[发明专利]应变层的形成方法、半导体器件及其制造方法

说明书

公开了一种用于CFET的应变层的形成方法、半导体器件及其制造方法，其中，应变层的形成方法包括：提供衬底，在所述衬底的部分区域形成交替外延生长的第二叠层结构，所述第二叠层结构至少包括三层；蚀刻掉位于所述第二叠层结构的中间层中的至少一层，形成层间间隙；形成应变层，所述应变层充满所述层间间隙。本发明提供的应变层的形成方法，使用原子层淀积法形成应变层，提高了应变层的应变力，同时降低了制造成本。

技术领域

本发明涉及半导体工艺技术领域，特别涉及一种应变层的形成方法、半导体器件及其制造方法。

背景技术

目前IC产业器件的集成度越来越大，主要的提高器件集成度的方法包括：减小器件的特征尺寸、增加晶圆面积、制备三维结构器件。

然而随着半导体器件特征尺寸的不断缩小使得单个晶体管的尺寸逐渐达到物理和技术的双重极限，因此以Si作为沟道材料的互补场效应晶体管(complementary field-effect transistor,CFET)器件的迁移率越来越低，已经无法满足器件性能不断提升的要求。为了解决这种问题，引入了应变技术来提高硅材料的迁移率。

以CFET为例，CFET是由NMOS和PMOS场效应晶体管构成的半导体器件。常规技术中，NMOS晶体管和PMOS晶体管呈平面分布，分别占用各自的面积，不利于电路密度的提高。因而出现了将NMOS叠加在PMOS或将PMOS叠加在NMOS上的CFET，用以减少器件的面积。为了提高迁移率，需要分别形成NMOS和PMOS的应变层，以提供各自所需的张应力或压应力。

发明内容

鉴于上述问题，本发明提供一种应变层的形成方法，通过原子层淀积法形成的应变层，具有优异的均匀性，并且由于沉积参数的可控性，使得应变层能够提供较高的应变力。

本发明提供一种半导体器件及其制造方法，半导体器件包括第一晶体管和第二晶体管，其中第二晶体管位于第一晶体管之上，第二晶体管为P型，第一晶体管为N型，双方使用同一个应变层。其中，应变层将第一晶体管与第二晶体管的源区和漏区隔开，同时，第一晶体管与第二晶体管的源区和漏区分别接触应变层的不同表面，以获得所需的张应力或压应力。

根据本发明的一方面，提供一种用于CFET的应变层的形成方法，其特征在于，包括：

提供衬底；

在所述衬底的部分区域形成交替外延生长的第二叠层结构，所述第二叠层结构至少包括三层；

蚀刻掉位于所述第二叠层结构的中间层中的至少一层，形成层间间隙；

形成应变层，所述应变层充满所述层间间隙。

可选地，所述蚀刻第二叠层结构的方法包括：原子层刻蚀方法。

可选地，所述形成应变层的方法包括：原子层淀积法。

可选地，所述应变层的材料包括：氧化物。

可选地，所述第二叠层结构中位于应变层的上层和/或下层结构用于形成晶体管的源区和/或漏区。

根据本发明的另一方面，提供一种半导体器件的制造方法，其特征在于，形成应变层的步骤包括：

在半导体衬底上的部分区域形成交替外延生长的第二叠层结构，所述第二叠层结构至少包括三层；

蚀刻掉位于所述第二叠层结构的中间层中的至少一层，形成层间间隙；

形成应变层，所述应变层充满所述层间间隙。

可选地，所述蚀刻第二叠层结构的方法包括：原子层刻蚀方法。

可选地，所述形成应变层的方法包括：原子层淀积法。

可选地，所述应变层的材料包括：氧化物。