Mos晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種MOS晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]現(xiàn)有半導(dǎo)體器件制作工藝中，由于應(yīng)力可以改變硅材料的能隙和載流子迀移率，因此通過應(yīng)力來提高M(jìn)OS晶體管的性能成為越來越常用的手段。具體地，在晶體管的源/漏區(qū)形成sigma形凹槽，通過控制在其內(nèi)填入壓應(yīng)力或拉應(yīng)力材料，采用sigma形凹槽的尖端對溝道施加壓應(yīng)力或拉應(yīng)力，從而提高溝道內(nèi)載流子(NM0S晶體管中的電子，PMOS晶體管中的空穴)的迀移率。
[0003]實際工藝中發(fā)現(xiàn)，上述制作的相鄰MOS晶體管之間經(jīng)常出現(xiàn)信號相互干擾現(xiàn)象。
[0004]針對上述問題，本發(fā)明提供一種MOS晶體管的制作方法加以改善。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明解決的問題是如何改善相鄰MOS晶體管之間的信號干擾現(xiàn)象。
[0006]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種MOS晶體管的形成方法，包括:
[0007]提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上具有若干有源區(qū)，相鄰有源區(qū)之間采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)隔開，所述有源區(qū)上具有柵極結(jié)構(gòu)，所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)用于形成sigma形凹槽；
[0008]干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽，采用HF酸溶液腐蝕所述半導(dǎo)體襯底后采用堿性溶液腐蝕所述碗狀凹槽形成sigma形凹槽；
[0009]在所述sigma形凹槽內(nèi)填充壓應(yīng)力材料或拉應(yīng)力材料以形成源漏區(qū)；
[0010]其中，至少在HF酸溶液腐蝕所述半導(dǎo)體襯底前，在所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成改性區(qū)以減弱HF酸對所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的腐蝕。
[0011]可選地，干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽后，對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行硅離子注入以在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成所述改性區(qū)。
[0012]可選地，所述硅離子注入?yún)?shù)為:能量范圍為0.5KeV?5KeV，劑量范圍為lE15atom/cm2?5E16atom/cm2。
[0013]可選地，干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽前，對所述半導(dǎo)體襯底進(jìn)行硅離子、碳離子或氮離子注入以在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成所述改性區(qū)。
[0014]可選地，所述形成的晶體管為PMOS晶體管，所述sigma形凹槽內(nèi)填入的為壓應(yīng)力材料，所述壓應(yīng)力材料為娃鍺。
[0015]可選地，所述壓應(yīng)力材料填充采用外延生長法，所述外延生長過程中，同時摻雜P型元素，所述P型元素為硼。
[0016]可選地，所述外延生長過程中，硅源為SiH4，二氯硅烷、或Si2H6中的至少一種，鍺源為GeH4,硼源為B2H6。
[0017]可選地，所述外延生長的工藝參數(shù)為=SiH4，二氯硅烷、或Si2H6的流量為5sCCm?500sccm，B2H6的流量為5sccm?500sccm，GeHj^流量為5sccm?500sccm，氯化氫氣體的流量為Isccm?300sccm，112的流量為Islm?50slm，生長溫度范圍為400°C?900°C。
[0018]可選地，所述形成的晶體管為NMOS晶體管，所述sigma形凹槽內(nèi)填入的為拉應(yīng)力材料，所述拉應(yīng)力材料為碳化娃。
[0019]可選地，所述堿性溶液為TMAH溶液或KOH溶液。
[0020]可選地，相鄰淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)隔開的有源區(qū)形成有一個MOS晶體管或兩個或兩個以上并聯(lián)的MOS晶體管。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:1)先干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽，接著采用HF酸溶液腐蝕半導(dǎo)體襯底后采用堿性溶液腐蝕所述碗狀凹槽形成sigma形凹槽，其中，至少在HF酸溶液腐蝕所述半導(dǎo)體襯底前，在起隔離相鄰有源區(qū)作用的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成改性區(qū)以減弱HF酸對所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的腐蝕。如此，由于改性區(qū)的存在，可以使得HF酸腐蝕半導(dǎo)體襯底以去除預(yù)定形成sigma形凹槽處的硅表面的氧化層時，避免腐蝕淺溝槽結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞或在sigma形凹槽內(nèi)填入壓應(yīng)力材料或拉應(yīng)力材料以形成源漏區(qū)時，還在腐蝕去除的淺溝槽結(jié)構(gòu)處形成導(dǎo)電的源漏區(qū)填入材料，最終改善淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的絕緣性，避免制作的相鄰MOS晶體管之間出現(xiàn)信號相互干擾現(xiàn)象。
[0022]2)可選方案中，改性區(qū)的制作方法為:干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽后，對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行硅離子注入以在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成所述改性區(qū)，上述方案中，由于注入的為硅離子，因而不影響碗狀凹槽底部的硅的性質(zhì)，即仍能采用堿性溶液對碗狀凹槽腐蝕形成sigma形凹槽。
[0023]3)可選方案中，改性區(qū)的制作方法為:干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的有源區(qū)形成碗狀凹槽前，對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行硅離子、碳離子或氮離子注入以在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成改性區(qū)，上述硅離子、碳離子或氮離子的注入不但對淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面進(jìn)行了改性，還對預(yù)定形成碗狀凹槽的有源區(qū)進(jìn)行了改性，此種情況下，通過調(diào)整各向同性干法刻蝕的工藝參數(shù)，以形成碗狀凹槽，上述碗狀凹槽形成過程中對改性區(qū)進(jìn)行了去除，因而仍能采用堿性溶液對碗狀凹槽腐蝕形成sigma形凹槽。
【附圖說明】
[0024]圖1至圖5是本發(fā)明一實施例中MOS晶體管在形成過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0025]圖6至圖9是本發(fā)明再一實施例中MOS晶體管在形成過程中的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0026]圖10是本發(fā)明又一實施例中MOS晶體管在形成過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0027]如【背景技術(shù)】中所述，現(xiàn)有工藝制作的相鄰MOS晶體管之間經(jīng)常出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象。針對上述問題，本發(fā)明人進(jìn)行了分析，發(fā)現(xiàn)其產(chǎn)生的原因是:采用堿性溶液腐蝕碗狀凹槽形成sigma形凹槽前，需采用HF酸溶液腐蝕半導(dǎo)體襯底以去除娃表面的氧化物，上述過程中，HF酸會同時腐蝕淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)，造成其內(nèi)產(chǎn)生孔洞，上述孔洞會造成淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的絕緣性能變差。此外，而在sigma形凹槽內(nèi)填入壓應(yīng)力材料或拉應(yīng)力材料以形成源漏區(qū)時，還可能在腐蝕去除的淺溝槽結(jié)構(gòu)處形成導(dǎo)電的源漏區(qū)填入材料，這也會影響淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的絕緣性能?；谏鲜龇治觯景l(fā)明至少在HF酸溶液腐蝕所述半導(dǎo)體襯底前，在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)表面形成改性區(qū)以減弱HF酸對所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的腐蝕。如此，由于改性區(qū)的存在，可以使得HF酸腐蝕半導(dǎo)體襯底以去除預(yù)定形成sigma形凹槽處的硅表面的氧化層時，避免腐蝕淺溝槽結(jié)構(gòu)，進(jìn)而避免淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)出現(xiàn)空洞或在sigma形凹槽內(nèi)填入壓應(yīng)力材料或拉應(yīng)力材料以形成源漏區(qū)時，還在腐蝕去除的淺溝槽結(jié)構(gòu)處形成導(dǎo)電的源漏區(qū)填入材料，最終改善淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)的絕緣性，避免制作的相鄰MOS晶體管之間出現(xiàn)相互干擾現(xiàn)象。
[0028]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。
[0029]圖1至圖5所示為一實施例中MOS晶體管在形成過程中的結(jié)構(gòu)示意圖。參照圖1至圖5所示，該MOS晶體管的形成方法包括:
[0030]首先，參照圖1所示，提供半導(dǎo)體襯底1，半導(dǎo)體襯底I上具有兩個有源區(qū)10、11，相鄰有源區(qū)10、11之間采用淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)(STI) 12隔開，有源區(qū)10、11上具有柵極結(jié)構(gòu)13，柵極結(jié)構(gòu)13兩側(cè)的有源區(qū)10、11用于形成sigma形凹槽。
[0031]本實施例中，半導(dǎo)體襯底I的材質(zhì)為硅，其它實施例中，其材質(zhì)可以為鍺或絕緣體上硅(SOI)。柵極結(jié)構(gòu)13包括柵氧化層131與柵極132，具體地，柵氧化層131的材質(zhì)例如為氧化硅，柵極132的材質(zhì)例如為多晶硅，兩者材質(zhì)也可以選用現(xiàn)有的材質(zhì)，形成工藝參照現(xiàn)有的柵極結(jié)構(gòu)形成工藝。
[0032]柵極結(jié)構(gòu)13的頂部形成有硬掩膜層14，材質(zhì)例如為氮化硅。柵極結(jié)構(gòu)13兩側(cè)壁覆蓋有側(cè)墻15，材質(zhì)例如也為氮化娃，硬掩膜層14以及側(cè)墻15可以防止后續(xù)sigma形凹槽內(nèi)外延生長硅鍺材料時，還在柵極結(jié)構(gòu)13的頂部、以及兩豎直側(cè)壁形成硅鍺材料。
[0033]淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)12內(nèi)的材質(zhì)為氧化硅，例如采用局域熱氧化法生成。
[0034]本實施例中，半導(dǎo)體襯底I上具有兩個有源區(qū)10、11，其它實施例中，半導(dǎo)體襯底I上也可以具有其它數(shù)目的有源區(qū)。
[0035]接著參照圖2所示，干法刻蝕柵極結(jié)構(gòu)13兩側(cè)的有源區(qū)10、11形成碗狀凹槽16。
[0036]在一個實施例中，碗狀凹槽16的形成方法包括:利用各向異性的干法刻蝕在半導(dǎo)體襯底I中預(yù)形成源極及漏極的區(qū)域形成溝槽，所述各向異性的干法刻蝕工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體包括CFjP HBr,溫度為40°C?60°C，功率為200W?400W，偏壓為50V?200V，時間為1s?20s ;然后，利用各向同性的干法刻蝕繼續(xù)蝕刻所述溝槽形成碗狀凹槽16，所述各向同性的干法刻蝕工藝參數(shù)包括:刻蝕氣體包括(:12和NF 3，溫度為40°C?60°C，功率為10ff?500W,偏壓為OV?10V，時間為5s?50s。
[0037]之后，參照圖3所示，在淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)12表面形成改性區(qū)12’以減弱HF酸對所述淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)12的腐蝕。
[0038]可以理解的是，由于改性區(qū)12’經(jīng)