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，对栅极结构露出的衬底进行刻蚀之前，先在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层，这样在对栅极结构露出的衬底进行刻蚀的过程中，需要先刻蚀所述外延层，使得刻蚀而成的Σ形凹槽的六边形的尖端的水平位置提高，缩小了Σ形凹槽的六边形的尖端与栅极结构之间的垂直距离，Σ形凹槽中形成的应力层也就越靠近栅极结构，能够提高晶体管的载流子迁移率，进而提高晶体管的性能。

【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
在半导体领域中，应力技术可以向沟道区提供拉伸应力或是压缩应力，从而达到提闻晶体管的载流子迁移率的效果，进而提闻晶体管的性能。参考图1、图2，示出了现有技术一种应用应力技术的PMOS晶体管形成方法的示意图。在衬底01上形成有栅极结构03，栅极结构03包括栅极04及栅极04侧壁的侧墙05。首先对栅极结构03露出衬底01进行干法刻蚀形成第一凹槽06 ;再对所述第一凹槽06进行湿法刻蚀，形成Σ形凹槽；在Σ形凹槽中形成填充应力层02，以形成源区或漏区。所述应力层的材料可以是锗硅，从而可以对PMOS晶体管的沟道提供压应力。因此，应力技术中，如何增大拉应力或压应力、提高载流子的迁移率，进而提高晶体管的性能成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种晶体管形成方法，提高晶体管的载流子迁移率，进而提闻晶体管的性能。为解决上述问题，本专利技术提供一种晶体管形成方法，包括:提供衬底；在所述衬底上形成栅极结构；在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层；对所述外延层以及衬底进行刻蚀，形成Σ形凹槽；在所述Σ形凹槽中形成应力层，以形成源区或漏区。可选的，所述衬底为硅衬底，所述外延层的材料为硅。可选的，所述外延层的厚度在20埃到80埃。可选的，所述栅极结构包括伪栅。可选的，在形成外延层以后，对所述外延层以及衬底进行刻蚀之前，所述形成方法还包括:在栅极结构之间的衬底上形成第一介质层；使所述第一介质层与栅极结构齐平；去除栅极结构中的伪栅，形成第一开口 ；在所述第一开口中填充金属栅极；去除所述第一介质层。可选的，在所述第一开口中填充金属栅极之后，对所述栅极结构露出的衬底进行刻蚀之前，所述形成方法还包括:在所述金属栅极上形成金属栅极保护层。可选的，在所述金属栅极上形成金属栅极保护层的步骤包括:对所述金属栅极进行回刻，去除部分厚度的金属栅极，形成第二开口，在所述第二开口中形成所述金属栅极保护层。可选的，形成Σ形凹槽的步骤包括:对所述外延层和衬底进行干法刻蚀，在衬底中形成碗型凹槽；对所述碗型凹槽内壁进行湿法刻蚀，形成Σ形凹槽。可选的，所述干法刻蚀的刻蚀剂包括:含氟气体或含溴气体。可选的，在所述干法刻蚀之后，湿法刻蚀之前，对所述干法刻蚀形成的碗型凹槽进行清洗，所述清洗步骤包括=SiCoNi方法、干法清洗、湿法清洗中的一种或多种。可选的，所述湿法刻蚀的刻蚀剂包括:四甲基氢氧化铵或氢氧化钾溶液。可选的，形成源区或漏区以后，所述形成方法还包括:在所述应力层上外延生长盖帽层。可选的，所述形成方法还包括:在所述盖帽层上形成硅化物接触层。可选的，形成栅极结构的步骤包括:在衬底的第一区域的上形成PMOS栅极结构，在衬底的第二区域上形成NMOS栅极结构，所述PMOS栅极结构包括PMOS伪栅，所述NMOS栅极结构包括NMOS伪栅。可选的，形成外延层的步骤包括:在PMOS栅极结构露出的第一区域的衬底上形成第一外延层，同步地，在NMOS栅极结构露出的第二区域的衬底上形成第二外延层。可选的，在对所述外延层以及衬底进行刻蚀以形成凹槽的步骤中，用第一光刻胶层将衬底的第二区域覆盖，对PMOS栅极结构之间露出的第一外延层以及衬底进行刻蚀，以形成Σ形凹槽。可选的，在形成应力层的步骤中，在所述Σ形凹槽中形成第一应力层，以形成PMOS源区或漏区。可选的，所述形成方法还包括:在形成第一应力层之后，在衬底的第一区域上覆盖第二光刻胶层，对第二区域上的NMOS栅极结构之间露出的第二外延层以及衬底进行刻蚀，以形成第一凹槽，在所述第一凹槽中形成第二应力层，以形成NMOS源区或漏区。可选的，所述形成方法还包括:在栅极结构之间以及栅极结构上方形成第二介质层；在所述第二介质层上方形成掩模板，所述掩模板上具有对应沟槽形状的第一图形，所述第一图形位于栅极结构之间的第二介质层上方，且所述第一图形的尺寸大于栅极结构之间的间距；以所述掩模板对所述第二介质层进行光刻去掉位于第一图形下方的第二介质层，并以所述金属栅极保护层作为刻蚀停止层，在栅极结构之间形成通孔，在通孔和栅极结构上方形成沟槽，所述通孔用于形成导电插塞，所述沟槽用于形成连接导电插塞的引线。可选的，在提供衬底的步骤之后，形成栅极结构之前，刻蚀所述衬底，在所述衬底上形成鳍部；在所述衬底上形成栅极结构的步骤包括:形成横跨所述鳍部的栅极结构；在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层的步骤包括:在所述栅极结构露出的鳍部上进行外延生长，形成外延层；对所述外延层以及衬底进行刻蚀的步骤包括:对所述外延层以及鳍部进行刻蚀，在鳍部中形成Σ形凹槽；在所述Σ形凹槽中形成应力层，以形成源区或漏区。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点:对所述栅极结构露出的衬底进行刻蚀以形成凹槽之前，先在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层，这样在对栅极结构露出的衬底进行刻蚀的过程中，需要先刻蚀所述外延层，使得刻蚀而成的Σ形凹槽的六边形的尖端的水平位置提高，缩小了 Σ形凹槽的六边形的尖端与栅极结构之间的垂直距离，Σ形凹槽中形成的应力层也就越靠近極极结构，能够提闻晶体管的载流子迁移率，进而提闻晶体管的性能。进一步，在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层以后，去除栅极结构中的伪栅，并在去除伪栅后所形成的第一开口中填充金属栅极，然后再对所述外延层和衬底进行刻蚀，形成Σ形凹槽，这样对所述外延层和衬底进行刻蚀的过程中，金属栅极抗刻蚀能力比伪栅更强，使得在刻蚀以后，栅极结构中的金属栅极不容易受刻蚀损伤，从而使栅极结构的形貌更好。进一步，在所述金属栅极上形成保护层，在栅极结构之间以及栅极结构表面填充第二介质层之后，在栅极结构之间以及栅极结构上方形成第二介质层，在所述第二介质层上方形成掩模板，所述掩模板上具有对应沟槽的第一图形，所述第一图形位于栅极结构之间的第二介质层上方，且所述第一图形的尺寸大于栅极结构之间的间距，以所述掩模板对所述第二介质层进行光刻，所述保护层作为金属栅极的刻蚀阻挡层，去掉位于第一图形下方的第二介质层，在栅极结构之间形成通孔，在通孔和栅极结构上方形成沟槽，所述通孔用于形成导电插塞，所述沟槽用于形成连接导电插塞的引线。这样在形成相互连接的导电插塞和引线的步骤中只采用了一次光刻，与现有技术分别进行对通孔、沟槽的光刻相比，节省了一道光刻，节约了生产成本。【附图说明】图1和图2是现有技术一种晶体管形成方法的剖视图；图3至图23为本专利技术晶体管形成方法一实施例中各个步骤的剖视图。【具体实施方式】为了提高载流子迁移率进而提高晶体管的性能，对采用应力技术的晶体管的结构进行分析，如图2所示，所述应力层02的形状与Σ形凹槽的形状相匹配，因而所述应力层02的横截面呈六边形。应力层02与栅极04之间的距离定义为所述六边形的尖端(tip)与栅极之间的距离。所述距离包括垂直距离(tip cbpth)Sl以及横向距离(proximity) S2。其中垂直距离SI为六边形的尖端与栅极底面沿垂直衬底01方向的间距，横向距离S2为六边形的尖端与相对的栅极04侧壁沿平行衬底01方向的间距。所述垂直距离SI以及横向距离S2越小，Σ型凹槽中的应力层02也就越靠近栅极04，越有利于提高晶本文档来自技高网...

【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；在所述栅极结构露出的衬底上进行外延生长，形成外延层；对所述外延层以及衬底进行刻蚀，形成Σ形凹槽；在所述Σ形凹槽中形成应力层，以形成源区或漏区。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：曾以志，赵杰，宋伟基，
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