晶體管的形成方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，具體涉及一種晶體管的形成方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在現(xiàn)有的半導(dǎo)體器件中，應(yīng)力技術(shù)可以提升半導(dǎo)體器件中溝道區(qū)的載流子遷移率，通過對溝道區(qū)提供拉伸應(yīng)力或是壓縮應(yīng)力達(dá)到提高CMOS器件載流子遷移率的效果，進(jìn)而提聞晶體管的性能。
[0003]例如:在PMOS晶體管源區(qū)和漏區(qū)對應(yīng)的襯底中形成Σ形凹槽，再在所述Σ形凹槽中外延生長鍺硅層，對所述鍺硅層進(jìn)行離子注入形成源區(qū)和漏區(qū)，所述鍺硅層能對PMOS晶體管的溝道施加壓應(yīng)力。
[0004]參考圖1、圖2，示出了現(xiàn)有技術(shù)一種晶體管形成方法形成Σ形凹槽步驟的剖視圖，在襯底01表面設(shè)有柵極結(jié)構(gòu)03，柵極結(jié)構(gòu)包括柵極04及柵極04側(cè)壁的側(cè)墻05，首先對襯底01進(jìn)行干法刻蝕形成矩形凹槽06，再對所述矩形凹槽06進(jìn)行濕法刻蝕，形成Σ形凹槽，在Σ形凹槽中形成填充應(yīng)力層，以形成源區(qū)或漏區(qū)02。所述源區(qū)或漏區(qū)02的形狀與Σ形凹槽的形狀相匹配，因而所述源區(qū)或漏區(qū)02的橫截面呈六邊形。測定這種形狀的源區(qū)或漏區(qū)02與柵極04之間的距離時(shí)，通常通過測量所述六邊形的尖端(tip)與柵極之間的距離來判斷。這種距離包括垂直距離(tip depth) SI以及橫向距離(proximity) S2。其中垂直距離SI為尖端與柵極底面沿垂直襯底01方向的間距，橫向距離S2為尖端與相對的柵極側(cè)壁沿平行襯底01方向的間距。所述垂直距離SI以及橫向距離S2越小，Σ型凹槽中的源區(qū)或者漏區(qū)也就越靠近柵極04，產(chǎn)生的應(yīng)力越大，越有利于CMOS器件提高載流子遷移率，CMOS器件的性能也就越好。
[0005]隨著技術(shù)的發(fā)展，對Σ形凹槽中垂直距離SI與橫向距離S2的要求日益提高。此夕卜，現(xiàn)有技術(shù)中干法刻蝕形成矩形凹槽06的過程中，不同尺寸矩形凹槽06的深度相差較大，位于晶圓中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的同一尺寸的矩形凹槽06深度也有差別，從而對不同的矩形凹槽06濕法刻蝕形成的Σ形凹槽深度也相差較大。
[0006]因此，如何更好的控制干法刻蝕從而形成深度較為一致的矩形凹槽，并且縮小Σ形凹槽的垂直距離與橫向距離成為亟待解決的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是提供一種晶體管的形成方法，以提高凹槽的一致性且減小凹槽的垂直距離與橫向距離。
[0008]為解決上述問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，包括:
[0009]提供襯底；
[0010]在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
[0011]在所述柵極結(jié)構(gòu)露出的襯底中形成壇形凹槽；
[0012]對所述壇形凹槽進(jìn)行濕法刻蝕，以形成Σ形凹槽；
[0013]在所述Σ形凹槽中形成應(yīng)力層，以形成源區(qū)或漏區(qū)；
[0014]其中，形成壇形凹槽的過程包括多次襯底處理，所述襯底處理包括依次進(jìn)行的以下分步驟:
[0015]對所述柵極結(jié)構(gòu)露出的襯底進(jìn)行各向同性的第一干法刻蝕，以形成凹槽；
[0016]在所述凹槽表面形成遮擋層；
[0017]對所述凹槽進(jìn)行各向異性的第二干法刻蝕，去除凹槽底部的遮擋層。
[0018]可選的，所述第一干法刻蝕的步驟包括:在刻蝕機(jī)中進(jìn)行所述第一干法刻蝕，刻蝕機(jī)的源功率大于刻蝕機(jī)的偏置功率。
[0019]可選的，所述第一干法刻蝕的步驟包括:在刻蝕機(jī)中進(jìn)行所述第一干法刻蝕，刻蝕機(jī)的源功率在1500瓦到3500瓦的范圍內(nèi)，刻蝕機(jī)的偏置功率在O到500瓦的范圍內(nèi)。
[0020]可選的，所述襯底為硅襯底，所述第一干法刻蝕的步驟包括:采用氯氣、溴化氫、氦氣、三氯化硼中的一種或幾種作為所述第一干法刻蝕的刻蝕劑。
[0021]可選的，所述遮擋層為氧化硅層，在所述凹槽表面形成氧化硅層的步驟包括:在所述刻蝕機(jī)的刻蝕反應(yīng)腔體中進(jìn)行形成所述氧化硅層的步驟。
[0022]可選的，在所述凹槽表面覆蓋氧化硅層的步驟包括:在刻蝕反應(yīng)腔體中通入氧氣，以形成氧化硅層。
[0023]可選的，在所述凹槽表面覆蓋氧化硅層的步驟包括:刻蝕機(jī)的源功率大于刻蝕機(jī)的偏置功率。
[0024]可選的，在所述凹槽表面覆蓋氧化硅層的步驟包括:刻蝕機(jī)源功率與偏置功率的差值大于第一干法刻蝕步驟中刻蝕機(jī)源功率與偏置功率的差值。
[0025]可選的，所述第二干法刻蝕的步驟包括:在刻蝕機(jī)中進(jìn)行所述第二干法刻蝕，刻蝕機(jī)的源功率在1000瓦到3000瓦的范圍內(nèi)，刻蝕機(jī)的偏置功率在500瓦到2000瓦的范圍內(nèi)。
[0026]可選的，所述襯底為硅襯底，所述遮擋層為氧化硅層，所述第二干法刻蝕的步驟包括:采用包括四氟化碳、三氟甲烷、二氟甲烷、氬氣、氦氣的氣體作為所述第二干法刻蝕的刻蝕氣體。
[0027]可選的，對所述壇形凹槽進(jìn)行濕法刻蝕的步驟包括:采用四甲基氫氧化銨或氫氧化鉀溶液對所述壇形凹槽進(jìn)行濕法刻蝕，以形成Σ形凹槽。
[0028]可選的，在形成壇形凹槽的過程中，所述襯底處理中各個(gè)分步驟的時(shí)間相等或不坐寸ο
[0029]可選的，形成壇形凹槽的多次襯底處理中，后一次的襯底處理的第一干法刻蝕將前一次襯底處理中形成的遮擋層去除。
[0030]可選的，形成壇形凹槽的多次襯底處理中，各次襯底處理的時(shí)間相同或不同。
[0031]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0032]對凹槽的刻蝕分為多步各向同性與各向異性的干法刻蝕的重復(fù)步驟，增強(qiáng)了干法刻蝕的可控制性，使得不同尺寸的凹槽深度差減小，還可以使位于晶圓中心與晶圓邊緣的同一尺寸的凹槽的深度差減小。
[0033]此外，形成壇形凹槽的步驟中，在第一干法刻蝕的過程中，凹槽向水平方向與垂直方向同時(shí)擴(kuò)張，使得凹槽的側(cè)壁在水平方向具有向柵極靠近的凹陷；在各向異性的第二干法刻蝕中，將凹槽底部的遮擋層去除；這樣在下一次的襯底處理中，由于凹槽側(cè)壁具有遮擋層，而凹槽底部則為暴露的襯底，這樣在之后每一次襯底處理的第一干法刻蝕過程中，凹槽底部被去除的量大于凹槽側(cè)壁被去除的量，因而凹槽沿垂向加深較大而沿側(cè)向展寬較小，從而使得凹槽的寬度自凹陷處向底部逐漸減小，因而凹陷處距離襯底表面的距離較近；并且經(jīng)過多次這樣的襯底處理過程可以使凹陷不斷向柵極靠近，凹槽的形貌整體更加趨近于開口處較窄、接近開口處具有加寬的凹陷、自凹陷處以下寬度逐漸減小的壇形凹槽，相應(yīng)的，對所述壇形凹槽進(jìn)行濕法刻蝕時(shí)，壇形凹槽的凹陷處對應(yīng)形成Σ形凹槽六邊形的尖端，這樣所形成的Σ形凹槽的垂直距離與橫向距離更小，在所述Σ形凹槽中形成應(yīng)力層以形成源區(qū)或漏區(qū)，可以優(yōu)化晶體管的性能。
[0034]進(jìn)一步，襯底處理中各個(gè)分步驟的時(shí)間可以不相等，可以通過調(diào)控每次襯底處理中的第一干法刻蝕與第二干法刻蝕的時(shí)間，還可以結(jié)合調(diào)控源功率，使得凹槽側(cè)壁的凹陷形狀不同，以獲得具有所需要的垂直距離與水平距離的Σ形凹槽。
【附圖說明】
[0035]圖1至圖2是現(xiàn)有技術(shù)一種晶體管形成方法的示意圖；
[0036]圖3是本發(fā)明晶體管形成方法一實(shí)施例的流程圖；
[0037]圖4至圖8是圖3所示晶體管形成方法的形成過程的剖面示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0038]現(xiàn)有技術(shù)形成Σ形凹槽的過程中，如何更好的控制干法刻蝕形成均勻深度的凹槽，并且縮小Σ形凹槽的垂直距離與橫向距離成為亟待解決的問題。
[0039]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種晶體管的形成方法，可以在襯底中形成側(cè)壁具有凹陷的壇形凹槽，對所述壇形凹槽進(jìn)行濕法刻蝕所形成的Σ形凹槽的垂直距離與橫向距離更小，在所述Σ形凹槽中形成應(yīng)力層以形成源區(qū)或漏區(qū)，可以優(yōu)化晶體管的性能。并且將對凹槽的刻蝕分為多步各向同性與各向異性的干法刻蝕的重復(fù)步驟，增強(qiáng)了干法刻蝕的可控制性，使得不同尺寸的凹槽或位于晶圓中心與晶圓邊緣的同一尺寸的凹槽的深度差減小。
[0040]參考圖3，示出了本發(fā)明晶體管的形成方法的流程圖，本發(fā)明晶體管的形成方法包括以下大致步驟:
[0041]步驟SI,提供襯底；
[0042]步驟S2，在所述襯底上形成柵極結(jié)構(gòu)；
[0043]步驟S3，在所述柵極結(jié)構(gòu)露出的襯底中形成壇形凹槽；形成壇形凹槽的過程包括多次襯底處理，所述襯底處理包括依次進(jìn)行的以下分步驟:
[0044]步驟S3A:對所述柵極結(jié)構(gòu)露出的襯底進(jìn)行各向同性的第一干法刻蝕，以形成凹槽；
[0045]步驟S3B:在所述凹槽表面形成遮擋層；