利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法技术

本发明专利技术提供了一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，包括：提供在衬底中形成有由隔离区隔开的NMOS器件区域以及PMOS器件区域的硅片，其中在NMOS器件区域以及PMOS器件区域上形成有具有氮化硅侧墙的栅极结构；在衬底的NMOS器件区域上布置光刻掩膜，暴露PMOS器件区域；利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜暴露的PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行侧墙表面预处理；对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域进行刻蚀以形成源漏区凹槽；通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区。通过在蚀刻之前先使用低能量的氮注入和高温退火，进行侧墙表面预处理，可以消耗硅断键，降低侧墙的锗硅层的淀积速度，增强淀积选择性。

Method for improving lateral wall deposition of germanium silicon selectively epitaxy by nitrogen injection

The present invention provides a method, using nitrogen injection side wall deposition to improve the selective epitaxial silicon germanium silicon NMOS devices include: providing areas separated by the isolation zone and PMOS device region formed in the substrate, the gate structure with silicon nitride formed on the side wall of the NMOS device and PMOS device region area layout; Mask in the NMOS device region on a substrate, exposed PMOS device regions; using nitrogen into the silicon nitride side process and annealing process on the PMOS device region mask of the exposed wall of the side wall surface pretreatment; on the PMOS device region after side wall surface pretreatment is etched to form a source drain grooves; through selective epitaxial growth filled etching to form the source and drain regions to form a groove silicon germanium source and drain regions. By using low energy nitrogen injection and high temperature annealing prior to etching, side wall surface pretreatment can consume silicon break bonds, reduce deposition rate of germanium and silicon layers on sidewalls, and increase deposition selectivity.

【技术实现步骤摘要】
利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法
本专利技术涉及半导体制造领域，具体涉及PMOS源漏区锗硅层选择性生长时的侧墙淀积问题；更具体地说，本专利技术涉及一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法。
技术介绍
随着硅基器件特征尺寸减小、集成度和复杂性的增强，出现了一系列涉及材料、器件物理、器件结构和工艺技术等方面的新问题。为了继续维持硅基微电子的快速发展，在MOS器件的沟道中引入应变的新工艺应运而生。通过工艺在有源区引入应变，称为工艺致应变(process-inducedstrain)。CMOS电路的性能在很大程度上受PMOS的制约，因此，PMOS晶体管需要应用能够把性能提高到NMOS水平的技术。锗硅(SiGe)源/漏植入致应变技术是将锗硅镶嵌到PMOS源漏区，从而在沟道处产生压缩形变，提高PMOS晶体管的载流子迁移率，而载流子迁移率的提高可导致高的驱动电流，提高晶体管性能，如图1所示。具体来说，是将器件的源、漏区刻蚀去除，然后重新淀积锗硅层，由于锗硅的晶格常数大于硅的晶格常数，源区和漏区就会对沟道产生一个压缩应力，从而提高PMOS的传输特性。在进行锗硅层淀积时，因为工艺集成原因不希望侧墙上出现锗硅层而影响后续工艺，所以采用的工艺为选择性淀积，通常采用硅烷(SiH4)或二氯乙烯(DCS)作为硅源，锗烷(GeH4)并加入盐酸(HCL)改善外延生长的选择性。所谓选择性，是指锗硅层在硅衬底的外延生长速度较快，而在氮化硅侧墙上生长较慢，通过一边淀积、一边利用HCL腐蚀的工艺步骤，去除侧墙上的锗硅淀积。通常，为了确保良好的表面选择性，还会使用高温HCL或其他工艺进行表面预处理，以清理侧墙表面和源漏区表面。然而，侧墙表面往往容易残留硅的断键，这些断键使侧墙上的锗硅层初始生长速度加快，在选择性淀积过后，会在PMOS器件区域200侧墙上留下多余的锗硅层300(如图2所示)，影响后续的工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其中对PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行氮注入和高温退火的表面预处理，降低选择性锗硅外延在侧墙上的生长速度，抑制侧墙上的锗硅层淀积。为了实现上述技术目的，根据本专利技术，提供了一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其包括：第一步骤，用于提供在衬底中形成有由隔离区隔开的NMOS器件区域以及PMOS器件区域的硅片，其中在NMOS器件区域以及PMOS器件区域上形成有具有氮化硅侧墙的栅极结构；第二步骤，用于在衬底的NMOS器件区域上布置光刻掩膜，暴露PMOS器件区域；第三步骤，用于利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜暴露的PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行侧墙表面预处理；第四步骤，用于对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域进行刻蚀以形成源漏区凹槽；第五步骤，用于通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区。优选地，氮注入工艺时的注入能量为1～2Kev，注入剂量为5E14～5E15，注入倾斜角度为相对于与硅表面垂直的线成22～30度。优选地，高温退火工艺的条件为在氮气环境下，利用1000～1050℃的温度进行退火处理。优选地，隔离区是浅沟槽隔离。优选地，所述利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法用于制造CMOS电路。本专利技术对PMOS的氮化硅侧墙进行氮注入和高温退火的表面预处理，消耗侧墙表面多余的硅断键，从而降低选择性锗硅外延在侧墙上的初始生长速度，抑制侧墙上的锗硅层淀积。附图说明结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本专利技术有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：图1示意性地示出了根据现有技术的锗硅源/漏植入致应变技术的PMOS结构，其中锗硅层对沟道产生挤压，提升了迁移率。图2示意性地示出了根据现有技术的选择性外延填充时容易产生的侧墙淀积缺陷。图3至图7示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法的各个步骤。需要说明的是，附图用于说明本专利技术，而非限制本专利技术。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。具体实施方式为了使本专利技术的内容更加清楚和易懂，下面结合具体实施例和附图对本专利技术的内容进行详细描述。本专利技术的原理在于对PMOS的氮化硅侧墙进行氮注入和高温退火的表面预处理，消耗侧墙表面多余的硅断键，从而降低选择性锗硅外延在侧墙上的初始生长速度，抑制侧墙上的锗硅层淀积。下面将具体描述本专利技术的优选实施例。图3至图7示意性地示出了根据本专利技术优选实施例的利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法的各个步骤。具体地说，如图3至图6所示，根据本专利技术优选实施例的利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法包括：第一步骤，用于提供在衬底中形成有由隔离区20(例如浅沟槽隔离)隔开的NMOS器件区域100以及PMOS器件区域200的硅片，其中在NMOS器件区域100以及PMOS器件区域200上形成有具有氮化硅侧墙10的栅极结构，如图3所示；第二步骤，用于在衬底的NMOS器件区域100上布置光刻掩膜400，暴露PMOS器件区域200，如图4所示；第三步骤，用于利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜400暴露的PMOS器件区域200的氮化硅侧墙10进行侧墙表面预处理，如图5所示；优选地，氮注入工艺时的注入能量为1～2Kev，注入剂量为5E14～5E15，注入倾斜角度为相对于与硅表面垂直的线成22～30度；而且优选地，高温退火工艺的条件为在氮气环境下，用1000～1050℃的温度进行退火处理。该步骤进行氮注入和高温退火的表面预处理，消耗了侧墙表面多余的硅断键，降低了后续选择性锗硅外延在侧墙上的初始生长速度，从而抑制侧墙上的锗硅层淀积。第四步骤，用于对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域200进行刻蚀以形成源漏区凹槽，如图6所示；第五步骤，用于通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区500，如图7所示。其中如图7所示，PMOS器件区域200中未附着锗硅层的侧墙。本专利技术通过在选择性淀积前注入低能量、中等剂量或高剂量的氮离子，再经过高温退火，能消耗侧墙表面的硅断键，降低侧墙上的锗硅层初始生长速度，从而保证锗硅外延生长的选择性。例如，该方法可有利地用于制造CMOS电路。此外，需要说明的是，除非特别说明或者指出，否则说明书中的术语“第一”、“第二”、“第三”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的逻辑关系或者顺序关系等。可以理解的是，虽然本专利技术已以较佳实施例披露如上，然而上述实施例并非用以限定本专利技术。对于任何熟悉本领域的技术人员而言，在不脱离本专利技术技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的
技术实现思路
对本专利技术技术方案作出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例。因此，凡是未脱离本专利技术技术方案的内容，依据本专利技术的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本专利技术技术方案保护的范围内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其特征在于包括：第一步骤，用于提供在衬底中形成有由隔离区隔开的NMOS器件区域以及PMOS器件区域的硅片，其中在NMOS器件区域以及PMOS器件区域上形成有具有氮化硅侧墙的栅极结构；第二步骤，用于在衬底的NMOS器件区域上布置光刻掩膜，暴露PMOS器件区域；第三步骤，用于利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜暴露的PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行侧墙表面预处理；第四步骤，用于对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域进行刻蚀以形成源漏区凹槽；第五步骤，用于通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区。

【技术特征摘要】
1.一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其特征在于包括：第一步骤，用于提供在衬底中形成有由隔离区隔开的NMOS器件区域以及PMOS器件区域的硅片，其中在NMOS器件区域以及PMOS器件区域上形成有具有氮化硅侧墙的栅极结构；第二步骤，用于在衬底的NMOS器件区域上布置光刻掩膜，暴露PMOS器件区域；第三步骤，用于利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜暴露的PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行侧墙表面预处理；第四步骤，用于对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域进行刻蚀以形成源漏区凹槽；第五步骤，用于通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区。2.根据权利要求1所述的利用氮注入改...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱裕明，
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