專利名稱：晶體管的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種晶體管的形成方法。
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件為了達(dá)到更高的運(yùn)算速度、更大的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)量、以及更多的功能，半導(dǎo)體器件朝向更高的元件密度、更高的集成度方向發(fā)展。因此，互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(Complementary Metal Oxide Semiconductor, CMOS)晶體管的柵極變得越來越細(xì)且長度變得比以往更短。然而，柵極的尺寸變化會(huì)影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能，目前，主要通過控制載流子遷移率來提高半導(dǎo)體器件性能。該技術(shù)的一個(gè)關(guān)鍵要素是控制晶體管溝道中的應(yīng)力。比如適當(dāng)控制應(yīng)力，提高了載流子(η-溝道晶體管中的電子，P-溝道晶體管中的空穴)遷移率，就能提高驅(qū)動(dòng)電流。因而應(yīng)力可以極大地提高晶體管的性能。因?yàn)楣?、鍺具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，即“金剛石”結(jié)構(gòu)，在室溫下，鍺的晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)，所以在PMOS晶體管的源、漏區(qū)形成硅鍺(SiGe)，可以引入硅和鍺硅之間晶格失配形成的壓應(yīng)力，進(jìn)一步提聞壓應(yīng)力，提聞PMOS晶體管的性能。相應(yīng)地，在NMOS晶體管的源、漏區(qū)形成碳硅(CSi)可以引入硅和碳硅之間晶格失配形成的拉應(yīng)力，進(jìn)一步提高拉應(yīng)力，提高NMOS晶體管的性能。現(xiàn)有技術(shù)中，具有應(yīng)力的晶體管的形成方法為:請(qǐng)參考圖1，提供半導(dǎo)體襯底100 ;所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成有淺溝槽隔離區(qū)103 ;所述半導(dǎo)體襯底100表面形成有柵絕緣層105 ;所述柵絕緣層105表面形成有柵電極層107 ;所述半導(dǎo)體襯底100表面形成有側(cè)墻109，所述側(cè)墻109位于所述柵絕緣層105、柵電極層107兩側(cè)；且所述柵電極層107表面還形成有形成柵絕緣層105、柵電極層107時(shí)的光刻膠層108 ；請(qǐng)參考圖2，以所述側(cè)墻109為掩膜在所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成開口 111 ；請(qǐng)參考圖3，在所述開口內(nèi)填充滿硅鍺，形成源/漏區(qū)113。然而，現(xiàn)有技術(shù)在晶體管的源漏區(qū)域形成鍺硅的方法，晶體管的性能提高有限。更多關(guān)于晶體管及其形成方法見公開號(hào)為“CN101789447A”的申請(qǐng)文件。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，晶體管的性能好。為解決上述問題，本發(fā)明的實(shí)施例提供了一種晶體管的形成方法，包括:提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的開口 ；以體積比至少為3: 2的SiH2CljP SiH4作為硅源，在所述開口內(nèi)形成第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層的深度至少為開口深度的一半；以體積比至少為3: 2的SiH4和SiH2Cl2作為硅源，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層、且與所述開口齊平的第二應(yīng)力襯墊層?？蛇x地，所述第一應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe，第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe ;或者所述第一應(yīng)力襯墊層的材料為SiC，第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiC?？蛇x地，所述第二應(yīng)力襯墊層的深度為20_50nm?？蛇x地，所述第一應(yīng)力襯墊層覆蓋所述開口的底部和側(cè)壁。可選地，所述第一應(yīng)力襯墊層的形成方法為:采用沉積工藝填充滿所述開口，形成第一應(yīng)力襯墊薄膜；形成掩膜層，所述掩膜層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)，以及部分靠近半導(dǎo)體襯底的第一應(yīng)力襯底薄膜；以所述掩膜層為掩膜刻蝕所述第一應(yīng)力襯墊薄膜，形成覆蓋所述開口的底部和側(cè)壁的第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層在開口底部和側(cè)壁的厚度均勻一致?？蛇x地，所述第一應(yīng)力襯墊層的厚度范圍為5_50nm。可選地，所述第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層的形成方法為選擇性外延沉積工藝?？蛇x地，當(dāng)所述第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時(shí)，所述選擇性外延沉積工藝的反應(yīng)物還包括:HC1、GeH4和H2?？蛇x地，采用選擇性外延沉積工藝形成第一應(yīng)力襯墊層的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為 5-20Torr，SiH2Cl2 的流量為 30_300sccm，GeH4 的流量為 5_500sccm，HCl的流量為50_200sccm, H2的流量為5_50slm?？蛇x地，采用選擇性外延沉積工藝形成第二應(yīng)力襯墊層的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為 5-20Torr，SiH4 的流量為 30_300sccm，GeH4 的流量為 5_500sccm，HCl 的流量為50_200sccm, H2的流量為5_50slm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的實(shí)施例具有以下優(yōu)點(diǎn):所述開口內(nèi)形成有第一應(yīng)力襯墊層時(shí)，采用體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiH4作為硅源，形成的第一應(yīng)力襯墊層在所述開口底部和側(cè)壁界面處的漏電流低，晶體管的性能穩(wěn)定。并且，所述開口內(nèi)還形成有位于所述第一應(yīng)力襯墊層表面的第二應(yīng)力襯墊層，采用體積比至少為3: 2的5化4和5化2(:12作為硅源，形成的所述第二應(yīng)力襯墊層的電阻小，有利于降低晶體管的電阻，形成的晶體管的功耗低，響應(yīng)速度快。進(jìn)一步的,在同一工藝步驟中通過控制SiH2Cl2和SiH4的體積比形成第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層，節(jié)省了工序，不僅形成的第一應(yīng)力襯墊層漏電流低，第二應(yīng)力襯墊層的電阻低，而且還有效去除了第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層中的雜質(zhì)，形成的各應(yīng)力襯墊層的質(zhì)量好，晶體管的性能好。


圖1-圖3是現(xiàn)有技術(shù)的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的形成方法的流程示意圖；圖5-圖8是本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖9-圖11是本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施方式
正如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)的晶體管性能差。經(jīng)過研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)形成的晶體管的性能差，主要體現(xiàn)在以下兩個(gè)方面:一是源/漏區(qū)的鍺硅與半導(dǎo)體襯底界面處漏電流高，影響了晶體管的性能的穩(wěn)定性；二是在形成與源/漏區(qū)的鍺硅的電阻高，造成晶體管的響應(yīng)速度慢，功耗高。經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在圖2所示的開口 111內(nèi)填充鍺硅時(shí)，先形成漏電流低的第一應(yīng)力襯墊層，然后在所述第一應(yīng)力襯墊層表面形成電阻小的第二應(yīng)力襯墊層，可以從晶體管的漏電流、響應(yīng)速度和功耗等多個(gè)方面提高晶體管的性能。為了使本領(lǐng)域技術(shù)人員更好的理解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。請(qǐng)參考圖4，本發(fā)明實(shí)施例的晶體管的形成方法，包括:步驟S201，提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的開口 ；步驟S203，以體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiH4作為硅源，在所述開口內(nèi)形成第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層的深度至少為開口深度的一半；步驟S205，以體積比至少為3: 2的SiH4和SiH2Cl2作為硅源，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層、且與所述開口齊平的第二應(yīng)力襯墊層。具體的，請(qǐng)參考圖5-圖11，圖5-圖11示出了本發(fā)明各實(shí)施例中晶體管的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。第一實(shí)施例請(qǐng)參考圖5，提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底300、位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的柵極結(jié)構(gòu)。所述半導(dǎo)體襯底300的材料為單晶硅，所述半導(dǎo)體襯底300內(nèi)形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)303，用于隔離晶體管。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底300表面的晶向?yàn)椤?10〉或〈100〉。所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述半導(dǎo)體襯底300表面的柵介質(zhì)層305、位于所述柵介質(zhì)層305表面的柵電極層307、以及位于所述柵介質(zhì)層305和柵電極層307兩側(cè)且與其接觸的半導(dǎo)體襯底300表面的側(cè)墻309。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)的形成步驟為:采用沉積工藝形成覆蓋所述半導(dǎo)體襯底300的柵介質(zhì)薄膜(未圖示)；采用沉積工藝形成覆蓋所述柵介質(zhì)薄膜的柵電極薄膜(未圖示)；形成位于所述柵電極薄膜表面的光刻膠層308 ;以所述光刻膠層308為掩膜刻蝕所述柵電極薄膜和柵介質(zhì)薄膜，形成柵介質(zhì)層305和柵電極層307 ;采用沉積、刻蝕工藝在所述柵介質(zhì)層305和柵電極層307兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300表面形成側(cè)墻309。其中，所述柵介質(zhì)層305的材料為二氧化硅或高K介質(zhì)，所述柵電極層307的材料為多晶硅或者金屬，所述側(cè)墻309的材料為二氧化硅。請(qǐng)參考圖6，形成位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底300內(nèi)的開口 311。所述開口 311用于后續(xù)填充第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層。所述開口 311的形成工藝為刻蝕工藝，例如干法刻蝕工藝，或者干法刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，或者干法刻蝕工藝、退火處理工藝和濕法刻蝕工藝相結(jié)合等。所述開口 311的形狀為U形,sigma形或其他有助于提高載流子遷移率的形狀。
在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述開口 311的形成工藝為干法刻蝕工藝，形成的開口 311的形狀為U形。由于采用干法刻蝕工藝刻蝕半導(dǎo)體襯底300形成開口 311的工藝，已為本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知，在此不再贅述。請(qǐng)參考圖7，以體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiH4作為硅源，在所述開口 311內(nèi)形成第一應(yīng)力襯墊層313,所述第一應(yīng)力襯墊層313的深度至少為開口 311深度的一半。所述第一應(yīng)力襯墊層313除了用于增加晶體管在溝道區(qū)的應(yīng)力外，還用于降低晶體管的漏電流。所述第一應(yīng)力襯墊層313的材料為SiGe或SiC。所述第一應(yīng)力襯墊層313的形成工藝包括沉積工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力襯墊層313的材料為SiGe,所述第一應(yīng)力襯墊層313的形成工藝為選擇性外延沉積工藝，所述選擇性外延沉積工藝的反應(yīng)物除包括體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiH4的硅源外，還包括HCl、GeH4和H2。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，開口 311底部和側(cè)壁與第一應(yīng)力襯墊層313界面處產(chǎn)生漏電流，其主要原因是由于形成第一應(yīng)力襯墊層313時(shí)，所述第一應(yīng)力襯墊層313內(nèi)部引入了雜質(zhì)(例如刻蝕形成開口時(shí)，刻蝕采用的試劑殘留在開口 311表面；或者通入反應(yīng)氣體形成第一應(yīng)力襯墊層313時(shí)，所述反應(yīng)氣體本身帶有的雜質(zhì)；或者形成第一應(yīng)力襯墊層313的反應(yīng)腔室內(nèi)的雜質(zhì)；或者技術(shù)人員誤操作帶入到第一應(yīng)力襯墊層313內(nèi)的雜質(zhì))，形成的第一應(yīng)力襯墊層313的質(zhì)量差，從而導(dǎo)致了漏電流。經(jīng)過研究后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，氯離子可以去除形成第一應(yīng)力襯墊層313的過程中引入的上述雜質(zhì)。經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，只需控制SiH2Cl2和SiH4的體積比，使形成第一應(yīng)力襯墊層313時(shí)SiH2Cl2和SiH4的體積比大于等于3: 2，就可有效去除第一應(yīng)力襯墊層313的雜質(zhì)，使得后續(xù)形成的晶體管的漏電流低。因此，在本發(fā)明的實(shí)施例中，采用選擇性外延沉積工藝形成第一應(yīng)力襯墊層的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5-20Torr，SiH2Cl2的流量為30-300sccm，GeH4的流量為5-500sccm，HCl的流量為50-200sccm，H2的流量為5_50slm。形成的第一應(yīng)力襯墊層313不僅能有效增加溝道區(qū)的應(yīng)力，提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減小溝道效應(yīng)，還能使晶體管的漏電流小，第一應(yīng)力襯墊層313與半導(dǎo)體襯底300界面處的漏電流密度低于10000法安/平方微米。考慮到晶體管的漏電流發(fā)生在開口 311底部和側(cè)壁與第一應(yīng)力襯墊層313界面處，為了減小漏電流，所述第一應(yīng)力襯墊層313的深度至少為開口 311深度的一半，以利于第一應(yīng)力襯墊層313覆蓋較多的開口 311的側(cè)壁。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力襯墊層313的深度為開口深度的3/4，形成的晶體管的漏電流小。需要說明的是，在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述深度指的是垂直于半導(dǎo)體襯底300表面方向的尺寸。請(qǐng)參考圖8，以體積比至少為3: 2的SiH4和SiH2ClJt為硅源，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層313、且與所述開口齊平的第二應(yīng)力襯墊層315。經(jīng)過研究后，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，上述方法形成的第一應(yīng)力襯墊層313雖然可以解決晶體管的漏電流問題，然而，第一應(yīng)力襯墊層313的電阻較大，大于15歐姆/方塊，如果整個(gè)源/漏區(qū)形成的全部為第一應(yīng)力襯墊層313，則后續(xù)形成的晶體管的功耗高，響應(yīng)速度較慢，并且源/漏區(qū)與外圍金屬線相連接時(shí)，其界面處的接觸電阻也會(huì)較高。
經(jīng)過進(jìn)一步研究，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，可以在所述應(yīng)力襯墊層313表面形成電阻較小的第二應(yīng)力襯墊層315，以平衡漏電流和晶體管的功耗、響應(yīng)速度。所述第二應(yīng)力襯墊層315和所述第一應(yīng)力襯墊層313用于共同提高晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力，以提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕短溝道效應(yīng)。所述第二應(yīng)力襯墊層315的材料與所述第一應(yīng)力襯墊層313的材料相同，為SiGe或SiC，所述第二應(yīng)力襯墊層315的形成工藝為沉積工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力襯墊層315的材料為SiGe，形成工藝為選擇性外延沉積工藝。所述選擇性外延沉積工藝采用的反應(yīng)物包括:SiH4、SiH2Cl2, HCl、GeH4和H2。發(fā)明人還發(fā)現(xiàn)，要想形成的第二應(yīng)力襯墊層315的電阻小，只需形成第二應(yīng)力襯墊層315時(shí)通入較少的SiH2Cl2即可實(shí)現(xiàn)，具體可以通過控制SiH4和SiH2Cl2的體積比實(shí)現(xiàn)。當(dāng)SiH4和SiH2Cl2的體積比大于等于3: 2時(shí)，形成的第二應(yīng)力襯墊層315的電阻小與第一應(yīng)力襯墊層313的電阻，所述第二應(yīng)力襯墊層315的電阻小于12歐姆/方塊，滿足工藝需求。在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力襯墊層315可以和第一應(yīng)力襯墊層313在同一工藝步驟中形成，只需在第一應(yīng)力襯墊層313形成后，調(diào)節(jié)3化4和SiH2Cl2的體積比，使得SiH4和SiH2Cl2的體積比至少為3: 2即可，有效節(jié)省了工序，且方法簡單。具體地，采用選擇性外延沉積工藝形成第二應(yīng)力襯墊層315的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5-20Torr，SiH4的流量為30_300sccm，SiH4和SiH2Cl2的體積比至少為 3: 2，GeH4 的流量為 5-500sccm, HCl 的流量為 50_200sccm，H2 的流量為 5_50slm。另外，為有效減小晶體管與外圍金屬線接觸面的接觸電阻，所述第二應(yīng)力襯墊層315的深度為20-50nm。上述步驟形成之后，本發(fā)明第一實(shí)施例的晶體管的制作完成。在同一工藝步驟中通過控制SiH2Cl2和SiH4的體積比形成第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層，節(jié)省了工序，不僅形成的第一應(yīng)力襯墊層漏電流低，第二應(yīng)力襯墊層的電阻低，而且還有效去除了第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層中的雜質(zhì)，形成的各應(yīng)力襯墊層的質(zhì)量好，晶體管的性能好。第二實(shí)施例與本發(fā)明的第一實(shí)施例不同，為了進(jìn)一步降低晶體管的漏電流和電阻，本發(fā)明的第二實(shí)施例對(duì)第一應(yīng)力襯墊層進(jìn)行了改進(jìn)，使得形成的第一應(yīng)力襯墊層覆蓋開口的底部和側(cè)壁，所述第一應(yīng)力襯墊層在開口底部和側(cè)壁的厚度均勻一致，后續(xù)再形成第二應(yīng)力襯墊層。請(qǐng)參考圖9，提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底400、位于所述半導(dǎo)體襯底400表面的柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底400內(nèi)形成有開口 411。其中，所述半導(dǎo)體襯底400的材料為單晶硅，所述半導(dǎo)體襯底400內(nèi)形成有淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI)403，用于隔離晶體管。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底400表面的晶向?yàn)椤?10〉或〈100〉。所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于所述半導(dǎo)體襯底400表面的柵介質(zhì)層405、位于所述柵介質(zhì)層405表面的柵電極層407、以及位于所述柵介質(zhì)層405和柵電極層407兩側(cè)且與其接觸的半導(dǎo)體襯底400表面的側(cè)墻409。所述開口 411用于后續(xù)填充第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層，所述開口 411的形成工藝為刻蝕工藝。需要說明的是，所述柵極結(jié)構(gòu)的柵電極層407表面還具有光刻膠層408，所述光刻膠層408為形成柵電極層407、柵介質(zhì)層405時(shí)形成。更多詳細(xì)的描述請(qǐng)參考本發(fā)明第一實(shí)施例中的相關(guān)描述，在此不再贅述。請(qǐng)參考圖10，形成覆蓋所述開口 411的底部和側(cè)壁的第一應(yīng)力襯墊層413，所述第一應(yīng)力襯墊層413在開口 411底部和側(cè)壁的厚度均勻一致。發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，為了使后續(xù)形成的晶體管的漏電流得到最大限度的降低，所述第一應(yīng)力襯墊層413最好覆蓋所述開口 411的底部和側(cè)壁，然而，為了使后續(xù)形成的晶體管的電阻小，功耗低，響應(yīng)速度快，最好降低第一應(yīng)力襯墊層413在開口 411內(nèi)的比重，而增加第二應(yīng)力襯墊層在開口 411內(nèi)的比重。為了有效的平衡晶體管的漏電流和晶體管的電阻、功耗、響應(yīng)速度之間的關(guān)系，最大限度的降低晶體管的漏電流，減小晶體管的電阻，降低功耗并提高響應(yīng)速度，本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力襯墊層413覆蓋所述開口 411的底部和側(cè)壁，且所述第一應(yīng)力襯墊層413在開口 411底部和側(cè)壁的厚度均勻一致，其厚度范圍為5-50nm。需要說明的是，在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力襯墊層413的深度為垂直與半導(dǎo)體襯底300表面方向的最大尺寸，所述第一應(yīng)力襯墊層413的深度與所述開口 411的深度相同。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第一應(yīng)力襯墊層413的材料為SiGe,所述第一應(yīng)力襯墊層413的形成方法為:采用沉積工藝填充滿所述開口 411，形成第一應(yīng)力襯墊薄膜(未圖示)；形成掩膜層(未圖示)，所述掩膜層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)，以及部分靠近半導(dǎo)體襯底的第一應(yīng)力襯底薄膜；以所述掩膜層為掩膜刻蝕所述第一應(yīng)力襯墊薄膜，形成覆蓋所述開口 411的底部和側(cè)壁的第一應(yīng)力襯墊層413，使所述第一應(yīng)力襯墊層413在開口 411底部和側(cè)壁的厚度均勻一致。本發(fā)明的實(shí)施例中，采用選擇性外延沉積工藝形成第一應(yīng)力襯底層413，采用的反應(yīng)物包括SiH4、SiH2Cl2, HC1、GeH4和H2。采用選擇性外延沉積工藝形成第一應(yīng)力襯底層413時(shí)的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5_20Torr，SiH2Cl2的流量為30-300sccm，S^CljP SiH4的體積比至少為3: 2，GeH4的流量為5_500sccm，HCl的流量為50_200sccm，H2的流量為5-50slm。形成的晶體管的漏電流最低，第一應(yīng)力襯墊層413與半導(dǎo)體襯底界面處的漏電流密度小于10000法安/平方微米。請(qǐng)參考圖11，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層413的第二應(yīng)力襯墊層415，所述第二應(yīng)力襯墊層415的電阻小于第一應(yīng)力襯墊層413。所述第二應(yīng)力襯墊層415用于和第一應(yīng)力襯墊層413共同提高晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力，以提高溝道區(qū)的載流子遷移率，減輕短溝道效應(yīng)。所述第二應(yīng)力襯墊層415的材料和所述第一應(yīng)力襯墊層413的材料相同，為SiGe或SiC。所述第二應(yīng)力襯墊層415的形成工藝為沉積工藝。在本發(fā)明的實(shí)施例中，所述第二應(yīng)力襯墊層415的材料為SiGe，形成工藝為選擇性外延沉積工藝。所述選擇 性外延沉積工藝采用的反應(yīng)物包括:SiH4、SiH2Cl2, HC1、GeH4和H2。采用所述選擇性外延沉積工藝形成第二應(yīng)力襯墊層415的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5-20Torr，SiH4的流量為30_300sccm，SiH4和SiH2Cl2的體積比至少為3: 2，GeH4的流量為5-500sccm，HCl的流量為50-200sccm，H2的流量為5-50slm。形成的晶體管的電阻小，通常小于12歐姆/方塊，功耗低，響應(yīng)速度快。更多詳細(xì)的關(guān)于第一應(yīng)力襯墊層413和第二應(yīng)力襯墊層415的形成方法和步驟，請(qǐng)參考本發(fā)明的第一實(shí)施例，在此不再贅述。上述步驟完成之后，本發(fā)明第二實(shí)施例的晶體管制作完成。由于第一應(yīng)力襯墊層覆蓋開口的底部和側(cè)壁，且所述第一應(yīng)力襯墊層在開口底部和側(cè)壁的厚度均勻一致，晶體管的漏電流得到最大限度的降低，并且晶體管的電阻小，功耗低，響應(yīng)速度快。綜上，所述開口內(nèi)形成有第一應(yīng)力襯墊層時(shí)，采用體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiH4作為硅源，形成的第一應(yīng)力襯墊層在所述開口底部和側(cè)壁界面處的漏電流低，晶體管的性能穩(wěn)定。并且，所述開口內(nèi)還形成有位于所述第一應(yīng)力襯墊層表面的第二應(yīng)力襯墊層，采用體積比至少為3: 2的5化4和5化2(:12作為硅源，形成的所述第二應(yīng)力襯墊層的電阻小，有利于降低晶體管的電阻，形成的晶體管的功耗低，響應(yīng)速度快。進(jìn)一步的,在同一工藝步驟中通過控制SiH2Cl2和SiH4的體積比形成第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層，節(jié)省了工序，不僅形成的第一應(yīng)力襯墊層漏電流低，第二應(yīng)力襯墊層的電阻低，而且還有效去除了第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層中的雜質(zhì)，形成的各應(yīng)力襯墊層的質(zhì)量好，晶體管的性能好。本發(fā)明雖然已以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來限定本發(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)，都可以利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動(dòng)和修改，因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所作的任何簡單修改、等同變化及修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種晶體管的形成方法，其特征在于，包括: 提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的開口； 以體積比至少為3: 2的SiH2Cl2和SiHdt為硅源，在所述開口內(nèi)形成第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層的深度至少為開口深度的一半； 以體積比至少為3: 2的SiH4和SiH2ClJt為硅源，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層、且與所述開口齊平的第二應(yīng)力襯墊層。
2.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe，第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe ;或者所述第一應(yīng)力襯墊層的材料為SiC，第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiC。
3.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第二應(yīng)力襯墊層的深度為 20_50nm。
4.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力襯墊層覆蓋所述開口的底部和側(cè)壁。
5.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力襯墊層的形成方法為:采用沉積工藝填充滿所述開口，形成第一應(yīng)力襯墊薄膜；形成掩膜層，所述掩膜層覆蓋所述半導(dǎo)體襯底表面和柵極結(jié)構(gòu)，以及部分靠近半導(dǎo)體襯底的第一應(yīng)力襯底薄膜；以所述掩膜層為掩膜刻蝕所述第一應(yīng)力襯墊薄膜，形成覆蓋所述開口的底部和側(cè)壁的第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層在開口底部和側(cè)壁的厚度均勻一致。
6.如權(quán)利要求5所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力襯墊層的厚度范圍為5-50nm。
7.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，所述第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層的形成方法為選擇性外延沉積工藝。
8.如權(quán)利要求7所述的晶體管的形成方法，其特征在于，當(dāng)所述第一應(yīng)力襯墊層和第二應(yīng)力襯墊層的材料為SiGe時(shí)，所述選擇性外延沉積工藝的反應(yīng)物還包括:HCl、GeHdPH2。
9.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，采用選擇性外延沉積工藝形成第一應(yīng)力襯墊層的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5-20Torr，SiH2Cl2的流量為30_300sccm, GeH4 的流量為 5_500sccm, HCl 的流量為 50-200sccm, H2 的流量為 5_50slm。
10.如權(quán)利要求1所述的晶體管的形成方法，其特征在于，采用選擇性外延沉積工藝形成第二應(yīng)力襯墊層的參數(shù)范圍為:溫度為550-800°C，壓強(qiáng)為5-20Torr，SiH4的流量為30_300sccm, GeH4 的流量為 5_500sccm, HCl 的流量為 50-200sccm, H2 的流量為 5_50slm。
全文摘要
一種晶體管的形成方法，包括提供基底，所述基底包括半導(dǎo)體襯底、位于所述半導(dǎo)體襯底表面的柵極結(jié)構(gòu)、以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的開口；以體積比至少為3∶2的SiH2Cl2和SiH4作為硅源，在所述開口內(nèi)形成第一應(yīng)力襯墊層，所述第一應(yīng)力襯墊層的深度至少為開口深度的一半；以體積比至少為3∶2的SiH4和SiH2Cl2作為硅源，形成覆蓋所述第一應(yīng)力襯墊層、且與所述開口齊平的第二應(yīng)力襯墊層。本發(fā)明實(shí)施例形成的晶體管的漏電流低，電阻小，功耗低且響應(yīng)速度快。
文檔編號(hào)H01L21/336GK103187299SQ20111045968
公開日2013年7月3日 申請(qǐng)日期2011年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年12月31日
發(fā)明者何有豐 申請(qǐng)人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司