo)體襯底中還形成有第一淺摻雜區(qū)和第二淺摻雜區(qū)，所述第一淺摻雜區(qū)和所述第二淺摻雜區(qū)位于所述柵極的兩側(cè)。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，所述間隙壁包括偏移間隙壁與位于所述偏移間隙壁外側(cè)的主間隙壁，所述a)步驟包括 提供所述半導(dǎo)體襯底； 在所述半導(dǎo)體襯底上形成所述柵極； 在所述柵極兩側(cè)形成偏移間隙壁； 執(zhí)行淺摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成所述第一淺摻雜區(qū)和所述第二淺摻雜區(qū)；以及 在所述偏移間隙壁的外側(cè)形成主間隙壁。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述SPT工藝包括 去除所述主間隙壁； 形成覆蓋所述柵極、所述偏移間隙壁和所述凹槽的應(yīng)力襯里； 執(zhí)行退火工藝；和 去除所述應(yīng)力襯里。
5.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述凹槽工藝包括至少一個循環(huán)步驟，所述循環(huán)步驟包括 氧化所述柵極兩側(cè)的所述暴露區(qū)域，以在所述暴露區(qū)域的表面形成氧化物； 去除所述氧化物，以在所述暴露區(qū)域形成凹槽。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述氧化物是采用氧氣或臭氧的等離子體對所述暴露區(qū)域進(jìn)行氧化來形成的。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述氧氣或所述臭氧的流速為5000-20000sccmo
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，所述等離子體的功率為100-1500W。
9.如權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，采用氧氣或臭氧的等離子體對所述暴露區(qū)域進(jìn)行氧化的反應(yīng)溫度為200-550°C。
10.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，去除所述氧化物的方法為濕法刻蝕。
11.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述氧化物的厚度為5-80埃。
12.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，根據(jù)器件性能的需要，多次執(zhí)行所述循環(huán)步驟，以得到所需的凹槽深度。
13.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，上述步驟b)是在所述步驟c)之后執(zhí)行的。
14.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述SPT工藝包括去除所述間隙壁；形成覆蓋所述柵極和所述凹槽的應(yīng)力襯里；執(zhí)行退火工藝；和去除所述應(yīng)力襯里。
15.如權(quán)利要求I所述的方法，其特征在于，所述凹槽的深度為5-200埃。
16.一種半導(dǎo)體器件，包括半導(dǎo)體襯底；形成在所述半導(dǎo)體襯底上的柵極；形成在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域的凹槽；以及形成在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中的源極和漏極。
17.如權(quán)利要求16所述的半導(dǎo)體器件，其特征在于，所述凹槽的深度為5-200埃。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種半導(dǎo)體器件及其制作方法。所述制作方法包括a)提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，在所述柵極的兩側(cè)形成有間隙壁；b)對所述半導(dǎo)體襯底執(zhí)行凹槽工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底的暴露區(qū)域形成凹槽；c)執(zhí)行源/漏極摻雜工藝，以在所述柵極兩側(cè)的所述半導(dǎo)體襯底中形成源極和漏極；以及d)執(zhí)行SPT工藝。綜上所述，本發(fā)明通過在柵極兩側(cè)的暴露區(qū)域形成凹槽，一方面可以使得隨后形成的應(yīng)力襯里更靠近溝道區(qū)域，以提高應(yīng)力遷移效果，進(jìn)而有效地改善溝道內(nèi)載流子遷移率；另一方面可以使得應(yīng)力襯里對柵極的形變具有良好的抑制作用。
文檔編號H01L21/336GK102956490SQ20111024243
公開日2013年3月6日 申請日期2011年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月23日
發(fā)明者張彬, 鄧浩 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司