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晶體管及其形成方法與流程

文檔序號:12040898閱讀:203來源:國知局
晶體管及其形成方法與流程
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域,特別涉及一種晶體管及其形成方法。

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)到更快的運(yùn)算速度、更大的資料存儲量以及更多的功能,半導(dǎo)體芯片向更高集成度方向發(fā)展。而半導(dǎo)體芯片的集成度越高,半導(dǎo)體器件的特征尺寸(CD,CriticalDimension)越小。目前,半導(dǎo)體器件的特征尺寸逐步縮小,在制造半導(dǎo)體器件時(shí)需要用到應(yīng)力應(yīng)變技術(shù)(stressstraintechnology),例如應(yīng)力近接技術(shù)(stressproximatetechnology,SPT)。圖1至圖2為現(xiàn)有技術(shù)中采用應(yīng)力近接技術(shù)的晶體管的制造方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖1,提供基底10,在所述基底10表面形成柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于基底10表面的柵介質(zhì)層11和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極12。對柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底10進(jìn)行輕摻雜離子注入,在基底10中形成輕摻雜源區(qū)和輕摻雜漏區(qū)(圖中未標(biāo)號)。在所述柵極12兩側(cè)依次形成氮化硅阻擋側(cè)墻131、覆蓋所述氮化硅阻擋側(cè)墻的氧化硅側(cè)墻132和覆蓋所述氧化硅側(cè)墻132的氮化硅側(cè)墻133。所述氮化硅阻擋側(cè)墻131可以限定源區(qū)、漏區(qū)和溝道區(qū)域之間的距離,防止短溝道效應(yīng);氮化硅側(cè)墻133用于控制源漏上的金屬硅化物層與柵極之間的距離;氧化硅側(cè)墻132則作為后續(xù)去除所述氮化硅側(cè)墻133的刻蝕阻擋層。對柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的基底10進(jìn)行重?fù)诫s離子注入,形成源區(qū)141和漏區(qū)142,再在所述源區(qū)141、漏區(qū)142表面形成金屬硅化物層15。請參考圖2,選擇性去除所述氮化硅側(cè)墻133(如圖1所示),形成覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)以及氧化硅側(cè)墻132的應(yīng)力層16。去除所述氮化硅側(cè)墻133可以減小應(yīng)力層16與溝道區(qū)域之間的距離?,F(xiàn)有技術(shù)中,需要在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成三層側(cè)墻,工藝步驟復(fù)雜,成本較高。并且在最后形成的應(yīng)力層和柵極結(jié)構(gòu)之間仍然具有氧化硅側(cè)墻132和氮化硅阻擋側(cè)墻131,所述氧化硅側(cè)墻132仍舊會降低應(yīng)力層16對溝道區(qū)域的應(yīng)力效果。如果要去除所述氧化硅側(cè)墻,還需要多一步刻蝕工藝,增加工藝步驟。并且所述柵極兩側(cè)的氮化硅阻擋側(cè)墻131的介電常數(shù)較高,使得形成的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容較高,影響晶體管的性能。更多關(guān)于晶體管的形成方法的技術(shù),請參考專利公開號為US2007/0072402A1的美國專利。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素:
本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管及其形成方法,所述晶體管的形成方法可以提高所述晶體管溝道區(qū)域受到的應(yīng)力大小,并且降低晶體管柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容。為解決上述問題,本發(fā)明的技術(shù)方案提出了一種晶體管的形成方法,包括:提供半導(dǎo)體襯底,所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)具有隔離結(jié)構(gòu),在所述隔離結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底表面上具有柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極;在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成第一側(cè)墻,所述第一側(cè)墻為摻雜的氮化硅層;在所述第一側(cè)墻表面形成第二側(cè)墻,所述第二側(cè)墻覆蓋第一側(cè)墻,所述第二側(cè)墻的刻蝕速率大于第一側(cè)墻的刻蝕速率;在所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成源極和漏極;在所述源極、漏極表面形成金屬硅化物層;去除所述第二側(cè)墻;在所述半導(dǎo)體襯底表面形成應(yīng)力層,所述應(yīng)力層覆蓋半導(dǎo)體襯底表面、金屬硅化物層表面、柵極的表面,以及第一側(cè)墻的表面??蛇x的,所述第一側(cè)墻的摻雜元素為碳或硼,所述摻雜元素的摩爾濃度為3%~30%??蛇x的,所述第二側(cè)墻和第一側(cè)墻的刻蝕選擇比為4:1~27:1??蛇x的,所述第一側(cè)墻的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝,所述第二側(cè)墻的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或原子層沉積工藝??蛇x的,所述第一側(cè)墻的厚度范圍為2納米~10納米,所述第一側(cè)墻在磷酸溶液中的刻蝕速率小于5納米每分鐘??蛇x的,所述第一側(cè)墻的形成方法為:采用SiH2Cl2、NH3和C2H4作為反應(yīng)氣體,所述反應(yīng)的溫度范圍為450℃~650℃,其中SiH2Cl2的流量為0.1標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,C2H4的流量為0.1~5標(biāo)況升每分,最終形成的第一側(cè)墻內(nèi)碳的濃度范圍為1E21個原子每立方厘米~5E22個原子每立方厘米??蛇x的,所述第一側(cè)墻為多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層,所述第一側(cè)墻內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度比為1:2~1:50。可選的,所述第一側(cè)墻的多層堆疊結(jié)構(gòu)采用循環(huán)沉積工藝形成??蛇x的,所述第一側(cè)墻內(nèi)的氮化硅層的形成方法為原子層沉積工藝,采用SiH2Cl2和NH3作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托;所述第一側(cè)墻內(nèi)的摻雜氮化硅層的形成方法為原子層沉積工藝,采用SiH2Cl2、NH3和C2H4作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,C2H4的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。可選的,所述第二側(cè)墻為氮化硅層??蛇x的,所述第二側(cè)墻為多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層,所述第二側(cè)墻內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度比為2:1~50:1??蛇x的,所述第二側(cè)墻中摻雜氮化硅層的摻雜元素為碳或硼,第二側(cè)墻中雜元素的摩爾濃度為0.5%~3%??蛇x的,所述第二側(cè)墻的多層堆疊結(jié)構(gòu)采用循環(huán)沉積工藝形成。可選的,去除所述第二側(cè)墻的方法為:采用磷酸溶液作為刻蝕溶液,所述磷酸溶液的溫度范圍為120℃~165℃,刻蝕時(shí)間為1分鐘~65分鐘。為解決上述問題,本發(fā)明還提供了一種采用上述方法形成的晶體管,所述晶體管包括:半導(dǎo)體襯底;位于所述半導(dǎo)體襯底上的隔離結(jié)構(gòu)和柵極結(jié)構(gòu),所述柵極結(jié)構(gòu)包括位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層和位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極;位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一側(cè)墻,所述第一側(cè)墻為摻雜的氮化硅層;位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底內(nèi)的源極和漏極;位于所述源極、漏極表面的金屬硅化物層;位于半導(dǎo)體襯底表面的應(yīng)力層,所述應(yīng)力層覆蓋所述源極、漏極、金屬硅化物層、柵極以及第一側(cè)墻的表面??蛇x的,所述第一側(cè)墻的摻雜元素為碳或硼,所述摻雜元素的摩爾濃度為3%~30%??蛇x的,所述第一側(cè)墻中摻雜元素的濃度范圍為1E21個原子每立方厘米~5E22個原子每立方厘米??蛇x的,所述第一側(cè)墻的厚度范圍為2納米~10納米??蛇x的,所述第一側(cè)墻在磷酸溶液中的刻蝕速率小于5納米每分鐘。可選的,所述第一側(cè)墻為多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層,其中,氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度比為1:2~1:50。與現(xiàn)有技術(shù)相比,本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明的技術(shù)方案,在晶體管的柵極結(jié)構(gòu)側(cè)壁形成第一側(cè)墻之后,直接在所述第一側(cè)墻表面形成第二側(cè)墻,然后在形成源極、漏極以及源極、漏極表面的金屬硅化物層之后去除所述第二側(cè)墻,再在形成覆蓋所述晶體管的應(yīng)力層。由于第二側(cè)墻的刻蝕速大于第一側(cè)墻的刻蝕速率,所以第一側(cè)墻既作為柵極結(jié)構(gòu)的保護(hù)側(cè)墻,又作為刻蝕第二側(cè)墻的刻蝕阻擋層。與現(xiàn)有技術(shù)相比,晶體管的柵極結(jié)構(gòu)與應(yīng)力層之間只具有一層第一側(cè)墻,所述應(yīng)力層與溝道的距離較短,能夠有效提高所述溝道區(qū)域受到的應(yīng)力大小。進(jìn)一步的,所述第一側(cè)墻的材料是摻雜的氮化硅層,所述第一側(cè)墻在磷酸溶液中的刻蝕速率較低,并且所述刻蝕速率與摻雜濃度成反比,可以通過調(diào)節(jié)摻雜濃度調(diào)節(jié)刻蝕速率。與純的氮化硅層相比,所述第一側(cè)墻的介電常數(shù)下降,能夠有效降低所述柵極結(jié)構(gòu)周邊的寄生電容值。并且所述第一側(cè)墻采用摻雜的氮化硅層還可以阻擋第一側(cè)墻下方的輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜離子向外擴(kuò)散,從而減少摻雜離子的損失,降低電阻率。進(jìn)一步的,所述第一側(cè)墻可以是氮化硅層和摻雜氮化硅層的多層堆疊結(jié)構(gòu),可以通過調(diào)節(jié)摻雜氮化硅層和氮化硅層的厚度比例來調(diào)節(jié)所述第一側(cè)墻內(nèi)摻雜元素的濃度,從而調(diào)節(jié)第一側(cè)墻的刻蝕速率以及第一側(cè)墻的介電常數(shù)。進(jìn)一步的,所述第二側(cè)墻的材料可以是氮化硅層和摻雜氮化硅層的多層堆疊結(jié)構(gòu),其中摻雜元素的濃度較低,使第二側(cè)墻在磷酸溶液中的刻蝕速率較高。與純的氮化硅層相比,所述摻低含量碳的氮化硅層可以阻止晶體管的輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜離子,例如硼、磷等向外面擴(kuò)散,從而減少摻雜離子的損失,降低電阻率。所述第二側(cè)墻可以通過調(diào)節(jié)摻雜氮化硅層和氮化硅層的厚度比例來調(diào)節(jié)所述第二側(cè)墻的刻蝕速率以及所述第二側(cè)墻的對輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)內(nèi)的摻雜離子的阻擋效果。進(jìn)一步的,由于只需要在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成兩層側(cè)墻,與現(xiàn)有技術(shù)形成三層側(cè)墻相比,柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的側(cè)墻厚度下降。在相鄰柵極結(jié)構(gòu)之間距離相同的情況下,由于側(cè)墻厚度下降,使得形成側(cè)墻之后的柵極結(jié)構(gòu)之間的間距增加,降低了柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)溝槽的深寬比,降低了在溝槽內(nèi)進(jìn)行外延沉積的難度,防止在沉積過程中產(chǎn)生空洞等缺陷,提高后續(xù)形成金屬硅化物的工藝中沉積的金屬層的質(zhì)量,以及提高后續(xù)沉積形成的應(yīng)力層的質(zhì)量。附圖說明圖1至圖2是本發(fā)明的現(xiàn)有技術(shù)中形成晶體管的剖面示意圖;圖3至圖9是本發(fā)明的實(shí)施例中晶體管的形成過程的剖面示意圖。具體實(shí)施方式如背景技術(shù)中所述,現(xiàn)有技術(shù)中形成晶體管的方法需要在晶體管的柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成三層側(cè)墻,步驟復(fù)雜,并且工藝成本較高。并且所述氮化硅側(cè)墻的介電常數(shù)較高,使得形成的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容較高,影響晶體管的性能。本發(fā)明提出的晶體管的形成方法,在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成第一側(cè)墻和第二側(cè)墻,所述第一側(cè)墻為摻雜的氮化硅層,再形成源極和漏極以及源極和漏極表面的金屬硅化物層,然后去除第二側(cè)墻,形成應(yīng)力層。去除第二側(cè)墻可以降低應(yīng)力層與晶體管溝道區(qū)域之間的距離,提高所述應(yīng)力層對晶體管的應(yīng)力作用,并且所述第一側(cè)墻的介電常數(shù)較底,能夠降低晶體管柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容。為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更為明顯易懂,下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式做詳細(xì)的說明。所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明的可實(shí)施方式的一部分,而不是其全部。在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí),為便于說明,示意圖會不依一般比例作局部放大,而且所述示意圖只是示例,其在此不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外,在實(shí)際制作中應(yīng)包含長度、寬度及深度的三維空間尺寸。根據(jù)所述實(shí)施例,本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員在無需創(chuàng)造性勞動的前提下可獲得的所有其它實(shí)施方式,都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此本發(fā)明不受下面公開的具體實(shí)施的限制。請參考圖3,提供半導(dǎo)體襯底100,所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)具有隔離結(jié)構(gòu)101,在所述隔離結(jié)構(gòu)101兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100表面具有柵極結(jié)構(gòu)200,所述柵極結(jié)構(gòu)200包括位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層201和位于所述柵介質(zhì)層201表面的柵極202。所述半導(dǎo)體襯底100的材料包括硅、鍺、鍺化硅、砷化鎵等半導(dǎo)體材料,可以是體材料,也可以是復(fù)合結(jié)構(gòu)如絕緣體上硅。本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以根據(jù)半導(dǎo)體襯底100上形成的半導(dǎo)體器件選擇所述半導(dǎo)體襯底100的類型,因此所述半導(dǎo)體襯底的類型不應(yīng)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。本發(fā)明的實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體襯底100為硅襯底。在本實(shí)施例中,所述半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的隔離結(jié)構(gòu)101為淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI,shallowtrenchisolation),但所述隔離結(jié)構(gòu)101不限于淺溝槽隔離結(jié)構(gòu),也可以為本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他隔離結(jié)構(gòu)。所述隔離結(jié)構(gòu)101的形成方法為:在所述半導(dǎo)體襯100內(nèi)形成溝槽(未標(biāo)示),然后通過熱氧化法在溝槽內(nèi)壁形成墊氧化層(圖中未示出),然后再在所述溝槽內(nèi)填充滿二氧化硅,形成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101。在所述隔離結(jié)構(gòu)101兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100表面具有柵極結(jié)構(gòu)200,所述柵極結(jié)構(gòu)200包括位于半導(dǎo)體襯底表面的柵介質(zhì)層201和位于所述柵介質(zhì)層201表面的柵極202。所述柵介質(zhì)層201的材料為氧化硅、氮氧化硅或高k介質(zhì)材料以及其他本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的材料。所述柵極202的材料為多晶硅、金屬或者本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的其他材料,其中金屬可以為如Ti、Co、Ni、Al、W等。本實(shí)施例中,所述柵極202的材料為金屬。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述柵極202和柵介質(zhì)層201之間還可以形成有功函數(shù)調(diào)整層或擴(kuò)散阻擋層。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,還可以對柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入,形成輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)。請參考圖4,在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)形成第一側(cè)墻203,所述第一側(cè)墻203覆蓋柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁。具體的,所述第一側(cè)墻203的材料為摻雜的氮化硅層,所述第一側(cè)墻203的厚度為2nm~10nm,所述第一側(cè)墻203的摻雜元素可以是碳或硼,并且第一側(cè)墻203內(nèi)的摻雜元素的摩爾濃度為3%~30%。所述第一側(cè)墻203的形成工藝為化學(xué)氣相沉積或原子層沉積工藝。本實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203的材料為摻碳的氮化硅層,所述第一側(cè)墻203采用的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝,包括:采用SiH2Cl2、NH3和C2H4作為反應(yīng)氣體,所述反應(yīng)的溫度范圍為450℃~650℃,其中SiH2Cl2的流量為0.1標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,C2H4的流量為0.1~5標(biāo)況升每分,最終形成的第一側(cè)墻203內(nèi)碳的濃度范圍為1E21個原子每立方厘米~5E22個原子每立方厘米。所述第一側(cè)墻203與未摻雜的氮化硅層相比,在磷酸溶液或者氫氟酸溶液中的刻蝕速率較低,所述第一側(cè)墻203在磷酸中的刻蝕速率小于10納米每分鐘,可以是0.1納米每分鐘~5納米每分鐘。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203還可以是多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括多層互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層,所述摻雜氮化硅層的摻雜元素可以是碳或硼。所述第一側(cè)墻203采用循環(huán)沉積工藝形成,依次形成氮化硅層、摻雜氮化硅層,并重復(fù)所述沉積形成多層堆疊結(jié)構(gòu)。所述第一側(cè)墻203內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度比為1:2~1:50。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203包括多層堆疊的氮化硅層和摻碳氮化硅層,所述第一側(cè)墻203內(nèi)的氮化硅層的形成工藝為原子層沉積工藝,包括:采用SiH2Cl2和NH3作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。所述第一側(cè)墻203內(nèi)的摻碳氮化硅層的形成方法為原子層沉積工藝,采用SiH2Cl2、NH3和C2H4作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,C2H4的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203的厚度為5nm,首先在半導(dǎo)體襯底100表面、柵極結(jié)構(gòu)200側(cè)壁和頂部形成一層厚度為的氮化硅層,然后在氮化硅層表面形成一層厚度為摻碳氮化硅層,然后依次循環(huán)所述氮化硅層和摻碳氮化硅層的沉積,共循環(huán)10次,形成厚度為5nm第一側(cè)墻材料層,然后刻蝕所述第一側(cè)墻材料層,形成第一側(cè)墻203。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以是先沉積形成的摻碳氮化硅層再形成的氮化硅層,然后依次循環(huán)沉積所述摻碳氮化硅層和氮化硅層的,共循環(huán)10次,形成厚度為5nm第一側(cè)墻材料層,然后刻蝕所述第一側(cè)墻材料層,形成第一側(cè)墻203。所述第一側(cè)墻203內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度都很小,并且互相堆疊,相當(dāng)于將摻雜氮化硅層均勻分散在氮化硅層中??梢酝ㄟ^控制沉積時(shí)間以及循環(huán)沉積的次數(shù)來調(diào)整其中氮化硅層與摻雜氮化硅層的厚度比例,從而調(diào)節(jié)第一側(cè)墻203中摻雜元素的濃度,調(diào)整第一側(cè)墻203的刻蝕速率和介電常數(shù)。而單層結(jié)構(gòu)的摻雜的氮化硅層只能通過調(diào)整沉積反應(yīng)物的濃度來調(diào)節(jié)摻雜元素的濃度,所以采用多層堆疊的結(jié)構(gòu)對摻雜元素濃度調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度更高更為方便。所述第一側(cè)墻203作為后續(xù)刻蝕第二側(cè)墻的刻蝕阻擋層,并且第一側(cè)墻203中由于摻雜了碳或硼等元素,與未摻雜的氮化硅層相比,介電常數(shù)明顯下降,可以降低所述晶體管柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容。同時(shí)第一側(cè)墻203還限定了源漏區(qū)域和溝道區(qū)域之間的距離,防止產(chǎn)生短溝道效應(yīng)。如果在形成第一側(cè)墻203之前對柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行了輕摻雜離子注入,形成了輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū),第一側(cè)墻203位于所述輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)上方,與未摻雜的氮化硅層相比,所述第一側(cè)墻203還可以阻擋第一側(cè)墻203下方的輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜離子,例如硼離子,向外擴(kuò)散,從而減少摻雜離子的損失,降低源漏區(qū)域的電阻。請參考圖5,在所述第一側(cè)墻203表面形成第二側(cè)墻204,所述第二側(cè)墻204覆蓋所述第一側(cè)墻203。具體的,所述第二側(cè)墻204的刻蝕速率大于第一側(cè)墻203的刻蝕速率,第二側(cè)墻204和第一側(cè)墻203的刻蝕選擇比為4~27。所述第二側(cè)墻204的厚度為5nm~30nm。所述第二側(cè)墻204的形成工藝包括化學(xué)氣相沉積或原子層沉積工藝。本實(shí)施例中,所述第二側(cè)墻204的材料為氮化硅,形成方法包括:采用SiH2Cl2和NH3作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述第二側(cè)墻204還可以是摻低含量雜質(zhì)的氮化硅層,所述摻雜元素為碳或硼,摻雜元素的摩爾濃度為0.5%~3%。所述摻低含量雜質(zhì)的氮化硅層在磷酸溶液中的刻蝕速率大于第一側(cè)墻203在磷酸溶液中的刻蝕速率。所述低含量雜質(zhì)的氮化硅層可以是多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括多層互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層。本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述第二側(cè)墻204包括多層互相堆疊的氮化硅層和摻碳氮化硅層。所述第二側(cè)墻204采用循環(huán)沉積工藝形成,依次形成氮化硅層、摻碳氮化硅層,并重復(fù)所述沉積形成多層堆疊結(jié)構(gòu)。所述第二側(cè)墻204內(nèi)的氮化硅層和摻碳氮化硅層的厚度比為2:1~50:1。具體的,所述第二側(cè)墻204內(nèi)的氮化硅層的形成工藝為原子層沉積工藝,包括:采用SiH2Cl2和NH3作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。所述第二側(cè)墻204內(nèi)的摻碳氮化硅層的形成方法為原子層沉積工藝,采用SiH2Cl2、NH3和C2H4作為反應(yīng)氣體,其中SiH2Cl2的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,NH3的流量為0.5標(biāo)況升每分~10標(biāo)況升每分,C2H4的流量為0.2標(biāo)況升每分~5標(biāo)況升每分,反應(yīng)溫度為450℃~650℃,反應(yīng)壓強(qiáng)為0.02托~1托。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述第二側(cè)墻204的厚度為15nm,首先在半導(dǎo)體襯底100表面、第一側(cè)墻203表面和柵極202頂部沉積一層厚度為的氮化硅層,然后在氮化硅層表面形成一層厚度為摻碳氮化硅層,然后依次循環(huán)所述氮化硅層和摻碳氮化硅層的沉積,共循環(huán)15次,形成厚度為15nm的第二側(cè)墻材料層,然后刻蝕所述第二側(cè)墻材料層,形成第二側(cè)墻204。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以是先沉積形成的摻碳氮化硅層,再形成的氮化硅層,然后依次循環(huán)沉積所述摻碳氮化硅層和氮化硅層的,共循環(huán)15次,形成厚度為15nm第二側(cè)墻材料層,然后刻蝕所述第二側(cè)墻材料層,形成第二側(cè)墻204。采用所述多層堆疊結(jié)構(gòu)的第二側(cè)墻204能夠通過調(diào)整循環(huán)沉積的循環(huán)次數(shù)以及沉積的時(shí)間來調(diào)節(jié)其中氮化硅層與摻雜氮化硅層的厚度比例,從而調(diào)節(jié)其中摻雜元素的濃度,與單層結(jié)構(gòu)的摻雜的氮化硅層相比,可以獲得更低的摻雜濃度,使第二側(cè)墻204在磷酸溶液中具有較高的刻蝕速率。并且還可以通過調(diào)節(jié)摻雜氮化硅層和氮化硅層的厚度比例來調(diào)節(jié)第二側(cè)墻204對位于其下方的源漏擴(kuò)展區(qū)域的摻雜離子的阻擋效果,防止源漏擴(kuò)展區(qū)域的離子向外擴(kuò)散。所述第二側(cè)墻204和第一側(cè)墻203的刻蝕選擇比為4~27,后續(xù)采用濕法刻蝕工藝去除第二側(cè)墻204時(shí),第一側(cè)墻203的刻蝕速率小于第二側(cè)墻204的刻蝕速率。所以在后續(xù)去除所述第二側(cè)墻204的時(shí)候,所述第一側(cè)墻203可以作為刻蝕阻擋層保護(hù)所述柵極結(jié)構(gòu)200。所述第二側(cè)墻204,一方面用來定義后續(xù)形成源極和漏極的位置,另一方面,可以通過第二側(cè)墻204的厚度來控制后續(xù)在源極和漏極表面形成的金屬硅化物層與柵極之間的距離,防止柵極202和源漏表面的金屬硅化物層之間產(chǎn)生漏電。與未摻雜的氮化硅層相比,第二側(cè)墻204采用摻低含量雜質(zhì)的氮化硅層可以阻止晶體管的輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜離子,例如硼離子,向外擴(kuò)散,從而減少摻雜離子的損失,降低電阻率。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以先在所述半導(dǎo)體襯底100表面、柵極結(jié)構(gòu)200的表面形成第一側(cè)墻材料層,然后形成覆蓋所述第一側(cè)墻材料層的第二側(cè)墻材料層,再對所述第一側(cè)墻材料層和第二側(cè)墻材料層進(jìn)行刻蝕,同時(shí)形成第一側(cè)墻203和第二側(cè)墻204。請參考圖6,在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成源極102和漏極103。具體的,本實(shí)施例中,所述源極102和漏極103的形成方法為:以所述柵極結(jié)構(gòu)200、第一側(cè)墻203、第二側(cè)墻204為掩膜,對所述第二側(cè)墻204和隔離結(jié)構(gòu)101之間暴露的半導(dǎo)體襯底100區(qū)域進(jìn)行P型或N型離子注入,并進(jìn)行退火處理,形成源極102和漏極103。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,也可以在形成所述第一側(cè)墻和第二側(cè)墻之前,在所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的有源區(qū)內(nèi)進(jìn)行輕摻雜離子注入,在形成所述第一側(cè)墻203、第二側(cè)墻204后,再在所述第一側(cè)墻203、第二側(cè)墻204兩側(cè)暴露出的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)進(jìn)行重?fù)诫s離子注入,形成源極和漏極,所述輕摻雜離子注入工藝可以降低MOS晶體管的熱載流子注入效應(yīng)和短溝道效應(yīng)。該實(shí)施例中,第一側(cè)墻203和第二側(cè)墻204下方半導(dǎo)體襯底100內(nèi)具有輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)域,后續(xù)形成的第一側(cè)墻203和第二側(cè)墻204可以阻止所述輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)域內(nèi)的摻雜離子向外擴(kuò)散。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,還可以以所述柵極結(jié)構(gòu)200、第一側(cè)墻203、第二側(cè)墻204為掩膜,對所述第二側(cè)墻204和隔離結(jié)構(gòu)101之間暴露出的半導(dǎo)體襯底100進(jìn)行刻蝕,形成溝槽,并在溝槽內(nèi)利用外延工藝填充滿鍺硅材料或碳化硅材料,形成源極102和漏極103。所述鍺硅材料或碳化硅材料在外延工藝中原位摻雜有P型或N型雜質(zhì)離子。在其他實(shí)施例中,也可以在形成所述鍺硅材料或碳化硅材料后,利用離子注入工藝在所述鍺硅材料或碳化硅材料中摻雜有雜質(zhì)離子。利用所述鍺硅材料或碳化硅材料形成源極和漏極會對MOS晶體管溝道區(qū)的晶格產(chǎn)生應(yīng)力作用,有利于提高溝道區(qū)載流子的遷移速率,提高M(jìn)OS晶體管的電學(xué)性能。請參考圖7,在所述源極102、漏極103表面形成金屬硅化物層301。本發(fā)明的實(shí)施例中,采用兩步硅化的工藝。首先,采用蒸發(fā)或?yàn)R射工藝在源極102、漏極103、柵極202以及隔離結(jié)構(gòu)表面形成Ni金屬層,然后采用爐管或快速退火設(shè)備,在高純的氮?dú)猸h(huán)境中,低溫快速退火,所述退火溫度為250℃~350℃,例如退火溫度為260℃,持續(xù)時(shí)間30秒,形成富鎳相硅化物;隨后,采用濕法刻蝕的方法,去除多余的Ni金屬層;最后,采用高溫快速退火,所述退火溫度為380℃~550℃,例如退火溫度為500℃,持續(xù)時(shí)間30秒,使富鎳相硅化物發(fā)生相變,形成硅化物層301。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,還可以采用一步硅化工藝:首先采用蒸發(fā)或者濺射工藝,在源極102、漏極103、柵極202以及隔離結(jié)構(gòu)表面Ni金屬層;采用爐管或者快速退火設(shè)備,在高純度的氮?dú)猸h(huán)境下高溫快速退火,形成鎳硅化物;最后,采用濕法刻蝕方法,去除多余的Ni,形成硅化物層301。本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述金屬層的材料還可以是包括Ni、Ta、Ti、W、Co、Pt或Pd中的一種或一種以上的金屬,所述形成的金屬硅化物層301的材料可以是SiNi、SiTa、SiTi或NiSiPt等本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的金屬硅化物材料。形成所述金屬硅化物層301可以降低所述源極102、漏極103表面的接觸電阻。由于本實(shí)施例中,采用的柵極材料為金屬,所述在柵極202表面不會形成金屬硅化物層;在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,如果所述柵極202采用的材料是多晶硅,則在所述多晶硅柵極表面也會形成金屬硅化物層。請參考圖8,去除所述第二側(cè)墻204(請參考圖7)。本實(shí)施例中,采用濕法刻蝕工藝去除所述第二側(cè)墻204。所述濕法刻蝕工藝的刻蝕溶液為磷酸溶液,所述磷酸溶液的溫度范圍為120℃~165℃,刻蝕時(shí)間為1min~65min。表1為本實(shí)施例的第一側(cè)墻203采用的摻雜的氮化硅層與和第二側(cè)墻204采用的氮化硅層、和現(xiàn)有技術(shù)中采用的氧化硅層在49%氫氟酸以及磷酸溶液中的刻蝕速率表。表1刻蝕速率表薄膜類型300:1的稀氫氟酸溶液磷酸溶液摻碳的氮化硅層0.099納米每分鐘0.2納米每分鐘氮化硅層0.38納米每分鐘5.4納米每分鐘氧化硅層2.9納米每分鐘0.15納米每分鐘由表1中可以看出,所述第一側(cè)墻203在磷酸溶液中的刻蝕速率為0.2納米每分鐘,而采用氮化硅形成的第二側(cè)墻204在磷酸溶液中的刻蝕速率為5.4納米每分鐘,所述第二側(cè)墻204和第一側(cè)墻201相比有很高的刻蝕選擇比,所以所述第一側(cè)墻203可以作為刻蝕第二側(cè)墻204的刻蝕阻擋層,保護(hù)柵極結(jié)構(gòu)200。去除所述第二側(cè)墻204之后,在柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)只留下第一側(cè)墻203,所述第一側(cè)墻203為摻雜的氮化硅層,可以是單層結(jié)構(gòu)也可以是氮化硅層和摻雜氮化硅層的堆疊結(jié)構(gòu),由于所述氮化硅層中摻雜了碳或硼等元素,能夠降低所述第一側(cè)墻203的介電常數(shù),從而降低形成的晶體管的柵極結(jié)構(gòu)周邊的寄生電容大小。請參考圖9,在所述半導(dǎo)體襯底100表面形成應(yīng)力層400,所述應(yīng)力層400覆蓋半導(dǎo)體襯底100表面、源極102、漏極103和金屬硅化物層301、柵極202以及第一側(cè)墻203的表面。所述應(yīng)力層400的形成工藝為熱化學(xué)氣相沉積或者等離子體化學(xué)氣相沉積。如果所述形成的晶體管為NMOS晶體管,則所述應(yīng)力層400的應(yīng)力類型為張應(yīng)力,所述張應(yīng)力能夠?qū)MOS晶體管的溝道區(qū)域提供張應(yīng)力,提高所述NMOS晶體管的溝道區(qū)域內(nèi)電子的遷移率,從而提高NMOS晶體管的性能。如果所述形成的晶體管為PMOS晶體管,則所述應(yīng)力層400的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力,所述壓應(yīng)力能夠?qū)MOS晶體管的溝道區(qū)域提供壓應(yīng)力,提高所述PMOS晶體管的溝道區(qū)域內(nèi)空穴的遷移率,從而提高PMOS晶體管的性能。具體的,如果形成CMOS晶體管,首先沉積一層高張應(yīng)力的應(yīng)力層,改善CMOS中NMOS的性能,然后通過反應(yīng)離子刻蝕方法,去除所述PMOS上方的應(yīng)力層,然后沉積具有壓應(yīng)力的應(yīng)力層。這樣,所述CMOS晶體管上的NMOS上方具有張應(yīng)力的應(yīng)力層,而PMOS的上方具有壓應(yīng)力的應(yīng)力層,可以同時(shí)提高所述PMOS和NMOS的性能。由于在形成所述應(yīng)力層400之前,去除了第二側(cè)墻204(請參考圖7),降低了應(yīng)力層400與晶體管的溝道區(qū)域的距離,從而提高了所述應(yīng)力層400對晶體管的應(yīng)力效果,可以進(jìn)一步提高提高晶體管的性能。后續(xù)可以在所述應(yīng)力層400表面形成層間介質(zhì)層(未示出),并且在所述介質(zhì)層內(nèi)刻蝕形成通孔,所述應(yīng)力層還可以作為通孔刻蝕的阻擋層。請繼續(xù)參考圖9,為本實(shí)施采用上述方法形成的晶體管的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。所述晶體管包括:半導(dǎo)體襯底100;位于所述半導(dǎo)體襯底100上的柵極結(jié)構(gòu)200,所述柵極結(jié)構(gòu)200包括位于半導(dǎo)體襯底100表面的柵介質(zhì)層201和位于所述柵介質(zhì)層201表面的柵極202;位于所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的第一側(cè)墻203,所述第一側(cè)墻203覆蓋柵極結(jié)構(gòu)200的側(cè)壁;位于所述柵極結(jié)構(gòu)200兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底100內(nèi)的源極102和漏極103;位于所述源極102、漏極103表面的金屬硅化物層301;位于半導(dǎo)體襯底100表面的應(yīng)力層400,所述應(yīng)力層400覆蓋晶體管的源極102、漏極103和金屬硅化物層301、柵極202以及第一側(cè)墻203的表面。具體的,本實(shí)施例中所述第一側(cè)墻203的材料為摻雜的氮化硅層,所述第一側(cè)墻的厚度為2nm~10nm,所述第一側(cè)墻203的摻雜元素可以是碳或硼,并且所述摻雜元素的摩爾濃度為3%~30%。本實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203的材料為摻碳的氮化硅層,第一側(cè)墻203內(nèi)碳的濃度范圍為1E21個原子每立方厘米~5E22個原子每立方厘米。所述第一側(cè)墻203與氮化硅層相比,在磷酸溶液或者氫氟酸溶液中的刻蝕速率較低,所述第一側(cè)墻在磷酸溶液中的刻蝕速率小于10納米每分鐘,可以是0.1納米每分鐘~5納米每分鐘。在本發(fā)明的其他實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203還可以是多層堆疊結(jié)構(gòu),所述多層堆疊結(jié)構(gòu)包括多層互相堆疊的氮化硅層和摻雜氮化硅層,所述摻雜氮化硅層的摻雜元素可以是碳或硼等。所述第一側(cè)墻203內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度比為1:2~1:50,摻雜元素的摩爾濃度為3%~3%。在本發(fā)明的一個實(shí)施例中,所述第一側(cè)墻203包括多層堆疊的氮化硅層和摻碳氮化硅層。所述第一側(cè)墻203內(nèi)的氮化硅層和摻雜氮化硅層的厚度都很小,并且互相堆疊,相當(dāng)于將摻雜氮化硅層均勻分散在氮化硅層中??梢酝ㄟ^調(diào)整其中氮化硅層與摻雜氮化硅層的厚度比例來調(diào)節(jié)第一側(cè)墻中摻雜元素的濃度,從而調(diào)節(jié)所述第一側(cè)墻203的刻蝕速率和介電常數(shù)。而單層結(jié)構(gòu)的摻雜的氮化硅層只能通過沉積反應(yīng)物的濃度來調(diào)節(jié)摻雜元素的濃度,所以采用多層堆疊的結(jié)構(gòu)對摻雜元素濃度調(diào)節(jié)的準(zhǔn)確度更高,更為方便。所述第一側(cè)墻203作為后續(xù)刻蝕第二側(cè)墻的刻蝕阻擋層,并且所述第一側(cè)墻203中由于摻雜了碳或硼等元素,與未摻雜的氮化硅層相比,介電常數(shù)明顯下降,可以降低所述晶體管柵極結(jié)構(gòu)周圍的寄生電容。如果在形成第一側(cè)墻203之前對柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底進(jìn)行了輕摻雜離子注入,形成了輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū),第一側(cè)墻203位于所述輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)上方,與未摻雜的氮化硅層相比,第一側(cè)墻203采用摻雜的氮化硅層還可以阻擋第一側(cè)墻下方的輕摻雜源漏擴(kuò)展區(qū)的摻雜離子,例如硼離子,向外擴(kuò)散,從而減少摻雜離子的損失,降低源漏區(qū)域的電阻。所述應(yīng)力層400的應(yīng)力類型可以是張應(yīng)力,也可以是壓應(yīng)力。如果所述形成的晶體管為NMOS晶體管,則所述應(yīng)力層400的應(yīng)力類型為張應(yīng)力,所述張應(yīng)力能夠?qū)MOS晶體管的溝道區(qū)域提供張應(yīng)力,提高所述NMOS晶體管的溝道區(qū)域內(nèi)電子的遷移率,從而提高NMOS晶體管的性能。如果所述形成的晶體管為PMOS晶體管,則所述應(yīng)力層400的應(yīng)力類型為壓應(yīng)力,所述壓應(yīng)力能夠?qū)MOS晶體管的溝道區(qū)域提供壓應(yīng)力,提高所述PMOS晶體管的溝道區(qū)域內(nèi)空穴的遷移率,從而提高PMOS晶體管的性能。如果形成的是CMOS晶體管,則所述CMOS晶體管的NMOS上方的應(yīng)力層400具有張應(yīng)力,而PMOS的上方的應(yīng)力層400具有壓應(yīng)力,可以同時(shí)提高所述PMOS和NMOS的性能。由于所述應(yīng)力層400與晶體管的柵極結(jié)構(gòu)200之間只具有第一側(cè)墻203,與現(xiàn)有技術(shù)中具有多層側(cè)墻相比,應(yīng)力層與晶體管溝道區(qū)域的距離下降,從而提高了所述應(yīng)力層400對晶體管的應(yīng)力效果,進(jìn)一步提高晶體管的性能。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)容對本發(fā)明技術(shù)方案做出可能的變動和修改,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。
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