[發(fā)明專利]∑形凹槽的制作方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310156183.1
• 申請日: 2013-04-28
• 公開（公告）號: CN103247524A
• 公開（公告）日: 2013-08-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李全波;李芳;張瑜;方精訓(xùn);彭樹根
• 申請（專利權(quán)）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/306
• 分類號: H01L21/306;H01L21/3065
• 代理公司: 上海思微知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 31237
• 代理人: 陸花

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∑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，需要使用嵌入式鍺硅外延(使用embedded?epitaxial?SiGe)技術(shù)來增強PMOS晶體管的驅(qū)動電流。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∪形和∑形兩種，∑形凹槽因為形狀更接近溝道，增強驅(qū)動電流的效果更佳。

現(xiàn)有的∑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上形成保護層30，所述保護層30的材質(zhì)為氮化硅層，用于保護柵極20。然后，請參考圖2，進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，進行濕法刻蝕工藝，形成∑形凹槽。

由于∑形凹槽的側(cè)壁方向是在濕法刻蝕工藝中形成，該∑形凹槽的側(cè)向距離L會受到∑形凹槽的垂直深度D限制，當(dāng)垂直深度D一定時，基本上無法實現(xiàn)增大側(cè)向距離L的尺寸，這使得現(xiàn)有的∑形凹槽的工藝窗口較小，影響了對器件的驅(qū)動電流的增強效果。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問題是提供了一種∑形凹槽的制作方法，能夠使得∑形凹槽的能夠更加靠近夠到，∑形凹槽的側(cè)向距離和垂直深度可單獨控制，實現(xiàn)∑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∑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層；

利用等離子體刻蝕工藝和濕法刻蝕工藝，對所述保護層和半導(dǎo)體襯底進行刻蝕，在所述半導(dǎo)體襯底內(nèi)形成∑形凹槽。

可選地，所述等離子體刻蝕工藝包括：

利用含第一刻蝕氣體進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行等離子體刻蝕工藝，所述第三刻蝕氣體包括溴化氫和O2的混合氣體。

可選地，所述第一刻蝕氣體包括CF4，CF4的流量范圍為50-100sccm。

可選地，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OW。

可選地，第三刻蝕氣體包括HBr和O2形成聚合物氣體，所述HBr的流量范圍為200-300sccm，O2的流量范圍是5-10sccm。

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行所述等離子體刻蝕工藝。

可選地，所述等離子體刻蝕工藝?yán)肔AM?kiyo或kiyo45設(shè)備進行。

可選地，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。

可選地，所述濕法刻蝕工藝包括：采用酸性溶液進行清洗，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行刻蝕。

可選地，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。

可選地，所述保護層的材質(zhì)為氮化硅，其厚度范圍為100-150埃。

可選地，所述∑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：

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)體襯底進行刻蝕，形成的∑形凹槽的更加接近溝槽，對PMOS晶體管驅(qū)動電流的增強效果更佳，并且∑形凹槽的側(cè)向距離可以通過濕法刻蝕工藝進行調(diào)節(jié)控制，也能通過等離子體刻蝕工藝進行調(diào)節(jié)控制，所述∑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∑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∑形凹槽的深度和側(cè)向距離更加單獨可控制，使得∑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。

附圖說明

圖1-圖3是現(xiàn)有技術(shù)的∑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∑形凹槽的制作方法流程示意圖；

圖5-圖6是本發(fā)明一個實施例的∑形凹槽的制作方法剖面結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式