晶体管的形成方法_4

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极层201底部的沟道区获得更大的应力,有利于提高载流子迁移率提高,使所形成的晶体管的性能提高。
[0082]所述第一区域I的第一开口形成工艺包括:采用各向异性的干法刻蚀工艺在栅极层201和侧墙205a两侧的鳍部211内形成开口,所述开口侧壁相对于鳍部211的顶部表面垂直;在所述各向异性的干法刻蚀工艺之后,采用各向异性的湿法刻蚀工艺刻蚀所述开口的侧壁和底部,形成第一开口,使形成的第一开口侧壁与鳍部211的顶部表面呈“ Σ ”形。
[0083]其中,所述各向异性的干法刻蚀工艺为:刻蚀气体包括氯气、溴化氢或氯气和溴化氢的混合气体,溴化氢的流量为200标准毫升每分钟?800标准毫升每分钟,氯气的流量为20标准_升每分钟?100标准_升每分钟,惰性气体的流量为50标准_升每分钟?1000标准毫升每分钟,刻蚀腔室的压力为2毫托?200毫托,刻蚀时间为15秒?60秒。
[0084]所述各向异性的湿法刻蚀工艺为:刻蚀液包括碱性溶液,所述碱性溶液为氢氧化钾(KOH)、氢氧化钠(NaOH)、氢氧化锂(L1H)、氨水(NH4OH)或四甲基氢氧化铵(TMAH)中的一种或多种组合。
[0085]在本实施例中,所述鳍部211顶部表面晶向为〈100〉或〈110〉,而所述各向异性的湿法刻蚀速率在垂直以及平行于鳍部211顶部表面的方向上较快,而在晶向〈111〉的方向上刻蚀速率最慢,因此,能够使所形成的开口侧壁与衬底200表面呈“ Σ ”形。
[0086]在第一区域I的应力层206材料为硅锗,所述应力层206的形成工艺为选择性外延沉积工艺,所述选择性外延沉积工艺包括:温度为500摄氏度?800摄氏度,气压为I托?100托,工艺气体包括硅源气体(SiH4或SiH2Cl2)和锗源气体(GeH4),所述硅源气体或锗源气体的流量为I标准毫升/分钟?1000标准毫升/分钟,所述工艺气体还包括HCl和H2,所述HCl的流量为I标准_升/分钟?1000标准_升/分钟,H2的流量为0.1标准升/分钟?50标准升/分钟。
[0087]在一实施例中,在采用所述选择性外延沉积工艺形成应力层206时,还能够以原位掺杂工艺在应力层206内掺杂P型离子。在另一实施例中,在形成应力层206之后,采用离子注入工艺在所述栅极层201两侧的应力层206和部分鳍部211内形成源区和漏区,所注入的掺杂离子为P型离子。
[0088]在本实施例中,由于所述栅极层201的侧壁表面具有保护层204覆盖,且所述保护层204顶部和栅极层201顶部具有掩膜层202覆盖,因此所述掩膜层202和保护层204完全覆盖所述栅极层201,因此,在形成所述侧墙205a的回刻蚀工艺中,所形成侧墙205a至多仅能够暴露出所述保护层204表面,而不会暴露出所述栅极层201表面,从而,在形成所述应力层206的过程中,能够避免在所述栅极层201的表面形成外延颗粒,从而保证了在形成应力层206之后,所述栅极层201的形貌依旧优良。
[0089]请参考图11,图11与图10的剖面方向一致,回刻蚀所述第二区域II的侧墙膜205 (如图8所示),在第二区域II的保护层204表面形成侧墙205a ;在第二区域II的侧墙205a、保护层204和栅极层201两侧的衬底200内形成应力层206。
[0090]在回刻蚀所述第二区域II的侧墙膜205之前,在第一区域I的侧墙膜205表面形成图形化层(未示出),所述图形化层作为在第二区域II形成侧墙205a以及应力层206的掩膜。在本实施例中,所述图形化层为光刻胶层,所述光刻胶层的形成工艺与图10相关说明相同,在此不作赘述。
[0091]在形成所述图形化层之后,对所述第二区域II的侧墙膜205进行回刻蚀,所述回刻蚀工艺为各向异性的干法刻蚀工艺,所述回刻蚀工艺进行至暴露出鳍部211的侧壁和顶部表面、以及隔离层212表面为止。在另一实施例中,所述鳍部211和隔离层212表面具有栅介质层203覆盖时,所述回刻蚀工艺进行至暴露出所述栅介质层203表面为止,所述栅介质层203能够用于保护所述鳍部211的表面。
[0092]在所述回刻蚀工艺之后,暴露出侧墙205a和栅极层201两侧的鳍部211表面,则能够在所述栅极层201两侧暴露出的鳍部211内形成应力层206,所述应力层206用于提高鳍部211内的沟道区应力,以提高沟道区的载流子迁移率。所述应力层206的形成工艺包括:在所述侧墙205a和栅极层201两侧的衬底200内形成第一开口 ;采用选择性外延沉积工艺在所述第一开口内形成应力层206。
[0093]在本实施例中,所述第二区域II用于形成NMOS晶体管,因此,第二区域IE形成的应力层206材料为碳化硅,且所述应力层内需要掺杂N型离子可以形成源区和漏区。
[0094]在本实施例中,由于NMOS晶体管的载流子为电子,而电子具有较强的电迁移能力,因此,在所述第二区域II的第一开口的侧壁垂直于鳍部211的顶部表面。在所述第二区域II的第一开口形成工艺包括为各向异性的干法刻蚀工艺;所述各向异性的干法刻蚀工艺为:刻蚀气体包括氯气、溴化氢或氯气和溴化氢的混合气体,溴化氢的流量为200标准晕升每分钟?800标准_升每分钟,氯气的流量为20标准晕升每分钟?100标准晕升每分钟,惰性气体的流量为50标准晕升每分钟?1000标准_升每分钟,刻蚀腔室的压力为2 _托?200毫托,刻蚀时间为15秒?60秒。
[0095]在第二区域II的应力层206材料为碳化硅,所述应力层206的形成工艺为选择性外延沉积工艺,所述选择性外延沉积工艺包括:温度为500摄氏度?800摄氏度,气压为I托?100托,工艺气体包括硅源气体(SiH4或SiH2Cl2)和碳源气体(CH4、CH3Cl或CH2Cl2),所述硅源气体和碳源气体的流量为I标准毫升/分钟?1000标准毫升/分钟,所述工艺气体还包括HCl和H2,所述HCl的流量为I标准毫升/分钟?1000标准毫升/分钟,H2的流量为0.1标准升/分钟?50标准升/分钟。
[0096]在一实施例中,在采用所述选择性外延沉积工艺形成应力层206时,以原位掺杂工艺在应力层206内掺杂N型离子。在另一实施例中,在形成应力层206之后,采用离子注入工艺在所述栅极层201两侧的应力层206和部分鳍部211内形成源区和漏区,所注入的?多杂尚子为N型尚子。
[0097]在一实施例中,在形成所述应力层206之后,在所述衬底200表面形成介质层,所述介质层的表面齐平于或高于所述栅极层201的顶部表面;去除所述掩膜层202和栅极层201,并暴露出衬底200表面,在所述介质层内形成第二开口 ;在所述第二开口底部的侧壁表面形成高K栅介质层;在所述高K栅介质层表面形成填充满所述第二开口的金属栅。
[0098]图12至图14是本发明另一实施例的晶体管的形成过程的剖面结构示意图。
[0099]在图4和图5的基础上,请参考图12,图12与图5的剖面方向一致,在所述衬底200表面形成牺牲层207,所述牺牲层207覆盖所述栅极层201的侧壁表面,且所述牺牲层201的表面低于所述栅极层201的顶部表面。
[0100]在本实施例中,后续所形成的保护层位于栅极层201靠近顶部的部分侧壁表面以及掩膜层202表面,而所述牺牲层207用于定义需要形成保护层的部分栅极层201侧壁表面,后续形成的保护层位于所述牺牲层207表面,则能够使所述保护层位于靠近栅极层201顶部的侧壁表面。
[0101]而所述牺牲层207的材料与所述衬底200表面的材料不同,使得牺牲层207与衬底200表面之间的刻蚀选择比较大,则在后续去除牺牲层207时,对衬底200表面的损伤较小。在本实施例中,所述牺牲层207的材料与鳍部211和隔离层212表面的材料不同。而且,所述牺牲层207的材料需要选用易于去除,且不易产生副产物残留的材料。
[0102]所述牺牲层207的形成工艺包括:在衬底200表面、栅极层201的侧壁表面以及掩膜层202表面形成牺牲膜;回刻蚀所述牺牲膜直至暴露出掩膜层202表面以及部分栅极层201的侧壁表面,形成牺牲层207,使所形成的牺牲层207表面低于栅极层201的顶部表面。
[0103]所述牺牲层207的材料为无定形硅、无定形碳或氧化硅。所述牺牲膜的形成工艺为化学气相沉积工艺、物理气相沉积工艺或原子层沉积工艺;当所述牺牲层207的材料为氧化娃时,所述牺牲膜还能够采用深紫外光吸收氧化(DUO, Deep UV Light AbsorbingOxide)工艺形成。所述回刻蚀工艺为干法刻蚀工艺、湿法刻蚀工艺或干法刻蚀工艺和湿法刻蚀工艺的组合;且所述干法刻蚀工艺能够为各向异性的刻蚀工艺或各向同性的刻蚀工艺。
[0104]在本实施例中,所述牺牲膜位于所述隔离层212表面、鳍部211的侧壁和底部表面、栅极层211的侧壁表面以及掩膜层202表面;形成所述牺牲膜的工艺需要具有较好的沟槽填充能力,例如流体化学气相沉积(FCVD)工艺,使得形成牺牲膜易于填充于相邻鳍部211之间的沟槽、以及相邻栅极层201之间的沟槽内,而且
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