[發明專利]刻蝕方法、在半導體基材上形成凹槽的方法、PMOS晶體管及其制作方法

有效

• 申請號: 201410098686.2
• 申請日: 2014-03-17
• 公開（公告）號: CN104934311B
• 公開（公告）日: 2018-08-03
• 發明（設計）人: 劉煥新;劉佳磊
• 申請（專利權）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/3065
• 分類號: H01L21/3065;H01L21/02;H01L21/336;C23C14/34
• 代理公司: 北京康信知識產權代理有限責任公司 11240
• 代理人: 吳貴明;張永明

本申請公開了一種刻蝕方法、在半導體基材上形成凹槽的方法、PMOS晶體管及其制作方法。其中刻蝕方法包括：在無光的條件下采用四甲基氫氧化銨溶液對待刻蝕器件進行刻蝕。在無光的條件下對待刻蝕器件進行刻蝕，能夠改善由光照引起的四甲基氫氧化銨中的OH^－活性的下降問題，進而相對提高四甲基氫氧化銨溶液選擇性刻蝕的活性，從而避免了因四甲基氫氧化銨溶液選擇性刻蝕的活性而導致的刻蝕器件結構的過度變形。

技術領域

本申請涉及半導體制作技術領域，具體而言，涉及一種刻蝕方法、在半導體基材上形成凹槽的方法、PMOS晶體管及其制作方法。

背景技術

在半導體制作工藝中，通常需要對待刻蝕器件進行各向異性濕法刻蝕，以形成所需的器件結構。比如凹槽、通孔和開口等。目前，常用的各向異性濕法刻蝕腐蝕劑有四甲基氫氧化銨、氫氧化鉀和氨水等。其中四甲基氫氧化銨具有優異的腐蝕性能，逐漸成為半導體制作工藝中主要的腐蝕劑。然而在采用四甲基氫氧化銨進行各向異性濕法刻蝕時，刻蝕后形成的器件結構往往會發生變形，進而使得所制得器件的性能下降。

例如，在器件上形成通孔的制作過程中，通常需要采用四甲基氫氧化銨對器件進行各向異性刻蝕，以形成具有特性形狀的通孔（比如梯形通孔），提高通孔與所填充物質之間的結合力。然而采用四甲基氫氧化銨對器件進行刻蝕后，所形成的通孔側壁會形成凹陷結構，降低通孔與所填充物質之間的結合力，進而使得所制得器件的性能下降。

又例如，在PMOS晶體管的制作過程中，通常包括在襯底上形成凹槽，并在凹槽中沉積硅鍺層的步驟，以通過硅鍺層對PMOS晶體管的溝道區施加適當的壓應力，進而提高PMOS晶體管中的載流子遷移率。其中，上述凹槽通常是采用四甲基氫氧化銨刻蝕襯底形成的。然而四甲基氫氧化銨的濕法刻蝕會導致凹槽的形狀發生改變，從而導致后續形成的硅鍺層的結構不均勻，進而降低了所制得PMOS晶體管的性能。

隨著半導體器件的集成度越來越高，器件的特征尺寸越來越小。因此，由四甲基氫氧化銨導致的刻蝕器件結構變形更容易使得半導體器件性能下降，甚至使得半導體器件失效。目前，尚沒有解決上述問題的有效方法。

發明內容

本申請旨在提供一種刻蝕方法、在半導體基材上形成凹槽的方法、PMOS晶體管及其制作方法，以解決現有技術中采用四甲基氫氧化銨溶液進行刻蝕時，器件結構易發生變形的問題。

為了實現上述目的，根據本申請的一個方面，提供了一種刻蝕方法，該方法包括：在無光的條件下采用四甲基氫氧化銨溶液對待刻蝕器件進行刻蝕的步驟。

進一步地，在本申請上述的刻蝕方法中，四甲基氫氧化銨溶液包括四甲基氫氧化銨和水，四甲基氫氧化銨溶液中四甲基氫氧化銨的濃度為2～4%，優選為2.38%。

進一步地，在本申請上述的刻蝕方法中，四甲基氫氧化銨溶液的刻蝕溫度為25～40℃，刻蝕時間為60～400s。

進一步地，在本申請上述的刻蝕方法中，在對待刻蝕器件進行刻蝕的步驟之前，采用HF溶液清洗待刻蝕器件，以清洗去除所述待刻蝕器件表面上的氧化物。

進一步地，在本申請上述的刻蝕方法中，HF溶液中HF和H₂O的體積比為1:100～500，HF溶液的清洗溫度為25～40℃，清洗去除的氧化物的厚度為

根據本申請的另一方面，提供了一種在半導體基材上形成凹槽的方法，包括采用四甲基氫氧化銨溶液對半導體基材進行刻蝕形成凹槽，其中刻蝕半導體基材的方法為本申請提供的刻蝕方法。

進一步地，在本申請上述的方法中，在采用四甲基氫氧化銨溶液對半導體基材進行刻蝕之前，先采用干法刻蝕在半導體基材上形成一個預凹槽，再采用四甲基氫氧化銨溶液對預凹槽進行進一步刻蝕以形成凹槽。