性金属氮化物层、导电性金属氧化物层和金属硅化物层中的一种或多种。其中，金属层的构成材料可以是钨(W)、镍(Ni)或钛(Ti);导电性金属氮化物层可包括氮化钛(TiN)层；导电性金属氧化物层可包括氮化铱(IrO2)层；金属硅化物层可包括硅化钛(TiSi)层。作为示例，在本实施例中，栅极材料层选用多晶硅材料构成。栅极硬掩膜层可包括氧化物层、氮化物层、氮氧化物层和无定形碳中的一种或多种。其中，氧化物层可包括硼磷硅玻璃(BPSG)、磷硅玻璃(PSG)、正硅酸乙酯(TEOS)、未掺杂硅玻璃(USG)、旋涂玻璃(SOG)、高密度等离子体(HDP)或旋涂电介质(S0D)。氮化物层可包括氮化硅(Si3N4)层。氮氧化物层可包括氮氧化硅(S1N)层。作为示例，在本实施例中，栅极硬掩膜层选用氮化硅材料构成。
[0066]作为另一示例，栅极结构也可以是半导体-氧化物-氮化物-氧化物-半导体(SONOS)层叠栅结构。
[0067]应当注意，本文所述的前端器件结构并非是限制性的，而是还可以具有其他结构。举例而言，在半导体衬底中还可以形成有隔离槽、埋层等，例如浅沟槽隔离(STI)。此外，对于PMOS晶体管而言，半导体衬底中还可以形成有N阱，并且在形成栅极结构之前，可以对整个N阱进行一次小剂量硼注入，用于调整PMOS晶体管的阈值电压Vth。
[0068]接下来，在步骤S320，在上述前端器件结构的表面上形成氧化层。例如，可在半导体衬底表面和栅极结构的上表面及侧面上沉积氧化层。在一个示例中，该氧化层是用化学气相沉积工艺形成的二氧化硅层。在后续工艺中的热磷酸(H3PO4)湿法化学剥离氮化硅膜的过程中，这一氧化层可用作蚀刻停止层。
[0069]在步骤S330，在氧化层的表面上形成氮化硅膜。此时，在栅极结构两侧将具有包括氧化层和氮化硅膜的侧墙。该侧墙的厚度可限定栅极材料层与衬底硅凹陷中外延生长的锗硅之间的距离。
[0070]在步骤S340，进行光刻工艺，定义源极和漏极的位置。例如，可利用图案化的光刻胶层进行光刻工艺。
[0071]在步骤S350，进行刻蚀工艺，在半导体衬底中要形成源极和漏极的位置形成凹陷区。在一个示例中，所形成的凹陷区的深度大约为15?80纳米。在一个示例中，上述刻蚀过程可包括干法刻蚀步骤和湿法刻蚀步骤。具体而言，在上述刻蚀工艺中，可依次进行干法刻蚀步骤和湿法刻蚀步骤。例如，干法蚀刻步骤可使用氟或氯等离子体，而湿法蚀刻步骤可使用化学液体。
[0072]此外，在刻蚀工艺期间或者在刻蚀工艺完成之后且在选择性生长嵌入式锗硅之前可对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层。根据本发明的一个示例，在刻蚀过程包括干法刻蚀步骤和湿法刻蚀步骤的情况下，可在干法刻蚀步骤之后且在湿法刻蚀步骤之前对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层。根据本发明的另一个示例，可在湿法刻蚀步骤之后且在外延生长嵌入式锗硅之前对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层，这样做的好处在于可完全避免湿法刻蚀步骤对所形成的氮氧化硅覆盖层的任何可能的不利影响。但是，氮化过程无论是在干法刻蚀步骤之后还是在湿法刻蚀步骤之后进行，其都是在选择性生长嵌入式锗硅之前完成的。
[0073]在一个示例中，氮化过程可使用射频或微波等离子体氮化方法。举例而言，对于微波等离子体氮化方法，在等离子体点火之后，以一定流量将氮气(N2)导入处理腔室，利用放射至处理腔室内的微波将氮气等离子体化，从而利用这样形成的氮气的等离子体对晶片上的氧化层进行氮化处理。在氮化过程中，微波功率或射频功率优选为100-1500W(瓦)；压力优选使用5-5000mT (毫托)的范围；以及氮气的气体流量优选使用5-1000sccm(标况毫升每分)的范围。所形成的氮氧化硅覆盖层中氮的原子百分含量的范围为3% — 30%，优选为 5%— 30%。
[0074]在步骤S360，在半导体衬底的凹陷区中外延生长嵌入式锗硅。在一个示例中，可采用化学气相沉积来选择性外延生长嵌入式锗硅。另外，本领域技术人员可以理解，也可采用其它方法来选择性外延生长嵌入式锗硅，例如分子束外延(MBE)等。在一个示例中，形成嵌入式锗硅可使用SiH4、DCS (二氯硅烷，SiH2CL2)及Si2H6中的一种或多种作为硅源，以及使用GeH4作为锗源。在该示例中，锗的原子百分含量可以为例如15?60%。此外，在进一步的示例中，可选地，可在嵌入式锗硅掺杂硼。在这种情况下，可使用B2H6作为硼源。在该进一步的示例中，锗的原子百分含量可以为例如15?60%，而硼的原子百分含量可以为例如0.05 ?
[0075]在一个示例中，外延生长嵌入式锗硅是在400°C _900°C的温度下进行的。在一个示例中，硅源气体(例如，SiH4, DCS或Si2H6)的气体流量的范围可为5-500SCCm，锗源气体(例如，GeH4)的气体流量的范围可为5-500SCCm，以及硼源气体(例如，B2H6)的气体流量的范围可为5-500sccm。在一个示例中，HCl刻蚀气体的气体流量的范围可为l_300sccm，H2的气体流量范围可为l-50slm(标况升每分)。
[0076]在步骤S370，以嵌入式锗硅为基础进行离子注入形成源极和漏极。
[0077]注意，虽然本实施例示出为将用于形成源极和漏极区域的注入工艺安排在外延生长嵌入式锗硅之后进行，但是也可将其安排在形成半导体衬底中的凹陷区之前进行。此外，利用根据本发明的方法制造的器件结构，可通过后续工艺(例如，退火、金属互连等等)完成整个晶体管的制造。
[0078]图4a_4c示出了根据本发明一个实施例的在形成嵌入式锗硅源/漏结构时不同阶段的器件剖视图。具体地，图4a示出在半导体衬底401中形成凹陷区408之后且在形成氮氧化硅覆盖层409之前的器件剖视图，图4b示出在形成氮氧化硅覆盖层409之后且在选择性生长嵌入式锗硅410之前的器件剖视图，以及图4c示出选择性生长嵌入式锗硅410之后的器件剖视图。如图4b所示，在外延生长嵌入式锗硅410之前，对氧化层405进行氮化处理，从而形成氮氧化硅覆盖层409。这时，再进行外延生长嵌入式锗硅工艺，就可以有效地克服多晶硅层肩部缺陷(例如突出)的产生，如图4c所示。通过比较图2a_2b和图4a_4c可以看出，本发明相比现有技术具有显著的进步性。
[0079]实际上，对于嵌入式锗硅生长的选择性而言，热氧化层、氮化硅层以及化学气相沉积氧化层三者是依次降低的。本发明通过将例如化学气相沉积的氧化层通过氮化处理转变为氮氧化硅层(属于热氧化层)，在嵌入式锗硅生长方面获得了更好的选择性，从而可以有效地抑制外延生长嵌入式锗硅期间多晶硅层肩部缺陷的产生。
[0080]本文参照具体示例性实施例给出了详细描述。然而，显然可对这些实施例作出各种修改和改变，而不背离如所附权利要求所述的本发明的更宽泛精神和范围。尽管已经示出并描述了本发明的具体实施例，但本领域的技术人员显然可作出很多改变、变化和修改而不背离所附权利要求的范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性而非限制性意义。而且，实施例和其它示例性语言的上述使用不一定指的是同一实施例或同一示例，而可能指的是不同和独特的实施例，也有可能是同一实施例。所附权利要求将在其范围内包含落在本发明的真实范围和精神内的所有这些改变、变化和修改。
【主权项】
1.一种用于形成嵌入式锗硅源/漏结构的方法，包括: 提供前端器件结构，所述前端器件结构包括半导体衬底和位于半导体衬底上的栅极结构； 在所述前端器件结构的表面上形成氧化层； 在氧化层的表面上形成氮化硅膜，其中在栅极结构两侧具有包括氧化层和氮化硅膜的侧墙; 进行光刻工艺，定义源极和漏极的位置； 进行刻蚀工艺，在半导体衬底中要形成源极和漏极的位置形成凹陷区，其中在刻蚀工艺期间或者在刻蚀工艺完成之后对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层； 在凹陷区中外延生长嵌入式锗硅；以及 以嵌入式锗硅为基础进行离子注入形成源极和漏极。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述刻蚀工艺中，依次进行干法刻蚀步骤和湿法刻蚀步骤。3.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述干法刻蚀步骤之后且在所述湿法刻蚀步骤之前对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层。4.如权利要求2所述的方法，其特征在于，在所述湿法刻蚀步骤之后且在外延生长嵌入式锗硅之前对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氮氧化硅覆盖层中氮的原子百分含量为 5%— 30%。6.如权利要求1所述的方法，其特征在于，氮化过程使用射频或微波等离子体氮化方法。7.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述嵌入式锗硅中可掺杂有硼。8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，外延生长嵌入式锗硅使用SiH4、DCS及Si2H6中的一种或多种作为硅源，使用GeH4作为锗源，以及使用B2H6作为硼源。9.如权利要求1所述的方法，其特征在于，外延生长嵌入式锗硅是在400°C-900°C的温度下进行的。10.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化层是用化学气相沉积工艺形成的二氧化硅层。
【专利摘要】本申请公开一种用于形成嵌入式锗硅源/漏结构的方法。该方法包括：提供前端器件结构，该前端器件结构包括半导体衬底和位于半导体衬底上的栅极结构；在前端器件结构的表面上形成氧化层；在氧化层的表面上形成氮化硅膜，其中在栅极结构两侧具有包括氧化层和氮化硅膜的侧墙；进行光刻工艺，定义源极和漏极的位置；进行刻蚀工艺，在半导体衬底中要形成源极和漏极的位置形成凹陷区，其中在刻蚀工艺期间或者在刻蚀工艺完成之后对氧化层进行氮化以形成氮氧化硅覆盖层；在凹陷区中外延生长嵌入式锗硅；以及以嵌入式锗硅为基础进行离子注入形成源极和漏极。
【IPC分类】H01L21/8238
【公开号】CN105206576
【申请号】CN201410264458
【发明人】何有丰
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年12月30日
【申请日】2014年6月13日