用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法与鳍式场效晶体管技术

本发明专利技术公开一种用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法与鳍式场效晶体管。本发明专利技术的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法包括：提供硅基板，上述硅基板上具有至少两个栅极结构；对硅基板进行第一蚀刻制作工艺，以形成第一凹槽，其中第一凹槽具有槽底与分别连接于槽底的两个斜向的侧壁，其中两个斜向的侧壁分别延伸至上述栅极结构下方；以及对第一凹槽的槽底的硅基板进行第二蚀刻制作工艺，以形成圆弧形或倒ㄇ字形的第二凹槽，其中第一凹槽的两个斜向的侧壁分别连接至第二凹槽，且第一蚀刻制作工艺不同于第二蚀刻制作工艺。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种蚀刻制作工艺方法及半导体元件结构，且特别是涉及一种用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法与利用此方法所制做的鳍式场效晶体管。
技术介绍
在利用半导体制作工艺制作鳍式场效晶体管的过程中，常常会需要在硅基板中成长良好的硅锗外延材料层。而在成长硅锗外延材料层之前，需在硅基板中先形成硅凹槽，之后再于娃凹槽中成长娃锗外延材料层。然而由于不同晶体管元件在电性上的不同需求，因此需要成长出不同形状与不同深度的硅锗外延材料层。在这样的需求条件下，就不会是单纯的利用一次性的蚀刻制作工艺来形成硅凹槽。但当经历多次的蚀刻制作工艺之后，先前形成的凹槽会因为后续的蚀刻制作工艺的侵蚀所造成的过度蚀刻(overetch)的问题而无法维持其特定的轮廓。有鉴于此，仍有必要提出一种新的蚀刻制作工艺方法与具有多边形的硅锗外延材料层的鳍式场效晶体管元件结构，以解决上述制作工艺问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提出一种用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法与利用此方法所制做的鳍式场效晶体管，以符合不同鳍式场效晶体管元件在电性上的不同需求，提升元件的电性表现。为达上述目的，本专利技术提出一种用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法，包括:提供硅基板，上述硅基板上具有至少两个栅极结构；对硅基板进行第一蚀刻制作工艺，以形成第一凹槽，其中第一凹槽具有槽底与分别连接于槽底的两个斜向的侧壁，其中两个斜向的侧壁分别延伸至上述栅极结构下方；以及对第一凹槽的槽底的硅基板进行第二蚀刻制作工艺，以形成圆弧形或倒Π字形的第二凹槽，其中第一凹槽的两个斜向的侧壁分别连接至第二凹槽，且第一蚀刻制作工艺不同于第二蚀刻制作工艺。本专利技术另提出一种鳍式场效晶体管，包括:硅基板、至少两个位于硅基板上的栅极结构、至少两个栅极间隙壁结构、与半导体结构。上述两个栅极间隙壁结构位于硅基板上且分别环绕于各个栅极结构的侧壁。上述半导体结构镶嵌于硅基板中，且半导体结构具有延伸部，并且还具有连接于延伸部的第一圆形部或第一 U形部，其中延伸部延伸至各个栅极结构下方。综上所述，本专利技术提供数种硅凹槽的蚀刻制作工艺方法，包括先利用干蚀刻与湿蚀刻制作工艺先形成具有两个延伸至栅极结构下方的斜向的侧壁的第一凹槽，再通过对凹槽侧壁进行表面氧化制作工艺以形成氧化硅薄膜来避免过度蚀刻现象，并且接续进行垂直凹陷干蚀刻制作工艺或侧向凹陷干蚀刻制作工艺来形成后续的第二凹槽或甚至是第三凹槽，以完成不同硅凹槽的制作。并于硅凹槽中形成硅锗外延层，以作为鳍式场效晶体管中的外延漏极结构或外延源极结构。如此可符合不同元件在电性上的不同需求。为让本专利技术的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举优选实施例，并配合所附的图式，作详细说明如下。【附图说明】图1A?图1F为本专利技术的一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图；图2A?图2E为本专利技术的另一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图；图3A?图3C为本专利技术的又一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图；图4A?图4E为本专利技术的再一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图；图5A?图5C为本专利技术的更一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图；图6?图10为本专利技术的再又一实施例所绘示的鳍式场效晶体管的结构示意图。符号说明110、610:硅基板120、620:栅极结构122、622:栅极间隙壁结构130、132、432:氧化硅薄膜Rl:第一凹槽R2:第二凹槽R3:第三凹槽Brl、Br2:槽底Sw:侧壁600:鳍式场效晶体管630、730、830、930、932:半导体结构632:延伸部634:第一 U 形部734:第一圆形部836、936:第二圆形部636:第二 U 形部【具体实施方式】为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图对本专利技术作进一步的详细描述。图1A?图1F为根据本专利技术的一实施例所绘示的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法流程图。请先合并参照图1A?图1B。本专利技术的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法包括:提供硅基板110，其中硅基板110上具有至少两个栅极结构120，且上述每一栅极结构120的侧壁都环绕有栅极间隙壁结构122 ;对硅基板110进行第一蚀刻制作工艺，以形成第一凹槽R1，其中第一凹槽Rl具有槽底Brl与分别连接于槽底Brl的两个斜向的侧壁Sw，且两个斜向的侧壁Sw分别延伸至各个栅极结构120下方。在图1A中以硅基板110上配置有三个栅极结构120为解说范例，但本专利技术不以此为限。且上述第一凹槽Rl形成在两相邻栅极结构120之间的硅基板110中。值得注意的是，上述第一蚀刻制作工艺包括先进行干蚀刻制作工艺，以移除原位于第一凹槽Rl中的大部分的硅基板110。之后再利用湿蚀刻制作工艺来清洁残留物，并进一步蚀刻出沿着娃基板110的晶面(crystallographicplanes)延伸至各栅极结构120下方的斜向的侧壁Sw，以形成完整的第一凹槽Rl。请接续合并参照图1C?图1D。在形成第一凹槽Rl之后，本专利技术的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法还包括:形成图案化保护层于第一凹槽Rl中，其中图案化保护层暴露出第一凹槽Rl的槽底Brl的硅基板110，且上述图案化保护层例如是图案化氧化硅薄膜。上述形成图案化氧化硅薄膜的步骤包括:对暴露于第一凹槽Rl中的硅基板110进行表面氧化制作工艺，以形成氧化硅薄膜130于暴露于第一凹槽Rl中的硅基板110的表面(如图1C所示)；并且，进行突破(breakthrough)蚀刻制作工艺，以移除槽底Brl的氧化娃薄膜130,并暴露出槽底Brl的硅基板110 (如图1D所示)，以完成图案化氧化硅薄膜的制作。因此上述图案化氧化硅薄膜只包括第一凹槽Rl的斜向的侧壁Sw上的氧化硅薄膜130。上述的突破蚀刻制作工艺中例如可利用含氟等离子体气体来移除槽底Brl的氧化硅薄膜130，其中上述含氟等离子体气体选自四氟化碳(CF4)、六氟乙烷(C2F6)、八氟环丁烷(C4F8)其中之一或其混合物。请参阅图1E?图1F。在移除槽底Brl的硅基板110的氧化硅薄膜130之后，本专利技术的用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法还包括:对第一凹槽Rl的槽底Brl进行第二蚀刻制作工艺，以形成倒π字形或U字形的第二凹槽R2，其中上述第一凹槽Rl的斜向的侧壁Sw分别连接至第二凹槽R2(如图1E所示)；之后，再利用湿蚀刻制作工艺，例如是稀释氢氟酸(DHF, diIutedHF)，来移除位于侧壁Sw的氧化硅薄膜130，而完成硅凹槽的制作。在后续用于制作鳍式场效晶体管元件的制作工艺中，可于构成硅凹槽的第一凹槽Rl与第二凹槽R2中继续形成硅锗外延层，以形成外延漏极结构或外延源极结构。此外，值得注意的是，上述第二蚀刻制作工艺不同于第一蚀刻制作工艺。上述用以形成倒π字形或U字形的第二凹槽R2的第二蚀刻制作工艺为非等向性蚀刻方法，例如是垂直凹陷干蚀刻制作工艺。并且，上述垂直凹陷干蚀刻制作工艺所使用的第一等离子体气体例如是溴化氢(HBr)。值得一提的是，在进行第二蚀刻制作工艺之前，对第一凹槽Rl中的硅基板110进行表面氧化制作工艺，使第一凹槽Rl的侧壁Sw上包覆有氧化硅薄膜130的目的，在于利用氧化硅薄膜130来保护第一凹槽R本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用以形成硅凹槽的蚀刻制作工艺方法，包括：提供一硅基板，该硅基板上具有至少两个栅极结构；对该硅基板进行一第一蚀刻制作工艺，以形成一第一凹槽，其中该第一凹槽具有一槽底与分别连接于该槽底的两个斜向的侧壁，其中两个斜向的侧壁分别延伸至该些栅极结构下方；以及对该第一凹槽的该槽底的该硅基板进行一第二蚀刻制作工艺，以形成圆弧形或倒ㄇ字形的一第二凹槽，其中该第一凹槽的该些斜向的侧壁分别连接至该第二凹槽，且该第一蚀刻制作工艺不同于该第二蚀刻制作工艺。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李镇全，吕水烟，吕曼绫，童宇诚，张仲甫，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：中国台湾;71