【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本申請(qǐng)涉及半導(dǎo)體，尤其是涉及一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著cmos技術(shù)進(jìn)入28?nm及以下關(guān)鍵尺寸，為了達(dá)到pmos器件所需要的性能要求，開(kāi)始應(yīng)用源漏嵌入鍺硅工藝。該工藝?yán)面N、硅晶格常數(shù)的不同所產(chǎn)生的壓應(yīng)力，嵌入在源漏區(qū)，從而提高pmos空穴的遷移率和飽和電流。
2、在鍺硅外延技術(shù)中，使用西格瑪溝槽相對(duì)于普通的溝槽可以減小相鄰溝槽之間的間距，從而增加通道應(yīng)力，進(jìn)而提升器件的性能。研究表明階梯式濃度的sige外延可以獲得更高的應(yīng)變，因此通常會(huì)在西格瑪溝槽內(nèi)部和上方外延三層鍺硅外延層，并且在硅中摻雜硼可以增大源漏的空穴濃度，進(jìn)而增大半導(dǎo)體材料的電導(dǎo)率。由于不同外延層中摻雜的硼原子濃度存在差異，且在西格瑪溝槽邊緣的外延層厚度很薄，容易導(dǎo)致外延層中的硼原子由西格瑪溝槽邊緣擴(kuò)散至溝道，并在溝道堆積，引發(fā)嚴(yán)重漏電，導(dǎo)致器件性能降低。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本申請(qǐng)的目的在于提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法，緩解由于西格瑪溝槽中第二外延層中的硼向溝道擴(kuò)散導(dǎo)致的漏電問(wèn)題，提高器件性能。
2、第一方面，本申請(qǐng)?zhí)峁┮环N半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，方法包括：提供設(shè)置有柵極結(jié)構(gòu)的襯底；在柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽；在第一溝槽內(nèi)刻蝕形成西格瑪溝槽，得到由第一溝槽和西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽；其中，西格瑪溝槽的頂部寬度小于第一溝槽的底部寬度；在連通溝槽內(nèi)進(jìn)行鍺硅外延生長(zhǎng)，形成鍺硅外延層，得到半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)；其中，鍺硅外延層中，第一外延層設(shè)置于連通溝槽的側(cè)壁和底部；第二外延層設(shè)置于
3、進(jìn)一步地，上述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極層結(jié)構(gòu)及設(shè)置于柵極層結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一側(cè)墻；在柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽的步驟之前，還包括：在襯底上沉積覆蓋所述柵極結(jié)構(gòu)的二氧化硅層；在柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽的步驟，包括：去除覆蓋于柵極結(jié)構(gòu)頂部的和除柵極結(jié)構(gòu)之外的襯底上的二氧化硅層，在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成第二側(cè)墻，并在包含第二側(cè)墻的柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽。
4、進(jìn)一步地，在第一溝槽內(nèi)刻蝕形成西格瑪溝槽，得到由第一溝槽和西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽的步驟，包括：沉積覆蓋第一溝槽和包含第二側(cè)墻的柵極結(jié)構(gòu)的氮化硅層；刻蝕氮化硅層，以在柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)形成第三側(cè)墻，并在包含第三側(cè)墻的柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第二溝槽；刻蝕第二溝槽，形成西格瑪溝槽；去除第三側(cè)墻，在柵極結(jié)構(gòu)之間形成由第一溝槽和西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽。
5、進(jìn)一步地，在連通溝槽內(nèi)進(jìn)行鍺硅外延生長(zhǎng)，形成鍺硅外延層的步驟，包括：將形成連通溝槽的襯底結(jié)構(gòu)在保持真空條件下移入外延腔室；在外延腔室中通入第一指定氣體，以在連通溝槽內(nèi)的側(cè)壁與底部形成第一外延層；第一指定氣體包括：h2、hcl、sih2cl2、geh4、b2h6；提高當(dāng)前反應(yīng)溫度以及geh4和b2h6氣體的濃度及流速，在第一外延層基礎(chǔ)上形成填充滿(mǎn)連通溝槽的第二外延層；第二外延層的鍺硼含量大于第一外延層中的鍺硼含量。
6、進(jìn)一步地，上述第一外延層包括形成于第一溝槽側(cè)壁的第一子外延層，以及形成于西格瑪溝槽的側(cè)壁和底部的第二子外延層。
7、進(jìn)一步地，上述第二外延層的上表面與第一子外延層的上表面齊平；在第一外延層基礎(chǔ)上形成填充滿(mǎn)連通溝槽的第二外延層的步驟之后，還包括：在外延腔室中繼續(xù)通入sih2cl2和b2h6氣體，形成覆蓋第一子外延層和第二外延層的第三外延層。
8、進(jìn)一步地，上述第二外延層的上表面高于第一子外延層的上表面，且覆蓋于第一外延層上；在第一外延層基礎(chǔ)上形成填充滿(mǎn)連通溝槽的第二外延層的步驟之后，還包括在外延腔室中繼續(xù)通入sih2cl2和b2h6氣體，形成覆蓋第二外延層的第三外延層。
9、進(jìn)一步地，上述第一子外延層的側(cè)視厚度大于等于第三側(cè)墻與襯底相接位置處的側(cè)視厚度。
10、第二方面，本申請(qǐng)還提供一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：襯底；多個(gè)柵極結(jié)構(gòu)，設(shè)置于襯底上；柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中開(kāi)設(shè)有由第一溝槽和西格瑪溝槽上下相連構(gòu)成的連通溝槽；其中，西格瑪溝槽的頂部寬度小于第一溝槽的底部寬度；鍺硅外延層，設(shè)置于連通溝槽中；其中，第一外延層設(shè)置于連通溝槽的側(cè)壁和底部；第二外延層設(shè)置于連通溝槽的中間區(qū)域，與第一外延層充滿(mǎn)整個(gè)連通溝槽；第二外延層中硼濃度高于第一外延層中的硼濃度。
11、進(jìn)一步地，上述第一外延層包括形成于第一溝槽側(cè)壁的第一子外延層，以及形成于西格瑪溝槽的側(cè)壁和底部的第二子外延層；鍺硅外延層還包括：第三外延層；第二外延層的上表面高于第一子外延層的上表面，且覆蓋于第一子外延層上，第三外延層覆蓋于第二外延層上；或者，第二外延層的上表面與第一子外延層的上表面齊平，第三外延層覆蓋于第一子外延層和第二外延層上。
12、本申請(qǐng)意想不到的技術(shù)效果是，本申請(qǐng)?zhí)峁┑陌雽?dǎo)體結(jié)構(gòu)及其制備方法中，通過(guò)在柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽，在第一溝槽中形成頂部寬度小于該第一溝槽的底部寬度的西格瑪溝槽，最終形成由第一溝槽和西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽，由于連通溝槽中，第一溝槽的寬度相較于下方的西格瑪溝槽的頂部的寬度較寬，在連通溝槽側(cè)壁上外延第一外延層后，可以使第一外延層在第一溝槽內(nèi)的側(cè)視厚度較厚，從而減緩第二外延層中的硼原子向溝道擴(kuò)散，減少硼原子在溝道堆積造成的漏電現(xiàn)象，從而提高器件性能。
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1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極層結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述柵極層結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一側(cè)墻；在所述柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽的步驟之前，還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一溝槽內(nèi)刻蝕形成西格瑪溝槽，得到由所述第一溝槽和所述西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽的步驟，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述連通溝槽內(nèi)進(jìn)行鍺硅外延生長(zhǎng)，形成鍺硅外延層的步驟，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一外延層包括形成于所述第一溝槽側(cè)壁的第一子外延層，以及形成于所述西格瑪溝槽的側(cè)壁和底部的第二子外延層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二外延層的上表面與所述第一子外延層的上表面齊平；在所述第一外延層基礎(chǔ)上形成填充滿(mǎn)所述連通溝槽的第二外延層的步驟之后，還包括：
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二外延層的上表面高于所述第一子外延層的上表面，且覆蓋于所述第一外延層上；在所
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第一子外延層的側(cè)視厚度大于等于所述第三側(cè)墻與所述襯底相接位置處的側(cè)視厚度。
9.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括：
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述第一外延層包括形成于所述第一溝槽側(cè)壁的第一子外延層，以及形成于所述西格瑪溝槽的側(cè)壁和底部的第二子外延層；所述鍺硅外延層還包括：第三外延層；所述第二外延層的上表面高于所述第一子外延層的上表面，且覆蓋于所述第一子外延層上，所述第三外延層覆蓋于所述第二外延層上；或者，所述第二外延層的上表面與所述第一子外延層的上表面齊平，所述第三外延層覆蓋于所述第一子外延層和所述第二外延層上。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)的制備方法，其特征在于，所述方法包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵極結(jié)構(gòu)包括柵極層結(jié)構(gòu)及設(shè)置于所述柵極層結(jié)構(gòu)兩側(cè)的第一側(cè)墻；在所述柵極結(jié)構(gòu)之間的襯底中形成第一溝槽的步驟之前，還包括：
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于，在所述第一溝槽內(nèi)刻蝕形成西格瑪溝槽，得到由所述第一溝槽和所述西格瑪溝槽構(gòu)成的連通溝槽的步驟，包括：
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，在所述連通溝槽內(nèi)進(jìn)行鍺硅外延生長(zhǎng)，形成鍺硅外延層的步驟，包括：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，所述第一外延層包括形成于所述第一溝槽側(cè)壁的第一子外延層，以及形成于所述西格瑪溝槽的側(cè)壁和底部的第二子外延層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，所述第二外延層的上表面與所述第一子外延層的上表面齊平；在所述第一外延層基礎(chǔ)上形成填充滿(mǎn)所述連通溝槽的第二外延層的步驟之后，還包括...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：袁子凡，朱名杰，
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人：安徽大學(xué)，
類(lèi)型：發(fā)明
國(guó)別省市：
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