一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導(dǎo)體器件制備領(lǐng)域，特別涉及一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法。
【背景技術(shù)】
[0002]Fin-FET是具有鰭型溝道結(jié)構(gòu)的晶體管，它利用薄鰭的幾個(gè)表面作為溝道，從而可以防止傳統(tǒng)晶體管中的短溝道效應(yīng)，同時(shí)可以增大工作電流。
[0003]目前，在FinFet的器件制造工藝中，為了增加載流子的遷移率以滿(mǎn)足器件速度的要求，通常在NMOS和PMOS晶體管的源漏區(qū)域中引入不同的材料，以將壓力引入溝道。通常的做法是，對(duì)于PMOS器件，在鰭的源漏區(qū)域上外延生長(zhǎng)出SiGe的應(yīng)力層，由于SiGe晶格常數(shù)大于Si，故該應(yīng)力層會(huì)對(duì)溝道區(qū)施加壓力；對(duì)于NMOS器件，在鰭的源漏區(qū)域上外延生長(zhǎng)出Si:C的應(yīng)力層，由于Si:C的晶格常數(shù)小于Si，故該應(yīng)力層對(duì)溝道區(qū)提供張力。
[0004]外延工藝是在半導(dǎo)體材料上生長(zhǎng)出SiGe，Ge，SiC, GeSn等應(yīng)變材料的方法。在FinFet的源漏區(qū)外延工藝中，是在鰭的源漏區(qū)域上選擇性的外延應(yīng)力薄膜，在進(jìn)行外延之前，需要將外延區(qū)域(暴露的Si區(qū)域)的自然氧化層去除。
[0005]目前，在FinFet的源漏區(qū)外延工藝之前，采用HF-last處理工藝，S卩，在進(jìn)入外延反應(yīng)腔室之前，將硅片放置于一定配比的HF稀釋溶液中，腐蝕去除自然氧化層，而后用去離子水沖洗并甩干，并快速放入反應(yīng)腔室內(nèi)進(jìn)行外延工藝。
[0006]然而，去除自然氧化層的工藝中，參考圖1和圖3所示，暴露在外的區(qū)域有:三維立體結(jié)構(gòu)的氮化娃材料側(cè)墻(spacer) 110,柵極頂部等離子體增強(qiáng)(PE)淀積的S12掩膜層109 (圖1未示出)，高致密性的淺溝槽隔離104 二氧化硅(STI S12)和Si Finl02兩端的源漏區(qū)。在HF-1ast處理工藝中，通常通過(guò)控制刻蝕時(shí)間，來(lái)徹底去除自然氧化層，但問(wèn)題在于，如果漂洗時(shí)間過(guò)短，就會(huì)提高外延工藝的的熱預(yù)算；如果漂洗時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，會(huì)使得側(cè)墻110和掩膜層109的損失過(guò)多，使得柵極108暴露出，在選擇性外延工藝中會(huì)形成“蘑菇(mushroom) ” 120的缺陷，參考圖3所示，進(jìn)而造成器件的失效。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]有鑒于此，本發(fā)明提供了一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法，有效去除自然氧化層，減少缺陷產(chǎn)生。
[0008]一種FinFet器件的源漏外延前自然氧化層的去除方法，包括步驟:
[0009]進(jìn)行RCA清洗；
[0010]以稀釋的BOE溶液濕法腐蝕去除自然氧化層。
[0011]可選的，在進(jìn)行自然氧化層的去除之后，還包括步驟:用高純的&或者隊(duì)或惰性氣體進(jìn)行晶片的吹掃干燥。
[0012]可選的，稀釋的BOE溶液為由7:1的BOE試劑稀釋。
[0013]可選的，進(jìn)行稀釋的比例為1/20。
[0014]可選的，腐蝕時(shí)間為60s。
[0015]可選的，進(jìn)行稀釋的比例為1/10、1/30或1/40。
[0016]可選的，進(jìn)行RCA清洗的步驟包括:進(jìn)行SPM和SC2的清洗。
[0017]本發(fā)明提供的FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法，采用稀釋的BOE濕法腐蝕的方式，進(jìn)行自然氧化層的去除，該溶液對(duì)氮化硅側(cè)墻具有好的刻蝕選擇性，且溶液中的NH4F成份可以控制酸堿值，并且補(bǔ)充F離子的缺乏，這樣來(lái)維持穩(wěn)定的刻蝕速率，有效地去除自然氧化層的同時(shí)，減少其它區(qū)域介質(zhì)層的損失，避免后續(xù)選擇性外延過(guò)程中“蘑菇”缺陷的產(chǎn)生。另外溶液中含有較多的H離子，腐蝕后在鰭表面吸附，抑制了漂洗后自然氧化層的快速生長(zhǎng)。
【附圖說(shuō)明】
[0018]圖1為FinFet器件源漏外延前的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2為FinFet器件源漏外延后的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖3為現(xiàn)有技術(shù)中產(chǎn)生“蘑菇”缺陷的FinFet器件的截面示意圖；
[0021]圖4為根據(jù)本發(fā)明的FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法的流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022]為使發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】做詳細(xì)的說(shuō)明。
[0023]在下面的描述中闡述了很多具體細(xì)節(jié)以便于充分理解本發(fā)明，但是本發(fā)明還可以采用其他不同于在此描述的其它方式來(lái)實(shí)施，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在不違背本發(fā)明內(nèi)涵的情況下做類(lèi)似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開(kāi)的具體實(shí)施例的限制。
[0024]在本發(fā)明中提供了一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法，也就是在需要進(jìn)行源漏外延工藝之前，去除暴露的鰭的表面上的自然氧化層，通常的，在該步驟中，器件包括:鰭；鰭之間的隔離；鰭上柵極；柵極側(cè)壁上的側(cè)墻；以及，鰭的頂部的掩膜層。此時(shí)，鰭的兩端為源漏的形成區(qū)域，在后續(xù)的步驟中，需要在該源漏區(qū)域進(jìn)行選擇性外延，以加強(qiáng)溝道的應(yīng)力作用，在此之前，需要將源漏區(qū)域硅表面的自然氧化層去除掉。
[0025]為了更好的理解本發(fā)明的技術(shù)方案和技術(shù)效果，以下將結(jié)合流程圖1和具體的實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)的描述。
[0026]在進(jìn)行自然氧化層的去除之前，首先，提供FinFet器件結(jié)構(gòu)，參考圖1所示。
[0027]在本實(shí)施例中，如圖1所示，具體的，首先，提供襯底100，襯底100可以為Si襯底、Ge襯底、SiGe襯底、SOI (絕緣體上石圭,Silicon On Insulator)或GOI (絕緣體上鍺，Germanium On Insulator)等。在其他實(shí)施例中，所述半導(dǎo)體襯底還可以為包括其他元素半導(dǎo)體或化合物半導(dǎo)體的襯底，例如GaAs、InP或SiC等，還可以為疊層結(jié)構(gòu)，例如Si/SiGe等，還可以其他外延結(jié)構(gòu)，例如SGOI (絕緣體上鍺硅)等。本實(shí)施例中，襯底100為體硅襯
。
[0028]而后，采用刻蝕技術(shù)，例如RIE (反應(yīng)離子刻蝕)的方法，刻蝕襯底100來(lái)形成鰭102。
[0029]接著，進(jìn)行填充二氧化硅的隔離材料，并進(jìn)行平坦化工藝，可以使用濕法腐蝕，使用氫氟酸腐蝕去除一定厚度的隔離材料，保留部分的隔離材料在鰭102之間，從而形成了隔離104。
[0030]而后，分別淀積柵介質(zhì)材料和柵極材料，柵介質(zhì)材料可以為熱氧化層或高k介質(zhì)材料，高k介質(zhì)材料例如鉿基氧化物，HFO2, HfS1, HfS1N, HfTaO, HfT1等，柵極材料可以包括金屬柵極或多晶硅，例如可以包括:T1、TiAlx、TiN、TaNx、HfN、TiCx、TaCx、HfCx、Ru、TaNx、TiAlN、WCN、MoAlN、RuOx、多晶硅或其他合適的材料，或他們的組合。接著，淀積掩膜層(圖未示出)，如等離子體增強(qiáng)(PE)的二氧化硅的掩膜層，并進(jìn)行刻蝕，形成跨過(guò)鰭102的柵介質(zhì)層106和柵極108。最后，可以通過(guò)淀積氮化硅，而后進(jìn)行RIE (反應(yīng)離子刻蝕)，從而形成氮化硅的側(cè)墻110。
[0031]這樣，就形成了 FinFet器件源漏外延之前的器件結(jié)構(gòu)。
[0032]而后，可以進(jìn)行FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除。
[0033]首先，在步驟SOI，進(jìn)行RCA清洗。
[0034]在該步驟中，進(jìn)行RCA清洗，以去除晶片表面的玷污。本實(shí)施例中，先進(jìn)行SCl (或稱(chēng)APM，H2S04/H202/H20)清洗，以去除晶片表面含碳的玷污，如有機(jī)殘留等；接著，在稀釋的HF (DHF)溶液中去除SCl溶液中的強(qiáng)氧化劑形成的氧化物，漂洗時(shí)間取決于HF溶液的濃度，在一個(gè)實(shí)施例中漂洗時(shí)間小于1s ;接著，進(jìn)行SC2 (HC1/H202/H20)的清洗，以去除晶片表面微量的金屬粒子，并進(jìn)行甩干干燥。
[0035]而后，在步驟S02，以稀釋的BOE溶液濕法腐蝕去除自然氧化層。
[0036]在本實(shí)施例中，選擇參數(shù)為7:1的BOE試劑，稀釋比例為1/20，即I體積的7:1的BOE試劑，加入20體積的高純水(去離子水)進(jìn)行稀釋?zhuān)♂尯蟮娜芤哼M(jìn)行腐蝕的時(shí)間可以設(shè)定為60s。在該配比下，自然氧化層的去除量在50埃左右，維持穩(wěn)定的刻蝕速率，且對(duì)其它區(qū)域介質(zhì)層的損失較少。
[0037]在其他實(shí)施例中，可以改變稀釋比例和腐蝕時(shí)間來(lái)達(dá)到相同的去除量，如仍選擇參數(shù)為7:1的BOE試劑，稀釋比例可以為1/10、1/30或1/40，相應(yīng)的減小或增加腐蝕時(shí)間，以去除自然氧化層，同時(shí)，由于溶液中含有較多的H離子，在鰭的源漏區(qū)域表面吸附，形成氫鍵的鈍化層，抑制了漂洗后自然氧化層的快速生長(zhǎng)。
[0038]在進(jìn)行腐蝕之后，還可以用惰性氣體進(jìn)行晶片的吹掃干燥，例如用大量的高純的H2或者N2或Ar等惰性氣體吹掃晶片表面，以隔絕氧氣，起到抑制自然氧化物層再次生成，此處高純氣體是指氣體中含氧量小于lppb。
[0039]而后，就可以進(jìn)行源漏外延生長(zhǎng)，形成源漏區(qū)的外延層112，參考圖2所示。
[0040]在一個(gè)實(shí)施例中，可以進(jìn)行SiGe或S1:C的選擇性外延生長(zhǎng)，以在鰭的兩端的源漏區(qū)域生長(zhǎng)出外延層，以增強(qiáng)溝道的應(yīng)力作用，提高器件的載流子遷移率。
[0041]本發(fā)明的自然氧化層的去除方法，有效地去除了鰭源漏區(qū)域表面的自然氧化層，減少了其它區(qū)域介質(zhì)材料的損失，有效地避免了在源漏區(qū)選擇性外延生長(zhǎng)過(guò)程中mushroom的產(chǎn)生，避免器件的失效。
[0042]雖然本發(fā)明是結(jié)合以上實(shí)施例進(jìn)行描述的，但本發(fā)明并不被限定于上述實(shí)施例，而只受所附權(quán)利要求的限定，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠容易地對(duì)其進(jìn)行修改和變化，但并不離開(kāi)本發(fā)明的實(shí)質(zhì)構(gòu)思和范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法，其特征在于，包括步驟: 進(jìn)行RCA清洗； 以稀釋的BOE溶液濕法腐蝕去除自然氧化層。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除方法，其特征在于，在進(jìn)行自然氧化層的去除之后，還包括步驟:用高純的H2或者N2或惰性氣體進(jìn)行晶片的吹掃干燥。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除方法，其特征在于，稀釋的BOE溶液為由7:1的BOE試劑稀釋。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的去除方法，其特征在于，進(jìn)行稀釋的比例為1/20。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的去除方法，其特征在于，腐蝕時(shí)間為60s。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的去除方法，其特征在于，進(jìn)行稀釋的比例為1/10、1/30或1/40 07.根據(jù)權(quán)利要求1所述的去除方法，其特征在于，進(jìn)行RCA清洗的步驟包括:進(jìn)行SC1、稀釋的HF和SC2的清洗。
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明提供了一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法，包括步驟：進(jìn)行RCA清洗；以稀釋的BOE溶液濕法腐蝕去除自然氧化層。本發(fā)明的去除方法，易于維持穩(wěn)定的刻蝕速率，有效地去除自然氧化層的同時(shí)，減少其它區(qū)域介質(zhì)層的損失，避免后續(xù)選擇性外延過(guò)程中“蘑菇”缺陷的產(chǎn)生。
【IPC分類(lèi)】H01L21/02, H01L21/336
【公開(kāi)號(hào)】CN105632888
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201410601931
【發(fā)明人】王桂磊, 崔虎山, 殷華湘, 李俊峰, 趙超
【申請(qǐng)人】中國(guó)科學(xué)院微電子研究所
【公開(kāi)日】2016年6月1日
【申請(qǐng)日】2014年10月30日