應(yīng)變硅層的制作方法、pmos器件的制作方法及半導(dǎo)體器件的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本申請涉及半導(dǎo)體集成電路制作技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種應(yīng)變硅層的制作方法、PMOS器件的制作方法及半導(dǎo)體器件。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著半導(dǎo)體器件中晶體管的集成度越來越高，晶體管的特征尺寸越來越小，晶體管中載流子的遷移率逐漸下降。載流子遷移率的下降不僅會降低晶體管的切換速度，而且還會降低晶體管的驅(qū)動電流，最終導(dǎo)致晶體管的器件性能降低。在現(xiàn)有技術(shù)中技術(shù)人員采用應(yīng)變硅技術(shù)，即通過引入局部單向拉伸或壓縮型應(yīng)力到晶體管的導(dǎo)電溝道，以提升晶體管的導(dǎo)電溝道內(nèi)載流子遷移率。目前，通常在PMOS器件的溝道區(qū)中嵌入應(yīng)變硅層(比如SiGe)，以對溝道區(qū)施加適當(dāng)?shù)膲簯?yīng)力，進(jìn)而提高空穴的遷移率和PMOS器件性能。
[0003]在半導(dǎo)體器件的制作過程中，通常根據(jù)欲形成器件的功能將襯底劃分為第一功能區(qū)和第二功能區(qū)，然后在第一功能區(qū)和第二功能區(qū)上形成所需器件。圖1至4示出了現(xiàn)有PMOS器件的制作方法，該制作方法包括:首先，在襯底的第一功能區(qū)上形成多個第一柵極結(jié)構(gòu)2Γ，并在襯底的第二功能區(qū)上形成多個第二柵極結(jié)構(gòu)22'，且相鄰的第一柵極結(jié)構(gòu)21!之間的距離小于相鄰的第二柵極結(jié)構(gòu)22'之間的距離，進(jìn)而形成如圖1所示的基體結(jié)構(gòu)；然后，干法刻蝕第一柵極結(jié)構(gòu)21'兩側(cè)的襯底形成第一預(yù)凹槽31"，同時干法刻蝕第二柵極結(jié)構(gòu)22'兩側(cè)的襯底形成第二預(yù)凹槽32"，進(jìn)而形成如圖2所示的基體結(jié)構(gòu)；接下來，對第一預(yù)凹槽31"的內(nèi)壁進(jìn)行濕法刻蝕形成第一凹槽31'，同時對第二預(yù)凹槽32"的內(nèi)壁進(jìn)行濕法刻蝕形成第二凹槽32'，進(jìn)而形成如圖3所示的基體結(jié)構(gòu)；最后，在第一凹槽31;和第二凹槽32'中形成應(yīng)變硅層40'，進(jìn)而形成如圖4所示的基體結(jié)構(gòu)。
[0004]在上述對第一柵極結(jié)構(gòu)和第二柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)位置的襯底進(jìn)行干法刻蝕時，由于第一柵極結(jié)構(gòu)21'和第二柵極結(jié)構(gòu)22'的大小一致，且相鄰的第一柵極結(jié)構(gòu)21'之間的距離小于相鄰的第二柵極結(jié)構(gòu)22'之間的距離，使得第一功能區(qū)1Γ中第一預(yù)凹槽31"的密度(單位面積內(nèi)的數(shù)量)大于第二功能區(qū)12'中第二預(yù)凹槽32"的密度，因此與形成第二預(yù)凹槽32"的過程相比，形成第一預(yù)凹槽31"中產(chǎn)生的刻蝕副產(chǎn)物較多，且刻蝕副產(chǎn)物的移除速度較慢，刻蝕氣體消耗較快，最終使得刻蝕第一功能區(qū)的襯底的速率下降，進(jìn)而使得所形成的第一預(yù)凹槽的深度小于所述第二預(yù)凹槽的深度。上述刻蝕副產(chǎn)物還會降低對第一預(yù)凹槽的內(nèi)壁進(jìn)行濕法刻蝕的速率，使得所形成的第一凹槽的深度小于所述第二凹槽的深度，進(jìn)一步使得第一凹槽中應(yīng)變硅層的高度小于第一凹槽中應(yīng)變硅層的高度。因此，第一凹槽中應(yīng)變硅層產(chǎn)生的壓應(yīng)力會顯著減小，使得PMOS器件中載流子遷移率的分布不均勻且發(fā)生下降，進(jìn)而降低了 PMOS器件的性能。針對上述問題，目前還沒有有效的解決辦法。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本申請旨在提供一種應(yīng)變硅層的制作方法、PMOS器件的制作方法及半導(dǎo)體器件，以解決應(yīng)變硅層所產(chǎn)生的壓應(yīng)力分布不均勻的問題。
[0006]為了實現(xiàn)上述目的，本申請?zhí)峁┝艘环N應(yīng)變硅層的制作方法，該制作方法包括:將襯底劃分為第一功能區(qū)和第二功能區(qū)；對襯底進(jìn)行第一次刻蝕，以在第一功能區(qū)中形成第一預(yù)凹槽，在第二功能區(qū)形成第二預(yù)凹槽，第一預(yù)凹槽的深度小于第二預(yù)凹槽的深度；對第一預(yù)凹槽內(nèi)壁及其下方的襯底進(jìn)行摻雜，形成刻蝕速率大于未摻雜襯底的摻雜區(qū)；對第一預(yù)凹槽內(nèi)壁下方的摻雜區(qū)及位于所述摻雜區(qū)下方的襯底，以及對第二預(yù)凹槽內(nèi)壁下方的襯底進(jìn)行第二次刻蝕，形成第一凹槽和第二凹槽；以及在第一凹槽和第二凹槽中形成應(yīng)變硅層。
[0007]進(jìn)一步地，上述制作方法中，摻雜區(qū)相對第一預(yù)凹槽的內(nèi)壁的垂直厚度為第一預(yù)凹槽深度的1/4?4。
[0008]進(jìn)一步地,上述制作方法中,摻雜區(qū)中的摻雜元素為硼、碳或鍺。
[0009]進(jìn)一步地，上述制作方法中，摻雜區(qū)中的摻雜元素的摻雜量為I X 115?I X 1018atom/cm3。
[0010]進(jìn)一步地，上述制作方法中，形成摻雜區(qū)的工藝為離子注入工藝。
[0011 ] 進(jìn)一步地，上述制作方法中，第二次刻蝕的工藝為濕法刻蝕。
[0012]進(jìn)一步地，上述制作方法中，濕法刻蝕工藝所采用的刻蝕液為TMAH、EDP或無機(jī)堿溶液，優(yōu)選無機(jī)堿溶液為KOH、NaOH或ΗΝ40Η。
[0013]進(jìn)一步地，上述制作方法中，在第二次刻蝕的步驟中，形成深度相同的第一凹槽和第二凹槽。
[0014]本申請還提供了一種PMOS器件的制作方法，包括形成應(yīng)變硅層的步驟，其中，形成應(yīng)變硅層的步驟采用本申請?zhí)峁┑膽?yīng)變硅層的制作方法。
[0015]進(jìn)一步地，在上述制作方法中，還包括在襯底的第一功能區(qū)和第二功能區(qū)上形成多個柵極步驟，其中第一功能區(qū)中相鄰的柵極之間的距離小于第二功能區(qū)中相鄰的柵極之間的距離，第一凹槽位于第一功能區(qū)上的柵極的兩側(cè)，第二凹槽位于第二功能區(qū)上柵極的兩側(cè)。
[0016]進(jìn)一步地，在上述制作方法中，形成柵極的步驟包括:在形成第一預(yù)凹槽和第二預(yù)凹槽的步驟之前，在第一功能區(qū)和第二功能區(qū)上分別形成一個或多個偽柵，并在各偽柵表面上形成相應(yīng)的硬掩膜，各偽柵的側(cè)壁上形成偏移側(cè)壁層；在第一凹槽和第二凹槽中形成應(yīng)變硅層的步驟之后，去除各硬掩膜和偽柵形成溝槽，并在各溝槽中形成柵極。
[0017]進(jìn)一步地，在上述制作方法中，在去除硬掩膜和偽柵的步驟前，在偏移側(cè)壁層的表面上形成側(cè)壁層，側(cè)壁層部分設(shè)置在應(yīng)變硅層的表面上，然后對相鄰的側(cè)壁層之間的襯底進(jìn)行離子注入以形成源漏極。
[0018]本申請還提供了一種半導(dǎo)體器件，包括PMOS器件，其中，PMOS器件由本申請?zhí)峁┑腜MOS器件的制作方法制作而成。
[0019]應(yīng)用本申請所提供的技術(shù)方案，通過在形成第一預(yù)凹槽和深度大于第一預(yù)凹槽的第二預(yù)凹槽后，對第一預(yù)凹槽內(nèi)壁進(jìn)行摻雜以形成刻蝕速率大于第二預(yù)凹槽周圍的未摻雜襯底的摻雜區(qū)，并利用摻雜區(qū)的刻蝕速率大于第二預(yù)凹槽周圍的襯底的刻蝕速率的性質(zhì)，調(diào)節(jié)所形成第一預(yù)凹槽和第二預(yù)凹槽的深度，從而調(diào)控在第一凹槽和第二凹槽中形成應(yīng)變硅層的高度以使PMOS器件中應(yīng)變硅層所產(chǎn)生的壓應(yīng)力均勻分布，進(jìn)而提高了器件的性能。
【附圖說明】
[0020]構(gòu)成本申請的一部分的說明書附圖用來提供對本申請的進(jìn)一步理解，本申請的示意性實施例及其說明用于解釋本申請，并不構(gòu)成對本申請的不當(dāng)限定。在附圖中:
[0021 ] 圖1示出了現(xiàn)有PMOS器件的制作方法中，在襯底的第一功能區(qū)上形成多個第一柵極結(jié)構(gòu)，并在襯底的第二功能區(qū)上形成多個第二柵極結(jié)構(gòu)后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖2示出了干法刻蝕圖1所示的第一柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)位置的襯底形成第一預(yù)凹槽，同時干法刻蝕第二柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)位置的襯底形成第二預(yù)凹槽后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖3示出了對圖2所示的第一預(yù)凹槽和第二預(yù)凹槽的內(nèi)壁進(jìn)行濕法刻蝕形成第一凹槽和第二凹槽后基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖4示出了在圖3所示的第一凹槽和第二凹槽中形成應(yīng)變硅層后基體的剖面結(jié)構(gòu)不意圖；
[0025]圖5示出了根據(jù)本申請的實施方式所提供的應(yīng)變硅層的制作方法的流程示意圖；
[0026]圖6示出了在本申請的實施方式所提供的應(yīng)變硅層的制作方法中，將襯底劃分為第一功能區(qū)和第二功能區(qū)，并在在第一功能區(qū)和第二功能區(qū)上分別形成多個偽柵，以及在各偽柵表面上形成相應(yīng)的硬掩膜，各偽柵的側(cè)壁上形成偏移側(cè)壁層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0027]圖7示出了刻蝕圖6所示的襯底，在第一功能區(qū)中形成第一預(yù)凹槽，并在第二功能區(qū)形成第二預(yù)凹槽后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖8示出了對圖7所示的第一預(yù)凹槽內(nèi)壁進(jìn)行摻雜，形成刻蝕速率大于第二預(yù)凹槽周圍的未摻雜襯底的摻雜區(qū)后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0029]圖9示出了同時對圖8所示的第一預(yù)凹槽和第二預(yù)凹槽的進(jìn)行刻蝕，形成深度相同的第一凹槽和第二凹槽后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖10示出了在圖9所示的第一凹槽和第二凹槽中形成應(yīng)變硅層后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；以及
[0031]圖11示出了去除圖10所示的硬掩膜和偽柵形成溝槽，并在各溝槽中形成柵極后的基體的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0032]需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互組合。下面將參考附圖并結(jié)合實施例來詳細(xì)說明本申請。
[0033]需要注意的是，這里所使用的術(shù)語僅是為了描述【具體實施方式】，而非意圖限制根據(jù)本申請的示例性實施方式。如在這里所使用的，除非上下文另外明確指出，否則單數(shù)形式也意圖包括復(fù)數(shù)形式，此外，還應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用屬于“包含”和/或“包括”時，其指明存在特征、步