一种晶体管及其形成方法
【专利摘要】本发明公开了一种晶体管及其形成方法，对干法刻蚀后的第一凹槽进行了修复，使得第一凹槽晶格的损坏部分被去除，之后采用湿法刻蚀工艺形成所需形状的第二凹槽时，所形成的第二凹槽中便不存在晶格受损部分，从而能够长出高质量的硅锗层，大大的提高了器件的性能。
【专利说明】一种晶体管及其形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及集成电路制造领域，特别涉及一种晶体管及其形成方法。
【背景技术】
[0002]在先进互补金属氧化物半导体(CMOS)产业中，为了提高PMOS的性能，源/漏极区域通常会采用硅锗(SiGe)，这是由于硅锗比硅具有更大的晶格常数，则在源漏极形成硅锗层后，其能够在沟道区产生一定的压应力，以便提高电子的迁移率。
[0003]然而，在实际工艺中，硅锗层的生长状况不是那么理想的，请参考图1，现有工艺中形成硅锗层的过程为:
[0004]SlOl:采用干法刻蚀工艺刻蚀衬底形成碗状凹槽，
[0005]S102:采用TMAH (四甲基氢氧化铵)湿法刻蚀所述碗状凹槽形成sigema状(Σ状)的第二凹槽，
[0006]S103:对第二凹槽进行清洗，
[0007]S104:在第二凹槽内进行硅锗的外延生长。
[0008]然而在sigema状凹槽形成后继续外延生长硅锗层时却会出现一些问题，如图2所示的堆垛层错(stacking fault) I。干法刻蚀会对衬底造成结构上的破坏,使其晶格受损，而湿法刻蚀仅是改变第一凹槽的形状，在干法刻蚀和之后进行的湿法刻蚀会存在一个区域2，这个区域2不会被湿法刻蚀去除(或完全去除)，也就是说，区域2处具有受干法刻蚀损坏的晶格，从而在外延生长后将会使得外延层不同区域结构不同。这将导致源漏极质量下降，严重影响器件的性能。
【发明内容】
[0009]本发明的目的在于提供一种晶体管的形成方法，以解决现有技术中形成的硅锗层质量差的问题。
[0010]为解决上述技术问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，包括:
[0011]提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构；
[0012]通过刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一凹槽；
[0013]对所述第一凹槽进行修复；
[0014]刻蚀所述第一凹槽形成第二凹槽。
[0015]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述第一凹槽的形状为碗状。
[0016]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，采用快速热氧化工艺对所述第一凹槽进行修复，形成氧化层。
[0017]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，采用尖峰退火工艺对所述第一凹槽进行修复，形成氧化层。
[0018]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述氧化层的厚度为f 30埃。
[0019]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，形成氧化层的温度为80(Tll0(rC。[0020]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，在氮气和氧气的混合气体氛围下进行处理。
[0021] 可选的，对于所述的晶体管的形成方法，在纯氧的氛围下进行修复。
[0022]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，刻蚀所述第一凹槽形成第二凹槽的工艺包括如下步骤:
[0023]采用稀释的氢氟酸去除所述氧化层；
[0024]采用四甲基氢氧化铵刻蚀形成第二凹槽。
[0025]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述第二凹槽为sigema状。
[0026]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，形成第二凹槽之后，还包括如下工艺:
[0027]在所述第二凹槽内形成硅锗层。
[0028]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述形成硅锗层的工艺条件为:温度500~800°C，压强 I~lOOTorr。
[0029]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述形成硅锗层采用的气体为:SiH4、HCUB2Hf^PH215
[0030]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述气体SiH4、HCl和B2H6的流量皆为I~lOOOsccm。
[0031]可选的，对于所述的晶体管的形成方法，所述H2的流量为0.1-508?πιο
[0032]本发明提供一种由上述晶体管的形成方法制得的晶体管，包括:衬底，所述衬底上形成有栅极结构及第二凹槽。
[0033]与现有技术相比，在本发明提供的晶体管及其形成方法中，对干法刻蚀后的第一凹槽进行了修复，使得第一凹槽晶格的损坏部分被去除，之后采用湿法刻蚀工艺形成所需形状的第二凹槽时，所形成的第二凹槽中便不存在晶格受损部分，从而能够长出高质量的娃错层，大大的提闻了器件的性能。
【专利附图】
【附图说明】
[0034]图1为现有技术的晶体管形成过程的流程图；
[0035]图2为现有技术形成的晶体管的缺陷示意图；
[0036]图:T图8为本发明实施例的晶体管的形成方法的横截面示意图。
【具体实施方式】
[0037]以下结合附图和具体实施例对本发明提供的晶体管的形成方法作进一步详细说明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0038]实施例一
[0039]请参考图3，提供衬底30，所述衬底30可以为硅衬底，或者绝缘层上覆硅(S0I)等，在所述衬底30上形成栅极结构31，可采用已知工艺完成。
[0040]接着进行硅锗源漏极的形成过程，请参考图4，首先采用干法刻蚀工艺在栅极结构两侧，衬底30上分别形成第一凹槽40，刻蚀后第一凹槽40的形状为碗状，通常干法刻蚀会导致第一凹槽40表面被损坏，形成具有晶格受损的结构41，这些晶格受损的结构41的晶格与正常状态下的晶格不同，故不加处理会导致堆垛层错这种缺陷的产生。
[0041]在此基础上，本发明实施例对第一凹槽40表面进行修复处理。请参考图5，采用快速热氧化(RTO)工艺对所述第一凹槽40进行修复，在所述第一凹槽40表面形成氧化层50。具体的，快速热氧化处理的工艺条件为；在氮气(N2)和氧气(O2)的混合气体氛围下，调整反应腔温度在80(Tll0(rC，使得第一凹槽40的表面被氧化，形成一层广30埃的氧化层50。所述快速热氧化工艺也可在纯氧的环境下进行，同样能够完成修复过程。如此第一凹槽40的表面60上晶格受损的结构被去除。
[0042]接着，请参考图6，去除所述氧化层，优选的，采用湿法清洗，可采用DHF (稀释的氢氟酸)将氧化层反应掉。
[0043]请参考图7，去除氧化层后对碗状的第一凹槽40进行湿法刻蚀，形成所需要的sigema状第二凹槽70，优选的，采用四甲基氢氧化铵(TMAH)刻蚀形成。在第二凹槽70形成后，对其进行清洗，之后，在第二凹槽70内外延生长硅锗层。
[0044]请参考图8，在第二凹槽内形成硅锗层80。具体的，所述形成硅锗层80采用外延生长形成，其工艺条件为:在温度为50(T800°C，压强为f IOOTorr的条件下，将下列气体SiH4(硅烷，也可以采用DCS:SiH2Cl2，或二者皆有)、HC1 (氯化氢)、B2H6 (乙硼烷)和H2 (氢气)通入到反应腔中，其中，所述气体SiH4、DCS、HCl和B2H6的流量皆为f lOOOsccm，所述H2的流量为0.:T50slm,反应形成所需的娃锗层80。
[0045]请继续参考图8，按照本实施例的形成方法，可以形成一种晶体管，其主要包括:衬底30，形成于衬底30上的栅极结构31，所述衬底30内还形成有硅锗层80，所述硅锗层80位于第二凹槽内，所述第二凹槽表面不存在晶格受损的部分，故硅锗层80是均匀的，不会出现堆垛层错缺陷。
[0046]实施例二
[0047]本实施例与实施例一的区别在于，对第一凹槽表面的修复方法不同，具体的，在图5所示的结构中,本实施例采用剑锋退火(spike anneal)工艺修复所述第一凹槽并形成氧化层。
[0048]所述剑锋退火处理的工艺条件为；在氮气(N2)和氧气(O2)的混合气体氛围下，调整反应腔温度在80(Tii0(rc，使得第一凹槽40的表面被氧化，形成一层广30埃的氧化层50。所述快速热氧化工艺也可在纯氧的环境下进行，同样能够完成修复过程。
[0049]请参考图8，采用本实施例的形成方法，同样可以形成一种晶体管，其主要包括:衬底30，形成于衬底30上的栅极结构31，所述衬底30内还形成有硅锗层80，所述硅锗层80位于第二凹槽内，所述第二凹槽表面不存在晶格受损的部分，故硅锗层80是均匀的，不会出现堆垛层错缺陷。
[0050]在本实施例提供的晶体管及其形成方法中，对干法刻蚀后的第一凹槽进行了修复，使得第一凹槽晶格的损坏部分被去除，之后采用湿法刻蚀工艺形成所需形状的第二凹槽时，所形成的第二凹槽中便不存在晶格受损部分，从而能够长出高质量的硅锗层，大大的提闻了器件的性能。
[0051]显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。
【权利要求】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底，在所述衬底上形成栅极结构； 通过刻蚀工艺在所述衬底上形成多个第一凹槽； 对所述第一凹槽进行修复； 刻蚀所述第一凹槽形成第二凹槽。
2.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第一凹槽的形状为碗状。
3.如权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，采用快速热氧化工艺对所述第一凹槽进行修复，形成氧化层。
4.如权利要求2所述的晶体管的形成方法，其特征在于，采用尖峰退火工艺对所述第一凹槽进行修复，形成氧化层。
5.如权利要求3或4任一项所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述氧化层的厚度为I~30埃。
6.如权利要求5所述的晶体管的形成方法，其特征在于，形成氧化层的温度为800^1IOO0C ο
7.如权利要求6所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在氮气和氧气的混合气体氛围下进行修复。
8.如权利要求6所述的晶体管的形成方法，其特征在于，在纯氧的氛围下进行修复。
9.如权利要求5所述的晶体管的形成方法，其特征在于，刻蚀所述第一凹槽形成第二凹槽的工艺包括如下步骤: 采用稀释的氢氟酸去除所述氧化层； 采用四甲基氢氧化铵刻蚀形成第二凹槽。
10.如权利要求1所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述第二凹槽为sigema状。
11.如权利要求10所述的晶体管的形成方法，其特征在于，形成第二凹槽之后，还包括如下工艺: 在所述第二凹槽内形成硅锗层。
12.如权利要求11所述的晶体管的形成方法，其特征在于，形成所述硅锗层的工艺条件为:温度50(T80(TC，压强I~lOOTorr。
13.如权利要求12所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述形成硅锗层采用的气体为=SiHpHCUB2Hf^PH2t5
14.如权利要求13所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述气体SiH4、HCl和B2H6的流量皆为I~lOOOsccm。
15.如权利要求13所述的晶体管的形成方法，其特征在于，所述H2的流量为0.l~50slm。
16.一种利用权利要求1至15中的任一项晶体管的形成方法制得的晶体管，其特征在于，包括:衬底，所述衬底上形成有栅极结构及第二凹槽。
【文档编号】H01L21/336GK103594367SQ201210290638
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2012年8月15日 优先权日:2012年8月15日
【发明者】涂火金, 何永根 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司