[发明专利]MOS晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制作领域，特别涉及一种MOS晶体管的形成方法。

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MOS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（NMOS晶体管中的电子，PMOS晶体管中的空穴）迁移率，进而提高驱动电流，以此极大地提高MOS晶体管的性能。

目前，采用嵌入式硅锗（Embedded SiGe）技术以提高PMOS晶体管沟道区空穴的迁移率，即在需要形成源区和漏区的区域先形成硅锗材料，然后再进行掺杂形成PMOS晶体管的源区和漏区；形成所述硅锗材料是为了引入硅和硅锗（SiGe）之间晶格失配形成的压应力，以提高PMOS晶体管的性能。

图1~图4为现有在晶体管的源/漏区形成硅锗层的剖面结构示意图。

参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100包括第一区域Ⅰ和第二区域Ⅱ，所述第一区域Ⅰ的半导体衬底表面形成有PMOS晶体管的第一栅极结构101，所述第二区域Ⅱ的半导体衬底表面形成有NMOS晶体管的第二栅极结构102。

参考图2，在所述半导体衬底100上形成掩膜层104，所述掩膜层104暴露第一区域的Ⅰ半导体衬底和第一栅极101的表面。所述掩膜层104用于后续采用选择性外延工艺在第一区域Ⅰ形成硅锗层时，作为第二区域Ⅱ的保护层。所述掩膜层104的材料为氧化硅或氮化硅。所述掩膜层104形成的具体过程为：形成覆盖所述半导体衬底100的掩膜材料层；在掩膜材料层表面形成图形化的光刻胶层，所述图形化的光刻胶层暴露第一区域的掩膜材料层；以图形化的光刻胶层为掩膜，刻蚀所述掩膜材料层，形成掩膜层104；去除所述图形化的光刻胶层。

参考图3和图4，在第一区域Ⅰ的第一栅极101两侧的半导体衬底内形成凹槽103；在凹槽103内填充满硅锗层105。

更多关于硅锗源漏区的晶体管的制作方法请参考专利号为US7569443B2的美国专利。

现有采用集成工艺在PMOS源/漏区形成硅锗层的方法工艺步骤较为复杂。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种MOS晶体管的形成方法，工艺步骤简单。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种MOS晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底包括第一区域和第二区域，所述第一区域的半导体衬底表面形成有PMOS晶体管的第一栅极结构，所述第二区域的半导体衬底表面形成有NMOS晶体管的第二栅极结构；

在第一区域的第一栅极结构两侧的半导体衬底内形成第一沟槽，在第二区域的第二栅极两侧的半导体衬底内形成第二沟槽；

在第一沟槽和第二沟槽内填充满硅锗层；

对第二沟槽内的硅锗层进行离子注入，释放第二沟槽内的硅锗层的应力。

可选的，所述离子注入注入的第一离子为碳离子或氮离子。

可选的，所述离子注入的剂量范围为1E14~5E15/cm2，能量范围为2~50KeV。

可选的，所述离子注入后，所述硅锗层中锗原子与碳离子或氮离子的摩尔比例小于等于10。

可选的，所述硅锗层中锗原子的摩尔百分比含量为5%~30%。

可选的，对第二沟槽内的硅锗层进行离子注入之前，还包括：在半导体衬底上形成掩膜层，所述掩膜层暴露第二区域的第二沟槽内的硅锗层。

可选的，所述掩膜层的材料为光刻胶。

可选的，所述离子注入注入的第二离子为磷离子或砷离子，形成NMOS晶体管的源/漏区。

可选的，所述离子注入后，还包括：对所述半导体衬底进行退火。

可选的，所述退火为均温退火、尖峰退火或激光退火。

与现有技术相比，本发明技术方案具有以下优点：

在第二区域Ⅱ的NMOS晶体管的第二栅极两侧的半导体衬底内形成第二沟槽，在对第一区域Ⅰ的第一栅极结构两侧的半导体衬底内第一沟槽填充硅锗材料时，同时也在第二沟槽填充硅锗材料，因此无需将第二区域Ⅱ的NMOS晶体管区域通过形成光刻胶层和掩膜层遮盖起来，节省了工艺步骤；并且后续可以通过离子注入释放第二沟槽内填充的硅锗层中的应力，使得硅锗层不会对NMOS晶体管的性能产生影响。