一種去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造領(lǐng)域，更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法。
【背景技術(shù)】
[0002]在提高集成電路芯片性能的眾多方法中，娃應(yīng)變技術(shù)(strain Si)技術(shù)能夠提升器件性能而且節(jié)省制造成本而被廣泛采用在傳統(tǒng)的體硅CMOS (Bulk CMOS)工藝技術(shù)上。對(duì)于η型晶體管，一般在晶體管上沉積拉伸應(yīng)力的氮化硅薄膜材料，如應(yīng)力記憶層(SMT)薄膜和接觸刻蝕停止層(CESL)薄膜。當(dāng)晶體管上沉積的是伸張應(yīng)力的氮化硅薄膜材料時(shí)，在晶體管溝道產(chǎn)生的應(yīng)力也是拉伸應(yīng)力，因此能夠有效提升電子在溝道中的迀移率，提升芯片性能。
[0003]但是當(dāng)工藝節(jié)點(diǎn)升級(jí)到20納米時(shí)，體硅CMOS (bulk CMOS)工藝技術(shù)將無(wú)法獲得等比例縮小(scaling)的性能、成本和功耗優(yōu)勢(shì)。面對(duì)體硅CMOS工藝技術(shù)的這個(gè)極限，三維立體架構(gòu)的鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管(FinFET)技術(shù)因?yàn)榫哂泄牡?、面積小的優(yōu)點(diǎn)被業(yè)界廣泛采用來(lái)取代傳統(tǒng)體硅晶體管技術(shù)以延續(xù)CMOS工藝技術(shù)在20納米及更先進(jìn)技術(shù)節(jié)點(diǎn)的等比例縮小。
[0004]在鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管架構(gòu)中，柵極被設(shè)計(jì)成類似魚(yú)鰭的叉狀三維結(jié)構(gòu)，可以減小溝道漏電流(leakage current)，大幅改善柵極開(kāi)關(guān)電路的控制能力。在η型鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管架構(gòu)中，由于鰭間距(fin pitch)很小無(wú)法提供足夠大的空間來(lái)填充應(yīng)力記憶層薄膜或接觸刻蝕停止層薄膜，通常采用外延生長(zhǎng)工藝在鰭的源漏區(qū)域生成摻磷碳化硅(phosphorus doped SiC)薄膜來(lái)產(chǎn)生鰭形溝道中的拉伸應(yīng)力提高電子在溝道中的迀移率。
[0005]在鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管的制造流程中，首先利用雙重曝光法(double patterning)在硅片上刻蝕出鰭形溝道，再采用流動(dòng)式化學(xué)氣相沉積工藝(Flowable CVD, FCVD)沉積氧化物薄膜填充鰭形溝道間的孔隙，然后用外延生長(zhǎng)工藝在鰭的源漏區(qū)域生成摻磷碳化硅薄膜。
[0006]外延工藝生成的摻磷碳化硅薄膜的一個(gè)突出難題是鰭形溝道的〈111〉晶向生成的薄膜材料存在缺陷層。摻磷碳化硅在鰭形溝道的生成初期，只在〈001〉晶向和〈110〉晶向上生長(zhǎng)?！?01〉晶向和〈110〉晶向上生成的都是性能良好的薄膜可以幫助提高電子在溝道中的迀移率。而隨著薄膜厚度增加，〈111〉晶向上薄膜開(kāi)始生長(zhǎng)，鰭形柵極的〈111〉晶向上生成的雙胞結(jié)構(gòu)缺陷(twins defect)，這層缺陷層會(huì)減低電子在溝道中的迀移率，直接影響芯片性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在上述缺陷，提供一種能夠去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法。
[0008]為了實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的，根據(jù)本發(fā)明，提供了一種去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法，包括:第一步驟:在硅片上形成由隔離結(jié)構(gòu)隔開(kāi)的鰭形柵極結(jié)構(gòu)；第二步驟:在鰭形柵極結(jié)構(gòu)的暴露部分上形成摻磷碳化硅薄膜，其中在摻磷碳化硅薄膜上在〈111〉晶向上形成了缺陷層；第三步驟:采用四甲基氫氧化銨溶液作為刻蝕液處理硅片，以便完全去除摻磷碳化硅薄膜表面在〈111〉晶向上生成的缺陷層；第四步驟:在利用刻蝕液處理硅片之后，清洗去除第三步驟中在硅片上產(chǎn)生的顆粒物。
[0009]優(yōu)選地，在第二步驟中，通過(guò)將鰭形柵極結(jié)構(gòu)的暴露部分浸漬在氫氟酸中來(lái)成長(zhǎng)摻磷碳化硅薄膜。
[0010]優(yōu)選地，在第二步驟中，在形成摻磷碳化硅薄膜之后去除薄膜表面的顆粒物、有機(jī)物和金屬沾污。
[0011]優(yōu)選地，四甲基氫氧化銨溶液的濃度重量比小于2%且大于0.5%。
[0012]優(yōu)選地，四甲基氫氧化銨溶液的濃度重量比小于1.8%且大于0.5%。
[0013]優(yōu)選地，四甲基氫氧化錢(qián)溶液的濃度重量比為1.5%。
[0014]優(yōu)選地，四甲基氫氧化銨溶液的溫度介于攝氏75度至85度之間。
[0015]優(yōu)選地，四甲基氫氧化銨溶液的溫度為攝氏80度。
[0016]優(yōu)選地，在第四步驟中，利用I號(hào)標(biāo)準(zhǔn)清洗液清洗去除第三步驟中在硅片上產(chǎn)生的顆粒物。
[0017]優(yōu)選地，所述隔離結(jié)構(gòu)是淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)。
[0018]本發(fā)明成功的解決了鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管工藝應(yīng)用中遇到的摻磷碳化硅薄膜缺陷問(wèn)題，利用四甲基氫氧化銨在〈001〉，<110>和〈111〉晶向上較均勻的刻蝕速率去除摻磷碳化硅薄膜表面在〈111〉晶向上生成的缺陷層，同時(shí)保證摻磷碳化硅薄膜在鰭形溝道頂部剩余足夠的厚度。
【附圖說(shuō)明】
[0019]結(jié)合附圖，并通過(guò)參考下面的詳細(xì)描述，將會(huì)更容易地對(duì)本發(fā)明有更完整的理解并且更容易地理解其伴隨的優(yōu)點(diǎn)和特征，其中:
[0020]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法的流程圖。
[0021]圖2至圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法的各個(gè)步驟的器件結(jié)構(gòu)圖。
[0022]需要說(shuō)明的是，附圖用于說(shuō)明本發(fā)明，而非限制本發(fā)明。注意，表示結(jié)構(gòu)的附圖可能并非按比例繪制。并且，附圖中，相同或者類似的元件標(biāo)有相同或者類似的標(biāo)號(hào)。
【具體實(shí)施方式】
[0023]為了使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚和易懂，下面結(jié)合具體實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明的內(nèi)容進(jìn)行詳細(xì)描述。
[0024]本發(fā)明提出一種基于鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管架構(gòu)的工藝流程，利用四甲基氫氧化銨在〈001>、〈110>和〈111〉晶向上較均勻的刻蝕速率去除摻磷碳化硅薄膜表面在〈111〉晶向上生成的缺陷層，為20納米及以下技術(shù)節(jié)點(diǎn)提供一種去除摻磷碳化硅薄膜缺陷的解決方案。
[0025]圖1示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法的流程圖，而且圖2至圖4示意性地示出了根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶體管中摻磷碳化硅薄膜缺陷的方法的各個(gè)步驟的器件結(jié)構(gòu)圖。
[0026]如圖1至圖4所示，根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的去除鰭式場(chǎng)效應(yīng)晶