[发明专利]减少锗硅源漏区外延工艺中的颗粒缺陷的方法

说明书

本发明提出了一种减少锗硅源漏区外延工艺中的颗粒缺陷的方法，包括：a.在半导体基板上的源极区或漏极区的凹槽中沉积锗硅膜层，其中所述锗硅膜层包括基板上沉积的第一锗硅膜层和所述第一锗硅膜层上沉积的第二锗硅膜层，且所述源极区或漏极区的凹槽的侧边具有栅极；b.在上述步骤a所形成的结构的表面上沉积一盖层；以及c.在氯化氢气体的气氛中进行化学烘烤。本发明可以有效消除该外延工艺过程中产生的不期望的球状锗硅缺陷，提高产品良率和生产效率。

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种减少锗硅源漏区外延工艺中的颗粒缺陷的方法。

背景技术

半导体制造主要是在硅衬底的晶片器件面上生长器件，比如金属氧化物半导体场效应晶体管器件结构包括有源区、源极、漏极和栅极，其中，所述有源区位于半导体硅衬底中，所述栅极位于有源区上方，所述栅极两侧的有源区中进行离子注入形成源极和漏极，栅极下方具有导电沟道，所述栅极和导电沟道之间有栅极电介质层。根据离子注入的不同类型，可以分成空穴型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOS)和电子型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOS)。

嵌入式锗硅（e-SiGe）被广泛应用于先进CMOS技术中，以增加沟道区中的额外的抗压应力，从而明显改善PMOS器件的性能。无论是对于单独制程还是综合制程，嵌入式锗硅工艺都仍存在诸多挑战，比如单独制程中的高Ge%、缺陷控制等等问题以及综合制程中的应力邻近效应、e-SiGe形状、热兼容等等问题。

特别是，本领域中需要考虑的一项重要因素就是锗硅外延品质。

锗硅会由于非选择性而生长于SiN或者氧化物的硬掩模的顶部，从而形成一些球状锗硅缺陷，如图2a中所示的球状锗硅缺陷208。这样的缺陷很难被移除。需要注意的是，如果无法很好地消除这类球状锗硅缺陷，将极大地影响整个生产过程的产品良率。

发明内容

针对现有技术中的上述问题，本发明提出了一种新颖的减少锗硅源漏区外延工艺中的颗粒缺陷的方法。特别是，本发明的发明人发现了整个锗硅源漏区外延工艺中的一些材料和工艺特性并对之加以合理的利用，从而可以有效消除该外延工艺过程中产生的不期望的球状锗硅缺陷，提高产品良率和生产效率。

具体地，本发明提供了一种减少锗硅源漏区外延工艺中的颗粒缺陷的方法，包括：

a.在半导体基板上的源极区或漏极区的凹槽中沉积锗硅膜层，其中所述锗硅膜层包括基板上沉积的第一锗硅膜层和所述第一锗硅膜层上沉积的第二锗硅膜层，且所述源极区或漏极区的凹槽的侧边具有栅极；

b.在上述步骤a所形成的结构的表面上沉积一盖层；以及

c.在氯化氢气体的气氛中进行化学烘烤。

较佳地，在上述的方法中，在所述步骤c之后，该方法进一步包括：d.将上述步骤b和步骤c重复执行一次或多次。

较佳地，在上述的方法中，所述第一锗硅膜层是低浓度锗硅膜层且所述第二锗硅膜层是高浓度锗硅膜层，其中，在所述步骤a中，利用GeH₄和SiH₄来沉积所述高浓度锗硅膜层。

较佳地，在上述的方法中，所述栅极是多晶硅栅极。

较佳地，在上述的方法中，在所述步骤a之前，该方法还包括：在氢气和氯化氢气体的气氛中进行烘烤，以去除所述硅基板的表面上的氧化物。

较佳地，在上述的方法中，所述栅极的周围形成有侧墙且所述栅极的上方形成有硬掩模，其中通过所述步骤b～c去除沉积高浓度锗硅膜层的过程中在所述硬掩模的顶部上形成的球状锗硅颗粒。

较佳地，在上述的方法中，所述硬掩模为SiN或者氧化物。

较佳地，在上述的方法中，在所述步骤a中，沉积高浓度锗硅膜层的沉积温度被控制在300℃至900℃之间。