晶体管的形成方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体领域，具体涉及一种晶体管的形成方法。
【背景技术】
[0002]在现有的半导体器件中，应力技术可以提升半导体器件中沟道区的载流子迁移率，通过对沟道区提供拉伸应力或是压缩应力达到提高CMOS器件载流子迁移率的效果，进而提闻晶体管的性能。
[0003]例如:在PMOS晶体管源区和漏区对应的衬底中形成Σ形凹槽，再在所述Σ形凹槽中外延生长锗硅层，对所述锗硅层进行离子注入形成源区和漏区，所述锗硅层能对PMOS晶体管的沟道施加压应力。
[0004]参考图1、图2，示出了现有技术一种晶体管形成方法形成Σ形凹槽步骤的剖视图，在衬底01表面设有栅极结构03，栅极结构包括栅极04及栅极04侧壁的侧墙05，首先对衬底01进行干法刻蚀形成矩形凹槽06，再对所述矩形凹槽06进行湿法刻蚀，形成Σ形凹槽，在Σ形凹槽中形成填充应力层，以形成源区或漏区02。所述源区或漏区02的形状与Σ形凹槽的形状相匹配，因而所述源区或漏区02的横截面呈六边形。测定这种形状的源区或漏区02与栅极04之间的距离时，通常通过测量所述六边形的尖端(tip)与栅极之间的距离来判断。这种距离包括垂直距离(tip depth) SI以及横向距离(proximity) S2。其中垂直距离SI为尖端与栅极底面沿垂直衬底01方向的间距，横向距离S2为尖端与相对的栅极侧壁沿平行衬底01方向的间距。所述垂直距离SI以及横向距离S2越小，Σ型凹槽中的源区或者漏区也就越靠近栅极04，产生的应力越大，越有利于CMOS器件提高载流子迁移率，CMOS器件的性能也就越好。
[0005]随着技术的发展，对Σ形凹槽中垂直距离SI与横向距离S2的要求日益提高。此夕卜，现有技术中干法刻蚀形成矩形凹槽06的过程中，不同尺寸矩形凹槽06的深度相差较大，位于晶圆中心区域与边缘区域的同一尺寸的矩形凹槽06深度也有差别，从而对不同的矩形凹槽06湿法刻蚀形成的Σ形凹槽深度也相差较大。
[0006]因此，如何更好的控制干法刻蚀从而形成深度较为一致的矩形凹槽，并且缩小Σ形凹槽的垂直距离与横向距离成为亟待解决的问题。
【发明内容】
[0007]本发明解决的问题是提供一种晶体管的形成方法，以提高凹槽的一致性且减小凹槽的垂直距离与横向距离。
[0008]为解决上述问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，包括:
[0009]提供衬底；
[0010]在所述衬底上形成栅极结构；
[0011]在所述栅极结构露出的衬底中形成坛形凹槽；
[0012]对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀，以形成Σ形凹槽；
[0013]在所述Σ形凹槽中形成应力层，以形成源区或漏区；
[0014]其中，形成坛形凹槽的过程包括多次衬底处理，所述衬底处理包括依次进行的以下分步骤:
[0015]对所述栅极结构露出的衬底进行各向同性的第一干法刻蚀，以形成凹槽；
[0016]在所述凹槽表面形成遮挡层；
[0017]对所述凹槽进行各向异性的第二干法刻蚀，去除凹槽底部的遮挡层。
[0018]可选的，所述第一干法刻蚀的步骤包括:在刻蚀机中进行所述第一干法刻蚀，刻蚀机的源功率大于刻蚀机的偏置功率。
[0019]可选的，所述第一干法刻蚀的步骤包括:在刻蚀机中进行所述第一干法刻蚀，刻蚀机的源功率在1500瓦到3500瓦的范围内，刻蚀机的偏置功率在O到500瓦的范围内。
[0020]可选的，所述衬底为硅衬底，所述第一干法刻蚀的步骤包括:采用氯气、溴化氢、氦气、三氯化硼中的一种或几种作为所述第一干法刻蚀的刻蚀剂。
[0021]可选的，所述遮挡层为氧化硅层，在所述凹槽表面形成氧化硅层的步骤包括:在所述刻蚀机的刻蚀反应腔体中进行形成所述氧化硅层的步骤。
[0022]可选的，在所述凹槽表面覆盖氧化硅层的步骤包括:在刻蚀反应腔体中通入氧气，以形成氧化硅层。
[0023]可选的，在所述凹槽表面覆盖氧化硅层的步骤包括:刻蚀机的源功率大于刻蚀机的偏置功率。
[0024]可选的，在所述凹槽表面覆盖氧化硅层的步骤包括:刻蚀机源功率与偏置功率的差值大于第一干法刻蚀步骤中刻蚀机源功率与偏置功率的差值。
[0025]可选的，所述第二干法刻蚀的步骤包括:在刻蚀机中进行所述第二干法刻蚀，刻蚀机的源功率在1000瓦到3000瓦的范围内，刻蚀机的偏置功率在500瓦到2000瓦的范围内。
[0026]可选的，所述衬底为硅衬底，所述遮挡层为氧化硅层，所述第二干法刻蚀的步骤包括:采用包括四氟化碳、三氟甲烷、二氟甲烷、氩气、氦气的气体作为所述第二干法刻蚀的刻蚀气体。
[0027]可选的，对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀的步骤包括:采用四甲基氢氧化铵或氢氧化钾溶液对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀，以形成Σ形凹槽。
[0028]可选的，在形成坛形凹槽的过程中，所述衬底处理中各个分步骤的时间相等或不坐寸ο
[0029]可选的，形成坛形凹槽的多次衬底处理中，后一次的衬底处理的第一干法刻蚀将前一次衬底处理中形成的遮挡层去除。
[0030]可选的，形成坛形凹槽的多次衬底处理中，各次衬底处理的时间相同或不同。
[0031]与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点:
[0032]对凹槽的刻蚀分为多步各向同性与各向异性的干法刻蚀的重复步骤，增强了干法刻蚀的可控制性，使得不同尺寸的凹槽深度差减小，还可以使位于晶圆中心与晶圆边缘的同一尺寸的凹槽的深度差减小。
[0033]此外，形成坛形凹槽的步骤中，在第一干法刻蚀的过程中，凹槽向水平方向与垂直方向同时扩张，使得凹槽的侧壁在水平方向具有向栅极靠近的凹陷；在各向异性的第二干法刻蚀中，将凹槽底部的遮挡层去除；这样在下一次的衬底处理中，由于凹槽侧壁具有遮挡层，而凹槽底部则为暴露的衬底，这样在之后每一次衬底处理的第一干法刻蚀过程中，凹槽底部被去除的量大于凹槽侧壁被去除的量，因而凹槽沿垂向加深较大而沿侧向展宽较小，从而使得凹槽的宽度自凹陷处向底部逐渐减小，因而凹陷处距离衬底表面的距离较近；并且经过多次这样的衬底处理过程可以使凹陷不断向栅极靠近，凹槽的形貌整体更加趋近于开口处较窄、接近开口处具有加宽的凹陷、自凹陷处以下宽度逐渐减小的坛形凹槽，相应的，对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀时，坛形凹槽的凹陷处对应形成Σ形凹槽六边形的尖端，这样所形成的Σ形凹槽的垂直距离与横向距离更小，在所述Σ形凹槽中形成应力层以形成源区或漏区，可以优化晶体管的性能。
[0034]进一步，衬底处理中各个分步骤的时间可以不相等，可以通过调控每次衬底处理中的第一干法刻蚀与第二干法刻蚀的时间，还可以结合调控源功率，使得凹槽侧壁的凹陷形状不同，以获得具有所需要的垂直距离与水平距离的Σ形凹槽。
【附图说明】
[0035]图1至图2是现有技术一种晶体管形成方法的示意图；
[0036]图3是本发明晶体管形成方法一实施例的流程图；
[0037]图4至图8是图3所示晶体管形成方法的形成过程的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0038]现有技术形成Σ形凹槽的过程中，如何更好的控制干法刻蚀形成均匀深度的凹槽，并且缩小Σ形凹槽的垂直距离与横向距离成为亟待解决的问题。
[0039]为了解决上述技术问题，本发明提供一种晶体管的形成方法，可以在衬底中形成侧壁具有凹陷的坛形凹槽，对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀所形成的Σ形凹槽的垂直距离与横向距离更小，在所述Σ形凹槽中形成应力层以形成源区或漏区，可以优化晶体管的性能。并且将对凹槽的刻蚀分为多步各向同性与各向异性的干法刻蚀的重复步骤，增强了干法刻蚀的可控制性，使得不同尺寸的凹槽或位于晶圆中心与晶圆边缘的同一尺寸的凹槽的深度差减小。
[0040]参考图3，示出了本发明晶体管的形成方法的流程图，本发明晶体管的形成方法包括以下大致步骤:
[0041]步骤SI,提供衬底；
[0042]步骤S2，在所述衬底上形成栅极结构；
[0043]步骤S3，在所述栅极结构露出的衬底中形成坛形凹槽；形成坛形凹槽的过程包括多次衬底处理，所述衬底处理包括依次进行的以下分步骤:
[0044]步骤S3A:对所述栅极结构露出的衬底进行各向同性的第一干法刻蚀，以形成凹槽；
[0045]步骤S3B:在所述凹槽表面形成遮挡层；