[发明专利]一种半导体结构及其形成方法，一种晶体管及其形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种半导体结构及其形成方法，一种晶体管及其形成方法。

背景技术

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，可以提高载流子迁移率，进而提高驱动电流，并以此极大地提高晶体管的性能。

目前，常采用嵌入式锗硅(Embedded GeSi)技术引入应力以提高晶体管的性能。在专利号US7569443B2的美国专利中公开了一种采用嵌入式锗硅(Embedded GeSi)技术提高晶体管的性能的方法，即在需要形成源区和漏区的区域先形成锗硅层，然后再进行掺杂形成P型晶体管的源区和漏区；形成所述锗硅层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P型晶体管的性能。

为了使P型晶体管实现更高的性能，一种办法是减小形成在源漏的硅锗层与沟道之间的距离，具体请参考图1和图2。

首先参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面形成有栅极结构，所述栅极结构包括由依次形成在半导体衬底100表面的栅介质层110和栅电极层120组成的栅极，以及形成在所述栅极两侧的侧墙130，所述半导体衬底100内还形成有位于栅极结构两侧的第一凹槽140。

参考图2，对所述第一凹槽进行湿法刻蚀形成具有sigma形状的第二凹槽，所述第二凹槽的侧壁具有朝向沟道的凹陷，然后形成填充满所述第二凹槽的硅锗层150，但是受所述湿法刻蚀选择比的影响，所形成的第二凹槽的底部形成尖角，从而不利于在后续工艺中形成填充满所述第二凹槽的硅锗层。

一种解决的办法是，在形成第一凹槽后，对所述第一凹槽的底部进行离子注入，使凹槽底部的衬底材料由晶体硅转变为无定形硅，在湿法刻蚀工艺中，第一凹槽底部的无定形硅与侧壁的晶体硅具有较大的湿法刻蚀选择比，通过湿法刻蚀工艺可以形成侧壁向沟道凹陷，底部平坦的第二凹槽；但是无定形硅表面不利于形成硅锗层。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种半导体结构及其形成方法，以及一种晶体管及其形成方法，一方面避免湿法刻蚀后形成的凹槽的底部具有尖角；另一方面有利于形成填充满刻蚀所形成的凹槽的硅锗层。

为解决上述问题，本发明一种半导体结构形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底表面形成有第一凹槽，所述第一凹槽的底部材料和侧壁材料为结晶态；

将所述第一凹槽的底部材料由结晶态转变为无定形态；

所述第一凹槽的底部材料转变为无定形态后，对所述第一凹槽进行湿法刻蚀，形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露所述为无定形态的底部材料；

形成所述第二凹槽后，去除所述为无定形态的底部材料，形成位于第二凹槽底部的第三凹槽；

形成填充满所述第二凹槽和第三凹槽的填充层。

可选地，所述半导体衬底为晶面取向为(100)的硅衬底。

可选地，采用反应离子刻蚀工艺去除所述为无定形态的底部材料，形成第三凹槽。

可选地，所述反应离子刻蚀工艺的参数为：压强为5-50T，偏压为50-300V，刻蚀气体为He、HBr、O₂，刻蚀时间为2-60秒，其中He的流量是200-600sccm、HBr的流量是200-600sccm、O₂的流量是2-20sccm。

可选地，采用离子注入工艺将所述第一凹槽底部的材料由结晶态转变为无定形态。

可选地，所述第二凹槽的形状为sigma形状。

本发明还提供一种半导体结构，包括：半导体衬底，所述半导体衬底内形成有沿半导体衬底表面至上而下形成，且相通的第二凹槽和第三凹槽；填充满所述第二凹槽和第三凹槽的填充层；其中，所述第二凹槽的形状为sigma形状，第三凹槽的形状为矩形。

本发明还提供一种晶体管形成方法，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，以及位于所述栅极结构两侧半导体衬底内的第一凹槽，所述第一凹槽的底部材料和侧壁材料为结晶态；

将所述第一凹槽的底部材料由结晶态转变为无定形态；

所述第一凹槽的底部材料转变为无定形态后，对所述第一凹槽进行湿法刻蚀，形成第二凹槽，所述第二凹槽暴露所述为无定形态的底部材料；

形成所述第二凹槽后，去除所述为无定形态的底部材料，形成位于第二凹槽底部的第三凹槽；