半导体器件及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体制造技术领域，具体而言，涉及一种半导体器件及其制作方法。
【背景技术】
[0002] CMOS制作工艺中，为了增大PMOS器件沟道区的压缩应力，增强其载流子迁移率， 提出了使用嵌入式硅锗来形成源漏区，从而对沟道区施加压应力。在此基础上，为了进一步 增强压应力效果，本领域技术人员提出了形成如图1所示的Sigma(或称为钻石diamond或 西格玛或Σ)形凹陷以填充硅锗的技术方案。
[0003] 目前，一般在半导体衬底100'上形成栅极10Γ和侧墙102'之后，在半导体衬底 上刻蚀形成Sigma形凹陷,然后采用外延生长的方式在Sigma形凹陷中填充娃锗,其中外延 生长分两步进行，首先在该凹陷中外延生长一层低锗掺杂量的第一硅锗外延层104'，当所 形成的第一硅锗外延层104'完全掩盖凹陷的内壁之后增加外延生长所用锗的用量，从而利 用持续的外延生长工艺形成高锗掺杂量的第二硅锗外延层106'。但是由于第一硅锗外延层 104'的生长在各个方向上并不能保持一致，因此，导致所生长的第二硅锗外延层106'的位 置出现偏移，如图1所示第二硅锗外延层106'的形状和位置都出现明显偏差，或高低不一 致，进而对PMOS器件的形成产生负面影响。
【发明内容】
[0004] 本申请旨在提供一种半导体器件及其制作方法，以解决现有技术中第二硅锗外延 层的形状和位置出现偏差的问题。
[0005] 为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种半导体器件的制作方法， 制作方法包括：提供半导体衬底；在半导体衬底上形成栅极和侧墙；对半导体衬底上欲形 成源漏区的区域进行刻蚀，形成第一 Sigma形凹陷；沿第一 Sigma形凹陷的侧壁进行硅锗外 延生长，形成第一娃锗外延层；对第一娃锗外延层进行部分刻蚀，形成第二Sigma形凹陷； 沿第二Sigma形凹陷的侧壁进行硅锗外延生长，形成第二硅锗外延层。
[0006] 进一步地，上述形成第一 Sigma形凹陷的过程包括：在栅极和侧墙上形成氮化硅 层；以氮化硅层为掩膜对半导体衬底进行刻蚀，在欲形成源漏区的区域形成第一凹陷；采 用具有晶向选择性的第一湿法刻蚀剂对具有第一凹陷的半导体衬底继续进行刻蚀，形成第 一 Sigma形凹陷。
[0007] 进一步地，上述形成第二Sigma形凹陷的过程包括：在第一硅锗外延层上形成氧 化层；在氧化层上设置光刻胶层，并对光刻胶层进行图案化处理，在对应于第一硅锗外延层 的位置形成开口，开口的宽度小于第一硅锗外延层的宽度；以光刻胶层为掩膜，对氧化层进 行刻蚀形成第二凹陷；以氧化层为掩膜，采用具有晶向选择性的第二湿法刻蚀剂对第一硅 锗外延层进行刻蚀，形成第二Sigma形凹陷。
[0008] 进一步地，上述氧化层的形成方法为热氧化生长法、化学气相沉积法或原子层沉 积法。
[0009] 进一步地，上述氧化层的厚度为30~5〇A。
[0010] 进一步地，上述第一湿法刻蚀剂或第二湿法刻蚀剂为四甲基胺溶液或氨水，优选 四甲基胺溶液。
[0011] 进一步地，上述采用四甲基胺溶液对具有第一凹陷的半导体衬底进行刻蚀的过程 中，四甲基胺溶液的温度为30~70°C，四甲基胺溶液中四甲基胺的重量百分含量为2. 2~ 2. 5%，刻蚀时间为30~120S ;上述采用四甲基胺溶液对具有第二凹陷的第一硅锗外延层进 行刻蚀的过程中，四甲基胺溶液的温度为30~70°C，四甲基胺溶液中四甲基胺的重量百分 含量为2. 2~2. 5%，刻蚀时间为30~90S。
[0012] 进一步地，上述形成第一硅锗外延层的过程包括：在第一 Sigma形凹陷的表面生 长硅锗种子层，其中硅锗种子层中锗含量小于第一硅锗外延层中锗含量；在硅锗种子层上 进行硅锗外延生长，形成第一硅锗外延层。
[0013] 进一步地，上述形成第一娃锗外延层的过程包括：在500~750°C下，向第一 Sigma 形凹陷中通入流量为20~IOOsccm的二氯硅烷或硅烷、40~200sccm的氯化氢、20~40slm 的氢气和流量为10~5〇SCCm的锗烷。
[0014] 进一步地，上述形成第一娃锗外延层的过程包括：在500~750°C下，向第一 Sigma 形凹陷中通入流量为20~IOOsccm的二氯硅烷或硅烷、40~200sccm的氯化氢、20~40slm 的氢气、流量为10~5〇SCCm的锗烷，流量为200~30〇SCCm、体积含量为30%的硼烷。
[0015] 进一步地，上述形成第二娃锗外延层的过程包括：在500~75(TC下，向第二Sigma 形凹陷中通入流量为20~IOOsccm的二氯硅烷或硅烷、40~200sccm的氯化氢、20~40slm 的氢气和流量为10~5〇SCCm的锗烷，流量为200~30〇SCCm、体积含量为30%的硼烷。
[0016] 进一步地，上述形成第二娃锗外延层的过程包括：在500~75(TC下，向第二Sigma 形凹陷中通入流量为20~IOOsccm的二氯硅烷或硅烷、40~200sccm的氯化氢、20~40slm 的氢气和流量为10~5〇SCCm的锗烷，流量为200~30〇SCCm、体积含量为30%的硼烷。
[0017] 进一步地，上述制作方法在形成第一硅锗外延层和第二硅锗外延层之前还包括采 用去离子水对第一 Sigma形凹陷和第二Sigma形凹陷进行清洗的过程。
[0018] 根据本申请的另一方面，提供了一种半导体器件，该半导体器件采用上述的制作 方法制作而成。
[0019] 进一步地，上述第一硅锗外延层中Ge的重量含量为5~20%，第二硅锗外延层中 Ge的重量含量为38~50%。
[0020] 进一步地，上述第一硅锗外延层和第二硅锗外延层均掺杂有硼，第一硅锗外延层 中硼的重量含量为〇. 5~1%，第二娃锗外延层中硼的重量含量为1. 5~2. 4%。
[0021] 进一步地，上述源漏区还包括硅锗种子层，硅锗种子层设置在第一硅锗外延层与 半导体衬底之间。
[0022] 应用本申请的技术方案，对已经形成的第一硅锗外延层进行进一步的刻蚀，形成 第二Sigma形凹陷,进而在第二Sigma形凹陷中外延生长形成第二娃锗外延层时,能够控制 所形成的第二硅锗外延层的位置和形状，从而使具有其的半导体器件具有良好的电性能和 数据传输性能。
【附图说明】
[0023] 构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示 意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：
[0024] 图1示出了现有技术中一种半导体器件的剖面结构示意图；
[0025] 图2示出了本申请一种优选实施方式中半导体器件的制作方法流程图；
[0026] 图3至图11示出了实施图2所示制作方法不同步骤的半导体器件的剖面结构示 意图；其中，
[0027] 图3示出了本申请一种优选实施方式中提供的半导体衬底的剖面结构示意图；
[0028] 图4示出了在图3所示的半导体衬底上制作栅极和侧墙后的半导体器件剖面结构 示意图；
[0029] 图5示出了图4所示半导体衬底上刻蚀形成第一 U形凹陷后的半导体器件剖面结 构示意图；
[0030] 图6示出了在图5所示的半导体衬底上刻蚀形成第一 Sigma形凹陷后的半导体器 件剖面结构示意图；
[0031] 图7示出了在图6所示的第一 Sigma形凹陷中形成第一硅锗外延层后的半导体器 件剖面结构示意图；
[0032] 图8示出了在图7所示的第一硅锗外延层上形成氧化层后的半导体器件剖面结构 示意图；
[0033] 图9示出了对图7所示的氧化层进行刻蚀形成第二U形凹陷后的半导体器件剖面 结构示意图；
[0034] 图10示出了对图9所示的第一硅锗外延层进行刻蚀形成第二Sigma形凹陷后的 半导体器件剖面结构示意图；
[0035] 图11示出了在图10所示的第二Sigma形凹陷中形成第二硅锗外延层后的半导体 器件剖面结构示意图；以及
[0036] 图12示出了本申请另一种优选实施方式所提供的半导体器件的剖面结构示意 图，其中氧化层为对第一硅锗外延层进行热氧化得到的氧化层。
【具体实施方式】
[0037] 应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另 有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常 理解的相同含义。
[0038] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0039] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如"在……之上"、"在……上方"、 "在……上表面"、"上面的"等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特 征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位 之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为"在其他器 件或构造上方"或"在其他器件或构造之上"的器件之后将被定