嵌入式外延锗硅层的盖帽层的制作方法技术

本发明专利技术提供一种嵌入式外延锗硅层的盖帽层的制作方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有嵌入式外延锗硅层，所述嵌入式外延锗硅层两侧有浅沟槽隔离结构；利用混合硅源制作盖帽层，所述混合硅源中至少包括二氯二氢硅以及另外一种硅源，且所述盖帽层制作过程中利用选择性刻蚀气体进行；对所述盖帽层进行硅注入工艺；对注入后的盖帽层进行退火工艺；对退火后的盖帽层进行镍硅化工艺。本发明专利技术解决了现有技术无法在嵌入式外延锗硅层上形成完全包覆外延锗硅层的盖帽层的问题，防止后续的镍硅化物工艺与外延锗硅层的锗硅的反应，改善因此带来的应力问题。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种。
技术介绍
随着半导体技术的发展，硅衬底半导体器件的特征尺寸不断减小。各种CMOS技术发展都在寻求不显著增加半导体器件漏电流的前提下，提高器件开态导通电流、提高器件速度的方法。其中，应力技术是改变硅衬底半导体器件沟道应力、提高载流子在导电沟道中迁移率，从而提尚器件性能的有效方法。现有技术利用外延工艺形成外延锗硅层，利用外延锗硅层来提升PM0S器件的空穴沟道迀移率，并且外延锗硅中的锗的含量越高，在器件中引入的压应力越大。对于PM0S器件区域，外延锗硅层上会覆盖硅盖帽层(Si cap)，来提高外延锗硅层的锗硅的稳定性，并通过形成硅化物降低金属与半导体的接触电阻。由于PM0S器件区域与SRAM器件区域处图形不同从而形成的微加载效应(micro-loading effect)同样会体现在外延锗硅层的生长上。对于外延锗硅层上的硅盖帽层，SRAM区域因生长外延锗硅层前的氢氟酸清洗步骤会造成浅沟槽隔离结构处Si02的损失，特别是浅沟槽隔离结构顶角处的S1jP、失较多，当生长外延锗硅层到高出STI顶角处时会比PM0S区域满溢(overfill)很多，从而出现〈111〉晶面，随后的硅盖帽层无法在此晶面上生长，但可以在外延锗硅层的〈100〉晶面生长。如图1所示的现有技术的形成有外延锗硅层的半导体结构的剖面结构示意图。外延锗硅层12形成于半导体衬底10中，外延锗硅层12两侧为浅沟槽隔离结构11，图中为了简化，将半导体器件的其他结构省略。图中外延锗硅层12的顶部形成有盖帽层13，而外延锗硅层12的侧面靠近浅沟槽隔离结构11顶部的位置没有盖帽层13.当后续的镍硅化物工艺进行后，在外延锗硅层12〈111>晶面因无硅盖帽层会造成高锗组分的外延锗硅层12与镍直接反应，此反应因锗组分的析出形成了高阻相，会带来接触电阻增加的弊端，同时因〈111〉晶面(即外延锗硅层12的靠近浅沟槽隔离结构的侧面)无硅盖帽层可能会造成高锗组分的外延锗硅层的应力释放。
技术实现思路
本专利技术解决的技术问题是提供，解决了现有技术无法在嵌入式外延锗硅层上形成完全包覆外延锗硅层的盖帽层的问题，防止后续的镍娃化物工艺与外延锗娃层的锗娃的反应，改善因此带来的应力问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有嵌入式外延锗硅层，所述嵌入式外延锗硅层两侧有浅沟槽隔离结构；利用混合硅源制作盖帽层，所述混合硅源中至少包括二氯二氢硅以及另外一种硅源，且所述盖帽层制作过程中利用选择性刻蚀气体进行；对所述盖帽层进行硅注入工艺；对注入后的盖帽层进行退火工艺；对退火后的盖帽层进行镍硅化工艺。可选地，所述混合硅源包括二氯二氢硅和硅烷。可选地，所述混合硅源为二氯二氢硅和硅烷的混合，其中二氯二氢硅和硅烷的流量比例为2:1-5:1。可选地，所述选择性刻蚀气体为氯化氢气体。可选地，所述氯化氢气体的流量范围为70-200SCCm。可选地，所述盖帽层的制作时间范围为200-1000秒，反应温度为600-660摄氏度。可选地，所述硅注入的能量范围为1-lOKeV，注入剂量范围为1.00E14-9.99E15。可选地，所述退火为尖峰退火、激光退火或闪光退火。可选地，所述尖峰退火的温度范围为800-1200摄氏度，时间范围为1-5秒；所述激光退火的温度范围为800-1300摄氏度，时间范围为1-60毫秒；所述闪光退火的温度范围为(800-1300摄氏度，时间范围为1-60毫秒。可选地，所述盖帽层的厚度范围为50-400埃。与现有技术相比，本专利技术将盖帽层的制作利用了混合硅源以及选择性刻蚀气体，该混合气体采用了二氯二氢硅以及另外一种硅源，同时在选择性刻蚀气体的共同作用下，能够形成均匀包覆外延锗硅层的盖帽层，并且对盖帽层进行了硅注入工艺，为盖帽层增加了硅源，经过退火步骤，提高了外延锗硅的硅稳定性，使其不容易出现应力释放，同时在形成镍娃化物时使得锗娃不参与反应，降低接触电阻。【附图说明】图1为现有技术的形成有外延锗硅层的半导体结构的剖面结构示意图；图2为利用本专利技术的方法形成的外延锗硅层的半导体结构的剖面结构示意图。【具体实施方式】本专利技术解决的技术现有技术无法在嵌入式外延锗硅层上形成完全包覆外延锗硅层的盖帽层的问题，防止后续的镍硅化物工艺与外延锗硅层的锗硅的反应，改善因此带来的应力问题。为了解决上述问题，本专利技术提供一种，包括:提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有嵌入式外延锗硅层，所述嵌入式外延锗硅层两侧有浅沟槽隔离结构；利用混合硅源制作盖帽层，所述混合硅源中至少包括二氯二氢硅以及另外一种硅源，且所述盖帽层制作过程中利用选择性刻蚀气体进行；对所述盖帽层进行硅注入工艺；对注入后的盖帽层进行退火工艺；对退火后的盖帽层进行镍硅化工艺。结合图2所示的本专利技术的方法形成的外延锗硅层的半导体结构的剖面结构示意图。首先，半导体衬底100上形成有浅沟槽隔离结构101，外延锗硅层102位于浅沟槽隔离结构101之间，本专利技术利用混合硅源以及选择性刻蚀气体，在外延锗硅层102的外部形成一层包覆外延锗硅层102的盖帽层103。作为一个实施例，所述混合硅源包括二氯二氢硅和硅烷。较为优选的，所述混合硅源为二氯二氢硅和硅烷的混合，其中二氯二氢硅和硅烷的流量比例为2:1-5:1。本专利技术所述的选择性刻蚀气体为氯化氢气体，所述氯化氢气体的流量范围为70_200sccmo所述盖帽层103的制作时间范围为200-1000秒，反应温度为600-660摄氏度，形成的所述盖帽层103的厚度范围为50-400埃。在盖帽层103形成之后，为了增加盖帽层103的硅含量，需要对盖帽层103进行硅离子注入。作为优选的实施例，所述硅注入的能量范围为Ι-lOKeV，注入剂量范围为1.00E14-9.99E15。在硅注入之后，对盖帽层103进行退火，以激活硅离子，提高外延锗硅层的硅稳定性。本专利技术所述退火可以为尖峰退火、激光退火或闪光退火。作为一个实施例，所述退火为尖峰退火，所述尖峰退火的温度范围为800-1200摄氏度，时间范围为1-5秒；作为本专利技术的又一实施例，所述退火为激光退火，所述激光退火的温度范围为800-1300摄氏度，时间范围为1-60毫秒；作为一个实施例，所述退火为闪光退火，所述闪光退火的温度范围为800-1300摄氏度，时间范围为1-60毫秒。综上，本专利技术将盖帽层的制作利用了混合硅源以及选择性刻蚀气体，该混合气体采用了二氯二氢硅以及另外一种硅源，同时在选择性刻蚀气体的共同作用下，能够形成均匀包覆外延锗硅层的盖帽层，并且对盖帽层进行了硅注入工艺，为盖帽层增加了硅源，经过退火步骤，提高了外延锗硅的硅稳定性，使其不容易出现应力释放，同时在形成镍硅化物时使得锗硅不参与反应，降低接触电阻。因此，上述较佳实施例仅为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。【主权项】1.一种，其特征在于，包括: 提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有嵌入式外延锗硅层，所述嵌入式外延锗硅层两侧有浅沟槽隔离结构； 利用混合硅源制作盖帽层，所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种嵌入式外延锗硅层的盖帽层的制作方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有嵌入式外延锗硅层，所述嵌入式外延锗硅层两侧有浅沟槽隔离结构；利用混合硅源制作盖帽层，所述混合硅源中至少包括二氯二氢硅以及另外一种硅源，且所述盖帽层制作过程中利用选择性刻蚀气体进行；对所述盖帽层进行硅注入工艺；对注入后的盖帽层进行退火工艺；对退火后的盖帽层进行镍硅化工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：谭俊，高剑琴，周海锋，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31