半导体器件及其形成方法技术

一种半导体器件及其形成方法，形成方法包括：形成基底；在基底上形成栅极结构；在所述基底和所述栅极结构上覆盖用于保护所述栅极结构的保护层；在栅极结构两侧的基底内形成凹槽；向所述凹槽内填充半导体材料，以形成应力层；对所述半导体材料进行离子掺杂，形成源区和漏区；在覆盖保护层的步骤之后，在填充半导体材料形成应力层的步骤之前，所述半导体器件的形成方法还包括：采用含氟气体对所述半导体器件进行干法清洗。本发明专利技术能够避免外延生长之后产生的大量缺陷，能够有效提高器件制造过程中的良品率，降低器件制造成本。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造领域，特别涉及一种半导体器件及其形成方法。
技术介绍
现有半导体器件制造工艺中，通常采用在MOS器件的沟道区引入应力的方式提高载流子迁移率，进而提高MOS器件的性能。对于PMOS器件而言，采用嵌入式锗硅技术形成源区和漏区，以在器件的沟道区域产生压应力，进而提高载流子迁移率。所谓嵌入式锗硅技术是指在半导体衬底需要形成源区及漏区的区域中形成凹槽，之后在所述凹槽中填充锗硅材料作为应力层，利用硅与锗硅之间的晶格失配对沟道区域产生压应力。具体工艺中，通常在外延生长锗硅时原位掺杂硼离子，以形成晶体管的源区和漏区。但是，现有技术在外延生长硼掺杂的锗硅工艺之后，半导体器件表面容易产生残留，从而形成缺陷。这种缺陷在后续的工艺中容易阻断器件之间的接触，因此，这些缺陷对器件产量、良品率有很大的影响。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体器件以及形成方法，以减少半导体器件表面的缺陷。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体器件的形成方法，包括：形成基底；在基底上形成栅极结构；在所述基底和所述栅极结构上覆盖用于保护所述栅极结构的保护层；在栅极结构两侧的基底内形成凹槽；向所述凹槽内填充半导体材料，以形成应力层；对所述半导体材料进行离子掺杂，形成源区和漏区；在覆盖保护层的步骤之后，在填充半导体材料形成应力层的步骤之前，所述半导体器件的形成方法还包括：采用含氟气体对所述半导体器件进行干法清洗。可选的，所述形成基底的步骤包括：提供衬底；在所述衬底内形成沟槽；在所述沟槽底部和侧壁覆盖第一衬垫层；在所述第一衬垫层表面覆盖第二衬垫层，所述第二衬垫层材料设置为所述含氟气体干法清洗中第二衬垫层的去除速率小于所述第一衬垫层的去除速率；在形成有第一衬垫层和第二衬垫层的所述沟槽内填充绝缘材料，以形成隔离结构。可选的，所述第一衬垫层的材料为氧化硅，所述第二衬垫层的材料为氮化硅。可选的，所述第二衬垫层的厚度在以上。可选的，所述形成第二衬垫层的步骤包括：采用化学气相沉积、原子层沉积的方式形成所述第二衬垫层。可选的，所述保护层包括依次形成的氧化物层和氮化物层。可选的，所述在栅极结构两侧的基底内形成凹槽的步骤包括：以所述栅极结构为掩模，对所述栅极结构两侧的保护层进行第一刻蚀，在所述保护层中形成能露出所述基底表面的开口；对所述开口露出的基底进行第二刻蚀，在基底内形成凹槽；所述半导体器件的形成方法包括：在形成保护层、第一刻蚀、第二刻蚀以及填充半导体材料的任意两个步骤之间执行一次或多次所述含氟气体干法清洗的步骤。所述含氟气体干法清洗采用的气体包括NF3和NH3。可选的，所述含氟气体干法清洗中所述NF3气体的流量为35～100sccm，所述NH3的流量为10～400sccm，清洗时间为1～60s，射频功率为5～100W，清洗环境的气压范围为0.5～20Torr；温度范围为20～170℃。可选的，所述的含氟气体干法清洗步骤包括：在反应腔中产生等离子态的清洗剂；利用所述清洗剂对半导体器件进行清洗；在大于100℃的温度下对经过清洗的半导体器件进行加热；对经过加热的半导体器件进行退火。利用所述清洗剂对半导体器件进行清洗的温度维持在35℃。可选的，所述形成凹槽之后，向所述凹槽内填充半导体材料的步骤之前，所述的半导体器件的形成方法还包括：对所述凹槽进行预清洗；在预清洗步骤之后进行所述含氟气体干法清洗。可选的，所述向所述凹槽内填充半导体材料的工艺为选择性外延生长工艺。可选的，所述对所述半导体材料进行掺杂形成源区和漏区的步骤包括：在选择性外延生长工艺的过程中进行原位离子掺杂形成源区和漏区。相应地，本专利技术还提供了一种半导体器件结构，所述半导体器件由所述形成方法形成，包括：衬底，所述衬底内形成有多个沟槽；位于沟槽底部和侧壁上的第一衬垫层；位于所述第一衬垫层上的第二衬垫层；填充于所述沟槽内且形成于第二衬垫层上的隔离结构；位于衬底上的栅极结构，所述栅极结构表面以及侧壁覆盖有保护层；位于所述隔离结构和栅极结构之间衬底中的应力层，所述应力层中掺杂有离子用作源区和漏区。可选的，所述半导体器件的形成过程中包括采用含氟气体干法清洗的步骤，所述第二衬垫层材料设置为所述含氟气体干法清洗中第二衬垫层的去除速率小于所述第一衬垫层的去除速率。可选的，所述的第一衬垫层的材料为氧化硅，所述第二衬垫层的材料为氮化硅。可选的，所述的第二衬垫层的厚度在以上。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优点：本专利技术在覆盖保护层之后，进行外延生长形成应力层的步骤之前，加入含氟气体干法清洗的步骤，含氟的清洗剂对聚合物和污染物有很强的去除效果，可以减少结晶核的数量，从而能够有效的降低后续外延生长材料过程中产生的缺陷，进而提高器件制造过程中的良品率、降低器件制造成本。可选地，在隔离结构的形成过程中，在沟槽侧壁的第一衬垫层上覆盖了第二衬垫层。含氟气体干法清洗对第二衬垫层的去除速率小于对第一衬垫层的去除速率，因此增加第二衬垫层能够在清洗过程中有效的保护隔离结构的侧壁，能够有效的消除或者减少隔离侧壁的损失，从而防止清洗工艺过程中隔离结构被过量刻蚀、防止漏电或者短路现象的出现，进而能够有效提高器件制造过程中的良品率、降低器件制造成本。附图说明图1至图2是现有技术一种半导体器件形成方法的示意图；图3至图8是本专利技术所提供半导体器件形成方法第一实施例中各个步骤的示意图；图9至图13是本专利技术所提供半导体器件形成方法第二实施例中各个步骤的示意图；图14是本专利技术所提供半导体器件形成方法与现有技术形成的半导体器件的电镜对比图。具体实施方式由
技术介绍
可知，现有技术中，在外延生长应力层之后会对半导体器件进行清洗，所述清洗步骤容易在半导体器件表面形成许多微小的缺陷，结合器件形成过程分析缺陷形成的原因：如图1所示，外延生长硼掺杂锗硅作为应力层的工艺中，在衬底10中形成隔离结构11之后，进行应力层外延生长之前，半导体器件依次经过：沉积保护层12和刻蚀衬底形成凹槽13等步骤，其中任何一个步骤都容易产生污染物以及刻蚀残留物(污染物14)，这些污染物留存在保护层12表面，形成缺陷。如图2所示，污染物14在外延生长形成应力层15的过程中，成为了外延生长材料的结晶核。由于成核现象，污染物14在外延生长的过程中会生长本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：形成基底；在基底上形成栅极结构；在所述基底和所述栅极结构上覆盖用于保护所述栅极结构的保护层；在栅极结构两侧的基底内形成凹槽；向所述凹槽内填充半导体材料，以形成应力层；对所述半导体材料进行离子掺杂，形成源区和漏区；在覆盖保护层的步骤之后，在填充半导体材料形成应力层的步骤之前，所述半导体器件的形成方法还包括：采用含氟气体对所述半导体器件进行干法清洗。

【技术特征摘要】
1.一种半导体器件的形成方法，其特征在于，包括：
形成基底；
在基底上形成栅极结构；
在所述基底和所述栅极结构上覆盖用于保护所述栅极结构的保护层；
在栅极结构两侧的基底内形成凹槽；
向所述凹槽内填充半导体材料，以形成应力层；
对所述半导体材料进行离子掺杂，形成源区和漏区；
在覆盖保护层的步骤之后，在填充半导体材料形成应力层的步骤之前，所述半导体器件的形成方法还包括：采用含氟气体对所述半导体器件进行干法清洗。
2.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述形成基底
的步骤包括：
提供衬底；
在所述衬底内形成沟槽；
在所述沟槽底部和侧壁覆盖第一衬垫层；
在所述第一衬垫层表面覆盖第二衬垫层，所述第二衬垫层材料设置为所述含氟气体干法清洗中第二衬垫层的去除速率小于所述第一衬垫层的去除速率；
在形成有第一衬垫层和第二衬垫层的所述沟槽内填充绝缘材料，以形成隔离结构。
3.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第一衬垫层的材料为氧化硅，所述第二衬垫层的材料为氮化硅。
4.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述第二衬垫层的厚度在以上。
5.如权利要求2所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，形成第二衬垫层的步骤包括：采用化学气相沉积、原子层沉积的方式形成所述第二衬垫层。
6.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述保护层包括依次形成的氧化物层和氮化物层。
7.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述在栅极结构两侧的基底内形成凹槽的步骤包括：
以所述栅极结构为掩模，对所述栅极结构两侧的保护层进行第一刻蚀，在所述保护层中形成能露出所述基底表面的开口；
对所述开口露出的基底进行第二刻蚀，在基底内形成凹槽；
所述半导体器件的形成方法包括：在形成保护层、第一刻蚀、第二刻蚀以及填充半导体材料的任意两个步骤之间执行一次或多次所述含氟气体干法清洗的步骤。
8.如权利要求1所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述含氟气体干法清洗采用的气体包括NF3和NH3。
9.如权利要求8所述的半导体器件的形成方法，其特征在于，所述含氟气体干法...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡国辉，
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