【技术实现步骤摘要】
本申请涉及半导体，尤其涉及一种形成沟槽的方法、半导体器件的制造方法及工艺设备。
技术介绍
1、等离子体刻蚀是确保集成电路制造产品质量的重要工艺，涵盖了光刻胶改性、掩膜图形复制、晶圆纵深方向上的结构成型以及材料表面的蚀刻后处理等功能。半导体制程的刻蚀主要可分为硅系列材料的刻蚀、介电层系列材料的刻蚀和连线材料的刻蚀，其中硅材料作为信息时代的基础支柱材料，因此硅系列材料的刻蚀在半导体制造较为广泛。
2、浅沟槽隔离(shallow trench isolation，简称sti)是一种集成电路制造中用于器件隔离的技术，浅沟槽隔离的主要刻蚀材料为硅材料，浅沟槽的深度、侧壁角度、关键尺寸等参数对器件的性能、良率有很大影响。
3、目前，为了改善晶体管的短沟道效应，获得更高的驱动电流和更低的驱动电流泄漏，通常会在常规半导体衬底的部分区域嵌设具有更高载流子迁移率的新半导体材料，例如在硅衬底的部分区域嵌设硅锗材料。这样，在这种半导体衬底上形成沟槽时，需要同时刻蚀两种不同的半导体材料。但是，由于两种不同半导体材料的刻蚀速率差异较大，因此会产生严重的负载效应。
技术实现思路
1、本申请提供一种形成沟槽的方法、半导体器件的制造方法及工艺设备，以解决相关技术存在的因两种不同半导体材料的刻蚀速率差异较大而产生严重的负载效应的问题。
2、本申请第一方面提供了一种形成沟槽的方法，包括：
3、在半导体衬底的第一侧表面上形成掩膜层；掩膜层具有掩膜开口，掩膜开口暴露半导体衬底
4、交替循环执行改性层生成步骤和改性层刻蚀步骤，在半导体衬底内形成沟槽；改性层生成步骤用于在第一部分暴露出的表面生成第一改性层以及在第二部分暴露出的表面生成第二改性层，改性层刻蚀步骤用于沿掩膜开口刻蚀沟槽底部的第一改性层和第二改性层，并保留沟槽侧壁的第一改性层和第二改性层；其中，第一改性层与第二改性层的刻蚀速率差异小于第一部分与第二部分的刻蚀速率差异。
5、在一种实施方式中，改性层刻蚀步骤的工艺条件包括：刻蚀工艺为各向异性刻蚀。
6、在一种实施方式中，半导体衬底还包括第三部分，第三部分位于第一部分和第二部分背离掩膜层的一侧，第三部分的材料与第一部分的材料相同；该方法还包括：
7、交替循环执行改性层生成步骤和改性层刻蚀步骤，使沟槽延伸至第三部分的内部；
8、其中，改性层生成步骤还用于在第三部分被掩膜开口暴露出的表面生成第三改性层，改性层刻蚀步骤还用于刻蚀沟槽底部的第三改性层，并保留沟槽侧壁的第三改性层。
9、在一种实施方式中，半导体衬底还包括第三部分，第三部分位于第一部分和第二部分背离掩膜层的一侧，第三部分的材料与第一部分的材料相同；该方法还包括：沿掩膜开口向下刻蚀第三部分暴露出的区域，使沟槽延伸至第三部分的内部。
10、在一种实施方式中，第一部分的材料具有高电子迁移率，第二部分的材料具有高空穴迁移率。
11、在一种实施方式中，改性层生成步骤包括对第一部分暴露出的表面和第二部分暴露出的表面进行材料改性处理。
12、在一种实施方式中，改性层生成步骤的工艺条件包括：反应气体包括含氧气体、含氢气体或含氮气体。
13、在一种实施方式中，改性层生成步骤的工艺条件还包括：上电极功率的范围为800w～1000w。
14、在一种实施方式中，改性层刻蚀步骤的工艺条件包括：刻蚀气体包括含氯气体和含溴气体中的至少一种。
15、在一种实施方式中，含氯气体的流量范围为400sccm～600sccm，含溴气体的流量范围为40sccm～100sccm。
16、在一种实施方式中，改性层刻蚀步骤的工艺条件还包括：上电极射频电源和下电极射频电源均为脉冲射频电源，所述上电极射频电源和所述下电极射频电源的脉冲频率范围均为1000hz～2500hz；或者，下电极射频电源为脉冲射频电源，所述下电极射频电源的脉冲频率范围为100hz～500hz。
17、在一种实施方式中，第一部分和第二部分均为多个，多个第一部分和多个第二部分沿半导体衬底的第一方向交替排布，掩膜开口为多个，在半导体衬底内形成沟槽包括：在半导体衬底内形成多个沟槽；多个沟槽在与半导体衬底平行的平面上的正投影与多个掩膜开口在该平面上的正投影一一对应重叠。
18、本申请第二方面提供了一种半导体器件的制造方法，包括：在第一类型半导体区域形成第一半导体器件，在第二类型半导体区域形成第二半导体器件，第一类型半导体区域与第二类型半导体区域交替设置且材料不同；采用上述任一种实施方式的方法形成沟槽，隔离第一半导体器件和第二半导体器件。
19、本申请第三方面提供了一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，其特征在于，控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，存储器中存储有计算机程序，计算机程序被处理器执行时实现上述任一种实施方式的刻蚀方法。
20、上述技术方案中的优点或有益效果至少包括：通过先执行改性层生成步骤将第一部分从掩膜开口暴露出的表面改性为第一改性层以及将第二部分从掩膜开口暴露出的表面改性为第二改性层，可以减小第一部分暴露出的表面与第二部分暴露出的表面之间的材料特性差异，即第一改性层与第二改性层之间的材料特性差异小于第一部分与第二部分之间的材料特性差异，使得第一部分暴露出的表面和第二部分暴露出的表面与刻蚀气体的反应速率差异变小或者对于卤族元素和物理轰击刻蚀产生的反应差异变小，从而减小第一部分暴露出的表面与第二部分暴露出的表面之间的刻蚀速率差异。继而，再执行改性层刻蚀步骤，沿掩膜开口同时刻蚀沟槽底部的第一改性层和第二改性层，可减小深度上的负载效应。如此，通过交替循环执行预设次数的改性层生成步骤和改性层刻蚀步骤，可实现刻蚀沟槽底部的第一改性层到第一目标深度以及刻蚀沟槽底部的第二改性层到第二目标深度，形成深度差异较小的沟槽，改善深度上的负载效应。此外，当执行改性层刻蚀步骤时，保留沟槽侧壁的第一改性层和第二改性层，能起到侧壁保护作用，避免沟槽被横向蚀刻消耗，从而改善关键尺寸上的负载效应。
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1.一种形成沟槽的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层刻蚀步骤的工艺条件包括：刻蚀工艺为各向异性刻蚀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分背离所述掩膜层的一侧，所述第三部分的材料与所述第一部分的材料相同；所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分背离所述掩膜层的一侧，所述第三部分的材料与所述第一部分的材料相同；所述刻蚀方法还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分的材料具有高电子迁移率，所述第二部分的材料具有高空穴迁移率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤包括对所述第一部分暴露出的表面和所述第二部分暴露出的表面进行材料改性处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤的工艺条件包括：反应气体包括含氧气体、含氢气体或含氮
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤的工艺条件还包括：上电极功率的范围为800W～1000W。
9.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层刻蚀步骤的工艺条件包括：刻蚀气体包括含氯气体和含溴气体中的至少一种。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述含氯气体的流量范围为400sccm～600sccm，所述含溴气体的流量范围为40sccm～100sccm。
11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述改性层刻蚀步骤的工艺条件还包括：
12.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分和所述第二部分均为多个，多个所述第一部分和多个所述第二部分沿所述半导体衬底的第一方向交替排布，所述掩膜开口为多个，在所述半导体衬底内形成沟槽包括：在所述半导体衬底内形成多个所述沟槽；多个所述沟槽在与所述半导体衬底平行的平面上的正投影与多个所述掩膜开口在所述平面上的正投影一一对应重叠。
13.一种半导体器件的制造方法，其特征在于，包括：
14.一种半导体工艺设备，包括工艺腔室、进气组件、上电极组件、下电极组件和控制器，其特征在于，所述控制器包括至少一个处理器和至少一个存储器，所述存储器中存储有计算机程序，所述计算机程序被所述处理器执行时实现如权利要求1至13中任一项所述的方法。
...【技术特征摘要】
1.一种形成沟槽的方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层刻蚀步骤的工艺条件包括：刻蚀工艺为各向异性刻蚀。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分背离所述掩膜层的一侧，所述第三部分的材料与所述第一部分的材料相同；所述方法还包括：
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述半导体衬底还包括第三部分，所述第三部分位于所述第一部分和所述第二部分背离所述掩膜层的一侧，所述第三部分的材料与所述第一部分的材料相同；所述刻蚀方法还包括：
5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一部分的材料具有高电子迁移率，所述第二部分的材料具有高空穴迁移率。
6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤包括对所述第一部分暴露出的表面和所述第二部分暴露出的表面进行材料改性处理。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤的工艺条件包括：反应气体包括含氧气体、含氢气体或含氮气体。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述改性层生成步骤的工艺条件还包括：上电极功率...
【专利技术属性】
技术研发人员：曾丽，杨光，王京，骆壮，
申请(专利权)人：北京北方华创微电子装备有限公司，
类型：发明
国别省市：
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