專利名稱：一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法
技術領域：
本發(fā)明涉及集成電路技術領域，且特別涉及一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法。
背景技術：
隨著半導體技術的發(fā)展，硅半導體器件特征尺寸在不斷減小。各種CMOS技術發(fā)展都在尋求在不顯著增加半導體器件漏電流的前提下，提高器件開態(tài)導通電流、提高器件速度的方法。其中，應力技術是改變硅半導體器件溝道應力(壓應力對PM0S，張應力對NM0S)，提高載流子在導電溝道中遷移率，從而提高器件性能的有效方法。業(yè)界硅半導體器件制造技術領先的Intel公司在90nm技術代的產(chǎn)品中采用嵌入式鍺娃(embedded SiGe)來 提升PMOS器件的空穴(hole)溝道遷移率，從而提高器件性能。而半導體代工業(yè)界也普遍在40nm技術代高性能電路中也采用嵌入式鍺硅應力層來提升器件性能。其實現(xiàn)方法在于在PMOS的柵極形成之后，將傳統(tǒng)的源漏區(qū)域的體硅材料移除，再在PMOS源漏區(qū)域外延生長鍺硅層。由于單晶鍺的晶格常數(shù)比單晶硅大，所以源漏區(qū)外延生長的鍺硅層會擠壓PMOS器件溝道區(qū)域，引起溝道的壓應力，進而提升空穴的遷移率和增大PMOS開態(tài)導通電流。如果外延生長鍺硅層具有很多缺陷，就會使器件的性能降低，因此保證無缺陷的外延生長鍺硅層對獲得高性能的器件是很重要的。然而，要實現(xiàn)無缺陷的外延生長鍺硅層，難度很大，限制條件很多，其中，對進行需要進行外延生長鍺硅層的硅界面的處理尤其重要。因為如果硅界面雜質(zhì)或缺陷較多，就會導致外延生長出的鍺硅層出現(xiàn)缺陷，甚至多晶態(tài)和非晶態(tài)，導致外延生長失敗。因此，需要改進清洗工藝，消除硅界面雜質(zhì)或缺陷，從而有利于后續(xù)無缺陷的鍺硅層外延生長。
發(fā)明內(nèi)容
針對以上問題，為克服現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種在嵌入式鍺硅應變技術PMOS工藝中，在外延生長鍺硅應力層前，對溝道表面進行清洗的方法，旨在修復刻蝕后的溝槽表面上的缺陷和位錯，制備出高質(zhì)量的鍺硅外延層。本發(fā)明提供一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，包括
步驟SOl :經(jīng)光刻和刻蝕，在體硅上形成柵極；
步驟S02 :經(jīng)光刻刻蝕在體硅內(nèi)形成源漏區(qū)的溝槽；
步驟S03 :清洗所述溝槽的表面，并對所述溝槽表面進行氧化工藝，在所述溝槽表面形成氧化物薄膜；
步驟S04 :采用化學方法清潔所述經(jīng)氧化工藝處理的溝槽表面，將所述氧化物薄膜完全去除，直至所述溝槽表面完全暴露出來；
步驟S05 :在所述溝槽表面外延生長嵌入式鍺硅層。優(yōu)選地，步驟S03中，所述氧化工藝為原位蒸汽產(chǎn)生法氧化工藝。優(yōu)選地，所述氧化物薄膜為氧化硅。
優(yōu)選地，所述氧化物薄膜的厚度為lnm-10nm。優(yōu)選地，步驟S04中，利用化學藥劑去除所述氧化物薄膜。優(yōu)選地，所述的化學方法是利用稀釋的氫氟酸對所述氧化物薄膜進行腐蝕。優(yōu)選地，步驟S03中采用濕法清洗所述溝槽的表面。在本發(fā)明提供的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，在外延生長嵌入式鍺硅層之前，先對溝槽表面進行濕法清洗以及增加一層氧化物薄膜，從而去除溝槽表面上的缺陷、位錯等，實現(xiàn)無缺陷的嵌入式鍺硅層的外延生長。
圖I是本發(fā)明的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法的一個較佳實施例的流程示意圖
圖2至圖5是用以說明本發(fā)明的制作方法具體步驟時所形成的示意圖。
具體實施例方式體現(xiàn)本發(fā)明特征與優(yōu)點的實施例將在后段的說明中詳細敘述。應理解的是本發(fā)明能夠在不同的示例上具有各種的變化，其皆不脫離本發(fā)明的范圍，且其中的說明及圖示在本質(zhì)上當作說明之用，而非用以限制本發(fā)明?，F(xiàn)結(jié)合附圖I至圖5，通過一個具體實施例對本發(fā)明的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法進一步詳細說明。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。圖I為本發(fā)明的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法的一個較佳實施例的流程示意圖。圖2至圖5是本發(fā)明的上述實施例的外延生長鍺硅應力層的預清洗方法的具體制備步驟的剖面示意圖。請參閱圖1，如圖所示，在本發(fā)明的該實施例中，一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法包括如下步驟
步驟SOl :請參閱圖2,本實施例可以但不限于是PMOS晶體管。在體娃I表面從下到上依次沉積柵介質(zhì)2、多晶硅3、下氧化層4、硬掩膜層5和上氧化層6，經(jīng)對柵介質(zhì)2、多晶硅
3、下氧化層4、硬掩膜層5和上氧化層6進行光刻和刻蝕，得到柵極，如圖2所示的結(jié)構(gòu)。所采用的沉積方法可以但不限于是化學氣相沉積或物理沉積方法。柵介質(zhì)2的材料可以但不限于是含氮的硅氧化物，硬掩膜層5材料可以但不限于是氮化硅。步驟S02 :請參閱圖3，在帶有柵極的體硅I表面采用但不限于是氣相沉積法(CVD)生長一層掩膜層，還可以是低壓化學氣相沉積法(LPCVD)、高溫氧化物沉積法(HTO)等。該掩膜層可以但不限于是氮化硅。經(jīng)光刻和刻蝕，去除PMOS區(qū)域的掩膜層，保留NMOS區(qū)域的掩膜層，以作為后續(xù)外延生長嵌入式鍺硅薄膜的掩蔽層；然后刻蝕PMOS區(qū)域的源漏區(qū)的體硅1，在體硅I內(nèi)形成溝槽。由于溝槽表面被刻蝕氣氛中高能量的帶電粒子、基團轟擊，從而在刻蝕得到的溝槽表面形成雜質(zhì)或缺陷比如點缺陷、位錯等，這會導致在后續(xù)外延生長嵌入式鍺硅薄膜中形成缺陷。
步驟S03:請參閱圖4，采用濕法對溝槽表面進行清洗后，采用原位蒸汽產(chǎn)生法(ISSG)氧化工藝對溝槽表面進行處理，在溝槽內(nèi)生長出一層氧化物薄膜7。氧化工藝采用的方法可以是爐管熱氧化法、CVD法等，但是由于這些方法制備的氧化物薄膜7的生長質(zhì)量較差，熱預算大，不利于后續(xù)外延生長嵌入式鍺硅薄膜，因此，本實施例中，采用ISSG法，由于ISSG法形成熱氧化物時消耗的硅少，熱預算小，對前后銜接工藝影響少，并且ISSG法得到的氧化物薄膜7均勻性好，不會破壞源漏區(qū)域的溝槽的形狀。在本實施例中，該氧化物薄膜7可以但不限于是氧化硅薄膜，該氧化物薄膜7的厚度是lnm-10nm。步驟S04 :采用化學方法利用化學藥劑清潔溝槽表面，完全去除溝槽內(nèi)的氧化物薄膜7，直至溝槽表面完全暴漏出來。這里所使用的藥劑可以但不限于是稀釋的氫氟酸，利用稀釋的氫氟酸對氧化物薄膜7進行腐蝕從而將其去除。因為在生長氧化物薄膜7的過程中，發(fā)生的氧化反應會消耗溝槽的含有缺陷或雜質(zhì)的表面，那么在后續(xù)去除氧化硅薄膜7的同時，也將該溝槽表面的缺陷或雜質(zhì)去除，在溝槽上形成一個新的表面。采用化學藥劑去除溝槽內(nèi)的氧化物薄膜7優(yōu)點是，不會在溝槽表面上形成新的缺陷比如位錯等。
步驟S05 :請參閱圖5，在上述處理過的無缺陷的溝槽表面外延生長嵌入式鍺硅層8，形成PMOS壓應力導電溝道，提高了空穴遷移率。本發(fā)明提供一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，在預清洗過程中，通過在體硅I內(nèi)的溝槽表面增加氧化物薄膜7，能夠去除溝槽表面上的缺陷，從而實現(xiàn)了無缺陷的嵌入式鍺硅外延生長，確保形成PMOS壓應力溝道，提高器件的性能。上述描述僅是對本發(fā)明較佳實施例的描述，并非對本發(fā)明范圍的任何限定，本發(fā)明領域的普通技術人員根據(jù)上述揭示內(nèi)容做的任何變更、修飾，均屬于權(quán)利要求書的保護范圍。以上所述的僅為本發(fā)明的實施例，所述實施例并非用以限制本發(fā)明的專利保護范圍，因此凡是運用本發(fā)明的說明書及附圖內(nèi)容所作的等同結(jié)構(gòu)變化，同理均應包含在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，包括 步驟SOl :經(jīng)光刻和刻蝕，在體硅上形成柵極； 步驟S02 :經(jīng)光刻和刻蝕，在體硅內(nèi)形成源漏區(qū)的溝槽； 步驟S03 :清洗所述溝槽的表面，并對所述溝槽表面進行氧化工藝，在所述溝槽表面形成氧化物薄膜； 步驟S04 :采用化學方法清潔所述經(jīng)氧化工藝處理的溝槽表面，將所述氧化物薄膜完全去除，直至所述溝槽表面完全暴露出來； 步驟S05 :在所述溝槽表面外延生長嵌入式鍺硅層。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，步驟S03中，所述氧化工藝為原位蒸汽產(chǎn)生法氧化工藝。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，所述氧化物薄膜為氧化硅。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，所述氧化物薄膜的厚度為lnm-10nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，步驟S04中，利用化學藥劑去除所述氧化物薄膜。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，所述的化學方法是利用稀釋的氫氟酸對所述氧化物薄膜進行腐蝕。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其特征在于，步驟S03中采用濕法清洗所述溝槽的表面。
全文摘要
本發(fā)明提供一種外延生長鍺硅應力層的預清洗方法，其包括對多晶硅進行刻蝕；經(jīng)光刻刻蝕在體硅內(nèi)形成源漏區(qū)的溝槽；清洗溝槽的表面，并進行氧化工藝，在溝槽內(nèi)生長一層氧化物薄膜；采用化學方法清潔溝槽表面，去除該氧化物薄膜，直至溝槽表面完全暴露出來；在溝槽表面外延生長嵌入式鍺硅層。本發(fā)明的預清洗方法，在外延生長嵌入式鍺硅層之前，先進行濕法清洗和增加一層氧化物薄膜，再去除這層氧化膜，從而去除溝槽表面上的缺陷、位錯等，實現(xiàn)無缺陷的嵌入式鍺硅層的外延生長，提高器件的性能。
文檔編號H01L21/02GK102945793SQ20121050893
公開日2013年2月27日 申請日期2012年12月3日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月3日
發(fā)明者王全 申請人:上海集成電路研發(fā)中心有限公司