[发明专利]利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，具体涉及PMOS源漏区锗硅层选择性生长时的侧墙淀积问题；更具体地说，本发明涉及一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法。

背景技术

随着硅基器件特征尺寸减小、集成度和复杂性的增强，出现了一系列涉及材料、器件物理、器件结构和工艺技术等方面的新问题。为了继续维持硅基微电子的快速发展，在MOS器件的沟道中引入应变的新工艺应运而生。通过工艺在有源区引入应变，称为工艺致应变(process-induced strain)。

CMOS电路的性能在很大程度上受PMOS的制约，因此，PMOS晶体管需要应用能够把性能提高到NMOS水平的技术。锗硅(SiGe)源/漏植入致应变技术是将锗硅镶嵌到PMOS源漏区，从而在沟道处产生压缩形变，提高PMOS晶体管的载流子迁移率，而载流子迁移率的提高可导致高的驱动电流，提高晶体管性能，如图1所示。具体来说，是将器件的源、漏区刻蚀去除，然后重新淀积锗硅层，由于锗硅的晶格常数大于硅的晶格常数，源区和漏区就会对沟道产生一个压缩应力，从而提高PMOS的传输特性。

在进行锗硅层淀积时，因为工艺集成原因不希望侧墙上出现锗硅层而影响后续工艺，所以采用的工艺为选择性淀积，通常采用硅烷(SiH4)或二氯乙烯(DCS)作为硅源，锗烷(GeH4)并加入盐酸(HCL)改善外延生长的选择性。所谓选择性，是指锗硅层在硅衬底的外延生长速度较快，而在氮化硅侧墙上生长较慢，通过一边淀积、一边利用HCL腐蚀的工艺步骤，去除侧墙上的锗硅淀积。通常，为了确保良好的表面选择性，还会使用高温HCL或其他工艺进行表面预处理，以清理侧墙表面和源漏区表面。

然而，侧墙表面往往容易残留硅的断键，这些断键使侧墙上的锗硅层初始生长速度加快，在选择性淀积过后，会在PMOS器件区域200侧墙上留下多余的锗硅层300(如图2所示)，影响后续的工艺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种能够利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其中对PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行氮注入和高温退火的表面预处理，降低选择性锗硅外延在侧墙上的生长速度，抑制侧墙上的锗硅层淀积。

为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了一种利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法，其包括：

第一步骤，用于提供在衬底中形成有由隔离区隔开的NMOS器件区域以及PMOS器件区域的硅片，其中在NMOS器件区域以及PMOS器件区域上形成有具有氮化硅侧墙的栅极结构；

第二步骤，用于在衬底的NMOS器件区域上布置光刻掩膜，暴露PMOS器件区域；

第三步骤，用于利用氮注入工艺和退火工艺对光刻掩膜暴露的PMOS器件区域的氮化硅侧墙进行侧墙表面预处理；

第四步骤，用于对经过侧墙表面预处理之后的PMOS器件区域进行刻蚀以形成源漏区凹槽；

第五步骤，用于通过选择性外延生长填充刻蚀形成的源漏区凹槽以形成锗硅源漏区。

优选地，氮注入工艺时的注入能量为1～2Kev，注入剂量为5E14～5E15，注入倾斜角度为相对于与硅表面垂直的线成22～30度。

优选地，高温退火工艺的条件为在氮气环境下，利用1000～1050℃的温度进行退火处理。

优选地，隔离区是浅沟槽隔离。

优选地，所述利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法用于制造CMOS电路。

本发明对PMOS的氮化硅侧墙进行氮注入和高温退火的表面预处理，消耗侧墙表面多余的硅断键，从而降低选择性锗硅外延在侧墙上的初始生长速度，抑制侧墙上的锗硅层淀积。

附图说明

结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：

图1示意性地示出了根据现有技术的锗硅源/漏植入致应变技术的PMOS结构，其中锗硅层对沟道产生挤压，提升了迁移率。

图2示意性地示出了根据现有技术的选择性外延填充时容易产生的侧墙淀积缺陷。

图3至图7示意性地示出了根据本发明优选实施例的利用氮注入改善锗硅选择性外延的侧墙淀积问题的方法的各个步骤。

需要说明的是，附图用于说明本发明，而非限制本发明。注意，表示结构的附图可能并非按比例绘制。并且，附图中，相同或者类似的元件标有相同或者类似的标号。

具体实施方式