制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法
【专利摘要】本发明提供了一种制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，包括：在半导体器件晶圆的硅衬底中形成NMOS晶体管结构和PMOS晶体管结构；并在NMOS晶体管结构上布置用于掩模的光阻，并随后对半导体器件晶圆的硅衬底进行干法刻蚀，在PMOS晶体管结构上形成源漏凹槽；通过离子注入工艺，在源漏凹槽表面形成非晶态多晶硅层；去除用于掩模的光阻；清洗非晶态多晶硅层的表面；利用第一气体原位腐蚀非晶态多晶硅层，露出硅衬底表面；利用第二气体执行外延生长前的烘烤；执行SiGe沉积，形成嵌入式SiGe源漏结构。
【专利说明】制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，更具体地说，本发明涉及一种制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法。
【背景技术】
[0002]在65纳米及65纳米以下半导体制造流程中，嵌入式SiGe源漏技术(EmbeddingSiGe)通过在沟道中产生单轴压应力来提高PM0SFET的空穴迁移率，从而提高它的电流驱动能力。其原理是:通过在Si上刻蚀凹槽，选择性地外延生长SiGe层，因SiGe晶格常数与Si不匹配，在垂直沟道方向Si晶格受到拉伸产生张应力，沿沟道方向Si晶格受到压缩产生压应力。此外，由于SiGe具有较小的电阻率，可提高电流驱动能力。
[0003]在硅衬底上的凹槽形成后，常用的嵌入式SiGe制备的方法主要分为4步:1.外延前清洗(Pre-clean) ;2.HCl腔体原位(in-situ)腐蚀；3.外延生长前的H2烘烤(工艺温度>7000C ) ；4.SiGe沉积(工艺温度大约为600°C )。
[0004]对嵌入式SiGe技术影响较大的因素包括SiGe内的Ge含量，这是因为SiGe薄膜中的应变能(应力)随着层厚的增加而增加，当层厚超过某一临界厚度(h。)时，SiGe将不能形成很好的单晶结构，在生长过程中就会发生弛豫，薄膜中积累的应变会引起晶面滑移，使界面原子排列错开，应变急剧释放，以失配位错或者表面起伏的形式释放出来，在薄膜中产生大量缺陷。临界厚度(h。)与薄膜生长条件相关，而薄膜中Ge浓度是对薄膜生长条件影响最大的因素之一。Ge组分越大，SiGe合金薄膜临界厚度越小。
[0005]此外，晶体表面生长时，会受到表面能和应变能共同作用。晶体表面能具有使表面更加平整的趋势，而应变能则使表面更加粗糙。在生成应变SiGe时，薄膜中急剧应变，表面生长受到应变能作用，往往生成岛状的粗糙表面。因此，在生长应交SiGe材料时，既要合理控制Ge的浓度，设计薄膜生长厚度，又要严格控制生长条件，减少岛状生长，提高器件材料生长质量。
【发明内容】
[0006]本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种新型的处理硅衬底上的凹槽表面的方法，使得在SiGe沉积之前得到清洁的、低缺陷和粗糙度良好的娃衬底表面，有助于形成低位错缺陷的嵌入式SiGe。
[0007]为了实现上述技术目的，根据本发明，提供了 一种制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其包括:在半导体器件晶圆的硅衬底中形成NMOS晶体管结构和PMOS晶体管结构；并在NMOS晶体管结构上布置用于掩模的光阻，并随后对半导体器件晶圆的硅衬底进行干法刻蚀，在PMOS晶体管结构上形成源漏凹槽；通过离子注入工艺，在源漏凹槽表面形成非晶态多晶硅层；去除用于掩模的光阻；清洗非晶态多晶硅层的表面；利用第一气体原位腐蚀非晶态多晶硅层，露出硅衬底表面；利用第二气体执行外延生长前的烘烤；执行SiGe沉积，形成嵌入式SiGe源漏结构。[0008]优选地，非晶态多晶硅层的厚度介于
【权利要求】
1.一种制备嵌入式锗娃外延的表面处理方法，其特征在于包括:在半导体器件晶圆的硅衬底中形成NMOS晶体管结构和PMOS晶体管结构；并在NMOS晶体管结构上布置用于掩模的光阻，并随后对半导体器件晶圆的硅衬底进行干法刻蚀，在PMOS晶体管结构上形成源漏凹槽；通过离子注入工艺，在源漏凹槽表面形成非晶态多晶硅层；去除用于掩模的光阻；清洗非晶态多晶硅层的表面；利用第一气体原位腐蚀非晶态多晶娃层，露出娃衬底表面；利用第二气体执行外延生长前的烘烤；执行SiGe沉积,形成嵌入式SiGe源漏结构。
2.根据权利要求1所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，非晶态多晶硅层的厚度介于
3.根据权利要求1或2所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，离子注入工艺使用的注入离子为Si+、N+和N2+中的一种或多种。
4.根据权利要求1或2所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，离子注入工艺的温度为零下100°C至0°C。
5.根据权利要求1或2所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，通过调节离子注入工艺的注入能量、注入剂量、注入角度和注入旋转次数，在源漏凹槽表面形成
6.根据权利要求1或2所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，所述第一气体为HC1、Cl2、或HC1与Cl2的混合气体。
7.根据权利要求1或2所述的制备嵌入式锗硅外延的表面处理方法，其特征在于，所采用的气体为氢气H2。
【文档编号】H01L21/8238GK103745956SQ201410042486
【公开日】2014年4月23日 申请日期:2014年1月29日 优先权日:2014年1月29日
【发明者】肖天金, 邱裕明 申请人:上海华力微电子有限公司