刻蚀方法、在半导体基材上形成凹槽的方法、pmos晶体管及其制作方法
【技术领域】
[0001] 本申请涉及半导体制作技术领域，具体而言，涉及一种刻蚀方法、在半导体基材上 形成凹槽的方法、PM0S晶体管及其制作方法。
【背景技术】
[0002] 在半导体制作工艺中，通常需要对待刻蚀器件进行各向异性湿法刻蚀，以形成所 需的器件结构。比如凹槽、通孔和开口等。目前，常用的各向异性湿法刻蚀腐蚀剂有四甲基 氢氧化铵、氢氧化钾和氨水等。其中四甲基氢氧化铵具有优异的腐蚀性能，逐渐成为半导体 制作工艺中主要的腐蚀剂。然而在采用四甲基氢氧化铵进行各向异性湿法刻蚀时，刻蚀后 形成的器件结构往往会发生变形，进而使得所制得器件的性能下降。
[0003]例如，在器件上形成通孔的制作过程中，通常需要采用四甲基氢氧化铵对器件进 行各向异性刻蚀，以形成具有特性形状的通孔（比如梯形通孔)，提高通孔与所填充物质之 间的结合力。然而采用四甲基氢氧化铵对器件进行刻蚀后，所形成的通孔侧壁会形成凹陷 结构，降低通孔与所填充物质之间的结合力，进而使得所制得器件的性能下降。
[0004]又例如，在PM0S晶体管的制作过程中，通常包括在衬底上形成凹槽，并在凹槽中 沉积硅锗层的步骤，以通过硅锗层对PM0S晶体管的沟道区施加适当的压应力，进而提高 PM0S晶体管中的载流子迁移率。其中，上述凹槽通常是采用四甲基氢氧化铵刻蚀衬底形成 的。然而四甲基氢氧化铵的湿法刻蚀会导致凹槽的形状发生改变，从而导致后续形成的硅 锗层的结构不均匀，进而降低了所制得PM0S晶体管的性能。
[0005]随着半导体器件的集成度越来越高，器件的特征尺寸越来越小。因此，由四甲基氢 氧化铵导致的刻蚀器件结构变形更容易使得半导体器件性能下降，甚至使得半导体器件失 效。目前，尚没有解决上述问题的有效方法。
【发明内容】
[0006]本申请旨在提供一种刻蚀方法、在半导体基材上形成凹槽的方法、PM0S晶体管及 其制作方法，以解决现有技术中采用四甲基氢氧化铵溶液进行刻蚀时，器件结构易发生变 形的问题。
[0007]为了实现上述目的，根据本申请的一个方面，提供了一种刻蚀方法，该方法包括： 在无光的条件下采用四甲基氢氧化铵溶液对待刻蚀器件进行刻蚀的步骤。
[0008]进一步地，在本申请上述的刻蚀方法中，四甲基氢氧化铵溶液包括四甲基氢氧化 铵和水，四甲基氢氧化铵溶液中四甲基氢氧化铵的浓度为2~4%，优选为2. 38%。
[0009]进一步地，在本申请上述的刻蚀方法中，四甲基氢氧化铵溶液的刻蚀温度为25~ 40°C，刻蚀时间为60~400s。
[0010] 进一步地，在本申请上述的刻蚀方法中，在对待刻蚀器件进行刻蚀的步骤之前，采 用HF溶液清洗待刻蚀器件，以清洗去除所述待刻蚀器件表面上的氧化物。
[0011] 进一步地，在本申请上述的刻蚀方法中，HF溶液中册和1120的体积比为1:100~ 500,HF溶液的清洗温度为25~40°C，清洗去除的氧化物的厚度为10~20A.
[0012] 根据本申请的另一方面，提供了一种在半导体基材上形成凹槽的方法，包括采用 四甲基氢氧化铵溶液对半导体基材进行刻蚀形成凹槽，其中刻蚀半导体基材的方法为本申 请提供的刻蚀方法。
[0013] 进一步地，在本申请上述的方法中，在采用四甲基氢氧化铵溶液对半导体基材进 行刻蚀之前，先采用干法刻蚀在半导体基材上形成一个预凹槽，再采用四甲基氢氧化铵溶 液对预凹槽进行进一步刻蚀以形成凹槽。
[0014] 本申请还提供了一种PM0S晶体管的制作方法，包括在衬底上形成凹槽，并在凹槽 中沉积硅锗层的步骤，其中凹槽通过本申请提供的在半导体基材上形成凹槽的方法制作而 成。
[0015] 进一步地，在本申请上述的PM0S晶体管的制作方法中，还包括在衬底上形成隔离 沟槽和栅极的步骤，形成隔离沟槽和栅极的步骤在沉积硅锗层的步骤之后进行，包括在衬 底中硅锗层远离欲形成栅极的位置的一侧形成隔离沟槽，以及在衬底上欲形成栅极的位置 形成栅极。
[0016] 本申请还提供了一种PM0S晶体管，该PM0S晶体管由上述方法制作而成。
[0017] 应用本申请提供的技术方案，通过在无光的条件下采用四甲基氢氧化铵溶液对待 刻蚀器件进行刻蚀，从而形成了所需器件。在无光的条件下对待刻蚀器件进行刻蚀，能够改 善由光照引起的四甲基氢氧化铵中的0H1舌性的下降问题，进而相对提高四甲基氢氧化铵 溶液选择性刻蚀的活性，从而避免了因四甲基氢氧化铵溶液选择性刻蚀的活性而导致的刻 蚀器件结构的过度变形。
【附图说明】
[0018] 构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实 施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
[0019] 图1示出了根据本申请实施例1所得PM0S晶体管的SEM照片；以及
[0020] 图2示出了根据本申请对比例1所得PM0S晶体管的SEM照片。
【具体实施方式】
[0021] 需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相 互组合。下面将结合附图和【具体实施方式】来详细说明本申请。
[0022] 需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述【具体实施方式】，而非意图限制根 据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式 也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用属于"包含"和/或"包 括"时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
[0023] 正如【背景技术】中所介绍的，采用四甲基氢氧化铵溶液进行刻蚀时，器件结构易发 生变形。针对这一问题，本申请的发明人进行了大量的理论与实验研究。发明人在一次偶 然的实验研究中发现，在光照的条件下四甲基氢氧化铵溶液中的0JT容易与溶液中的杂质 离子(例如金属离子)发生络合，或者与器件表面的化学键（比如H键)相结合，从而导致0IT 的活性下降，使得四甲基氢氧化铵溶液选择性刻蚀的活性的下降，进而造成经刻蚀形成的 器件结构发生变形。
[0024] 为了解决上述问题，本申请的发明人提出了一种刻蚀方法。该刻蚀方法包括：在无 光的条件下采用四甲基氢氧化铵溶液对待刻蚀器件进行刻蚀的步骤。在无光的条件下对待 刻蚀器件进行刻蚀，能够改善由光照引起的四甲基氢氧化铵中的〇!T活性的下降问题，进 而相对提高四甲基氢氧化铵溶液选择性刻蚀的活性，从而避免了因四甲基氢氧化铵溶液选 择性刻蚀的活性而导致的刻蚀器件结构的过度变形。在上述刻蚀方法中，"无光"为光照强 度低于0.lLx(为OLx)或者等于OLx的情况。上述光照强度的条件能够改善由光照引起 的四甲基氢氧化铵中的0H1舌性的下降问题，进而相对提高四甲基氢氧化铵溶液选择性刻 蚀的活性，从而避免了因四甲基氢氧化铵溶液选择性刻蚀的活性而导致的刻蚀器件结构的 过度变形。上述四甲基氢氧化铵溶液的选择性刻蚀的活性与四甲基氢氧化铵溶液的组成有 关。在一种优选实施方式中，四甲基氢氧化铵溶液包括四甲基氢氧化铵和水，四甲基氢氧化 铵浓度为2~4%，更优选为2. 38%。具有上述组成的四甲基氢氧化铵溶液具有较高的选择 性刻蚀活性，进而避免了刻蚀形成的器件结构的变形。