一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造工藝，具體而言涉及一種半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子
目-Ο
【背景技術(shù)】
[0002]隨著M0S器件的特征尺寸的不斷減小，在其制造過程中，對(duì)于M0S器件的足夠有效的溝道長(zhǎng)度的控制變得愈發(fā)具有挑戰(zhàn)性。為此，采用在M0S器件中形成超淺結(jié)和突變結(jié)的方法，可以改善核心器件的短溝道效應(yīng)。然而，在形成超淺結(jié)和突變結(jié)的過程中，如何在抑制短溝道效應(yīng)和提升M0S器件的性能之間找到更為合理的均衡點(diǎn)也是極負(fù)挑戰(zhàn)性的任務(wù)。
[0003]為了克服上述難題，現(xiàn)有技術(shù)通過多種方法，例如預(yù)非晶化離子注入、應(yīng)力技術(shù)等，來進(jìn)一步提升M0S器件的性能。但是，這些方法存在一些不足之處，例如預(yù)非晶化離子注入并不能很好地控制M0S器件的源/漏區(qū)的摻雜形態(tài)，應(yīng)力技術(shù)只是通過提供額外的應(yīng)力于M0S器件的溝道區(qū)來提升其載流子遷移率。上述不足之處進(jìn)一步限制了在抑制短溝道效應(yīng)和提升M0S器件的性能之間確定更優(yōu)的均衡點(diǎn)的技術(shù)進(jìn)步空間。
[0004]因此，需要提出一種方法，以解決上述問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制造方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，在所述半導(dǎo)體襯底上形成有偽柵極結(jié)構(gòu)，在所述偽柵極結(jié)構(gòu)的兩側(cè)形成有側(cè)壁結(jié)構(gòu)；在所述半導(dǎo)體襯底上沉積層間介電層后，去除所述偽柵極結(jié)構(gòu)，以露出所述半導(dǎo)體襯底；蝕刻所述露出的半導(dǎo)體襯底，以形成溝槽；形成具有高應(yīng)力的應(yīng)力材料層，以部分填充所述溝槽；在所述應(yīng)力材料層的頂部形成作為溝道的外延層。
[0006]在一個(gè)示例中，所述溝槽的深度為30nm-330nm。
[0007]在一個(gè)示例中，對(duì)所述露出的半導(dǎo)體襯底的蝕刻為濕法蝕刻或者干法蝕刻。
[0008]在一個(gè)示例中，所述形成具有高應(yīng)力的應(yīng)力材料層，以部分填充所述溝槽，具體為:通過沉積工藝形成所述具有高應(yīng)力的應(yīng)力材料層，覆蓋所述層間介電層的同時(shí)填充所述溝槽；實(shí)施化學(xué)機(jī)械研磨以研磨所述應(yīng)力材料層，直至露出所述層間介電層的頂部；蝕刻所述應(yīng)力材料層，直至所述應(yīng)力材料層的頂部低于所述半導(dǎo)體襯底的上表面。
[0009]在一個(gè)示例中，對(duì)于所述半導(dǎo)體襯底中的NM0S區(qū)而言，所述應(yīng)力材料層為鍺硅層；對(duì)于所述半導(dǎo)體襯底中的PM0S區(qū)而言,所述應(yīng)力材料層為碳娃層。
[0010]在一個(gè)示例中，所述應(yīng)力材料層具有1.7GPa-3.5GPa的應(yīng)力。
[0011]在一個(gè)7K例中，對(duì)于所述半導(dǎo)體襯底中的NM0S區(qū)而言，所述外延層為碳娃層或者石圭層；對(duì)于所述半導(dǎo)體襯底中的PM0S區(qū)而言，所述外延層為鍺娃層或者娃層。
[0012]在一個(gè)示例中，實(shí)施外延形成所述外延層的同時(shí)或者之后,還包括執(zhí)行摻雜離子注入并退火的步驟，以調(diào)節(jié)所述外延層的閾值電壓。
[0013]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種采用上述方法制造的半導(dǎo)體器件。
[0014]在一個(gè)實(shí)施例中，本發(fā)明還提供一種電子裝置，所述電子裝置包括所述半導(dǎo)體器件。
[0015]根據(jù)本發(fā)明，可以進(jìn)一步增強(qiáng)作用于器件溝道區(qū)的應(yīng)力，改善溝道區(qū)的閾值電壓。
【附圖說明】
[0016]本發(fā)明的下列附圖在此作為本發(fā)明的一部分用于理解本發(fā)明。附圖中示出了本發(fā)明的實(shí)施例及其描述，用來解釋本發(fā)明的原理。
[0017]附圖中:
[0018]圖1A-圖1F為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖；
[0019]圖2為根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]在下文的描述中，給出了大量具體的細(xì)節(jié)以便提供對(duì)本發(fā)明更為徹底的理解。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言顯而易見的是，本發(fā)明可以無需一個(gè)或多個(gè)這些細(xì)節(jié)而得以實(shí)施。在其他的例子中，為了避免與本發(fā)明發(fā)生混淆，對(duì)于本領(lǐng)域公知的一些技術(shù)特征未進(jìn)行描述。
[0021]為了徹底理解本發(fā)明，將在下列的描述中提出詳細(xì)的步驟，以便闡釋本發(fā)明提出的半導(dǎo)體器件及其制造方法、電子裝置。顯然，本發(fā)明的施行并不限定于半導(dǎo)體領(lǐng)域的技術(shù)人員所熟習(xí)的特殊細(xì)節(jié)。本發(fā)明的較佳實(shí)施例詳細(xì)描述如下，然而除了這些詳細(xì)描述外，本發(fā)明還可以具有其他實(shí)施方式。
[0022]應(yīng)當(dāng)理解的是，當(dāng)在本說明書中使用術(shù)語“包含”和/或“包括”時(shí)，其指明存在所述特征、整體、步驟、操作、元件和/或組件，但不排除存在或附加一個(gè)或多個(gè)其他特征、整體、步驟、操作、元件、組件和/或它們的組合。
[0023][示例性實(shí)施例一]
[0024]參照?qǐng)D1A-圖1F，其中示出了根據(jù)本發(fā)明示例性實(shí)施例一的方法依次實(shí)施的步驟所分別獲得的器件的示意性剖面圖。
[0025]首先，如圖1A所示，提供半導(dǎo)體襯底100，半導(dǎo)體襯底100的構(gòu)成材料可以采用未摻雜的單晶硅、摻雜有雜質(zhì)的單晶硅、絕緣體上硅(SOI)、絕緣體上層疊硅(SS0I)、絕緣體上層疊鍺化硅(S-SiGeOI)、絕緣體上鍺化硅(SiGeOI)以及絕緣體上鍺(GeOI)等。作為示例，在本實(shí)施例中，半導(dǎo)體襯底100的構(gòu)成材料選用單晶硅。在半導(dǎo)體襯底100中形成有隔離結(jié)構(gòu)101，作為示例，隔離結(jié)構(gòu)101為淺溝槽隔離(STI)結(jié)構(gòu)或者局部氧化硅(L0C0S)隔離結(jié)構(gòu)。半導(dǎo)體襯底100中還形成有各種阱(well)結(jié)構(gòu)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。
[0026]在半導(dǎo)體襯底100上形成有偽柵極結(jié)構(gòu)102，作為示例，偽柵極結(jié)構(gòu)102包括依次層疊的柵極介電層102a和柵極材料層102b。柵極介電層102a包括氧化物層，例如二氧化硅(Si02)層。柵極材料層102b包括多晶硅層、無定形碳層等。偽柵極結(jié)構(gòu)102的形成方法可以采用本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟習(xí)的任何現(xiàn)有技術(shù)，優(yōu)選化學(xué)氣相沉積法(CVD)，如低溫化學(xué)氣相沉積(LTCVD)、低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)、快熱化學(xué)氣相沉積(RTCVD)、等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)。
[0027]此外，作為示例，在半導(dǎo)體襯底100上還形成有位于偽柵極結(jié)構(gòu)102兩側(cè)且緊靠偽柵極結(jié)構(gòu)102的側(cè)壁結(jié)構(gòu)103。其中，側(cè)壁結(jié)構(gòu)103由氧化物、氮化物或者二者的組合構(gòu)成。
[0028]接下來，執(zhí)行低摻雜離子注入，以在半導(dǎo)體襯底100中形成低摻雜源/漏區(qū)104。
[0029]對(duì)于半導(dǎo)體襯底100中的NM0S區(qū)而言，所述低摻雜離子注入的摻雜離子可以是磷離子或者砷離子等。作為示例，當(dāng)所述低摻雜離子注入的摻雜離子為磷離子時(shí)，離子注入的能量范圍為l_20keV，離子注入的劑量為1.0Xe14-1.0Xe15Cm2;當(dāng)所述低摻雜離子注入的摻雜離子為砷離子時(shí)，離子注入的能量范圍為2-35keV，離子注入的劑量為1.0 X e14-l.0 X e15cm 2。
[0030]對(duì)于半導(dǎo)體襯底100中的PM0S區(qū)而言，所述低摻雜離子注入的摻雜離子可以是硼離子或者銦離子等。作為示例，當(dāng)所述低摻雜離子注入的摻雜離子為硼離子時(shí)，離子注入的能量范圍為0.5-lOkeV，離子注入的劑量為1.0Xe14-1.0Xe15Cm2 ;當(dāng)所述低摻雜離子注入的摻雜離子為銦離子時(shí)，離子注入的能量范圍為10-70keV，離子注入的劑量為1.0 X e14-l.0 X e15cm 2。
[0031]在實(shí)施低摻雜離子注入之前或者同時(shí)，可選地，實(shí)施預(yù)非晶化注入(PAI)，以降低短溝道效應(yīng)。預(yù)非晶化注入的注入離子包括鍺、碳等III族和V族離子。
[0032]接下來，執(zhí)行袋狀區(qū)離子注入，以在半導(dǎo)體襯底100中形成袋狀區(qū)，為了簡(jiǎn)化，圖示中予以省略。
[0033]對(duì)于半導(dǎo)體襯底100中的NM0S區(qū)而言，所述袋狀區(qū)離子注入的深度略大于所述低摻雜離子注入的深度，且所述袋狀區(qū)離子注入的離子與所述低摻雜離子注入的離子導(dǎo)電類型相反，因此，所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子可以是硼離子或者銦離子等。
[0034]當(dāng)所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子為硼離子時(shí)，離子注入的能量范圍為3_20keV，離子注入的劑量為1.ο X e13-9.0 X e13cm 2，離子注入的入射方向相對(duì)于與半導(dǎo)體襯底100相垂直的方向偏移一定的角度，所述角度的范圍為0-45度。
[0035]當(dāng)所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子為銦離子時(shí)，離子注入的能量范圍為100-150keV，離子注入的劑量為1.0Xe13-9.0Xe13Cm2，離子注入的入射方向相對(duì)于與半導(dǎo)體襯底100相垂直的方向偏移一定的角度，所述角度的范圍為0-45度。
[0036]在選定的離子注入角度下，進(jìn)行旋轉(zhuǎn)注入，可減小陰影效應(yīng)并形成對(duì)稱雜質(zhì)分布，其離子注入能量、劑量、角度與所述低摻雜離子注入的能量、劑量、角度相對(duì)應(yīng)匹配，其注入能量確保形成的袋狀區(qū)將低摻雜源/漏區(qū)104包裹住，從而有效抑制住由漏致勢(shì)壘降低(DIBL)所導(dǎo)致的短溝道效應(yīng)。
[0037]對(duì)于半導(dǎo)體襯底100中的PM0S區(qū)而言，所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子可以是磷離子或者砷離子等。
[0038]當(dāng)所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子為磷離子時(shí)，離子注入的能量范圍為5_35keV，離子注入的劑量為1.ο X e13-l.0 X e14cm 2，離子注入的入射方向相對(duì)于與半導(dǎo)體襯底100相垂直的方向偏移一定的角度，所述角度的范圍為0-45度。
[0039]當(dāng)所述袋狀區(qū)離子注入的摻雜離子為砷離子時(shí)，離子注入的能量范圍為10-50keV，離子注入的劑量為1.0Xe13-1.0Xe14Cm2，離子注入的入射方向相對(duì)于與半導(dǎo)體襯底100相垂直的方向偏移一定的角度，所述角度的范圍為0-45度。
[0040]接下來，執(zhí)行快速熱退火工藝，以激活低摻雜源/漏區(qū)104和所述袋狀區(qū)中的摻雜離子并消除上述離子注入產(chǎn)生的缺陷。在其它實(shí)施例中，也可以采用其它退火方式，應(yīng)能達(dá)到類