一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体器件制备领域，特别涉及一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法。
【背景技术】
[0002]Fin-FET是具有鳍型沟道结构的晶体管，它利用薄鳍的几个表面作为沟道，从而可以防止传统晶体管中的短沟道效应，同时可以增大工作电流。
[0003]目前，在FinFet的器件制造工艺中，为了增加载流子的迁移率以满足器件速度的要求，通常在NMOS和PMOS晶体管的源漏区域中引入不同的材料，以将压力引入沟道。通常的做法是，对于PMOS器件，在鳍的源漏区域上外延生长出SiGe的应力层，由于SiGe晶格常数大于Si，故该应力层会对沟道区施加压力；对于NMOS器件，在鳍的源漏区域上外延生长出Si:C的应力层，由于Si:C的晶格常数小于Si，故该应力层对沟道区提供张力。
[0004]外延工艺是在半导体材料上生长出SiGe，Ge，SiC, GeSn等应变材料的方法。在FinFet的源漏区外延工艺中，是在鳍的源漏区域上选择性的外延应力薄膜，在进行外延之前，需要将外延区域(暴露的Si区域)的自然氧化层去除。
[0005]目前，在FinFet的源漏区外延工艺之前，采用HF-last处理工艺，S卩，在进入外延反应腔室之前，将硅片放置于一定配比的HF稀释溶液中，腐蚀去除自然氧化层，而后用去离子水冲洗并甩干，并快速放入反应腔室内进行外延工艺。
[0006]然而，去除自然氧化层的工艺中，参考图1和图3所示，暴露在外的区域有:三维立体结构的高覆盖性的S12M料侧墙(spacer) 110，栅极顶部等离子体增强(PE)淀积的S12掩膜层109(图1未示出)，高致密性的浅槽隔离氧化硅(STI S12)隔离104和Si Finl02两端的源漏区。在HF-1ast处理工艺中，通常通过控制刻蚀时间，来彻底去除自然氧化层，但问题在于，如果漂洗时间过长，会使得侧墙110和掩膜层109的损失过多，使得假栅栅极108暴露出，在选择性外延工艺中会形成“蘑菇(mushroom) ” 109的缺陷，参考图3所示，将源漏连接进而造成器件的失效。
【发明内容】
[0007]有鉴于此，本发明提供了一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，有效去除自然氧化层，减少缺陷产生。
[0008]一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，包括步骤:
[0009]进行RCA清洗；
[0010]以无水HF气相腐蚀的方式，进行自然氧化层的去除。
[0011]可选的，在进行自然氧化层的去除之后，还包括步骤:用高纯的&或者队或惰性气体进行晶片的吹扫干燥。
[0012]可选的，无水HF气体中还混合有稀释气体和催化气体，无水HF气体所占气体总流量的比例不超过20%。
[0013]可选的,无水HF气相腐蚀时,反应腔的温度为35_65°C。
[0014]可选的，无水HF气相腐蚀时，反应腔的压强为5_150Torr。
[0015]可选的，稀释气体包括H2或N2。
[0016]可选的，进行RCA清洗的步骤包括:进行SPM和SC2的清洗。
[0017]本发明提供的FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，采用无水HF气相腐蚀的方式，进行自然氧化层的去除，相比湿法腐蚀，该方法具有更好的工艺控制性，且能更好的断绝氧气与晶片表面的接触，有效地去除自然氧化层的同时，减少其它区域介质层的损失，避免后续选择性外延过程中“蘑菇”缺陷的产生。
【附图说明】
[0018]图1为FinFet器件的源漏外延前的结构示意图；
[0019]图2为FinFet器件的源漏外延后的结构示意图；
[0020]图3为现有技术中产生“蘑菇”缺陷的FinFet器件的截面示意图；
[0021]图4为根据本发明的FinFet器件的源漏外延前自然氧化层的去除方法的流程图。
【具体实施方式】
[0022]为使发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的【具体实施方式】做详细的说明。
[0023]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0024]在本发明中提供了一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，也就是在需要进行源漏外延工艺之前，去除暴露的鳍的表面上的自然氧化层，通常的，在该步骤中，器件包括:鳍；鳍之间的隔离；鳍上栅极；栅极侧壁上的侧墙；以及，鳍的顶部的掩膜层。此时，鳍的两端为源漏的形成区域，在后续的步骤中，需要在该源漏区域进行选择性外延，以加强沟道的应力作用，在此之前，需要将源漏区域硅表面的自然氧化层去除掉。
[0025]为了更好的理解本发明的技术方案和技术效果，以下将结合流程图1和具体的实施例进行详细的描述。
[0026]在进行自然氧化层的去除之前，首先，提供FinFet器件结构，参考图1所示。
[0027]在本实施例中，如图1所示，具体的，首先，提供衬底100，衬底100可以为Si衬底、Ge衬底、SiGe衬底、SOI (绝缘体上石圭,Silicon On Insulator)或GOI (绝缘体上锗，Germanium On Insulator)等。在其他实施例中，所述半导体衬底还可以为包括其他元素半导体或化合物半导体的衬底，例如GaAs、InP或SiC等，还可以为叠层结构，例如Si/SiGe等，还可以其他外延结构，例如SGOI (绝缘体上锗硅)等。本实施例中，衬底100为体硅衬
。
[0028]而后，采用刻蚀技术，例如RIE (反应离子刻蚀)的方法，刻蚀衬底100来形成鳍102。
[0029]接着，进行填充二氧化硅的隔离材料，并进行平坦化工艺，可以使用湿法腐蚀，使用氢氟酸腐蚀去除一定厚度的隔离材料，保留部分的隔离材料在鳍102之间，从而形成了隔离104。
[0030]而后，分别淀积栅介质材料和栅极材料，栅介质材料可以为热氧化层或高k介质材料，高k介质材料例如铪基氧化物，HFO2, HfS1, HfS1N, HfTaO, HfT1等，栅极材料可以包括金属栅极或多晶硅，例如可以包括:T1、TiAlx、TiN、TaNx、HfN、TiCx、TaCx、HfCx、Ru、TaNx、TiAlN、WCN、MoAlN、RuOx、多晶硅或其他合适的材料，或他们的组合。接着，淀积掩膜层(图未示出)，如等离子体增强(PE)的二氧化硅的掩膜层，并进行刻蚀，形成跨过鳍102的栅介质层106和栅极108。最后，可以通过淀积氧化硅，而后进行RIE(反应离子刻蚀)来形成侧墙 110。
[0031]这样，就形成了 FinFet器件源漏外延之前的器件结构。
[0032]而后，可以进行FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除。
[0033]首先，在步骤SOI，进行RCA清洗。
[0034]在该步骤中，进行RCA清洗，以去除晶片表面的玷污。本实施例中，先进行SPM(H2S04/H202/H20)清洗，以去除晶片表面含碳的玷污，如有机残留等。接着，进行SC2 (HCl/Η202/Η20)的清洗，以去除晶片表面微量的金属粒子，并进行甩干干燥。
[0035]而后，在步骤S02，以无水HF气相腐蚀的方式，进行自然氧化层的去除。
[0036]在本实施例中，无水HF (vHF)中混合有稀释气体和催化气体，稀释气体例如N2或H2等惰性气体,催化气体例如甲醇(MeOH)或者乙醇等醇类气体，其中，无水HF气体所占气体总流量的比例不超过20%。反应腔的温度为35-65°C，反应腔的压强为5-150Torr。
[0037]在一个优选的实施例中，无水HF气体所占气体总流量的比例为15 %，反应腔的温度为50°C，反应腔的压强为50Torr，在此工艺条件下，对自然氧化物层的腐蚀速率在15-30埃/分钟左右。
[0038]方法具有更好的工艺控制性，通过混合气体和催化气体以及温度、压强等工艺条件，易于控制腐蚀的速率和腐蚀的时间以及反应副产物的排除，此外，N2或H2的稀释气体可以更好的将氧气与晶片隔绝，避免再次氧化。
[0039]在进行vHF气相腐蚀之后，还可以用惰性气体进行晶片的吹扫，例如用大量高纯的H2或者N2、Ar等惰性气体吹扫晶片表面，以隔绝氧气，起到抑制自然氧化物层再次生成。此处高纯气体是指气体中含氧量小于lppb。
[0040]而后，就可以进行源漏外延生长，形成源漏区的外延层112，参考图2所示。
[0041]在一个实施例中，可以进行SiGe或S1:C的选择性外延生长，以在鳍的两端的源漏区域生长出外延层，以增强沟道的应力作用，提高器件的载流子迁移率。
[0042]本发明的自然氧化层的去除方法，在较短的时间内有效地去除了鳍源漏区域硅表面的自然氧化层，减少了其它区域氧化硅等介质的损失，有效地避免了在源漏区选择性外延生长工艺过程中mushroom的产生,避免了器件的失效。
[0043]虽然本发明是结合以上实施例进行描述的，但本发明并不被限定于上述实施例，而只受所附权利要求的限定，本领域普通技术人员能够容易地对其进行修改和变化，但并不离开本发明的实质构思和范围。
【主权项】
1.一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，其特征在于，包括步骤: 进行RCA清洗； 以无水HF气相腐蚀的方式，进行自然氧化层的去除。2.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，在进行自然氧化层的去除之后，还包括步骤:用高纯的H2、N2或惰性气体进行晶片的吹扫干燥。3.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，无水HF气体中还混合有稀释气体和催化气体，无水HF气体所占气体总流量的比例不超过20 %。4.根据权利要求3所述的去除方法，其特征在于，无水HF气相腐蚀时，反应腔的温度为35-65。。。5.根据权利要求4所述的去除方法，其特征在于，无水HF气相腐蚀时，反应腔的压强为5_150Torro6.根据权利要求3所述的去除方法，其特征在于，稀释气体包括H2或N2。7.根据权利要求1所述的去除方法，其特征在于，进行RCA清洗的步骤包括:进行SPM和SC2的清洗。
【专利摘要】本发明提供了一种FinFet器件源漏外延前自然氧化层的去除方法，包括步骤：进行RCA清洗；以无水HF气相腐蚀的方式，进行自然氧化层的去除。该方法具有更好的工艺控制性，且能更好的断绝氧气与晶片表面的接触，有效地去除自然氧化层的同时，减少其它区域介质层的损失，避免后续选择性外延过程中“蘑菇”缺陷的产生。
【IPC分类】H01L21/311
【公开号】CN105632918
【申请号】CN201410601934
【发明人】王桂磊, 崔虎山, 殷华湘, 李俊峰, 赵超
【申请人】中国科学院微电子研究所
【公开日】2016年6月1日
【申请日】2014年10月30日