專利名稱：∑形凹槽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及Σ形凹槽的制作方法
背景技術(shù)：
隨著半導(dǎo)體制造技術(shù)的進(jìn)步，半導(dǎo)體器件的特征尺寸不斷縮小，當(dāng)半導(dǎo)體器件的特征尺寸縮小至40納米及以下時(shí)，需要使用嵌入式鍺娃外延(使用embedded epitaxialSiGe)技術(shù)來增強(qiáng)PMOS晶體管的驅(qū)動(dòng)電流。而在鍺硅外延生長之前需要形成在半導(dǎo)體襯底上形成凹槽。凹槽的形狀有U形和Σ形兩種，Σ形凹槽因?yàn)樾螤罡咏鼫系溃鰪?qiáng)驅(qū)動(dòng)電流的效果更佳?，F(xiàn)有的Σ形凹槽的制作方法請參考圖1-圖3所示。首先，提供半導(dǎo)體襯底10，所述半導(dǎo)體襯底10上形成有柵極20。在所述柵極20上形成保護(hù)層30，所述保護(hù)層30的材質(zhì)為氮化硅層，用于保護(hù)柵極20。然后，請參考圖2，進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，在所述半導(dǎo)體襯底10中形成凹槽40，所述凹槽的側(cè)壁垂直于溝槽的底部或與溝槽底部傾斜。接著，請參考圖3，進(jìn)行濕法刻蝕工藝，形成Σ形凹槽。由于Σ形凹槽的側(cè)壁方向是在濕法刻蝕工藝中形成，該Σ形凹槽的側(cè)向距離L會(huì)受到Σ形凹槽的垂直深度D限制，當(dāng)垂直深度D —定時(shí)，基本上無法實(shí)現(xiàn)增大側(cè)向距離L的尺寸，這使得現(xiàn)有的Σ形凹槽的工藝窗口較小，影響了對器件的驅(qū)動(dòng)電流的增強(qiáng)效果。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明解決的問題是提供了一種Σ形凹槽的制作方法，能夠使得Σ形凹槽的能夠更加靠近夠到，Σ形凹槽的側(cè)向距離和垂直深度可單獨(dú)控制，實(shí)現(xiàn)Σ形凹槽的形貌可調(diào)，增大了工藝窗口。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種Σ形凹槽的制作方法，包括:提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，所述柵極和半導(dǎo)體襯底表面形成有保護(hù)層；利用等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，對所述保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成Σ形凹槽?？蛇x地，所述等離子體刻蝕工藝包括:利用含第一刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第一刻蝕氣體包括含碳的氟化物；利用第二刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第二刻蝕氣體為含氮的氟化物；利用第三刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第三刻蝕氣體包括溴化氫和02的混合氣體?？蛇x地，所述第一刻蝕氣體包括CF4，CF4的流量范圍為50-100sccm?？蛇x地，所述第二刻蝕氣體包括NF3，刻蝕腔室的壓力范圍為60-100mTorr，偏置功率為0W。可選地，第三刻蝕氣體包括HBr和02形成聚合物氣體，所述HBr的流量范圍為200-300sccm, 02 的流量范圍是 5-lOsccm。
可選地，依次利用所述第一刻蝕氣體、第二刻蝕氣體和第三刻蝕氣體進(jìn)行所述等離子體刻蝕工藝?？蛇x地，所述等離子體刻蝕工藝?yán)肔AM kiyo或kiyo45設(shè)備進(jìn)行?？蛇x地，所述等離子體刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成開口，所述開口的寬度自沿半導(dǎo)體襯底上表面至下表面方向逐漸增大后逐漸減小?？蛇x地，所述濕法刻蝕工藝包括:采用酸性溶液進(jìn)行清洗，所述酸性溶液為含有氫氟酸的溶液；采用含有四甲基氫氧化銨的溶液進(jìn)行刻蝕?？蛇x地，所述含有四甲基氫氧化銨溶液中的四甲基氫氧化銨的濃度為5_20%，所述濕法刻蝕工藝溫度范圍為50-60攝氏度?？蛇x地，所述保護(hù)層的材質(zhì)為氮化硅，其厚度范圍為100-150埃?？蛇x地，所述Σ形凹槽的垂直深度范圍為100-200埃，側(cè)墻距離為30-75埃。與現(xiàn)有技術(shù)相此，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):本發(fā)明依次采用等離子體刻蝕和濕法刻蝕工藝對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，形成的Σ形凹槽的更加接近溝槽，對PMOS晶體管驅(qū)動(dòng)電流的增強(qiáng)效果更佳，并且Σ形凹槽的側(cè)向距離可以通過濕法刻蝕工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，也能通過等離子體刻蝕工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，所述Σ形凹槽的側(cè)墻距離和垂直深度可分別調(diào)節(jié)，使得側(cè)向距離的調(diào)節(jié)不依賴于垂直深度，增大了工藝窗口，更好的調(diào)整Σ形凹槽的形貌；由于本發(fā)明采用的等離子體刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成開口，所述開口的寬度自沿半導(dǎo)體襯底上表面至下表面方向逐漸增大后逐漸減小，這樣使得最終形成 的Σ形凹槽的深度和側(cè)向距離更加單獨(dú)可控制，使得Σ形凹槽的深度和側(cè)向距離不受晶向的控制，工藝更加靈活。


圖1-圖3是現(xiàn)有技術(shù)的Σ形凹槽的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明的Σ形凹槽的制作方法流程示意圖；圖5-圖6是本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的Σ形凹槽的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供一種Σ形凹槽的制作方法，請參考圖4，圖4為本發(fā)明的Σ形凹槽的制作方法流程示意圖，所述制作方法包括:步驟SI，提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，所述柵極和半導(dǎo)體襯底表面形成有保護(hù)層；步驟S2，利用等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，對所述保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成Σ形凹槽。下面結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的說明。為了更好說明本發(fā)明的技術(shù)方案，請參考圖5-圖6所示的本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的Σ形凹槽的制作方法的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。請參考圖5，提供半導(dǎo)體襯底100，所述半導(dǎo)體襯底100上形成有柵極200。在所述柵極200上形成保護(hù)層300，所述保護(hù)層300的材質(zhì)為氮化硅，用于保護(hù)柵極200。所述保護(hù)層300的厚度范圍為100-150埃。然后，請參考圖6，依次進(jìn)行等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成Σ形凹槽500。作為一個(gè)實(shí)施例，所述等離子體刻蝕工藝包括:利用含第一刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第一刻蝕氣體包括含碳的氟化物，目的是對要形成Σ形凹槽500位置的氮化硅進(jìn)行刻蝕，捋氮化硅去除；利用第二刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第二刻蝕氣體為含氮的氟化物；利用第三刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第三刻蝕氣體包括溴化氫和02的混合氣體，該步驟的聚合物重。本實(shí)施例中，所述第一刻蝕氣體包括CF4，CF4的流量范圍為50-100sCCm ;所述第二刻蝕氣體包括NF3，刻蝕腔室的壓力范圍為60-100mTorr，偏置功率為OW ;第三刻蝕氣體包括HBr和02形成聚合物氣體，所述HBr的流量范圍為200-300sCCm，02的流量范圍是5-10sccmo作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，依次利用所述第一刻蝕氣體、第二刻蝕氣體和第三刻蝕氣體進(jìn)行所述等離子體刻蝕工藝。所述等離子體刻蝕工藝?yán)肔AM kiyo或kiyo45設(shè)備進(jìn)行。所述等離子體刻蝕工藝的目的是在半導(dǎo)體襯底100內(nèi)形成開口，所述開口的寬度自沿半導(dǎo)體襯底100的上表面至下表面方向逐漸增大后逐漸減小，這樣使得最終形成的Σ形凹槽500的深度和側(cè)向距離更加單獨(dú)可控制，使得Σ形凹槽500的深度和側(cè)向距離不受晶向的控制，工藝更加靈活。 所述濕法刻蝕工藝包括:首先采用酸性溶液進(jìn)行清洗，所述酸性溶液為含有氫氟酸的溶液，目的是清除等離子體刻蝕工藝后半導(dǎo)體襯底表面的聚合物以及氧化物殘留；然后采用含有四甲基氫氧化銨的溶液進(jìn)行刻蝕，其中所述含有四甲基氫氧化銨溶液中的四甲基氫氧化銨的濃度為5-20%，所述濕法刻蝕工藝溫度范圍為50-60攝氏度。由于本發(fā)明利用等離子體特性，分別選擇水平方向刻蝕和聚合物重的刻蝕氣體，能夠形成Σ型凹槽結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上再利用濕法刻蝕工藝沿晶向不同速率的特性形成Σ形凹槽結(jié)構(gòu)；并且該凹槽結(jié)構(gòu)能夠更靠近溝道，側(cè)向距離L和垂直深度D可單獨(dú)控制，即Σ形凹槽500的形貌可調(diào)，并能增加工藝窗口。作為一個(gè)實(shí)施例，所述Σ形凹槽500的垂直深度范圍為100-200埃，側(cè)墻距離為30-75埃。綜上，本發(fā)明依次采用等離子體刻蝕和濕法刻蝕工藝對半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，形成的Σ形凹槽的更加接近溝槽，對PMO S晶體管驅(qū)動(dòng)電流的增強(qiáng)效果更佳，并且Σ形凹槽的側(cè)向距離可以通過濕法刻蝕工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，也能通過等離子體刻蝕工藝進(jìn)行調(diào)節(jié)控制，所述Σ形凹槽的側(cè)墻距離和垂直深度可分別調(diào)節(jié)，使得側(cè)向距離的調(diào)節(jié)不依賴于垂直深度，增大了工藝窗口，更好的調(diào)整Σ形凹槽的形貌。由于本發(fā)明采用的等離子體刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成開口，所述開口的寬度自沿半導(dǎo)體襯底上表面至下表面方向逐漸增大后逐漸減小，這樣使得最終形成的Σ形凹槽的深度和側(cè)向距離更加單獨(dú)可控制，使得Σ形凹槽的深度和側(cè)向距離不受晶向的控制，工藝更加靈活。因此，上述較佳實(shí)施例僅為說明本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思及特點(diǎn)，其目的在于讓熟悉此項(xiàng)技術(shù)的人士能夠了解本發(fā)明的內(nèi)容并據(jù)以實(shí)施，并不能以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。凡根據(jù)本發(fā)明精神實(shí)質(zhì)所作的等效變化或修飾，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種Σ形凹槽的制作方法，在其特征在于，包括: 提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，所述柵極和半導(dǎo)體襯底表面形成有保護(hù)層； 利用等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，對所述保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成Σ形凹槽。
2.如權(quán)利要求1所述Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕工藝包括: 利用含第一刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第一刻蝕氣體包括含碳的氟化物；利用第二刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第二刻蝕氣體為含氮的氟化物；利用第三刻蝕氣體進(jìn)行等離子體刻蝕工藝，所述第三刻蝕氣體包括溴化氫和02的混合氣體。
3.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述第一刻蝕氣體包括CF4, CF4的流量范圍為50-100sccm。
4.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述第二刻蝕氣體包括NF3，刻蝕腔室的壓力范圍為60-100mTorr，偏置功率為0W。
5.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，第三刻蝕氣體包括HBr和02形成聚合物氣體，所述HBr的流量范圍為200-300sccm，02的流量范圍是5-10sccm。
6.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，依次利用所述第一刻蝕氣體、第二刻蝕氣體和 第三刻蝕氣體進(jìn)行所述等離子體刻蝕工藝。
7.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕工藝?yán)肔AM kiyo或kiyo45設(shè)備進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求2所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述等離子體刻蝕工藝在半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成開口，所述開口的寬度自沿半導(dǎo)體襯底上表面至下表面方向逐漸增大后逐漸減小。
9.如權(quán)利要求1所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述濕法刻蝕工藝包括:采用酸性溶液進(jìn)行清洗，所述酸性溶液為含有氫氟酸的溶液；采用干有四甲基氫氧化銨的溶液進(jìn)行刻蝕。
10.如權(quán)利要求9所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述含有四甲基氫氧化銨溶液中的四甲基氫氧化銨的濃度為5-20%，所述濕法刻蝕工藝溫度范圍為50-60攝氏度。
11.如權(quán)利要求1所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述保護(hù)層的材質(zhì)為氮化硅，其厚度范圍為100-150埃。
12.如權(quán)利要求1所述的Σ形凹槽的制作方法，其特征在于，所述Σ形凹槽的垂直深度范圍為100-200埃，側(cè)墻距離為30-75埃。
全文摘要
本發(fā)明提供一種∑形凹槽的制作方法，包括；提供半導(dǎo)體襯底，所述半導(dǎo)體襯底上形成有柵極，所述柵極和半導(dǎo)體襯底表面形成有保護(hù)層；利用等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，對所述保護(hù)層和半導(dǎo)體襯底進(jìn)行刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成∑形凹槽。于本發(fā)明利用等離子體特性，分別選擇水平方向刻蝕和聚合物重的刻蝕氣體，能夠形成∑型凹槽結(jié)構(gòu)。在此基礎(chǔ)上再利用濕法刻蝕工藝沿晶向不同速率的特性形成∑形凹槽結(jié)構(gòu)；并且該凹槽結(jié)構(gòu)能夠更靠近溝道，側(cè)向距離L和垂直深度D可單獨(dú)控制，即∑形凹槽的形貌可調(diào)，并能增加工藝窗口。
文檔編號H01L21/3065GK103247524SQ20131015618
公開日2013年8月14日 申請日期2013年4月28日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月28日
發(fā)明者李全波, 李芳 , 張瑜, 方精訓(xùn), 彭樹根 申請人:上海華力微電子有限公司