所占百分比为20~60% ;优选地，y的范围为40~60%，即填充层的锗的 原子数所占百分比为40~60%。
[0070] 上述步骤执行完后，如图6所示，sigma形凹槽17已被填满。需要说明的是，填充 sigma形凹槽17除了上述的外延生长工艺，还可以采用化学气相沉积、原子层沉积法等。
[0071] 接着，根据源区与漏区的需要，在sigma形凹槽17内填充的硅锗材质18内进行P 型离子注入。一个实施例中，注入离子为B(硼），注入离子的剂量为E19/cm2~E20/cm2。 之后，在相邻侧墙12之间的娃锗材质18表面形成娃层（未图τκ)，该娃层可用于后续与其 上的金属生成金属硅化物，以降低源漏区的接触电阻。
[0072] 上述步骤完成后，形成了一种PM0S晶体管。如图6所示，该PM0S晶体管包括：
[0073] 硅衬底10,具有多个栅极结构11，栅极结构11两侧形成有侧墙12,该栅极结构11 包括形成在硅衬底10上的栅介质层111及形成在栅介质层111上的栅电极112 ;
[0074] 硅衬底10中预定形成源极及漏极的区域具有sigma形凹槽17(参见图4所示）， 该sigma形凹槽17内填充有压应力材质或拉应力材质，在娃衬底表面101上，sigma形凹 槽17的开口尺寸大于相邻侧墙12之间的间距。
[0075] 图7所示为发明另一实施例提供的PM0S晶体管在一个制作阶段的剖视图。与图1 至图6中的实施例中的PM0S晶体管的制作方法的区别在于形成碗状凹槽16的方法不同。
[0076] 具体地，如图7所示，先以相邻的栅极结构11及侧墙12为掩膜，在硅衬底10中预 定形成源极及漏极的区域采用氧化剂与HF酸的混合溶液各向同性湿法腐蚀形成U形凹槽 19 ;后各向异性干法刻蚀该U形凹槽19形成碗状凹槽16 (如图3所示）。
[0077] 本实施例中，如图7所示，由于先形成的U形凹槽19通过一边各向同性氧化暴露 出的硅，一边去除氧化所产生的含硅氧化物，因而在硅衬底表面101 (参照图1所示）上，所 形成的U形凹槽19的开口尺寸大于相邻侧壁12之间的间距，此外，由于侧墙12之间的间 距大于各向同性腐蚀在垂直半导体衬底表面101 (参照图1所示）方向上的深度，因而形成 的U形凹槽19为扁平状，通过各向异性干法刻蚀，主要在垂直硅衬底表面101方向下进行 刻蚀后，变为碗状凹槽16。本实施例中与前述实施例的区别仅在于形成碗状凹槽19时，各 向异性干法刻蚀、各向同性湿法腐蚀的步骤不同，除此之外，各步骤采用的工艺及参数大致 相同。
[0078] 一个实施例中，各向同性湿法腐蚀溶液包括ΗΝ03酸与HF酸的混合溶液，HF的浓度 范围为lppm~5000ppm，ΗΝ03占混合溶液的质量百分比小于1%，温度为0°C~50°C，腐蚀 时间为50s~120s，腐蚀完毕后，如图7所示，形成U形凹槽19深入沟道中的端部B与栅极 结构11的坚直边沿11a的距离L/范围为5nm~20nm。
[0079] 之后，各向异性干法刻蚀该U形凹槽19形成碗状凹槽16,各向异性的干法刻蚀 工艺参数为：刻蚀气体包括HBr和Cl2,HBr的流量为200sccm~800sccm，Cl2的流量为 20sccm~lOOsccm，压强为 2mTorr~200mTorr，处理时间为 20s~60s。
[0080] 上述实施例中，在形成的sigma形凹槽17内填入的材质为硅锗，用于对沟道施加 压应力，可以理解的是，在sigma形凹槽17内填入碳化硅时，可以对沟道施加拉应力，相应 地，形成的晶体管为NM0S晶体管。
[0081] 本发明采用递进式写法，后一实施例仅描述与前一实施例的不同之处，因而，后一 实施例中的相同或相似结构及其制作方法请参照前一实施例的相同或相似结构及其制作 方法。
[0082] 虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本 发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所 限定的范围为准。
【主权项】
1. 一种MOS晶体管的制作方法，其特征在于，包括： 提供硅衬底，在所述硅衬底上形成多个栅极结构，所述栅极结构包括形成在硅衬底上 的栅介质层及形成在所述栅介质层上的栅电极； 在所述栅极结构两侧形成侧墙； 以相邻的所述栅极结构及侧墙为掩膜，在硅衬底中预定形成源极及漏极的区域形成碗 状凹槽，在硅衬底表面上，所述碗状凹槽的开口尺寸大于所述相邻侧墙之间的间距； 采用各向异性湿法腐蚀所述碗状凹槽形成sigma形凹槽； 在所述sigma形凹槽内填充压应力材质或拉应力材质以形成M0S晶体管。2. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成碗状凹槽步骤包括： 先以相邻的所述栅极结构及侧墙为掩膜，各向异性干法刻蚀在硅衬底中预定形成源极 及漏极的区域形成坚直凹槽； 后采用氧化剂与HF酸的混合溶液各向同性湿法腐蚀所述坚直凹槽形成碗状凹槽。3. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述形成碗状凹槽步骤包括： 先以相邻的所述栅极结构及侧墙为掩膜，采用氧化剂与HF酸的混合溶液各向同性湿 法腐蚀在硅衬底中预定形成源极及漏极的区域形成U形凹槽； 后各向异性干法刻蚀所述U形凹槽形成碗状凹槽。4. 根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，所述氧化剂为：包含臭氧的溶 液、H2S04、HC10、ΗΝ02、ΗΝ03 中的至少一种。5. 根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，所述HF浓度范围为lppm~ 5000ppm〇6. 根据权利要求5所述的制作方法，其特征在于，所述氧化剂为ΗΝ03，ΗΝ03占所述混合 溶液的质量百分比小于1 %，各向同性湿法腐蚀时，温度范围为〇°C~50°C。7. 根据权利要求2或3所述的制作方法，其特征在于，所述各向异性干法刻蚀的刻蚀气 体包括HBr和Cl2,HBr的流量为200sccm~800sccm，Cl2的流量为20sccm~lOOsccm，压 强为2mTorr~200mTorr，处理时间为10s~60s。8. 根据权利要求1至3中任一项所述的制作方法，其特征在于，所述形成的碗状凹槽 中，深入沟道中的端部与所述述栅极结构的坚直边沿的距离范围为5nm~20nm。9. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述sigma形凹槽中，深入沟道中的 尖端与所述述栅极结构的坚直边沿的距离范围为_5nm~5nm。10. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述sigma形凹槽中，深入沟道中的 尖端距离所述硅衬底表面的深度范围为5nm~20nm。11. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述sigma形凹槽的深度范围为 50nm~100nm〇12. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述碗状凹槽形成sigma形凹槽采 用的湿法腐蚀溶液为碱性溶液。13. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述sigma形凹槽内填充的压应力 材质为娃锗，所述M0S晶体管为PM0S晶体管。14. 根据权利要求1所述的制作方法，其特征在于，所述sigma形凹槽内填充的拉应力 材质为碳化娃，所述M0S晶体管为NM0S晶体管。15. -种MOS晶体管，其特征在于，包括： 硅衬底，具有多个栅极结构，所述栅极结构两侧形成有侧墙，所述栅极结构包括形成在 硅衬底上的栅介质层及形成在所述栅介质层上的栅电极； 石圭衬底中预定形成源极及漏极的区域具有sigma形凹槽，所述sigma形凹槽内填充有 压应力材质或拉应力材质，在硅衬底表面上，所述sigma形凹槽的开口尺寸大于所述相邻 侧墙之间的间距。16. 根据权利要求15所述的M0S晶体管，其特征在于，所述sigma形凹槽中，深入沟道 中的尖端与所述述栅极结构的坚直边沿的距离范围为_5nm~5nm。17. 根据权利要求15所述的MOS晶体管，其特征在于，所述sigma形凹槽中，深入沟道 中的尖端距离所述硅衬底表面的深度范围为5nm~20nm。18. 根据权利要求15所述的MOS晶体管，其特征在于，所述sigma形凹槽的深度范围为 50nm~100nm〇19. 根据权利要求15所述的MOS晶体管，其特征在于，所述sigma形凹槽内填充的压应 力材质为硅锗，所述M0S晶体管为PM0S晶体管。20. 根据权利要求15所述的M0S晶体管，其特征在于，所述sigma形凹槽内填充的拉应 力材质为碳化硅，所述M0S晶体管为NM0S晶体管。
【专利摘要】一种MOS晶体管及其制作方法。为提高MOS晶体管的载流子迁移速率，本发明在形成sigma形凹槽时，通过控制碗状凹槽的开口处的尺寸，使其大于相邻栅极结构的侧墙之间的尺寸，换言之，通过控制碗状凹槽的开口尽可能大，进而使得该碗状凹槽经腐蚀所形成的sigma形凹槽的开口尺寸也较大，从而源漏区填充的压应力材质或拉应力材质较多，进而对沟道施加的拉应力或压应力较大，载流子迁移速率较快。
【IPC分类】H01L29/78, H01L21/336
【公开号】CN105448982
【申请号】CN201410284146
【发明人】刘佳磊
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2016年3月30日
【申请日】2014年6月23日