一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法，應(yīng)用于一半導(dǎo)體器件的制備工藝中，該半導(dǎo)體器件包括一襯底，所述襯底形成有源區(qū)和漏區(qū)，位于源區(qū)和漏區(qū)之間位于所述襯底之上形成有柵極，所述柵極還形成側(cè)壁及側(cè)墻結(jié)構(gòu)；采用等離子刻蝕工藝刻蝕去除位于襯底內(nèi)源區(qū)和漏區(qū)的部分；進(jìn)行濕法清洗，并進(jìn)行腔體腐蝕、覆膜和烘烤工藝；繼續(xù)進(jìn)行干法刻蝕工藝去除刻蝕源/漏區(qū)界面的雜質(zhì)，最后在源區(qū)和漏區(qū)生長(zhǎng)一硅鍺層。本發(fā)明通過(guò)增加一干法刻蝕工藝，可更好的對(duì)襯底與源漏區(qū)交界的刻蝕表面存在的雜質(zhì)進(jìn)行清理，同時(shí)還可改善刻蝕表面的平整度，在后續(xù)制備應(yīng)硅鍺時(shí)不會(huì)在界面產(chǎn)生晶格損傷，提高器件良率及產(chǎn)品性能。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，具體涉及一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，半導(dǎo)體行業(yè)一種遵循著摩爾定律的發(fā)展，即:當(dāng)價(jià)格不變時(shí)，集成電路上可容納的晶體管數(shù)目，約每隔18個(gè)月便會(huì)增加一倍，性能也將提升一倍。從始至今，人們一直致力研究制造出高性能的半導(dǎo)體器件以實(shí)現(xiàn)更快的運(yùn)算速度。
[0003]眾所周知，CMOS電路的性能在很大程度上受PMOS的制約，因此，任何技術(shù)如果能夠把PMOS的性能提高到NMOS的水平都被認(rèn)為是有利的。在90nm的PMOS工藝中，Intel(英特爾)的工程師將器件的源、漏刻蝕去除，然后重新淀積硅鍺層，這樣源極和漏極就會(huì)對(duì)溝道產(chǎn)生一個(gè)壓縮應(yīng)力，從而提高PMOS的傳輸特性，進(jìn)而提升器件性能。
[0004]硅鍺源/漏植入致應(yīng)變技術(shù)是將硅鍺鑲嵌到源漏區(qū)，從而在溝道處產(chǎn)生壓縮形變，提聞PMOS晶體管的載流子遷移率，而載流子遷移率的提聞可導(dǎo)致聞的驅(qū)動(dòng)電流，提聞晶體管性能。
[0005]在硅襯底上生長(zhǎng)硅鍺薄膜，生長(zhǎng)應(yīng)變層的工藝即外延工藝過(guò)程，如果未對(duì)界面進(jìn)行處理就生長(zhǎng)硅鍺層，硅鍺將不能形成很好的單晶結(jié)構(gòu)，在生長(zhǎng)過(guò)程中就會(huì)發(fā)生弛豫現(xiàn)象，薄膜中積累的應(yīng)變會(huì)引起晶面滑移，使界面原子排列錯(cuò)開(kāi)，應(yīng)變急劇釋放，在薄膜中產(chǎn)生大量缺陷，導(dǎo)致應(yīng)變弛豫。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)中，一般采用如下技術(shù)方案制備硅鍺應(yīng)變層:
[0007]提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一襯底I，優(yōu)選的，該襯底為娃襯底；該襯底I形成有源區(qū)和漏區(qū)，位于源區(qū)和漏區(qū)之間位于襯底之上形成有柵極2，所述柵極還形成側(cè)壁3及側(cè)墻結(jié)構(gòu)4 ;刻蝕去除襯底I內(nèi)源漏區(qū)的硅，形成圖2所示結(jié)構(gòu)；
[0008]由于經(jīng)過(guò)刻蝕后源漏區(qū)的刻蝕界面容易有晶格損傷的存在，如果直接進(jìn)行硅鍺外沿生長(zhǎng)會(huì)在硅鍺-硅界面形成缺陷，影響器件性能，因此還需要對(duì)刻蝕界面進(jìn)行處理，以使刻蝕界面更加平整:進(jìn)行預(yù)處理工藝，即采用濕法清洗去除源漏區(qū)刻蝕界面的雜質(zhì)，并進(jìn)行干燥后，最后在源漏區(qū)生長(zhǎng)一硅鍺層5。
[0009]由于傳統(tǒng)的濕法清洗不能做到對(duì)晶圓表面進(jìn)行細(xì)微的處理，致使在晶圓表面有局部的殘余雜質(zhì)，或是高低不平，如圖3所示，在經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的預(yù)處理后很難得到一較理想的形貌，導(dǎo)致在硅鍺層5外延生長(zhǎng)后，在界面產(chǎn)生缺陷源，如圖4所示；而嚴(yán)重的缺陷可能延續(xù)到硅鍺的生長(zhǎng)表面并容易形成晶格損傷，導(dǎo)致硅鍺將不能形成很好的單晶結(jié)構(gòu)，在生長(zhǎng)過(guò)程中就會(huì)發(fā)生弛豫，薄膜中積累的應(yīng)變會(huì)引起晶面滑移，使界面原子排列錯(cuò)開(kāi)，應(yīng)變急劇釋放，在薄膜中產(chǎn)生大量缺陷，導(dǎo)致應(yīng)變弛豫，進(jìn)而影響器件性能，這是本領(lǐng)域技術(shù)人員所不想看到的。
[0010]中國(guó)專(zhuān)利(CN 102104067A)公開(kāi)了一種外延生長(zhǎng)源/漏區(qū)的晶體管，包括:襯底；位于所述襯底之上的柵極結(jié)構(gòu)；形成于襯底中，位于所述柵極結(jié)構(gòu)兩側(cè)的源區(qū)和漏區(qū)，所述源區(qū)和漏區(qū)包括摻雜的第一同質(zhì)外延層、位于所述第一同質(zhì)外延層之上的摻雜的異質(zhì)外延層以及位于所述異質(zhì)外延層之上的摻雜的第二同質(zhì)外延層。
[0011]該專(zhuān)利通過(guò)刻蝕源漏極然后在源漏區(qū)制備一材料層，但是在刻蝕去除源漏區(qū)后，可能在界面留有雜質(zhì)和顆粒，如果直接制備外延層會(huì)在界面造成缺陷，進(jìn)而影響器件性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]本發(fā)明提供了一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法，在刻蝕去除源漏極和清洗工藝后，再進(jìn)行一干法刻蝕工藝，以去除刻蝕界面殘留的雜質(zhì)，然后再進(jìn)行后續(xù)的硅鍺外延層生產(chǎn)工藝。本發(fā)明通過(guò)增加一干法刻蝕刻蝕工藝可很好去除刻蝕界面存在的雜質(zhì)并改善不平整的表面，減少源/漏極與襯底界面的缺陷。
[0013]本發(fā)明采用的技術(shù)方案為:
[0014]一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法，應(yīng)用于一半導(dǎo)體器件的制備工藝中，該半導(dǎo)體器件包括一襯底，所述襯底形成有源區(qū)和漏區(qū)，位于源區(qū)和漏區(qū)之間位于所述襯底之上形成有柵極，所述柵極還形成側(cè)壁及側(cè)墻結(jié)構(gòu)，其中，包括以下步驟:
[0015]采用第一刻蝕工藝刻蝕去除位于襯底內(nèi)源區(qū)和漏區(qū)的部分；然后進(jìn)行清洗，并進(jìn)行腔體腐蝕、覆膜和一烘烤工藝；
[0016]繼續(xù)進(jìn)行第二刻蝕工藝去除刻蝕源/漏區(qū)界面的雜質(zhì)，最后在源區(qū)和漏區(qū)生長(zhǎng)一應(yīng)變層。
[0017]上述的方法，其中，所述第一刻蝕工藝為等離子刻蝕工藝，并采用濕法刻蝕工藝進(jìn)行清洗。
[0018]上述的方法，其中，在進(jìn)行烘烤時(shí)通入H2。
[0019]上述的方法，其中，所述第二刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。
[0020]上述的方法，其中，采用氯化氫為反應(yīng)氣體進(jìn)行所述干法刻蝕工藝。
[0021]上述的方法，其中，在高溫低壓的環(huán)境下進(jìn)行所述干法刻蝕工藝，即在溫度為700?800°C，壓力為100?600Torr的條件下進(jìn)行刻蝕。
[0022]上述的方法，其中，所述應(yīng)變層為硅鍺層。
[0023]上述的方法，其中，采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝制備所述硅鍺層。
[0024]上述的方法，其中，所述方法應(yīng)用于嵌入式或非嵌入式硅鍺外沿生長(zhǎng)工藝。
[0025]由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在源漏區(qū)制備硅鍺外延層前，先采用一干法刻蝕工藝對(duì)源漏區(qū)界面的雜質(zhì)進(jìn)行處理，使得源漏區(qū)-襯底界面變得更加平整，在后續(xù)形成硅鍺時(shí)可避免在界面處形成缺陷，提高生產(chǎn)工藝。
【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0026]通過(guò)閱讀參照以下附圖對(duì)非限制性實(shí)施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明及其特征、夕卜形和優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更明顯。在全部附圖中相同的標(biāo)記指示相同的部分。并未刻意按照比例繪制附圖，重點(diǎn)在于示出本發(fā)明的主旨。
[0027]圖1為現(xiàn)有技術(shù)中在襯底源漏區(qū)形成硅鍺層的示意圖；
[0028]圖2為刻蝕去除源漏極后器件截面圖；
[0029]圖3為現(xiàn)有技術(shù)經(jīng)過(guò)預(yù)處理后的器件截面圖；
[0030]圖4為現(xiàn)有技術(shù)在源漏區(qū)生長(zhǎng)硅鍺層后的器件截面圖；[0031]圖5為本發(fā)明進(jìn)行干法刻蝕工藝時(shí)的示意圖；
[0032]圖6為本發(fā)明干法刻蝕工藝完成后的器件截面圖
[0033]圖7為本發(fā)明在源漏區(qū)生長(zhǎng)硅鍺層后的器件截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說(shuō)明:
[0035]本發(fā)明提供了一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法，應(yīng)用于嵌入式或非嵌入式硅鍺外沿生長(zhǎng)工藝中，包括以下步驟:
[0036]步驟S1:首先提供一半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)，該半導(dǎo)體結(jié)構(gòu)包括一襯底1，優(yōu)選的，該襯底為硅襯底；該襯底I形成有源區(qū)和漏區(qū)，位于源區(qū)和漏區(qū)之間位于襯底I之上形成有柵極2，柵極2還形成側(cè)壁3及側(cè)墻結(jié)構(gòu)4。
[0037]步驟S2:采用光刻工藝并結(jié)合干法刻蝕去除位于襯底I內(nèi)的源漏區(qū)部分。具體步驟為:旋涂一層光刻膠，然后進(jìn)行曝光顯影工藝，在光刻膠中形成一暴露出源漏區(qū)的開(kāi)口，然后利用該開(kāi)口向下進(jìn)行等離子刻蝕去除位于位于源漏區(qū)的硅。在進(jìn)行刻蝕后，由于等離子刻蝕的特性，容易在刻蝕界面留有雜質(zhì)，同時(shí)可能刻蝕不充分，形成不規(guī)則的刻蝕表面，因此需要進(jìn)行后續(xù)的處理工藝來(lái)對(duì)刻蝕界面進(jìn)行處理，可參照?qǐng)D2所示。
[0038]步驟S3:對(duì)襯底進(jìn)行預(yù)處理工藝，包括:濕法清洗，以去除刻蝕界面的顆粒及氧化膜，然后進(jìn)行腔體腐蝕、覆膜，再對(duì)襯底進(jìn)行烘烤工藝使硅片保持干燥，如圖3所示。由于簡(jiǎn)單的濕法清洗不能完全去除刻蝕表面的雜質(zhì)，導(dǎo)致在刻蝕界面還會(huì)留有雜質(zhì)，同時(shí)并不能夠得到一光滑的表面，因此本發(fā)明繼續(xù)下一步驟對(duì)剩余的雜質(zhì)進(jìn)行進(jìn)一步清理，進(jìn)而改善源漏區(qū)刻蝕表面的平整度。
[0039]步驟S4:在高溫低壓的環(huán)境下，采用干法刻蝕去除源漏區(qū)刻蝕表面剩余的顆粒雜質(zhì)，并改善不平整的刻蝕表面。在本發(fā)明的實(shí)施例中，將硅片置于溫度為700?800°C (如7001:，7501:，8001:等值)，壓力為 100 ?600Torr (如 lOOTorr，300Torr，600Torr 等值)的條件下，并選用氯化氫為反應(yīng)氣體進(jìn)行干法刻蝕，以對(duì)刻蝕表面進(jìn)行進(jìn)一步清理。在對(duì)晶圓進(jìn)行清洗后，由于濕法清洗液無(wú)法做到對(duì)晶圓表面細(xì)微的雜質(zhì)和顆粒進(jìn)行去除，導(dǎo)致在源漏區(qū)刻蝕表面形成有細(xì)微的顆?；螂s質(zhì)，同時(shí)改善不平整表面的程度也比較有限，因此本發(fā)明在高溫低壓的情況下繼續(xù)采用了一干法刻蝕來(lái)對(duì)缺陷表面進(jìn)行進(jìn)一步處理，如圖5-6所示，采用干法刻蝕可有效去除源漏區(qū)刻蝕界面未被清洗掉的雜質(zhì)，同時(shí)還可去除刻蝕表面可能存在的凸起物，使刻蝕表面更加平整，進(jìn)而改善刻蝕表面的光滑度。
[0040]進(jìn)一步的，本發(fā)明在高溫低壓(即溫度為700?800°C，壓力為100?600Torr)的條件下采用氯化氫氣體進(jìn)行刻蝕，不會(huì)對(duì)硅襯底造成損傷，同時(shí)能夠得到一最佳的刻蝕效果O
[0041]步驟S5:在源漏區(qū)制備一應(yīng)變層，該材料層根據(jù)不同的工藝可采用不同的技術(shù)方案制備形成，如在嵌入式或非嵌入式硅鍺工藝中，采用選擇性外沿生長(zhǎng)工藝于源漏區(qū)制備一硅鍺層6，通過(guò)在源漏區(qū)制備一硅鍺層6，從而在溝道處產(chǎn)生壓縮形變，提高晶體管的載流子遷移率，進(jìn)而提高驅(qū)動(dòng)電流，有利于晶體管性能的提升。由于本發(fā)明在對(duì)源漏區(qū)表面進(jìn)行傳統(tǒng)的預(yù)處理后，又在高溫低壓的環(huán)境下采用氯化氫作為反應(yīng)氣體進(jìn)行干法刻蝕，可更加徹底去除界面殘留的雜質(zhì)，并改善不平整的的表面，使得硅鍺應(yīng)變層與硅襯底的界面更加平滑，在界面處不宜產(chǎn)生缺陷和晶格損傷，避免漏電流的產(chǎn)生，進(jìn)而提升器件性能。
[0042]綜上所述，由于本發(fā)明采用了以上技術(shù)方案，在使用濕法清洗去除刻蝕界面的雜質(zhì)后，繼續(xù)在高溫低壓的條件下進(jìn)行一干法刻蝕工藝，以更加徹底去除界面的雜質(zhì)，改善刻蝕表面的粗糙度和清潔度，同時(shí)也使得后續(xù)生長(zhǎng)的硅鍺層與襯底的交界面更加平滑，不會(huì)在交界面產(chǎn)生晶格損傷，減少漏電流的產(chǎn)生，提高器件性能。本發(fā)明可應(yīng)用于嵌入式或非嵌入式硅鍺外沿生長(zhǎng)工藝中，并不局限于此工藝，在某些工藝中去除源漏區(qū)后，在源漏區(qū)在生長(zhǎng)碳化硅或其他材料也可通過(guò)本發(fā)明采用的技術(shù)方案來(lái)達(dá)到的更好的清洗效果，故在此不予贅述。
[0043]以上對(duì)本發(fā)明的較佳實(shí)施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實(shí)施方式，其中未盡詳細(xì)描述的設(shè)備和結(jié)構(gòu)應(yīng)該理解為用本領(lǐng)域中的普通方式予以實(shí)施；任何熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明技術(shù)方案范圍情況下，都可利用上述揭示的方法和技術(shù)內(nèi)容對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案作出許多可能的變動(dòng)和修飾，或修改為等同變化的等效實(shí)施例，這并不影響本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容。因此，凡是未脫離本發(fā)明技術(shù)方案的內(nèi)容，依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)實(shí)質(zhì)對(duì)以上實(shí)施例所做的任何簡(jiǎn)單修改、等同變化及修飾，均仍屬于本發(fā)明技術(shù)方案保護(hù)的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種改善應(yīng)變層界面缺陷的方法，應(yīng)用于一半導(dǎo)體器件的制備工藝中，該半導(dǎo)體器件包括一襯底，所述襯底形成有源區(qū)和漏區(qū)，位于源區(qū)和漏區(qū)之間位于所述襯底之上形成有柵極，所述柵極還形成側(cè)壁及側(cè)墻結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括以下步驟: 采用第一刻蝕工藝刻蝕去除位于襯底內(nèi)源區(qū)和漏區(qū)的部分；然后進(jìn)行清洗，并進(jìn)行腔體腐蝕、覆膜和一烘烤工藝； 繼續(xù)進(jìn)行第二刻蝕工藝去除刻蝕源/漏區(qū)界面的雜質(zhì)，最后在源區(qū)和漏區(qū)生長(zhǎng)一應(yīng)變層。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一刻蝕工藝為等離子刻蝕工藝，并采用濕法刻蝕工藝進(jìn)行清洗。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，在進(jìn)行烘烤時(shí)通入H2。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述第二刻蝕工藝為干法刻蝕工藝。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其特征在于，采用氯化氫為反應(yīng)氣體進(jìn)行所述干法刻蝕工藝。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，在高溫低壓的環(huán)境下進(jìn)行所述干法刻蝕工藝，即在溫度為700?800°C，壓力為100?600Torr的條件下進(jìn)行刻蝕。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述應(yīng)變層為硅鍺層。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，采用選擇性外延生長(zhǎng)工藝制備所述硅鍺層。
9.如權(quán)利要求1?8任意一項(xiàng)所述的方法，其特征在于，所述方法應(yīng)用于嵌入式或非嵌入式硅鍺外沿生長(zhǎng)工藝。
【文檔編號(hào)】H01L21/31GK103646856SQ201310554641
【公開(kāi)日】2014年3月19日 申請(qǐng)日期:2013年11月8日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月8日
【發(fā)明者】周海峰, 譚俊, 高劍琴, 李潤(rùn)領(lǐng) 申請(qǐng)人:上海華力微電子有限公司