本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制造領(lǐng)域，尤其涉及一種半導(dǎo)體器件的制備工藝。

背景技術(shù)：

隨著半導(dǎo)體技術(shù)的發(fā)展，半導(dǎo)體器件的關(guān)鍵尺寸正在逐漸縮小，由此導(dǎo)致了工藝復(fù)雜度的上升。

在28nm或更小的關(guān)鍵尺寸下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員發(fā)現(xiàn)，鍺硅的引入可以幫助提高PMOS器件的性能，這就需要采用嵌入式源漏工藝將材質(zhì)為鍺硅的源漏填充至硅襯底中的相應(yīng)源漏位置，因此，嵌入式源漏工藝就成為了提高PMOS器件性能的重要組成部分。

嵌入式源漏工藝通常是先形成Σ形的源漏溝槽，然后再在源漏溝槽中填充需要的材料，而在Σ形溝槽形成的過程中，溝槽的側(cè)壁尖端與柵極之間的水平距離以及溝槽底部的深度往往都較難控制，從而導(dǎo)致最終的產(chǎn)品的電學(xué)性能不夠理想。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

鑒于上述問題，本發(fā)明提供一種半導(dǎo)體器件的制備工藝。

本發(fā)明解決技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為：

一種半導(dǎo)體器件的制備工藝，應(yīng)用于MOS應(yīng)力結(jié)構(gòu)的制備工藝中，其中，包括：

步驟S1、提供一半導(dǎo)體襯底，于所述半導(dǎo)體之上制備柵堆疊結(jié)構(gòu)后，于所述半導(dǎo)體襯底臨近所述柵堆疊結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成輕摻雜區(qū)；

步驟S2、干法刻蝕所述輕摻雜區(qū)，以于所述半導(dǎo)體襯底中形成溝槽；

步驟S3、對(duì)所述溝槽的內(nèi)部表面進(jìn)行平滑處理后，刻蝕所述溝槽的內(nèi)部表面，以于所述溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷；

步驟S4、于所述溝槽中外延生長應(yīng)力層。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，在步驟S3和步驟S4之間還包括：

檢測臨近所述柵堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)的所述尖狀凹陷相對(duì)于所述柵堆疊結(jié)構(gòu)之間的水平位置；

若所述水平位置不滿足工藝要求則進(jìn)行步驟S3；

若所述水平位置滿足工藝要求則進(jìn)行步驟S4。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，所述柵堆疊結(jié)構(gòu)包括柵極和覆蓋柵極兩側(cè)側(cè)壁的柵極側(cè)墻。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，當(dāng)所述尖狀凹陷不位于所述柵堆疊結(jié)構(gòu)中柵極側(cè)墻的正下方時(shí)，所述水平位置不滿足工藝要求。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S3中，采用化學(xué)下 游刻蝕工藝進(jìn)行所述平滑處理。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，所述化學(xué)下游刻蝕工藝的具體工藝參數(shù)包括：

功率為100～200W；CH₄氣體流量為100～1000sccm；溫度為0～200℃；時(shí)間為10～600s。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S3進(jìn)一步包括：

步驟S31、對(duì)所述溝槽的內(nèi)部表面進(jìn)行平滑處理后，所述溝槽內(nèi)部表面形成一層氧化層；

步驟S32、完全去除所述氧化層；

步驟S33、刻蝕所述溝槽的內(nèi)部表面，以于所述溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S32中，通過濕法清洗去除所述氧化層。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，采用DHF作為所述濕法清洗中的清洗液。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S3中，采用濕法刻蝕刻蝕所述溝槽的內(nèi)部表面，以于所述溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，采用四甲基氫氧化銨溶液作為所述濕法刻蝕工藝中的刻蝕液。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，所述溝槽的深度通過所述濕法刻蝕工藝的時(shí)間進(jìn)行控制。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，通過光學(xué)散射測量法檢測 所述尖狀凹陷相對(duì)于所述柵堆疊結(jié)構(gòu)之間的水平位置。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S2中，所述溝槽的橫截面呈U形。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，步驟S4中，所述溝槽的橫截面呈Σ形。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，采用硅襯底作為所述半導(dǎo)體襯底。

所述的半導(dǎo)體器件的制備工藝，其中，所述半導(dǎo)體襯底為N型離子摻雜的硅襯底。

上述技術(shù)方案具有如下優(yōu)點(diǎn)或有益效果：

本發(fā)明通過采用化學(xué)下游刻蝕工藝在濕法刻蝕之前先對(duì)先前形成的溝槽進(jìn)行表面進(jìn)行平滑處理，從而使得在后續(xù)濕法刻蝕工藝中能夠較好地控制溝槽的形貌，并且通過在濕法刻蝕之后對(duì)溝槽的參數(shù)進(jìn)行測量，從而基于這些參進(jìn)一步優(yōu)化刻蝕工藝中的工藝條件，使得能夠更為精確地控制刻蝕之后形成的源漏溝槽的形貌和尺寸。

附圖說明

參考所附附圖，以更加充分的描述本發(fā)明的實(shí)施例。然而，所附附圖僅用于說明和闡述，并不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明范圍的限制。

圖1是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S1后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S2后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3A～3E是本發(fā)明方法實(shí)施例中的CDE工藝步驟的原理示意圖；

圖4是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S31后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S32后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S33后的器件結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7是本發(fā)明方法實(shí)施例中進(jìn)行步驟S4后的器件結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明提供了一種半導(dǎo)體器件的制備工藝，主要在干法刻蝕形成U形溝槽以及進(jìn)一步濕法刻蝕形成Σ形溝槽之間增加對(duì)U形溝槽表面進(jìn)行平滑處理的工藝步驟，從而使得U形溝槽表面的粗糙程度得以改善，利于后續(xù)濕法刻蝕過程中對(duì)溝槽形貌進(jìn)行精確控制。

本發(fā)明的半導(dǎo)體器件的制備工藝主要包括以下步驟：

步驟S1、提供一半導(dǎo)體襯底，于半導(dǎo)體之上制備柵堆疊結(jié)構(gòu)后，于半導(dǎo)體襯底臨近柵堆疊結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成輕摻雜區(qū)；

步驟S2、干法刻蝕輕摻雜區(qū)，以于半導(dǎo)體襯底中形成溝槽；

步驟S3、對(duì)溝槽的內(nèi)部表面進(jìn)行平滑處理后，刻蝕溝槽的內(nèi)部表面，以于溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷；

步驟S4、于溝槽中外延生長應(yīng)力層。

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)比本發(fā)明方法進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖1所示，首先進(jìn)行步驟S1：提供一半導(dǎo)體襯底0，在該半導(dǎo) 體上制備柵堆疊結(jié)構(gòu)1后，于半導(dǎo)體襯底0臨近該柵堆疊結(jié)構(gòu)的區(qū)域中形成輕摻雜區(qū)。作為該步驟的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例，該半導(dǎo)體襯底0的材質(zhì)為硅，該柵堆疊結(jié)構(gòu)1包括柵極11和覆蓋柵極兩側(cè)側(cè)壁上的柵極側(cè)墻12，其中，柵極11的材質(zhì)可以為多晶硅。

然后進(jìn)行步驟S2：干法刻蝕上述的輕摻雜區(qū)，以在該半導(dǎo)體襯底中0形成溝槽2。具體的，該步驟S2可以按照以下方式進(jìn)行實(shí)施，以柵堆疊結(jié)構(gòu)1為阻擋對(duì)半導(dǎo)體襯底0進(jìn)行干法刻蝕，從而在該半導(dǎo)體襯底中形成溝槽。在一個(gè)實(shí)施例中，該溝槽是橫截面呈U形的溝槽2，分別位于柵堆疊結(jié)構(gòu)1兩側(cè)的半導(dǎo)體襯底0中。當(dāng)半導(dǎo)體襯底0中的柵堆疊結(jié)構(gòu)1為多個(gè)時(shí)，上述的溝槽形成于兩相鄰柵堆疊結(jié)構(gòu)之間的半導(dǎo)體襯底中。上述的U形的溝槽的深度可根據(jù)具體工藝需求進(jìn)行控制。上述的刻蝕可采用干法刻蝕工藝進(jìn)行。

由于在經(jīng)過上述步驟S2的刻蝕工藝之后所形成的溝槽的內(nèi)壁表面較為粗糙，不利于后續(xù)工藝中對(duì)產(chǎn)品關(guān)鍵尺寸的控制，因此，在本發(fā)明中需要引入步驟S3對(duì)上述結(jié)構(gòu)進(jìn)行處理。所以進(jìn)行步驟S3：對(duì)溝槽的內(nèi)部表面進(jìn)行平滑處理后，刻蝕溝槽的內(nèi)部表面，以在溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷。

在一個(gè)具體的實(shí)施例中，上述的步驟S3可以進(jìn)一步包括步驟S31：對(duì)溝槽的內(nèi)部表面進(jìn)行平滑處理后，溝槽內(nèi)部表面形成一層氧化層，其中，平滑處理可以采用化學(xué)下游刻蝕(Chemical Downstream Etch，CDE)工藝進(jìn)行，其工藝參數(shù)可以包括：功率為100～200W(如100W、150W、200W等)；CH₄氣體流量為100～1000sccm(如100sccm、 200sccm、500sccm、1000sccm等)；溫度為0～200℃(0℃、100℃、200℃等)；時(shí)間為10～600s(10s、100s、200s、600s等)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，上述的工藝參數(shù)的數(shù)值可以根據(jù)實(shí)際工藝需求在合理的范圍內(nèi)進(jìn)行取值，并不局限于上述所列出的數(shù)值。如圖3A～3E所示，經(jīng)過放大后的溝槽的表面的剖面呈現(xiàn)出若干個(gè)相互連接的連續(xù)凹槽，CDE工藝是一種對(duì)刻蝕物體表面進(jìn)行邊刻蝕邊沉積的一種刻蝕工藝，在對(duì)溝槽進(jìn)行刻蝕的過程中同時(shí)對(duì)溝槽進(jìn)行氧化物3的沉積，使得溝槽邊緣與溝槽底部的高度差得以縮小，經(jīng)過一定時(shí)間的CDE工藝之后，溝槽底部與溝槽邊緣的高度差可以被控制在一個(gè)能夠滿足工藝需要的范圍內(nèi)，最終形成幾乎平整的表面。經(jīng)過該步驟S3后所形成的光滑的表面對(duì)于精確控制后續(xù)需要形成的Σ形的源漏溝槽的尖狀凹陷的位置具有十分重要的作用。

如圖4所示，當(dāng)平滑處理之后，所形成的溝槽4的內(nèi)壁的光滑程度得以改善，但是在該改善后的表面上會(huì)形成一定厚度的氧化物3，此時(shí)需要對(duì)該氧化物進(jìn)行去除，以使得溝槽在后續(xù)的刻蝕過程中不會(huì)因受到氧化物的影響而產(chǎn)生難以預(yù)計(jì)的不利的后果，所以在步驟S3中還包括S32：完全去除位于溝槽內(nèi)部表面的氧化物的步驟。在該步驟中，一般可采用濕法清洗工藝去除所述氧化物，作為本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施例，可優(yōu)選采用稀氫氟酸(Dilute Hydrofluoric Acid，DHF)溶液作為濕法清洗中的清洗液，由于該DHF溶液是本領(lǐng)域較為常見的清洗液，故在此處不再對(duì)其成分進(jìn)行詳細(xì)說明。

如圖5所示，通過上述步驟已經(jīng)將覆蓋于溝槽內(nèi)部的氧化物去 除。接下來需要對(duì)溝槽再進(jìn)行進(jìn)一步刻蝕，使之在兩側(cè)側(cè)壁中形成尖狀凹陷。因此，需要進(jìn)行步驟S33：刻蝕溝槽的內(nèi)部表面，以于溝槽的側(cè)壁中形成尖狀凹陷，在該步驟中，可采用濕法刻蝕工藝對(duì)溝槽進(jìn)行進(jìn)一步刻蝕，以形成側(cè)壁具有尖狀凹陷的溝槽，并使得該溝槽臨近柵堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)的尖狀凹陷位于該柵堆疊結(jié)構(gòu)中柵極側(cè)墻的正下方。如圖6所示，圖中繪示了經(jīng)過濕法刻蝕之后所形成的兩側(cè)壁具有尖狀凹陷的溝槽5，其橫截面呈Σ形，所謂的Σ形是指溝槽的一側(cè)的側(cè)壁與半導(dǎo)體襯底的表面所形成的圖形如“Σ”的中上部的形狀，即在溝槽的左右兩個(gè)側(cè)壁上均具有一個(gè)向半導(dǎo)體襯底內(nèi)部延伸的尖狀凹陷51(tip)，該尖狀凹陷51的位置需要在刻蝕過程中進(jìn)行精確地控制，使得臨近柵堆疊一側(cè)的尖狀凹陷51位于柵堆疊中的柵極側(cè)墻的下方，即保證尖狀凹陷51不延伸至柵極11的下方。由于經(jīng)過了上述步驟31和步驟S32，從而使得在該步驟S33中對(duì)溝槽的進(jìn)一步刻蝕的形貌能夠得到較好的控制。作為本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，該步驟中的濕法刻蝕可采用四甲基氫氧化銨(TMAH)溶液作為刻蝕液。

經(jīng)過上述步驟后，可以較為精確地得到符合要求的溝槽，對(duì)于橫截面形狀為Σ形的溝槽而言，其一側(cè)壁尖狀凹陷的橫向位置位于柵極側(cè)墻的下方，其縱向位置位于襯底內(nèi)一定深度處，該一定深度的取值根據(jù)具體工藝需求而定。另外，溝槽的總體深度也可以通過步驟S33中的濕法刻蝕來控制得到。

最后，進(jìn)行步驟S4：在溝槽中外延生長應(yīng)力層6，如圖7所示。從而形成MOS器件中的應(yīng)力結(jié)構(gòu)。

作為一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方式，為了更進(jìn)一步精確刻蝕過程中對(duì)于溝槽深度和臨近度(即溝槽側(cè)壁與柵極結(jié)構(gòu)之間的水平距離)的控制，在上述的步驟S3和步驟S4之間還可以包括：檢測臨近柵堆疊結(jié)構(gòu)一側(cè)的尖狀凹陷相對(duì)于柵堆疊結(jié)構(gòu)之間的水平位置；若該水平位置不滿足工藝要求則進(jìn)行步驟S3，若該水平位置滿足工藝要求則進(jìn)行步驟S4。在一個(gè)實(shí)施方式中，該工藝要求一般可以是要求該尖狀凹陷需要位于其柵堆疊中柵極側(cè)墻的正下方，即該尖狀凹陷中沒任何部分超出柵極側(cè)墻而進(jìn)入到柵極的下方。在該步驟中，可優(yōu)選采用光學(xué)散射測量法(OCD)檢查溝槽的側(cè)壁尖狀凹陷與柵堆疊結(jié)構(gòu)之間的水平距離。而對(duì)平滑處理時(shí)間進(jìn)行調(diào)整時(shí)可通過刻蝕機(jī)臺(tái)中的自動(dòng)程序控制模式進(jìn)行調(diào)整。通過該步驟能夠檢驗(yàn)所形成的漏溝槽的形貌尤其是其側(cè)壁是否處于合理的位置，若該側(cè)壁的實(shí)際位置不位于合理的位置時(shí)，可以反過來控制先前步驟中的工藝參數(shù)來達(dá)到調(diào)整最后溝槽形貌的目的。

經(jīng)過上述步驟后所形成的溝槽即為嵌入式源漏工藝中的源漏溝槽，在一個(gè)實(shí)施例中，該源漏溝槽位于材質(zhì)為硅的半導(dǎo)體襯底中，且該半導(dǎo)體襯底為N型離子摻雜的半導(dǎo)體襯底，通過外延生長等工藝在上述的源漏溝槽中制備鍺硅，并使鍺硅填滿整個(gè)源漏溝槽，從而形成PMOS的應(yīng)力源漏區(qū)。

綜上所述，本發(fā)明的實(shí)施例通過在刻蝕形成源漏溝槽的過程中增加一步對(duì)溝槽內(nèi)壁表面平滑處理的工藝步驟，從而使得平滑處理后的源漏溝槽能夠在后續(xù)的刻蝕濕法刻蝕過程中較為精確地控制溝槽的 邊緣形貌，從而對(duì)最終的器件性能起到改善的作用，避免了溝槽的負(fù)載效應(yīng)。

對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，閱讀上述說明后，各種變化和修正無疑將顯而易見。因此，所附的權(quán)利要求書應(yīng)看作是涵蓋本發(fā)明的真實(shí)意圖和范圍的全部變化和修正。在權(quán)利要求書范圍內(nèi)任何和所有等價(jià)的范圍與內(nèi)容，都應(yīng)認(rèn)為仍屬本發(fā)明的意圖和范圍內(nèi)。