半导体结构及其形成方法，PMOS晶体管及其形成方法技术

一种半导体结构及其形成方法，以及一种PMOS晶体管及其形成方法，本发明专利技术所提供的PMOS晶体管的形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有栅极结构，以及位于所述栅极结构两侧半导体衬底内的凹槽；在所述凹槽底部形成硅锗种子层；在所述硅锗种子层表面形成第一硅锗渐变层；在所述第一硅锗渐变层上形成硅锗体层，且所述硅锗体层表面低于半导体衬底表面，并在栅极结构两侧硅锗体层内形成源/漏极。通过本发明专利技术可以减小PMOS晶体管中硅锗体层的错位，提高半导体器件的性能。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构及其形成方法，PMOS晶体管及其形成方法
本专利技术涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及其形成方法，一种PMOS晶体管及其形成方法。
技术介绍
现有半导体器件制作工艺中，由于应力可以改变硅材料的能隙和载流子迁移率，因此通过应力来提高MOS晶体管的性能成为越来越常用的手段。具体地，通过适当控制应力，可以提高载流子(NMOS晶体管中的电子，PMOS晶体管中的空穴)迁移率，进而提高驱动电流，以此极大地提高MOS晶体管的性能。目前，采用嵌入式锗硅(EmbeddedGeSi)技术，即在需要形成源区和漏区的区域先形成锗硅材料，然后再进行掺杂形成PMOS晶体管的源区和漏区；形成所述锗硅材料是为了引入硅和锗硅(SiGe)之间晶格失配形成的压应力，以提高PMOS晶体管的性能。在专利号US7569443的美国专利中公开了一种在PMOS晶体管的源、漏区形成外延硅锗源、漏区的方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有栅极结构；然后在栅极结构两侧形成凹槽，并在所述凹槽内外延形成硅锗层，并对所述硅锗层进行p型掺杂以形成PMOS晶体管的源漏区。因为在形成源、漏区之后，会进行高温处理以激活掺杂离子，为了防止由于源、漏区的掺杂离子扩散到半导体衬底中而引起源、漏区电阻率发生偏移，一般会先在所述栅极结构两侧的凹槽底部形成一层硅锗种子层；然后在所述硅锗种子层表面形成硅锗体层，所述硅锗体层的锗含量高于硅锗种子层中的锗含量；再在所述硅锗体层表面形成硅锗覆盖层或硅覆盖层，所述硅锗覆盖层或硅覆盖层用于提供后续在源、漏表面形成的金属硅化物层的硅源。但是，随着器件小型化的发展趋势和对器件性能的要求的不断提高，所述硅锗体层中锗的含量越来越高，这样就会导致硅锗种子层中的锗含量和硅锗体层中锗含量的偏差越来越大，并因此导致硅锗体层发生错位。硅锗体层发生错位会导致硅锗体层的应力释放，从而不能对沟道区产生压应力，以至于不能增加沟道区空穴的迁移率。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以及一种PMOS晶体管及其形成方法，以解决现有PMOS晶体管中硅锗体层发生错位的问题。为解决上述问题，本专利技术提供一种半导体结构形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有凹槽；在所述凹槽底部形成第一硅锗层；在所述第一硅锗层上形成第二硅锗层；在所述第一硅锗层和第二硅锗层之间形成第一硅锗渐变层。可选地，形成所述第一硅锗渐变层的方法为：在形成所述第一硅锗层后，将锗源气体的含量逐渐增加直至形成所述第一硅锗渐变层。可选地，所述第一硅锗层的锗含量小于第二硅锗层的锗含量。可选地，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿第一硅锗层到第二硅锗层的方向逐渐增加。可选地，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿第一硅锗层到第二硅锗层的方向呈直线增加或者呈抛物线增加，或者呈波浪线增加。相应地，本专利技术还提供一种半导体结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有凹槽；位于所述凹槽底部的第一硅锗层；位于第一硅锗层上的第二硅锗层；位于第一硅锗层与第二硅锗层之间的第一硅锗渐变层。本专利技术还提供一种PMOS晶体管形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有栅极结构，所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成有凹槽；在所述凹槽底部形成硅锗种子层；在所述硅锗种子层表面形成第一硅锗渐变层；在所述第一硅锗渐变层上形成硅锗体层，且所述硅锗体层表面低于半导体衬底表面，并在栅极结构两侧硅锗体层内形成源/漏极。可选地，所述硅锗种子层的锗含量小于硅锗体层的锗含量。可选地，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿硅锗种子层到硅锗体层的方向逐渐增加。可选地，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿硅锗种子层到硅锗体层的方向呈直线增加或者呈抛物线增加，或者呈波浪线增加。可选地，形成第一硅锗渐变层的方法为：形成所述硅锗种子层后，将锗源气体的含量逐渐增加直至形成所述第一硅锗渐变层。可选地，在硅锗体层形成之后，还包括：在所述硅锗体层表面形成覆盖层。可选地，所述覆盖层的材料是硅锗，所述覆盖层中的锗含量小于硅锗体层中锗含量。可选地，所述覆盖层的材料是硅。可选地，在覆盖层和硅锗体层之间形成第二硅锗渐变层。可选地，形成第二硅锗渐变层的方法为：形成所述硅锗体层后，将锗源气体的含量逐渐减少直至形成所述第二硅锗渐变层。可选地，所述第二硅锗渐变层中锗的含量沿从所述硅锗体层到硅锗覆盖层的方向，呈直线减少或者呈抛物线减少，或者呈曲线减少。可选地，所述硅锗种子层的材料是硅锗，所述硅锗体层的材料是硅锗或掺硼的硅锗，所述第一硅锗渐变层的材料是硅锗，或者是掺硼的硅锗。可选地，所述第一硅锗渐变层的形成工艺为温度600-1100摄氏度，压强1-500Torr。可选地，所述硅锗体层的形成工艺为，温度600-1100摄氏度，压强1-500torr，硅源气体为SiH4或SiH2Cl2，锗源气体为GeH4，硼源气体为B2H6或BH3，通入的气体还包括H2和HCl，H2的流量是0.1slm-50slm，硅源气体、锗源气体、硼源气体、HCl中任意一种的流量是1sccm-1000sccm。相应地，本专利技术还提供一种PMOS晶体管，包括：半导体衬底，所述半导体衬底表面具有栅极结构，所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成有凹槽；位于所述凹槽底部的硅锗种子层；位于所述硅锗种子层上的硅锗体层，所述硅锗体层构成源、漏区；位于所述硅锗种子层与硅锗体层之间的第一硅锗渐变层。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：本专利技术在硅锗种子层与硅锗体层之间形成第一硅锗渐变层，所述第一硅锗渐变层中锗的含量沿从硅锗种子层到硅锗体层的方向逐渐增加，从而避免了因为硅锗种子层与硅锗体层之间锗含量相差过大，而引起的硅锗体层错位；进一步，在本专利技术的实施例中，还可以在硅锗体层与覆盖层之间形成锗含量沿从硅锗体层到覆盖层的方向减小的第二硅锗渐变层，从而同时避免因为硅锗种子层与硅锗体层之间锗含量相差过大，而引起的硅锗体层错位，和因为硅锗体层与覆盖层之间锗含量相差过大，而引起硅锗体层错位。附图说明图1是本专利技术的实施例所提供的PMOS晶体管形成方法的流程示意图；图2至图6是本专利技术第一实施例所提供的PMOS晶体管形成方法的剖面结构示意图；图7是本专利技术第二实施例所提供的PMOS晶体管形成方法的剖面结构示意图。具体实施方式由背景得知，现有的PMOS晶体管中，为了增加空穴在沟道区的迁移率，会通过嵌入式锗硅技术在需要形成源区和漏区的区域形成锗硅材料，以形成外延的硅锗源、漏区，但是构成硅锗源、漏区的硅锗体层会发生错位。专利技术人针对上述问题进行研究，认为硅锗体层发生错位，是因为硅锗体层中的锗含量与毗邻的硅锗种子层和/或覆盖层中锗的含量相差过大，而锗原子的半径要大于硅原子的半径，所以引起界面处晶格不匹配并造成错位，专利技术人经过进一步研究，在本专利技术中提供一种半导体结构及其形成方法，和一种PMOS晶体管及其形成方法。本专利技术所提供的半导体结构形成方法包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凹槽；在所述凹槽底部形成第一硅锗层；在所述第一硅锗层上形成第二硅锗层；在所述第一硅锗层和第二硅锗层之间形成第一硅锗渐变层。本专利技术还提供通过上述方法所形成的半导体结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底表面具有凹槽；位于所述凹槽底部的第一硅锗层；位于第一硅锗层上本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有凹槽；在所述凹槽底部形成第一硅锗层；在所述第一硅锗层上形成第二硅锗层；其特征在于，还包括：在所述第一硅锗层和第二硅锗层之间形成第一硅锗渐变层。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构形成方法，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底内具有凹槽；在所述凹槽底部形成第一硅锗层；在所述第一硅锗层上形成第二硅锗层，所述第二硅锗层的表面低于半导体衬底的表面；其特征在于，还包括：在所述第一硅锗层和第二硅锗层之间形成第一硅锗渐变层；所述第一硅锗层的锗含量小于所述第二硅锗层的锗含量；以及在所述第二硅锗层表面上形成第二硅锗渐变层，第二硅锗渐变层中锗的含量沿着从硅锗体层到覆盖层的方向逐渐减小；在第二硅锗渐变层表面上形成覆盖层，所述覆盖层适于为形成金属硅化物提供硅源。2.如权利要求1所述的半导体结构形成方法，其特征在于，形成所述第一硅锗渐变层的方法为：在形成所述第一硅锗层后，将锗源气体的含量逐渐增加直至形成所述第一硅锗渐变层。3.如权利要求1所述的半导体结构形成方法，其特征在于，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿第一硅锗层到第二硅锗层的方向逐渐增加。4.如权利要求3所述的半导体结构形成方法，其特征在于，所述第一硅锗渐变层的锗含量沿第一硅锗层到第二硅锗层的方向呈直线增加或者呈抛物线增加，或者呈波浪线增加。5.一种半导体结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内具有凹槽；位于所述凹槽底部的第一硅锗层；位于第一硅锗层上的第二硅锗层，所述第二硅锗层的表面低于半导体衬底的表面；其特征在于，还包括：位于第一硅锗层与第二硅锗层之间的第一硅锗渐变层；所述第一硅锗层的锗含量小于所述第二硅锗层的锗含量；以及位于所述第二硅锗层表面上的覆盖层，所述覆盖层适于为形成金属硅化物提供硅源；位于所述覆盖层和第二硅锗层之间的第二硅锗渐变层，第二硅锗渐变层中锗的含量沿着从硅锗体层到覆盖层的方向逐渐减小。6.一种PMOS晶体管形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有栅极结构，所述栅极结构两侧的半导体衬底内形成有凹槽；在所述凹槽底部形成硅锗种子层；在所述硅锗种子层表面形成第一硅锗渐变层；在所述第一硅锗渐变层上形成硅锗体层，且所述硅锗体层表面低于半导体衬底表面，所述硅锗体层的锗含量大于所述硅锗种子层的锗含量；在栅极结构两侧硅锗体层内形成源/漏极；以及在所述硅锗体层表面上形成第二硅锗渐变层，第二硅锗渐变层中锗的含量沿着从硅锗体层到覆盖层的方向逐渐减小；在第二...

【专利技术属性】
技术研发人员：涂火金，林静，
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：