[发明专利]晶体管的形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域，特别涉及一种晶体管的形成方法。

背景技术

在现有的半导体制造工艺中，由于应力的引入可以改变硅材料的晶格参数从而改变其能隙和载流子迁移率，因此通过引入应力来改善晶体管的电学性能成为越来越常用的手段。

目前，常采用嵌入式锗硅（Embedded GeSi）技术引入应力以提高晶体管的性能。在公告日为2009年8月4日和专利号为US7569443B2的美国专利公开了一种采用嵌入式锗硅（Embedded GeSi）技术提高晶体管的性能的方法，即在需要形成源极和漏极的区域先形成锗硅层，然后再进行掺杂形成晶体管的源极和漏极。通过形成所述锗硅层，由于硅和锗硅（SiGe）的两相界面（Interphase）中存在晶格错配（Lattice Mismatch），因此在沟道内的硅晶格排布会发生改变，产生应力，从而使得晶体管的性能得到改善。

如果所述锗硅层更靠近沟道区的话，在沟道区产生的应力就更大，从而能进一步提高载流子的迁移率。因此，现有技术中通过把硅锗层作成Σ形状使所述锗硅层更靠近沟道区。

在现有技术中，形成Σ形的锗硅层的具体方法如下：请参考图1，首先提供衬底100’，在所述衬底100’上形成有栅结构200’，在所述栅结构200’和栅结构200’两侧的衬底上覆盖有第二保护层300’和第一保护层400’，且所述栅极结构200’包括依次形成在所述衬底100’上的栅介质层201’、栅电极202’、以及侧墙203’，该侧墙203’包括形成在所述栅介质层201’和所述栅电极202’周围的侧墙203’a和栅电极顶部的侧墙203’b；请参考图2，在第一保护层上形成图形化的光刻胶层（图未示），定义出将形成的Σ形凹槽的位置；继续参考图2，以图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述第一保护层400’，暴露出所述第二保护层300’；请参考图3，去除所述暴露的第二保护层300’；请参考图4，刻蚀所述栅结构200’两侧的衬底，在所述衬底100’内形成矩形凹槽101’；请参考图5，对所述矩形凹槽101’进行各向异性刻蚀工艺，以形成Σ形凹槽102’；以及在所述Σ形凹槽102’中外延生长锗硅材料，以形成Σ形的锗硅层，所述Σ形的锗硅层更靠近沟道区。但是，通过此方法形成的晶体管仍存在问题。

因此，需要提出一种新的晶体管的形成方法，以提高晶体管的性能。

发明内容

本发明解决的问题是进一步提高晶体管的性能。

为解决上述问题，本发明的实施例提供了一种晶体管的形成方法，包括：提供衬底，所述衬底上形成有栅结构，在所述栅结构和栅结构两侧的衬底上形成有第一保护层；图形化所述第一保护层，所述图形化的第一保护层用于界定出后续将形成在栅结构两侧衬底内的Σ形凹槽的位置；进行清洗步骤，以去除在图形化所述第一保护层过程中产生的副产物；刻蚀所述栅结构两侧的衬底，在栅结构两侧的衬底内形成Σ形凹槽；以及在所述Σ形凹槽内形成锗硅层。

可选地，所述清洗的步骤包括两步清洗，采用的清洗液分别为臭氧溶液和氢氟酸溶液，其中臭氧溶液的浓度为20ppm至80ppm，使用臭氧溶液进行清洗的时间为1至2分钟；所述氢氟酸溶液中氢氟酸和水的体积比为1:500至1:1000，使用氢氟酸溶液进行清洗的时间为10s至60s。

可选地，在所述衬底和第一保护层之间还形成有第二保护层。

可选地，在所述清洗步骤之后，和刻蚀所述栅结构两侧的衬底之前，所述的晶体管的形成方法，还包括：去除未被所述图形化的第一保护层覆盖的第二保护层。

可选地，去除未被所述图形化的第一保护层覆盖的第二保护层的方法包括：在所述图形化的第一保护层上形成图形化的光刻胶层；以及以所述图形化的光刻胶层为掩膜刻蚀所述第二保护层。

可选地，刻蚀所述栅结构两侧的衬底，在栅结构两侧的衬底内形成Σ形凹槽的方法包括：各向同性干法刻蚀工艺刻蚀所述栅结构两侧的衬底，形成碗状凹槽；清洗所述碗状凹槽，以去除形成碗状凹槽过程中形成的副产物；以及清洗之后，利用各向异性湿法刻蚀工艺刻蚀所述碗状凹槽形成Σ形凹槽。

可选地，所述各向同性干法刻蚀工艺采用的主刻蚀气体包括氯气和氨气，所述各向同性干法刻蚀工艺的具体参数包括：功率范围是100瓦至500瓦，偏压范围是0伏至10伏，温度范围是40摄氏度至60摄氏度，刻蚀时间范围是5秒至50秒。

可选地，清洗所述碗状凹槽的溶液为氢氟酸溶液，所述氢氟酸溶液中氢氟酸和水的体积比为1:100。