凹槽，这种形状比较接近Σ型凹槽中六边形形貌，并且凹陷在水平方向、垂直方向非常接近栅极104。
[0074]需要说明的是，步骤S3的时间约为1-3分钟，而衬底处理的每一分步的时间在I到500毫秒之间，所以本发明晶体管形成方法所述的多次衬底处理实际上是数百次或数千次的循环进行的衬底处理步骤，这样将对凹槽107的刻蚀分为大量的各向同性与各向异性的干法刻蚀的重复步骤，每一分步的时间均较短，增强了干法刻蚀的可控制性，使得凹槽107的形状可以自由控制，而且不同尺寸的凹槽107或位于晶圆中心与晶圆边缘的同一尺寸的凹槽107的深度差减小。
[0075]但本发明对步骤S3中衬底处理的次数不做限制，对步骤S3的时间及衬底处理每一分步的时间也不做限制，为获得需要的凹槽107的形状，可以进行任意次衬底处理。
[0076]在第二次衬底处理及第二次衬底处理之后每一次的衬底处理中，各分步骤的时间可以与前一次衬底处理中相应分步骤的时间相同，也可以不同，也就是说多次衬底处理的时间相同也可以不同。各分步骤的时间可以与前一次衬底处理中相应分步骤的时间相同，生产时对设备的控制较简单，各分步骤的时间可以与前一次衬底处理中相应分步骤的时间不同，可以更方便的通过改变每一次衬底处理中各分步骤的时间控制凹槽107的形状，使得凹陷可以位于凹槽107侧壁的不同部位，经过之后的湿法刻蚀以后，Σ型凹槽中六边形形状的尖端与栅极104的水平距离、垂直距离也可以自由控制。
[0077]参考图7，执行步骤S4，对所述凹槽107进行湿法刻蚀，以形成Σ形凹槽108。
[0078]具体地，采用四甲基氢氧化铵(TMAH)溶液作为刻蚀剂对所述凹槽107进行湿法刻蚀，采用四甲基氢氧化铵溶液作为刻蚀剂的好处在于，四甲基氢氧化铵溶液具有强碱性，且刻蚀过程较为稳定。
[0079]由于在步骤S3以后，凹槽107的形貌已接近于Σ形凹槽的六边形形貌，经过步骤S4的湿法刻蚀所形成的Σ形凹槽108形貌更加标准，各个同尺寸的Σ形凹槽108形状趋近于一致。凹槽107的凹陷在水平方向、垂直方向更接近栅极104，经过之后的湿法刻蚀以后，坛形凹槽的凹陷处对应形成Σ形凹槽六边形的尖端，这样Σ型凹槽108中六边形形状的尖端更接近栅极104,即垂直距离(tip depth)D2以及横向距离(proximity)D1更小。并且由于步骤S3中形成的凹槽107的深度均匀且控制性强，使得不同尺寸的Σ形凹槽108或位于晶圆中心与晶圆边缘的同一尺寸的Σ形凹槽108的深度差更小。
[0080]在其他实施例中,湿法刻蚀的刻蚀剂还可以采用氢氧化钾(KOH)溶液或其他溶液，本发明对此不作限制。
[0081]参考图8，执行步骤S5，在所述Σ形凹槽中外延生长应力层110，以形成源区或漏区。
[0082]在本实施例中，所述应力层110的材料为锗硅，用于对沟道提供压缩应力。由于Σ型凹槽108中六边形形貌的尖端更接近栅极104，垂直距离D2以及横向距离Dl更小，在本发明形成方法所形成的Σ形凹槽108中外延生长锗硅层，可以获得质量较高的应力层，Σ型凹槽中的源区或者漏区更靠近栅极104，产生的应力更大，有利于CMOS器件提高载流子迁移率，从而提高CMOS器件的性能。对质量较高的应力层进行离子注入形成源区或漏区而获得的晶体管性能更佳。并且由于不同尺寸的Σ形凹槽108或位于晶圆中心与晶圆边缘的同一尺寸的Σ形凹槽108的深度差更小，同一尺寸的Σ形凹槽108六边形形状差异更小，使得最终形成的源区或漏区性能更加稳定。
[0083]在外延生长应力层110以后，还需要对所述应力层110进行掺杂，以形成源区或漏区。
[0084]为验证本发明晶体管形成方法的效果，如图8所示，对以本发明晶体管形成方法所形成的CMOS晶体管做测试，测定所形成的Σ形凹槽中六边形形状的尖端的垂直距离D2和横向距离Dl，其中垂直距离D2小于8纳米，横向距离Dl接近O纳米。在垂直距离D2和横向距离Dl较小的Σ形凹槽中形成的应力层产生的应力更大，能够有效地CMOS器件提高载流子迁移率，从而提高CMOS器件的性能。
[0085]虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
【主权项】
1.一种晶体管的形成方法，其特征在于，包括: 提供衬底； 在所述衬底上形成栅极结构； 在所述栅极结构露出的衬底中形成坛形凹槽； 对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀，以形成Σ形凹槽； 在所述Σ形凹槽中形成应力层，以形成源区或漏区； 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: 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； 在所述凹槽表面形成遮挡层； 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。
2.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
3.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
4.如权利要求1或2所述的形成方法，其特征在于，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。
5.如权利要求2所述的形成方法，其特征在于，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。
6.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，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。
7.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，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。
8.如权利要求5所述的形成方法，其特征在于，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。
9.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
10.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
11.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
12.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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等。
13.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
14.如权利要求1所述的形成方法，其特征在于，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。
【专利摘要】本发明提供一种晶体管的形成方法，采用应力技术形成源漏区，对衬底进行干法刻蚀以形成凹槽，再进行湿法刻蚀使所述凹槽形成Σ形凹槽。在干法刻蚀形成凹槽时，形成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：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；在所述凹槽表面覆盖氧化硅层；对所述凹槽进行各向异性的第二干法刻蚀。这样所形成的凹槽外形趋近于底部平坦的坛形，对所述坛形凹槽进行湿法刻蚀，形成的Σ形凹槽深度均匀且垂直距离与水平距离都很小，能够提高在Σ形凹槽中形成的应力层源漏区的性能。
【IPC分类】H01L21-336, H01L21-3065
【公开号】CN104752225
【申请号】CN201310754232
【发明人】王新鹏, 陈勇
【申请人】中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
【公开日】2015年7月1日
【申请日】2013年12月31日