[发明专利]半导体结构及其制作方法、MOS晶体管及其制作方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体技术领域，特别涉及一种半导体结构及其制作方法、MOS晶体管及其制作方法。

背景技术

随着半导体制造技术的飞速发展，为了达到更高的运算速度、更大的数据存储量、以及更多的功能，半导体器件朝向更高的元件密度、及更高的集成度方向发展。伴随半导体器件集成度的提高，金属氧化物半导体晶体管(MOS)的栅极变得越来越细且长度变得比以往更短。为了获得较好的电学性能，通常通过控制载流子迁移率来提高半导体器件性能。该技术的一个关键要素是控制晶体管沟道中的应力。

目前，金属氧化物半导体(MOS)晶体管包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅极；位于所述栅极两侧半导体衬底内的源极和漏极；位于所述栅极下方半导体衬底内的导电沟道；所述栅极和导电沟道之间具有栅氧化层；在所述栅极侧壁形成环绕栅极的侧墙(Spacer)，所述侧墙一方面可以保护栅极，另一方面可以防止源/漏注入与导电沟道过于接近而产生漏电流甚至漏/源之间导通。为了进一步提高MOS器件的性能，回刻蚀形成侧墙后，在MOS晶体管表面形成覆盖衬底和栅极表面的应力薄膜，通过应力薄膜对导电沟道施加不同形式的应力(对空穴载流子加压应力，对电子加拉应力)可以提高两类载流子的迁移率。

图1～图3为现有技术的形成MOS晶体管的剖面结构示意图。

首先，参考图1，提供半导体衬底100，在所述半导体衬底100内形成浅沟槽隔离区101，用以隔离有源区，在所述半导体衬底100上形成栅极104，在所述栅极104两侧形成偏移侧墙，所述偏移侧墙包括与栅极侧壁接触的氧化硅层106和位于氧化硅层106外侧的氮化硅层107；在偏移侧墙外侧形成主侧墙108；以栅极104、偏移侧墙和主侧墙108为掩膜，用离子注入方式对半导体衬底100进行掺杂，形成源/漏区102。

然后，参考图2，采用等离子干法刻蚀方法回刻所述主侧墙108，在刻蚀过程中以氮化硅层107为刻蚀停止层。

参考图3，在所述晶体管表面沉积形成覆盖栅极104、氮化硅层107、半导体衬底100的应力层109。所述应力层109的材料可以是氮化硅，通常在PMOS晶体管表面沉积压应力层，在NMOS晶体管表面沉积拉应力层。

更多关于MOS晶体管的制作方法见公开号为“CN101789447A”的中国专利申请。

现有技术形成应力层后，通过应力层施加在导电沟道的应力有限，载流子的迁移率的提高较小，晶体管的性能提高有限。

发明内容

本发明解决的问题提供一种半导体结构及其制作方法、MOS晶体管及其制作方法，提高了载流子的迁移率，增强了晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明提供一种半导体结构的制作方法，包括步骤：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极，所述栅极侧壁形成有偏移侧墙，所述偏移侧墙包括与栅极侧壁接触的第一氧化硅层和位于第一氧化硅层外侧的第一氮化硅层；

在所述偏移侧墙外侧形成主侧墙，所述主侧墙包括位于第一氮化硅层外侧的第二氧化硅层和位于第二氧化硅层外侧的第二氮化硅层；

利用第一刻蚀溶液刻蚀去除所述主侧墙的第二氮化硅层；

利用第二刻蚀溶液刻蚀去除部分厚度的第一氮化硅层；

利用第三刻蚀溶液去除所述主侧墙的第二氧化硅层；

在半导体衬底、栅极、偏移侧墙上形成应力层。

可选的，所述第一刻蚀溶液包含有氮化硅颗粒和磷酸；所述磷酸的浓度为80％～85％。

可选的，所述第一刻蚀溶液对所述氮化硅和氧化硅的刻蚀选择比为650∶1～800∶1。

可选的，所述第二刻蚀溶液为磷酸，浓度为80％～85％。

可选的，所述第二刻蚀溶液对氮化硅和氧化硅的刻蚀选择比为50∶1～70∶1。

可选的，所述第三刻蚀溶液为稀释氢氟酸，所述稀释氢氟酸中水和氢氟酸体积比例为200∶1～500∶1。

可选的，所述第三刻蚀溶液对氧化硅和氮化硅的刻蚀选择比为20∶1～30∶1。

可选的，所述去除部分厚度的第一氮化硅层为去除原厚度的1/2～6/7。

本发明还提供了一种半导体结构，包括：半导体衬底；位于所述半导体衬底上的栅极；位于所述栅极两侧的偏移侧墙，所述偏移侧墙包括与栅极侧壁接触的第一氧化硅层和位于第一氧化硅层外侧的第一氮化硅层，所述第一氮化硅层的高度低于栅极的高度；位于所述半导体衬底、栅极、偏移侧墙上的应力层。

可选的，所述第一氮化硅层的高度是所述栅极的高度的1/7～1/2。