本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的飛速發(fā)展，半導(dǎo)體器件正朝著更高的元件密度以及更高的集成度的方向發(fā)展。晶體管作為最基本的半導(dǎo)體器件目前正被廣泛應(yīng)用，因此隨著半導(dǎo)體器件的元件密度和集成度的提高，晶體管的柵極尺寸變得比以往更短。然而，晶體管的柵極尺寸變短會使晶體管產(chǎn)生短溝道效應(yīng)，進而產(chǎn)生漏電流，最終影響半導(dǎo)體器件的電學(xué)性能。目前，現(xiàn)有技術(shù)主要通過提高載流子遷移率來提高半導(dǎo)體器件性能。當(dāng)載流子的遷移率提高，晶體管的驅(qū)動電流提高，則晶體管中的漏電流減少，而提高載流子遷移率的一個關(guān)鍵要素是提高晶體管溝道區(qū)中的應(yīng)力，因此提高晶體管溝道區(qū)的應(yīng)力可以極大地提高晶體管的性能。

現(xiàn)有技術(shù)提高晶體管溝道區(qū)應(yīng)力的一種方法為：在晶體管的源區(qū)和漏區(qū)形成應(yīng)力層。其中，PMOS晶體管的應(yīng)力層材料為硅鍺(SiGe)，由于硅鍺和硅具有相同的晶格結(jié)構(gòu)，即“金剛石”結(jié)構(gòu)，而且在室溫下，硅鍺的晶格常數(shù)大于硅的晶格常數(shù)，因此硅和硅鍺之間存在晶格失配，使應(yīng)力層能夠向溝道區(qū)提供壓應(yīng)力，從而提高PMOS晶體管溝道區(qū)的載流子遷移率性能。相應(yīng)地，NMOS晶體管的應(yīng)力層材料為碳化硅(SiC)，由于在室溫下，碳化硅的晶格常數(shù)小于硅的晶格常數(shù)，因此硅和碳化硅之間存在晶格失配，能夠向溝道區(qū)提供拉應(yīng)力，從而提高NMOS晶體管的性能。

然而，現(xiàn)有技術(shù)形成的應(yīng)力層形貌不良，容易影響半導(dǎo)體器件的性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明解決的問題是提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)形貌良好、性能穩(wěn)定。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法，包括：提供 襯底；在所述襯底內(nèi)形成開口；在所述開口內(nèi)形成應(yīng)力層；在所述襯底和應(yīng)力層表面形成初始覆蓋層，所述初始覆蓋層的材料為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料；采用晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層，所述覆蓋層的材料為晶態(tài)半導(dǎo)體材料；在所述晶態(tài)工藝之后，去除未轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層的初始覆蓋層。

可選的，所述初始覆蓋層的材料為非晶硅、非晶硼化硅、非晶磷化硅或非晶碳化硅。

可選的，所述初始覆蓋層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。

可選的，所述初始覆蓋層的厚度為20埃～500埃。

可選的，所述晶態(tài)工藝為激光退火工藝。

可選的，所述激光退火采用的激光為準(zhǔn)分子激光。

可選的，所述激光退火的工藝參數(shù)包括：激光波長小于600納米、溫度1000℃～1600℃、時間為10納秒～1000納秒。

可選的，去除未轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層的初始覆蓋層的工藝為濕法刻蝕工藝。

可選的，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為鹽酸溶液、四甲基氫氧化銨溶液、氨水或氫氧化鉀溶液。

可選的，所述應(yīng)力層的形成步驟包括：在所述襯底內(nèi)形成開口；在所述開口內(nèi)形成應(yīng)力層。

可選的，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺或碳化硅。

可選的，所述應(yīng)力層的形成工藝包括選擇性外延沉積工藝。

可選的，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺時，所述選擇性外延沉積工藝的溫度為500℃～800℃，氣壓為1托～100托，沉積氣體包括硅源氣體和鍺源氣體，所述硅源氣體和鍺源氣體的流量為1標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘。

可選的，所述應(yīng)力層的材料為硅鍺時，所述開口的形成步驟包括：采用各向異性的干法刻蝕工藝在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)形成初始開口；采用各向 異性的濕法刻蝕工藝對所述開口的側(cè)壁和底部表面進行刻蝕，使所述開口的側(cè)壁向襯底內(nèi)凹陷，使所述開口的側(cè)壁與襯底表面呈Σ型。

可選的，所述襯底表面的晶向為<100>或<110>。

可選的，還包括：在所述襯底表面形成柵極結(jié)構(gòu)，所述開口位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底內(nèi)。

可選的，所述柵極結(jié)構(gòu)包括：位于襯底表面的柵介質(zhì)層、位于柵介質(zhì)層表面的柵極層、以及位于柵極層和柵介質(zhì)層兩側(cè)側(cè)壁和襯底表面的側(cè)墻。

可選的，所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅；所述柵電極層的材料為多晶硅。

可選的，還包括：在去除初始覆蓋層之后，在所述襯底和覆蓋層表面形成介質(zhì)層，所述介質(zhì)層暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)的頂部表面；去除所述柵電極層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成柵極開口；在所述柵極開口的底部表面形成高k介質(zhì)層；在所述高k介質(zhì)層表面形成金屬柵。

可選的，在去除未形成覆蓋層的初始覆蓋層之后，采用金屬硅化工藝使所述覆蓋層轉(zhuǎn)化為電接觸層。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明的形成方法中，襯底內(nèi)的開口內(nèi)形成應(yīng)力層之后，在所述襯底和應(yīng)力層表面形成初始覆蓋層；由于所述初始覆蓋層的材料為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料，因此，形成所述初始覆蓋層的工藝溫度較低，不易造成所述應(yīng)力層因發(fā)生再結(jié)晶而發(fā)生形變。之后，采用晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層，所述覆蓋層的材料為晶態(tài)半導(dǎo)體材料；由于所述晶態(tài)工藝僅用于使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層發(fā)生結(jié)晶，因此晶態(tài)工藝的溫度較低，能夠在形成晶態(tài)半導(dǎo)體材料的同時，避免所述應(yīng)力層因高溫而發(fā)生再結(jié)晶。因此，所述應(yīng)力層在形成覆蓋層的過程中不會發(fā)生形變，避免了所形成的應(yīng)力層和覆蓋層表面產(chǎn)生缺陷，能夠有效地避免漏電流的產(chǎn)生，提高了所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能和良率。

進一步，所述晶態(tài)工藝為激光退火工藝，且所述激光退火采用的激光為準(zhǔn)分子激光；所述準(zhǔn)分子激光的波長較小，因此晶態(tài)半導(dǎo)體材料對所述激光 的吸收深度較小，所述吸收深度即所述激光對所述晶態(tài)半導(dǎo)體材料發(fā)生作用的深度。因此，采用所述激光退火工藝，能夠使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層以所述應(yīng)力層表面為種子層發(fā)生結(jié)晶，并形成晶態(tài)半導(dǎo)體材料；同時難以對覆蓋層底部的應(yīng)力層加熱，從而能夠避免所述應(yīng)力層因高溫發(fā)生再結(jié)晶而發(fā)生形變。而且，由于激光退火能夠?qū)植繀^(qū)域進行退火，因此，能夠僅對應(yīng)力層表面的初始覆蓋層進行退火，而位于襯底表面的初始覆蓋層不會受到影響。

進一步，激光波長小于600納米，所述激光深入初始覆蓋層和應(yīng)力層的距離較小，能夠?qū)ξ挥趹?yīng)力層表面的初始覆蓋層進行退火，同時不易對應(yīng)力層進行加熱，保證了應(yīng)力層和所形成的覆蓋層形貌良好，避免應(yīng)力層和覆蓋層表面形成缺陷。

進一步，去除未形成覆蓋層的初始覆蓋層的工藝為濕法刻蝕工藝，且所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為鹽酸溶液、四甲基氫氧化銨溶液、氨水或氫氧化鉀溶液。采用所述濕法刻蝕工藝去除初始覆蓋層，對所形成的覆蓋層表面造成的損傷較小，有利于后續(xù)工藝的進行，并使所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能穩(wěn)定。

附圖說明

圖1是一種晶體管實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是形成單晶硅覆蓋層之后的應(yīng)力層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3至圖11是本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

如背景技術(shù)所述，現(xiàn)有技術(shù)形成的應(yīng)力層形貌不良，容易影響半導(dǎo)體器件的性能。

請參考圖1，圖1是一種晶體管實施例的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，包括：襯底100；位于襯底100表面的柵極結(jié)構(gòu)101；位于柵極結(jié)構(gòu)101兩側(cè)的應(yīng)力層102；在所述應(yīng)力層102內(nèi)摻雜有P型離子或N型離子，形成源區(qū)和漏區(qū)；位于所 述應(yīng)力層102表面的覆蓋層103。

其中，所述覆蓋層103用于在后續(xù)采用金屬硅化工藝轉(zhuǎn)化為電接觸層，所述電接觸層的材料為金屬硅化材料。由于后續(xù)需要在所述源區(qū)和漏區(qū)表面形成電互連結(jié)構(gòu)，例如導(dǎo)電插塞，而所述電接觸層能夠用于降低電互連結(jié)構(gòu)與應(yīng)力層之間的接觸電阻，以此提高晶體管的性能。

對于PMOS晶體管來說，所述應(yīng)力層102的材料為硅鍺(SiGe)，若所述覆蓋層103的材料與應(yīng)力層102的材料相同，則所形成的電接觸層的材料為金屬硅鍺化物材料，所述金屬硅鍺化物材料的肖特基勢壘相較于金屬硅化物偏高，不利于降低電接觸層與應(yīng)力層102之間的接觸電阻。因此，為了使電接觸層與應(yīng)力層102之間的接觸電阻減小，所述覆蓋層103的材料為單晶硅。

然而，經(jīng)過研究發(fā)現(xiàn)，由于形成單晶硅的工藝溫度較高，當(dāng)所述應(yīng)力層102頂部的面積較大時，在形成所述覆蓋層103的過程中，造成引起應(yīng)力層102發(fā)生再結(jié)晶造成應(yīng)力層發(fā)生形變，并且在應(yīng)力層102和覆蓋層103表面產(chǎn)生缺陷。

具體請參考圖2，圖2是形成單晶硅覆蓋層之后的應(yīng)力層的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；由圖2可知，在形成覆蓋層103之后，所述應(yīng)力層102經(jīng)過再結(jié)晶，形成了相對于襯底100表面方向傾斜的若干表面A，圖2中的表面A晶向為<111>。相鄰的表面A構(gòu)成相對于應(yīng)力層102頂部表面凹陷的凹槽，所述凹槽容易引起漏電流等問題，使得晶體管的性能下降。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成方法。其中，襯底內(nèi)的開口內(nèi)形成應(yīng)力層之后，在所述襯底和應(yīng)力層表面形成初始覆蓋層；由于所述初始覆蓋層的材料為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料，因此，形成所述初始覆蓋層的工藝溫度較低，不易造成所述應(yīng)力層因發(fā)生再結(jié)晶而發(fā)生形變。之后，采用晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層形成覆蓋層，所述覆蓋層的材料為晶態(tài)半導(dǎo)體材料；由于所述晶態(tài)工藝僅用于使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層發(fā)生結(jié)晶，因此晶態(tài)工藝的溫度較低，能夠在形成晶態(tài)半導(dǎo)體材料的同時，避免所述應(yīng)力層因高溫而發(fā)生再結(jié)晶。因此，所述應(yīng)力層在形成覆蓋層的過程中不會發(fā)生形變，避免了所形成的應(yīng)力層和覆蓋層表面產(chǎn)生 缺陷，能夠有效地避免漏電流的產(chǎn)生，提高了所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能和良率。

為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細(xì)的說明。

圖3至圖11是本發(fā)明實施例的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的形成過程的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

請參考圖3和圖4，圖4是圖3沿AA’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是圖4沿BB’方向的剖面結(jié)構(gòu)示意圖提供襯底200。

所述襯底200為硅襯底、鍺襯底、硅鍺襯底、碳化硅襯底、絕緣體上硅(SOI)襯底或絕緣體上鍺(GOI)襯底。

在本實施例中，所述襯底200為硅襯底，當(dāng)后續(xù)在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成應(yīng)力層，且所述應(yīng)力層的材料為硅鍺或碳化硅時，能夠使所述襯底200與應(yīng)力層之間產(chǎn)生晶格失配，所形成的應(yīng)力層能夠?qū)艠O結(jié)構(gòu)底部的襯底200施加應(yīng)力，以此提高溝道區(qū)的載流子遷移率。在本實施例中，所形成的晶體管為PMOS晶體管，后續(xù)形成的應(yīng)力層材料為硅鍺，所述應(yīng)力層能夠?qū)系绤^(qū)施加壓應(yīng)力。

在本實施例中，所述襯底200表面的晶向為<100>或<110>。在后續(xù)形成應(yīng)力層的過程中，在采用干法刻蝕工藝在襯底200內(nèi)形成側(cè)壁垂直于襯底200表面的初始開口之后，能夠采用各向異性的濕法刻蝕工藝對初始開口的側(cè)壁和底部表面進行刻蝕；由于所述各向異性的濕法刻蝕工藝在<111>晶向上的刻蝕速率較低，從而能夠使所形成的開口側(cè)壁與襯底200表面形成“Σ”形；在所述開口內(nèi)形成的應(yīng)力層到柵極結(jié)構(gòu)的距離較小，使得所述應(yīng)力層能夠?qū)系绤^(qū)提供更大的壓應(yīng)力，以此提高空穴的遷移效率。

請參考圖5，圖5與圖4的剖面方向一致，在所述襯底200表面形成柵極結(jié)構(gòu)201。

所述柵極結(jié)構(gòu)201用于形成晶體管。所述柵極結(jié)構(gòu)201包括：位于襯底200上的柵極層、以及位于所述柵極層側(cè)壁表面的側(cè)墻。在本實施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)201還包括：位于所述柵極層和襯底200之間的柵介質(zhì)層。其中， 所述柵極層的材料為多晶硅或無定形硅，柵極層的厚度為500?！?500埃；所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅。

在一實施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)201能夠直接用于形成晶體管，則所述柵介質(zhì)層210的材料還能夠為氮化硅或氮氧化硅。

在另一實施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)201也能夠作為偽柵極結(jié)構(gòu)，后續(xù)以高K柵介質(zhì)層和金屬柵替代所述柵極層和柵介質(zhì)層，則能夠形成高K金屬柵結(jié)構(gòu)(High K Metal Gate，簡稱HKMG)的晶體管，則所述柵極層和柵介質(zhì)層為后續(xù)形成的高K柵介質(zhì)層和金屬柵占據(jù)空間位置。

在該實施例中，所述柵介質(zhì)層能夠在后續(xù)去除所述柵極層時，保護襯底200表面免受損傷，而所述柵介質(zhì)層的材料為氧化硅，所述柵介質(zhì)層與襯底200表面之間的刻蝕選擇比較大，在去除所述柵介質(zhì)層時，對襯底200表面的損傷較小。

所述柵介質(zhì)層和柵極層的形成工藝包括：在襯底200表面形成柵介質(zhì)膜；在所述柵介質(zhì)膜表面形成柵極膜；在所述柵極膜表面形成圖形化的第一掩膜層(未示出)，所述圖形化的第一掩膜層暴露出部分柵極膜表面、且覆蓋需要形成柵極層的對應(yīng)區(qū)域和位置；以所述圖形化的第一掩膜層為掩膜，刻蝕所述柵極膜和柵介質(zhì)膜，直至暴露出所述襯底200表面為止，形成柵極層和柵介質(zhì)層。其中，所述柵介質(zhì)膜的形成工藝熱氧化工藝、化學(xué)氧化工藝、化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述柵極膜的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝或物理氣相沉積工藝。

在本實施例中，在形成所述柵極層和柵介質(zhì)層之后，保留所述圖形化的第一掩膜層，所述圖形化的第一掩膜層能夠在后續(xù)形成應(yīng)力層和電接觸層過程中，保護所述柵極層的頂部。

刻蝕所述柵極膜的工藝為各向異性的干法刻蝕工藝，刻蝕氣體Cl₂、HBr、SF₆中的一種或多種；刻蝕所述柵介質(zhì)膜的工藝為干法刻蝕工藝、濕法刻蝕工藝中的一種或兩種組合，其中，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液包括氫氟酸溶液，干法刻蝕的氣體包括氫氟酸氣體。

所述圖形化的第一掩膜層材料為SiN、SiON、SiOCN、SiOBN、SiO₂中 的一種或多種組合，厚度為50?！?00埃。所述圖形化的第一掩膜層的形成工藝包括：在所述柵極膜表面形成掩膜材料膜；在所述掩膜材料膜表面形成圖形化層，所述圖形化層覆蓋需要形成柵極層的對應(yīng)區(qū)域；以所述圖形化層為掩膜，刻蝕所述掩膜材料膜，直至暴露出柵極膜表面為止，形成圖形化的第一掩膜層。

其中，所述掩膜材料膜的形成工藝為原子層沉積工藝或化學(xué)氣相沉積工藝。所述圖形化層能夠為圖形化的光刻膠層，也能夠為采用多重圖形掩膜工藝形成的掩膜，例如自對準(zhǔn)雙重圖形(Self-Aligned Double Patterning，簡稱SADP)掩膜。

在其它實施例中，所述柵極結(jié)構(gòu)201作為偽柵極結(jié)構(gòu)，且所述柵極結(jié)構(gòu)201能夠包括所述柵極層與襯底之間不具有氧化硅的柵介質(zhì)層，所述柵極層的材料為多晶硅，后續(xù)去除所述柵極層之后，在所述柵極層的位置形成高K柵介質(zhì)層、以及位于高K柵介質(zhì)層表面的金屬柵。

所述側(cè)墻用于定義后續(xù)形成的應(yīng)力層到柵極層的距離。所述側(cè)墻的材料包括氧化硅、氮化硅、氮氧化硅、摻碳的氮氧化硅、摻硼的氮氧化硅中的一種或多種組合；所述側(cè)墻的厚度為20?！?00埃；所述側(cè)墻的形成工藝包括：在襯底、柵極層的側(cè)壁表面以及圖形化的第一掩膜層表面沉積側(cè)墻膜；回刻蝕所述側(cè)墻膜直至暴露出所述圖形化的第一掩膜層底部表面、以及襯底200表面為止，形成所述側(cè)墻。

在本實施例中，由于在柵極層的頂部表面保留了圖形化的第一掩膜層，所述圖形化的第一掩膜層能夠在所述回刻蝕側(cè)墻膜的工藝中，保護所述柵極層的頂部表面。

請參考圖6和圖7，圖6與圖3的剖面方向一致，圖7與圖4的剖面方向一致，在所述襯底200內(nèi)形成開口202。

在本實施例中，所述襯底200表面形成有柵極結(jié)構(gòu)201，所述開口202位于所述柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的襯底200內(nèi)。

在本實施例中，所述開口202用于形成應(yīng)力層，通過在所述應(yīng)力層內(nèi)摻雜P型離子或N型離子，能夠在柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。所述開口202的深度為50納米～200納米。

所述開口202的形成步驟包括：在所述襯底200和柵極結(jié)構(gòu)201表面形成第二掩膜層(未示出)，所述第二掩膜層暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的部分襯底200表面；以所述第二掩膜層為掩膜，刻蝕所述襯底200，在所述襯底200內(nèi)形成開口202。

隨著晶體管的尺寸不斷縮小，為了使所述第二掩膜層的結(jié)構(gòu)和尺寸更精確，所述第二掩膜層暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)201以及位于所述柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的部分襯底200表面，則所述第二掩膜層暴露出的區(qū)域尺寸較大，所述第二掩膜層受到的工藝限制較小，簡化所述第二掩膜層的形成工藝。由于所述柵極層的頂部表面具有第一掩膜層覆蓋，因此在后續(xù)形成開口202的過程中，所述柵極層的頂部表面不會受到損傷。

在本實施例中，由于所形成的晶體管為PMOS晶體管，而PMOS晶體管的載流子為空穴；由于空穴的遷移效率較低，因此，僅形成側(cè)壁垂直于襯底200表面的開口無法滿足對于提高載流子遷移率的要求；為了使所形成的應(yīng)力層更接近溝道區(qū)和柵極結(jié)構(gòu)201，需要使所形成的開口202側(cè)壁向襯底200內(nèi)凹陷，并使開口202的側(cè)壁相對于襯底200表面呈“Σ”形；則形成于所述開口202內(nèi)的應(yīng)力層能夠向溝道區(qū)提供足夠大的壓應(yīng)力。

在本實施例中，后續(xù)形成的應(yīng)力層材料為硅鍺，所述刻蝕形成所述開口202的工藝包括：采用各向異性的干法刻蝕工藝在柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成初始開口；采用各向異性的濕法刻蝕工藝對所述開口的側(cè)壁和底部表面進行刻蝕，使所述開口202的側(cè)壁向襯底內(nèi)凹陷，使所述開口202的側(cè)壁與襯底200表面呈“Σ”形。

其中，所述各向異性的干法刻蝕工藝的參數(shù)包括：刻蝕氣體包括氯氣、溴化氫或氯氣和溴化氫的混合氣體，溴化氫的流量為200標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～800標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，氯氣的流量為20標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～100標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，惰 性氣體的流量為50標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，刻蝕腔室的壓力為2毫托～200毫托，刻蝕時間為15秒～60秒。

所述各向異性的濕法刻蝕工藝的刻蝕液為堿性溶液，所述堿性溶液為氫氧化鉀(KOH)、氫氧化鈉(NaOH)、氫氧化鋰(LiOH)、氨水(NH₄OH)或四甲基氫氧化銨(TMAH)中的一種或多種組合。所述各向異性的濕法刻蝕工藝在<111>晶向上的刻蝕速率最慢，在本實施例中，所述襯底200表面的晶向為<100>或<110>，能夠使所形成溝槽的側(cè)壁形成頂角，且所述頂角向襯底200內(nèi)凹陷。

在另一實施例中，所形成的晶體管為NMOS晶體管，而NMOS晶體管的載流子為電子；由于電子的遷移能力較高，因此，所形成的開口側(cè)壁垂直于襯底200表面，即能夠向溝道區(qū)提供足夠大的應(yīng)力。形成所述開口的刻蝕工藝為各向異性的干法刻蝕工藝。所述襯底200為硅襯底，所述各向異性的干法刻蝕工藝的參數(shù)包括：刻蝕氣體包括氯氣、溴化氫或氯氣和溴化氫的混合氣體，溴化氫的流量為200標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～800標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，氯氣的流量為20標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～100標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，惰性氣體的流量為50標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升每分鐘，刻蝕腔室的壓力為2毫托～200毫托，刻蝕時間為15秒～60秒。

請參考圖8，圖8的方向與圖6一致，在所述開口202(如圖6和圖7所示)內(nèi)形成應(yīng)力層203。

所述應(yīng)力層203的材料為硅鍺或碳化硅。在本實施例中，所形成的晶體管為PMOS晶體管，因此所述應(yīng)力層203的材料為硅鍺，所述應(yīng)力層203能夠?qū)艠O結(jié)構(gòu)201底部的襯底200提供壓應(yīng)力，以提高空穴在溝道區(qū)的遷移率。在所述應(yīng)力層203內(nèi)，還摻雜有P型離子，以便在柵極結(jié)構(gòu)201兩側(cè)的襯底200內(nèi)形成源區(qū)和漏區(qū)。在其它實施例中，所述晶體管為NMOS晶體管，所述應(yīng)力層的材料為碳化硅。

所述應(yīng)力層203的形成步驟包括：在所述開口202的側(cè)壁和底部表面形成種子層；在所述種子層表面形成填充滿所述開口202的應(yīng)力材料層。所述 種子層的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝；所述種子層用于外延生長應(yīng)力材料層。

在本實施例中，所述種子層的形成工藝為原子層沉積工藝，所述原子層沉積工藝能夠形成厚度較薄的種子層，且采用原子層沉積工藝形成的種子層具有良好的階梯覆蓋能力，能夠緊密覆蓋于開口202的側(cè)壁和底部表面。

所述應(yīng)力材料層的形成工藝為選擇性外延沉積工藝。本實施例中，所述應(yīng)力材料層的材料為硅鍺，形成工藝為選擇性外延沉積工藝，包括：溫度為500攝氏度～800攝氏度，氣壓為1托～100托，沉積氣體包括硅源氣體(SiH₄或SiH₂Cl₂)和鍺源氣體(GeH₄)，所述硅源氣體和鍺源氣體的流量為1標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘。此外，所述選擇性外延沉積工藝的氣體還包括HCl和H₂，所述HCl的流量為1標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘～1000標(biāo)準(zhǔn)毫升/分鐘，H₂的流量為0.1標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘～50標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘。

在本實施例中，在所述選擇性外延沉積工藝過程中，能夠以原位摻雜工藝在應(yīng)力材料層內(nèi)摻雜P型離子，所述P型離子包括硼離子或銦離子；所述原位摻雜工藝能夠調(diào)控源區(qū)或漏區(qū)內(nèi)的摻雜離子分布和摻雜離子濃度，從而能夠避免摻雜離子發(fā)生擴散，抑制短溝道效應(yīng)。在其它實施例中，能夠在形成應(yīng)力層203之后，或在后續(xù)形成覆蓋層之后，以離子注入工藝在所述應(yīng)力層203內(nèi)摻雜n型離子。

請參考圖9，在所述襯底200和應(yīng)力層203表面形成初始覆蓋層204，所述初始覆蓋層204的材料為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料。

所述初始覆蓋層204后續(xù)用于形成位于應(yīng)力層203表面的覆蓋層，所述覆蓋層在后續(xù)通過金屬硅化工藝，能夠形成以金屬硅化物為材料的電接觸層。在本實施例中，所述初始覆蓋層204的材料為非晶硅。在其它實施例中，所述初始覆蓋層204內(nèi)還能夠摻雜硼離子、磷離子或碳離子，即所述初始覆蓋層204的材料為非晶硼化硅、非晶磷化硅或非晶碳化硅。

在本實施例中，由于所述應(yīng)力層203的材料為硅鍺，而硅鍺在高溫制程中容易發(fā)生再結(jié)晶；當(dāng)所述應(yīng)力層203的頂部面積較大時，經(jīng)過所述再結(jié)晶的過程，容易使所述應(yīng)力層203產(chǎn)生晶向為<111>的表面，進而致使應(yīng)力層203 表面形成凹陷等缺陷；所述應(yīng)力層203表面的凹陷容易俘獲電荷，或在后續(xù)工藝中附著副產(chǎn)物，繼而引起漏電流等問題，使所形成的晶體管的性能下降。

為了避免后續(xù)工藝中的高溫制程對應(yīng)力層203的形貌造成損害，本實施例中，在所述襯底200和應(yīng)力層203表面形成所述初始覆蓋層204，并通過晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層203表面的部分初始覆蓋層204發(fā)生結(jié)晶，因而，能夠僅在應(yīng)力層203表面形成晶態(tài)的覆蓋層，而應(yīng)力層203以及襯底200不會受到高溫制程的損傷。

所述初始覆蓋層204的形成工藝為化學(xué)氣相沉積工藝、物理氣相沉積工藝或原子層沉積工藝。在本實施例中，所述初始覆蓋層204的材料為非晶硅，形成所述初始覆蓋層204的工藝參數(shù)包括：溫度300℃～700℃，壓力5torr～500torr。

由于形成所述初始覆蓋層204的溫度較低，因此不會引起所述應(yīng)力層203發(fā)生再結(jié)晶，從而保證了應(yīng)力層203的形貌和性能良好。

所述初始覆蓋層204的厚度為20?！?00埃。所述初始覆蓋層204的厚度需要大于或等于所需形成的覆蓋層厚度；同時，由于后續(xù)的晶態(tài)工藝對所述初始覆蓋層204的作用深度有限，因此，所述初始覆蓋層204的厚度也不宜過厚，否則后續(xù)進行的晶態(tài)工藝將難以作用于靠近應(yīng)力層203表面的部分初始覆蓋層204，則所述初始覆蓋層204無法以應(yīng)力層203表面作為種子層進行結(jié)晶。

請參考圖10，采用晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層203表面的部分初始覆蓋層204轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層205，所述覆蓋層205的材料為晶態(tài)半導(dǎo)體材料。

所述晶態(tài)工藝用于使位于應(yīng)力層203表面的部分初始覆蓋層204發(fā)生結(jié)晶，從而形成晶態(tài)材料的覆蓋層205。

在本實施例中，所述晶態(tài)工藝為激光退火工藝，所述激光退火工藝能夠?qū)植繀^(qū)域進行退火，從而能夠僅對位于應(yīng)力層203表面的初始覆蓋層204進行退火，則能夠僅在所述應(yīng)力層203表面形成覆蓋層205。而且，在激光退火過程中，由于所述應(yīng)力層203具有晶格結(jié)構(gòu)，所述初始覆蓋層204以所述 應(yīng)力層203表面作為種子層進行結(jié)晶，直至位于應(yīng)力層203表面的部分初始覆蓋層204轉(zhuǎn)化為晶態(tài)的覆蓋層205。

而且，所述激光退火的溫度較低，而且所述溫度低于硅鍺材料發(fā)生再結(jié)晶的溫度，從而能夠避免所述應(yīng)力層203在所述激光退火工藝中因發(fā)生再結(jié)晶而受到損傷。

在本實施例中，所述激光退火采用的激光為準(zhǔn)分子激光，由于所述準(zhǔn)分子激光的波長較小，所述準(zhǔn)分子激光的吸收深度(absorption depth)較小，采用所述準(zhǔn)分子激光進行激光退火工藝時，僅能夠作用于厚度較小的材料，因此，所述激光退火能夠在使初始覆蓋層204結(jié)晶的同時，不會對所述應(yīng)力層203造成損傷。

本實施例中，所述激光退火的工藝參數(shù)包括：激光波長小于600納米、溫度1000℃～1600℃、時間為10納秒～1000納秒。

其中，通過調(diào)節(jié)所述激光退火工藝參數(shù)，例如時間和溫度，能夠?qū)λ纬傻母采w層205的厚度進行調(diào)控，以使所形成的覆蓋層205的厚度達(dá)到預(yù)設(shè)厚度。本實施例中，所述覆蓋層205的厚度為20埃～500埃。

請參考圖11，在所述晶態(tài)工藝之后，去除未轉(zhuǎn)變?yōu)楦采w層205的初始覆蓋層204(如圖10所示)。

由于所述晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層203表面的初始覆蓋層204(如圖10所示)結(jié)晶以形成覆蓋層205，而所述襯底200表面或覆蓋層205表面具有剩余的初始覆蓋層204，因此需要去除剩余的初始覆蓋層204以進行后續(xù)工藝。

在本實施例中，去除所述初始覆蓋層204的工藝為濕法刻蝕工藝。所述濕法刻蝕工藝對于所述初始覆蓋層204以及襯底200或覆蓋層205之間具有較高的刻蝕選擇比，因此對所述襯底200和覆蓋層205的所述較小。在本實施例中，所述濕法刻蝕工藝的刻蝕液為鹽酸溶液、四甲基氫氧化銨溶液、氨水或氫氧化鉀溶液。

在一實施例中，所形成的晶體管為高k金屬柵(High k Metal Gate，簡稱HKMG)晶體管，形成所述晶體管的工藝包括后柵(Gate Last)工藝。具體的，在去除初始覆蓋層204之后，在所述襯底200和覆蓋層205表面形成介 質(zhì)層，所述介質(zhì)層暴露出所述柵極結(jié)構(gòu)201的頂部表面；去除所述柵電極層，在所述介質(zhì)層內(nèi)形成柵極開口；在所述柵極開口的底部表面形成高k介質(zhì)層；在所述高k介質(zhì)層表面形成金屬柵。

在一實施例中，在去除未形成覆蓋層205的初始覆蓋層204之后，采用金屬硅化工藝使所述覆蓋層205轉(zhuǎn)化為電接觸層，所述電接觸層的材料為金屬硅化物。所述金屬硅化工藝包括：在所述襯底200、覆蓋層205和柵極結(jié)構(gòu)201表面形成金屬層；采用第一退火工藝使金屬層內(nèi)的金屬原子向覆蓋層205內(nèi)擴散，使覆蓋層205轉(zhuǎn)化為電接觸層；在所述第一退火工藝之后，去除剩余的金屬層。在一實施例中，在去除剩余的金屬層205之后，還能夠進行第二退火工藝；所述第二退火工藝用于使金屬原子在電接觸層內(nèi)的分布更為均勻。所述第二退火工藝與第一退火工藝相同或不同。

綜上，本實施例中，襯底內(nèi)的開口內(nèi)形成應(yīng)力層之后，在所述襯底和應(yīng)力層表面形成初始覆蓋層；由于所述初始覆蓋層的材料為非晶態(tài)半導(dǎo)體材料，因此，形成所述初始覆蓋層的工藝溫度較低，不易造成所述應(yīng)力層因發(fā)生再結(jié)晶而發(fā)生形變。之后，采用晶態(tài)工藝使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層形成覆蓋層，所述覆蓋層的材料為晶態(tài)半導(dǎo)體材料；由于所述晶態(tài)工藝僅用于使位于應(yīng)力層表面的部分初始覆蓋層發(fā)生結(jié)晶，因此晶態(tài)工藝的溫度較低，能夠在形成晶態(tài)半導(dǎo)體材料的同時，避免所述應(yīng)力層因高溫而發(fā)生再結(jié)晶。因此，所述應(yīng)力層在形成覆蓋層的過程中不會發(fā)生形變，避免了所形成的應(yīng)力層和覆蓋層表面產(chǎn)生缺陷，能夠有效地避免漏電流的產(chǎn)生，提高了所形成的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的性能和良率。

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