[发明专利]PMOS晶体管及其形成方法

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PMOS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5为现有具有硅锗源漏区的PMOS晶体管形成过程的剖面结构示意图。

参考图1，提供半导体衬底100，所述半导体衬底100上形成有栅极结构101，所述栅极结构101包括位于半导体衬底100上的栅介质层和位于栅介质层上的栅电极，所述栅极结构101的侧壁形成有偏移侧墙102，所述半导体衬底100内形成有用于隔离有源区的浅沟道隔离结构103。

参考图2，以所述栅极结构101和偏移侧墙102为掩膜，对栅极结构101和偏移侧墙102两侧的半导体衬底100进行第一离子注入，形成轻掺杂区104。

参考图3，在所述偏移侧墙102的两侧形成主侧墙105。

参考图4，以所述栅极结构101、偏移侧墙102和主侧墙105为掩膜，刻蚀栅极结构101和主侧墙105两侧的半导体衬底100，形成凹槽106。所述凹槽106的形状为sigma形状。

参考图5，在所述凹槽106（参考图4）内填充满硅锗层107；以所述栅极结构101、偏移侧墙102和主侧墙105为掩膜，对所述硅锗层107进行第二离子注入，形成源/漏区（图中未示出）；第二离子注入后还包括对所述半导体衬底100进行退火。

现有形成的具有硅锗源漏区的PMOS晶体管易引起短沟道效应。

更多关于硅锗源漏区的PMOS晶体管的制作方法请参考专利号为US7569443的美国专利。

发明内容

本发明解决的问题是提供一种PMOS晶体管及其形成方法，有效减轻短沟道效应。

为解决上述问题，本发明实施例提供了一种PMOS晶体管的形成方法，包括：

提供半导体衬底，所述半导体衬底上形成有栅极结构，所述栅极结构的两侧侧壁形成有偏移侧墙；

刻蚀所述栅极结构和偏移侧墙两侧的半导体衬底，形成第一凹槽；

在所述第一凹槽内填充满第一硅锗层；

对所述第一硅锗层进行第一离子注入，形成轻掺杂区；

在所述偏移侧墙两侧形成主侧墙；

刻蚀所述栅极结构和主侧墙两侧的第一硅锗层和半导体衬底，形成第二凹槽，第二凹槽的深度大于第一凹槽的深度；

在所述第二凹槽内填充满第二硅锗层。

可选的，所述第一凹槽的深度为10~28纳米。

可选的，所述第一硅锗层中锗原子的摩尔百分比浓度为5%~20%。

可选的，所述第一离子注入的离子为硼离子、镓离子或铟离子。

可选的，所述第一离子注入的注入的剂量范围为2E14atom/cm²~2E15atom/cm²，注入的能量范围为0.5KeV~6KeV。

可选的，所述第二沟槽的深度为40~80纳米。

可选的，所述第二硅锗层中锗原子的摩尔百分比浓度大于第一硅锗层中锗原子的摩尔百分比浓度。

可选的，所述第二硅锗层中锗原子的摩尔百分比浓度为15%~60%。

可选的，所述第二沟槽的形状为sigma形状。

可选的，所述sigma形状的第二沟槽的形成过程为：干法刻蚀所述栅极结构和主侧墙两侧的第一硅锗层和半导体衬底，形成第三沟槽，第三沟槽的形状为矩形，第三沟槽的深度大于第一硅锗层的厚度；湿法刻蚀所述第三凹槽暴露的第一硅锗层和半导体衬底，形成sigma形状的第二沟槽，第二沟槽的深度大于第一沟槽的深度。

可选的，还包括：对所述第二硅锗层进行离子注入，形成掺杂区。

本发明实施例还提供了一种PMOS晶体管，包括：

半导体衬底，位于半导体衬底上的栅极结构，位于栅极结构两侧侧壁的偏移侧墙；