晶体管的形成方法技术

本发明专利技术提供一种晶体管的形成方法，在形成晶体管的源漏区的过程中，在栅极结构之间形成凹槽，在所述凹槽中形成外延层。在形成外延层的过程中，其中，形成外延层的步骤至少包括一次以下步骤：通过外延生长方式在凹槽中形成部分外延层，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压。本发明专利技术能够减少外延生长后栅极结构表面的球状颗粒污染物，提高晶体管的性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体领域，具体涉及一种。
技术介绍
在现有的半导体器件中，采用应力层的方法可以提升半导体器件中沟槽载流子迁移率，这种方法通过物理方法拉伸或是压缩硅晶格来达到提高CMOS器件载流子迁移率以至提闻晶体管性能。CMOS器件中PMOS晶体管的源漏区是在衬底中的Σ形凹槽中外延生长锗硅，对PMOS晶体管的沟道施加压应力，而CMOS器件中NMOS晶体管的源漏区是在衬底中的U形凹槽中填充碳化硅，对NMOS晶体管的沟道施加张应力。图1、图2示出了现有技术形成PMOS晶体管的过程的侧视示意图，在现有技术形成PMOS晶体管的过程中，参考图1，先在硅衬底01上形成多个由栅极04、栅极侧墙03、外延阻挡层05构成的栅极结构06,以栅极结构06为掩模,对所述衬底01进行刻蚀,形成Σ形凹槽02。参考图2，在Σ形凹槽02中外延生长锗硅层08，然后外延生长盖帽层09，在外延生长以后，外延腔室内的反应气体不能及时排除，造成一些锗硅颗粒07附着于外延阻挡层05以及栅极侧墙03表面，锗硅颗粒07的尺寸也会通过外延生长的过程而增大，形成球状颗粒污染物。在外延生长后的扫描电镜测试中，经常发现栅极结构06表面附着有球状颗粒污染物，影响晶体管的性能。在形成NMOS晶体管的过程中，也会产生所述球状颗粒污染物，影响晶体管的性倉泛。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种，以减少栅极结构表面的球状颗粒污染物，提高晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供衬底；在所述衬底上形成栅极结构；在栅极结构之间的衬底中形成凹槽；在所述凹槽中形成外延层；其中，形成外延层的步骤至少包括一次以下步骤:通过外延生长方式在所述凹槽中形成部分外延层；在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。可选的，形成外延层的步骤还包括:在降低外延强室内的气压之后，通入净化气体。可选的，所述晶体管为PM0S，所述衬底为硅衬底，所述外延层的材料为硅锗。可选的，形成外延层的步骤包括:先在凹槽中外延生长形成籽晶层；在形成籽晶层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；在籽晶层上形成体锗硅层； 在形成体锗硅层之后，降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；在体锗硅层上方形成盖帽层；在形成盖帽层之后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。可选的，在所述凹槽中形成外延层的过程中，采用的气体包括硅烷、氯化氢、二氯二氢硅、乙硼烷、锗烷和氢气。可选的，硅烷、氯化氢、二氯二氢硅、乙硼烷、锗烷的流量在I标况毫升每分钟到1000标况晕升每分钟的范围内，氢气的流量在0.1标况升每分钟到50标况升每分钟的范围内。可选的，在所述凹槽中形成部分外延层的步骤包括:使外延腔室内的气压在I托到100托的范围内；温度在500摄氏度到800摄氏度的范围内。可选的，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压的步骤包括:将外延腔室内的气压从I托到100托的范围内降低到I托到20托的范围内。可选的，向外延腔室内通入净化气体的步骤包括:向外延腔室内通入氢气。可选的，氢气的流量在30标况升每分钟到50标况升每分钟的范围内。可选的，通入氢气的时间在I分钟到2分钟的范围内。可选的，所述晶体管为NM0S，在所述凹槽中形成的外延层包括碳化硅层。可选的，形成外延层的步骤包括:在凹槽中形成体碳化硅层；在形成体碳化硅层之后，降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体；在体碳化硅层上方形成盖帽层；在形成盖帽层之后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:在通过外延生长的方式形成晶体管应力层的过程中，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压，使得外延腔室内的反应气体中的大部分被排出，降低反应气体在栅极结构表面生成球状颗粒污染物的概率；向外延腔室内通入净化气体，将球状颗粒污染物带离栅极结构表面，使栅极结构表面清洁度提高，提高晶体管的性能。进一步，所述净化气体为氢气，利用氢气的还原性，可以将外延腔室内的氧化物等杂质还原为水，进一步清洁栅极结构的表面。【附图说明】图1至图2是现有技术一种晶体管形成方法的示意图；图3是本专利技术一实施例的流程图；图4至图11为图3所示形成的晶体管的各个步骤的侧视图。【具体实施方式】在形成晶体管的源漏区应力层的过程中，容易在栅极结构表面形成球状颗粒污染物。对进行分析，所述球状颗粒污染物是在形成外延层过程中产生的。具体地说，在形成外延层的过程中，外延腔室内的反应气体不能及时排除，造成一些外延层材料颗粒附着于栅极结构的表面，在外延生长的过程中，所述外延层材料颗粒的尺寸也随着外延生长的过程逐渐增大，最终形成球状颗粒污染物，进而影响了晶体管的性能。为了解决所述技术问题，本专利技术提供一种，在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入净化气体。通过降低外延强室内的气压，可以将外延腔室内的反应气体中的大部分被排出，降低球状颗粒污染物生成的概率；向外延腔室内通入净化气体，能够将球状颗粒污染物带离栅极结构表面，这样能够减少栅极结构表面的球状颗粒污染物，提高晶体管的性能。参考图3，示出了本专利技术一实施例的流程图。本实施例以形成PMOS晶体管为例，但在其他实施例中，本专利技术还可以应用于形成NMOS晶体管。本专利技术大致包括以下步骤:步骤SI，提供衬底；步骤S2，在所述衬底上形成PMOS栅极结构；步骤S3，在PMOS栅极结构之间的衬底中形成凹槽；步骤S4，在所述凹槽中形成外延层中的籽晶层，在形成籽晶层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入氢气；步骤S5，在所述籽晶层上形成外延层中的体锗硅层，在形成体锗硅层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入氢气；步骤S6，在所述体锗硅层上形成外延层中的盖帽层，在形成盖帽层后降低外延腔室内的气压，并向外延腔室内通入氢气。为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施例做详细的说明。参考图4，执行步骤SI，提供衬底100。在本实施例中，所述衬底100为硅衬底，在其他实施例中，所述衬底100还可以为绝缘体上硅衬底等其它半导体衬底，对此本专利技术不做任何限制。继续参考图4，执行步骤S2，在所述衬底100上形成多个PMOS栅极结构101，所述PMOS栅极结构101包括:栅极103、位于所述栅极103侧壁的栅极侧墙102以及位于所述栅极103上表面的外延阻挡层104。其中，外延阻挡层104的作用为在后续凹槽中选择性外延生长外延层时为栅极103提供阻挡，防止在栅极103上形成外延层。参考图5，执行步骤S3，以所述栅极结构101为掩模，对所述衬底100进行刻蚀，在多个PMOS栅极结构101之间的衬底100中形成凹槽105，所述凹槽105的作用是用于形成PMOS晶体管的应力层。本实施例中所述凹槽105为Σ形，在其他实施例中，凹槽105还可以为其他形状。参考图6,执行步骤S4,在所述凹槽105中选择性外延生长籽晶层107,所述籽晶层107为覆盖所述凹槽105内表面的较薄的锗硅层，所述籽晶层107为本征半导体层，作为之后外延生长掺杂有硼离子的体锗硅层的基底，能够起到防止体锗硅层中硼离子扩散的作用。步骤S4在外延腔室内进行，外延腔室内的气压在I托到100托本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括：提供衬底；在所述衬底上形成栅极结构；在栅极结构之间的衬底中形成凹槽；在所述凹槽中形成外延层；其中，形成外延层的步骤至少包括一次以下步骤：通过外延生长方式在所述凹槽中形成部分外延层；在形成部分外延层后降低外延腔室内的气压。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：何永根，涂火金，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31