形成应变硅层的方法、pmos器件的利记博彩app及半导体器件的利记博彩app
【技术领域】
[0001]本申请涉及半导体集成电路制作技术领域，具体而言，涉及一种形成应变硅层的方法、PMOS器件的利记博彩app及半导体器件。
【背景技术】
[0002]随着半导体器件中晶体管的集成度越来越高，晶体管的特征尺寸越来越小，晶体管中载流子的迁移率逐渐下降。这种载流子迁移率的下降不仅会降低晶体管的切换速度，而且还会降低晶体管的驱动电流，最终导致晶体管的器件性能降低。在现有技术中技术人员采用应变硅技术，即通过引入局部单向拉伸或压缩型应力到晶体管的导电沟道，以提升晶体管的导电沟道内载流子迁移率。目前，通常在PMOS器件的沟道区中嵌入应变硅层(比如SiGe)，以对沟道区施加适当的压应力，进而提高空穴的迁移率和PMOS器件性能。
[0003]图1至4示出了现有PMOS器件的利记博彩app。该利记博彩app包括:首先，提供衬底10'，并在衬底10'中形成栅极20'和侧壁层以及位于栅极20'两侧的凹槽30'，进而形成如图1所示的基体结构；然后，在凹槽30'中形成应变硅种子层41'，进而形成如图2所示的基体结构；接下来，在应变硅种子层41'上形成应变硅外延层42'，进而形成如图3所示的基体结构；最后，在应变硅外延层42'上形成盖层43'，进而形成如图4所示的基体结构。上述应变硅种子层41'、应变硅外延层42'和盖层43'组成应变硅层40'，以对沟道区施加适当的压应力，进而提高空穴的迁移率和PMOS器件性能。在上述制作步骤中，通常还采用原位掺杂工艺对应变硅种子层41'和应变硅外延层42'进行P型离子掺杂，以降低应变硅层之间的接触电阻。所谓原位掺杂是指在外延生长的过程中同时通入硼离子，从而在所形成的外延层中引入硼离子。
[0004]在对上述应变硅种子层进行P型离子原位掺杂时，为了避免P型离子扩散到与应变硅种子层相邻的导电沟道，需要对应变硅种子层进行低浓度掺杂(P型离子的掺杂量为1E+17?lE+18atomS/cm3)。然而，在对应变硅种子层进行低浓度掺杂时，P型离子的前驱体的流量不容易控制，导致应变硅种子层中掺杂浓度不均匀，进而降低PMOS器件性能。为了解决上述问题，技术人员尝试通过先形成未掺杂的应变硅种子层，然后生长掺杂硼的应变硅外延层，以使应变硅外延层中的P型离子扩散进入应变硅种子层。然而，通过扩散进入应变硅种子层中的P型离子量太小，导致应变硅种子层和应变硅外延层之间的接触电阻增力口，进而降低PMOS器件性能。
【发明内容】
[0005]本申请旨在提供形成应变硅层的方法、PMOS器件的利记博彩app及半导体器件，以提高器件的性能。
[0006]为了实现上述目的，本申请提供了一种形成应变硅层的方法，包括在衬底中形成凹槽，在凹槽的内壁表面上形成应变硅种子层的步骤，其中，形成应变硅种子层的步骤包括:在凹槽的内壁表面形成应变硅种子预备层；以及在形成应变硅种子预备层后，对应变硅种子预备层进行离子注入，形成应变硅种子层。
[0007]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，对应变硅种子预备层进行离子注入的步骤中，注入离子为P型离子，优选P型离子为硼离子。
[0008]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，P型离子的掺杂量为1E+17?lE+18atoms/cm3。
[0009]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，离子注入的步骤中，采用冷等离子体注入工艺。
[0010]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，冷等离子注入中，注入温度为150?300°C，注入离子的能量为I?8KeV。
[0011]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，在完成离子注入的步骤后，还包括应变硅种子层清洗应变硅种子层的步骤。
[0012]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，清洗应变硅种子层的步骤中所采用的清洗液为册、!^04、或SCl溶液。
[0013]进一步地，上述形成应变硅层的方法中，在形成应变硅种子层的步骤之后，还包括:在应变硅种子层的表面上形成应变硅外延层，优选应变硅外延层上表面高于等于衬底的表面；以及在应变娃外延层应变娃外延层上形成盖层，优选盖层为Si层,应变娃种子层、应变娃外延层和盖层共同构成应变娃层O
[0014]本申请还提供了一种PMOS器件的利记博彩app，包括在衬底中形成应变硅层的步骤，其中，形成应变硅层的步骤采用本申请提供的形成应变硅层的方法。
[0015]进一步地，在上述利记博彩app中，还包括形成栅极的步骤，形成栅极的步骤包括:在形成应变硅层中凹槽的步骤之前，在衬底上依次形成伪栅和硬掩膜，并在伪栅的侧壁上形成侧壁层；以及在形成应变硅层的步骤之后，去除硬掩膜和伪栅，在与伪栅相应的位置上形成通孔，并在通孔中形成栅极；在形成栅极后，在凹槽的内壁表面上形成应变硅种子层。
[0016]本申请还提供了一种半导体器件，包括PMOS器件，其中，PMOS器件由本申请上述的PMOS器件的利记博彩app制作而成。
[0017]应用本申请提供的技术方案，在凹槽中形成应变硅种子层后，对应变硅种子层进行离子注入，形成应变硅种子层。该离子注入工艺能够精确控制应变硅种子层中掺杂离子的掺杂量和分布均匀性，使得所形成的应变硅层中的压应力均匀分布，进而提高了空穴的迁移率，并提高了器件的性能。
【附图说明】
[0018]构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中:
[0019]图1示出了现有应变硅层的利记博彩app中，在衬底中形成栅极和侧壁层以及位于栅极两侧的凹槽后的基体的剖面结构示意图；
[0020]图2示出了在图1所示凹槽中形成应变硅种子层后的基体的剖面结构示意图；
[0021]图3示出了在图2所示应变娃种子层上形成应变娃外延层后的基体的剖面结构示意图；
[0022]图4示出了在图3所示应变娃外延层上形成盖层后的基体的剖面结构示意图；
[0023]图5示出了本申请实施例所提供的应变硅层的利记博彩app的流程示意图；
[0024]图6示出了本申请实施例所提供的应变硅层的利记博彩app中，在衬底中形成凹槽后的基体的剖面结构示意图；
[0025]图7示出了在图6所示凹槽的内壁表面形成应变硅种子预备层后的基体的剖面结构示意图；
[0026]图8示出了对图7所示应变硅种子预备层进行离子注入形成应变硅种子层后的基体的剖面结构示意图；
[0027]图9示出了在PMOS器件的利记博彩app中，在图8所示应变硅种子层上形成应变硅外延层后的基体的剖面结构示意图；
[0028]图10示出了在图9所示应变娃外延层上形成盖层后的基体的剖面结构示意图；以及
[0029]图11示出了在图10所示相邻应变硅层之间的衬底上形成栅极后的基体的剖面结构示意图。
【具体实施方式】
[0030]需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
[0031]需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0032]为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
[0033]正如【背景技术】中所介绍的，应变硅种子层中掺杂离子的掺杂量无法精确控制，导致器件的性能下降。本申请的发明人针对上述问题进行研究，从而提供了一种形成应变硅层的方法。如图5所示，该方法包括:在衬底中形成凹槽，在凹槽的内壁表面形成应变硅种子预备层；以及对应变硅种子预备层进行离子注入，形成应变硅种子层。在该方法中，离子注入工艺能够精确控制应变硅种子层中掺杂离子的掺杂量和分布均匀性，使得所形成应变硅层中的压应力均匀分布，进而提高了空穴的迁移率，并提高了器件的性能。
[0034]下面将更详细地描述根据本申请的示例性实施方式。然而，这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员，在附图中，为了清楚起见，扩大了层和区域的厚度，并且使用相同的附图标记表示相同的器件，因而将省略对它们的描述。
[0035]图6至图8示出了本申请提供的应变硅层的利记博彩app中，经过各个步骤后得到的基体的剖面结构示意图。下面将结合图6至图8，进一步说明本申请所提供的应变硅层的利记博彩app。
[0036]首先，在衬底10中形成凹槽30，进而形成如图6所示的基体结构。上述衬底10可以为单晶硅、绝缘体上硅(SOI)或锗硅(SiGe)等，且衬底10为P型，或在衬底10中形成有P阱。需要注意的是，上述衬底10中可以先形成一些器件，比如浅沟槽隔离结构、栅极20等(图中未标出)。
[0037]上述凹槽30可以为“U”形或“球”形。一种可选方式中，形成上述凹槽30的步骤包括:在衬底10上依次形成氧化物层、硬掩膜层和光刻胶层；光刻光刻胶层，在光刻胶层中相应于欲形成凹槽30的位置形成开口 ；以及沿开口向下刻蚀硬掩膜层、氧化物层和衬底10，形成“U”形或“球”形的凹槽30。上述刻蚀的工艺可以为干法刻蚀，优选为反应离子刻蚀。一种可选的方案中，干法刻蚀的工艺条件为:刻蚀气体为CF4和CHF3,溅射功率为400?1000瓦，刻蚀温度为25?60°C，刻蚀时间为30?360秒。
[0038]在形成上述“U”形或“球”形的凹槽