半导体器件及其制造方法
半导体器件及其制造方法
【专利摘要】本发明公开了一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体【技术领域】。该方法提供栅结构侧方形成有Sigma形凹陷的衬底，在Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，在种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的硅锗体；对Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成衬底表面下的凹陷；在衬底表面下的凹陷内进行掺杂硼的硅锗外延生长生成掺杂硼的硅锗再生层，而硅锗再生层中硼的含量大于种子硅锗层中硼的含量。由于Sigma形凹陷靠近衬底表面形成掺杂硼的硅锗外延层中硼的含量可以比较高，从而减小了外部电阻，提高了半导体器件的性能。
【专利说明】半导体器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在先进技术中，提出嵌入式硅锗(Embedded SiGe，eSiGe)工艺，以增大PMOS(Positive Channel Metal Oxide Semiconductor, P沟道金属氧化物半导体场效应)器件沟道区的压缩应力，增强其载流子迁移率；其中使用嵌入式硅锗来形成源区或漏区，从而对沟道区施加应力。进一步提出了形成Sigma (“Σ”)形凹陷以填充硅锗的技术方案，增强施加应力的效果，提高PMOS器件性能。
[0003]图1A至图1D示意性地示出现有技术中SiGe工艺各个阶段的截面图。
[0004]如图1A所示，提供形成有栅极102的衬底100，栅极102还可以具有侧墙103，在衬底中形成有Sigma形凹陷101。
[0005]如图1B所示，在Sigma形凹陷101进行种子(Seed)硅锗外延生长形成种子硅锗层 104。
[0006]如图1C所示，在种子硅锗层104上进行原位掺杂硼的硅锗体(Bulk)外延生长获得原位掺杂硼的硅锗体105。
[0007]如图1D所示，在Sigma形凹陷101的种子外延层104和硅锗体105上方进行硅外延生长，获得帽(Cap)外延层106。
[0008]为了获得更高的移动性，需要更高的锗含量，但是，更高的锗含量会严重地阻止硼的扩散，结果导致高的外部电阻(External Resistance,Rex)。下表1示出了锗百分含量与外部电阻之间的对应关系:
[0009]
【权利要求】
1.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括: 提供衬底，所述衬底上形成有栅结构，在所述衬底中所述栅结构侧方形成有Sigma形凹陷；所述Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，所述种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的娃锗体； 对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷； 在所述衬底表面下的凹陷内进行掺杂硼的硅锗外延生长以生成掺杂硼的硅锗再生层，其中，所述硅锗再生层中硼的含量大于所述种子硅锗层中硼的含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在所述硅锗再生层上进行硅外延生长形成帽外延层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷包括: 使用氯化氢利用外延生长系统对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅锗再生层的深度为50埃~100埃； 或 所述硅锗再生层中硼的浓度为1E19~1E21。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述硅锗再生层中锗的掺杂浓度为209^35%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，掺杂有硼的硅锗外延生长采用减压化学气相沉积外延工艺，工艺气体包括SiH4、二氯二氢硅、GeH4、氯化氢、B2H6, H2 ;工艺温度500° C~800° C ;工艺压力5托~25托。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子硅锗层中掺杂有少量由所述掺杂硼的硅锗体扩散来的硼。
8.一种半导体器件，其中，所述半导体器件的衬底上形成有栅结构，在所述衬底中所述栅结构侧方形成有Sigma形凹陷；所述Sigma形凹陷靠近所述衬底的表面形成有掺杂硼的硅锗再生层，在所述硅锗再生层下所述Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，所述种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的硅锗体； 其中，所述硅锗再生层中硼的含量大于所述种子硅锗层中硼的含量。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层中所述硼的浓度为 1E19~1E21。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层的深度为50埃~100埃。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层中锗的掺杂浓度为 20%~35%。
12.根据权利要求8所述的半导体器件，所述硅锗再生层上外延生长有硅外延层。
【文档编号】H01L21/336GK103681338SQ201210349744
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月18日 优先权日:2012年9月18日
【发明者】陈乐乐 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【专利摘要】本发明公开了一种半导体器件及其制造方法，涉及半导体【技术领域】。该方法提供栅结构侧方形成有Sigma形凹陷的衬底，在Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，在种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的硅锗体；对Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成衬底表面下的凹陷；在衬底表面下的凹陷内进行掺杂硼的硅锗外延生长生成掺杂硼的硅锗再生层，而硅锗再生层中硼的含量大于种子硅锗层中硼的含量。由于Sigma形凹陷靠近衬底表面形成掺杂硼的硅锗外延层中硼的含量可以比较高，从而减小了外部电阻，提高了半导体器件的性能。
【专利说明】半导体器件及其制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体【技术领域】，特别涉及一种半导体器件及其制造方法。
【背景技术】
[0002]在先进技术中，提出嵌入式硅锗(Embedded SiGe，eSiGe)工艺，以增大PMOS(Positive Channel Metal Oxide Semiconductor, P沟道金属氧化物半导体场效应)器件沟道区的压缩应力，增强其载流子迁移率；其中使用嵌入式硅锗来形成源区或漏区，从而对沟道区施加应力。进一步提出了形成Sigma (“Σ”)形凹陷以填充硅锗的技术方案，增强施加应力的效果，提高PMOS器件性能。
[0003]图1A至图1D示意性地示出现有技术中SiGe工艺各个阶段的截面图。
[0004]如图1A所示，提供形成有栅极102的衬底100，栅极102还可以具有侧墙103，在衬底中形成有Sigma形凹陷101。
[0005]如图1B所示，在Sigma形凹陷101进行种子(Seed)硅锗外延生长形成种子硅锗层 104。
[0006]如图1C所示，在种子硅锗层104上进行原位掺杂硼的硅锗体(Bulk)外延生长获得原位掺杂硼的硅锗体105。
[0007]如图1D所示，在Sigma形凹陷101的种子外延层104和硅锗体105上方进行硅外延生长，获得帽(Cap)外延层106。
[0008]为了获得更高的移动性，需要更高的锗含量，但是，更高的锗含量会严重地阻止硼的扩散，结果导致高的外部电阻(External Resistance,Rex)。下表1示出了锗百分含量与外部电阻之间的对应关系:
[0009]
【权利要求】
1.一种半导体器件制造方法，其特征在于，包括: 提供衬底，所述衬底上形成有栅结构，在所述衬底中所述栅结构侧方形成有Sigma形凹陷；所述Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，所述种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的娃锗体； 对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷； 在所述衬底表面下的凹陷内进行掺杂硼的硅锗外延生长以生成掺杂硼的硅锗再生层，其中，所述硅锗再生层中硼的含量大于所述种子硅锗层中硼的含量。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，还包括: 在所述硅锗再生层上进行硅外延生长形成帽外延层。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷包括: 使用氯化氢利用外延生长系统对所述Sigma形凹陷内的种子硅锗层和硅锗体进行反向刻蚀以形成所述衬底表面下的凹陷。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述硅锗再生层的深度为50埃~100埃； 或 所述硅锗再生层中硼的浓度为1E19~1E21。
5.根据权利要求1或4所述的方法，其特征在于，所述硅锗再生层中锗的掺杂浓度为209^35%。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，掺杂有硼的硅锗外延生长采用减压化学气相沉积外延工艺，工艺气体包括SiH4、二氯二氢硅、GeH4、氯化氢、B2H6, H2 ;工艺温度500° C~800° C ;工艺压力5托~25托。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述种子硅锗层中掺杂有少量由所述掺杂硼的硅锗体扩散来的硼。
8.一种半导体器件，其中，所述半导体器件的衬底上形成有栅结构，在所述衬底中所述栅结构侧方形成有Sigma形凹陷；所述Sigma形凹陷靠近所述衬底的表面形成有掺杂硼的硅锗再生层，在所述硅锗再生层下所述Sigma形凹陷的内表面外延生长有种子硅锗层，所述种子硅锗层内外延生长有掺杂硼的硅锗体； 其中，所述硅锗再生层中硼的含量大于所述种子硅锗层中硼的含量。
9.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层中所述硼的浓度为 1E19~1E21。
10.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层的深度为50埃~100埃。
11.根据权利要求8所述的半导体器件，其特征在于，所述硅锗再生层中锗的掺杂浓度为 20%~35%。
12.根据权利要求8所述的半导体器件，所述硅锗再生层上外延生长有硅外延层。
【文档编号】H01L21/336GK103681338SQ201210349744
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2012年9月18日 优先权日:2012年9月18日
【发明者】陈乐乐 申请人:中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
最新回复(0)