提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法
【专利摘要】本发明提出了一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，在形成第一道侧墙之后，栅介质层会如【背景技术】所提及的原因导致在不同区域的厚度有差别，采用化学酸液全部去除栅极两侧的栅介质层，然后使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成厚度一致的栅介质层，由于原位水汽生长工艺形成的栅介质层在不同密度区域的厚度也一致，能避免不同厚度栅介质层对后续轻掺杂漏工艺注入的影响，进而能够保证形成的器件的电性均匀性。
【专利说明】提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及半导体制造领域，尤其涉及一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法。
【背景技术】
[0002]当前半导体制造工业中，12英寸娃片制造工艺已成主流，同时18英寸娃片制造也处于积极的研发阶段。在大尺寸硅片制造中，不同区域器件性能的均匀性是一项考量硅片价值重要的指标。由于不同区域器件的密度不同，例如SRAM区域的器件密度远大于WAT测试区域的器件密度，不同器件密度就导致均匀性难以控制。
[0003]由于半导体器件制造过程中，受到工艺性能本身均匀度的制约，大尺寸硅片不同区域的相同设计的CMOS器件电学性能存在明显差异。这种差异将会导致整片硅片整体的电性健康度下降，同时也会对硅片中心区域与边缘区域的良率产生影响，直接降低了成品硅片的经济价值。目前半导体制造，提高硅片电性均匀度主要是依靠提升某一工艺的制造均匀性借以改善硅片电性均匀度。
[0004]从0.18 μ m工艺之后，轻掺杂漏(Lightly Doped Drain)注入工艺已被广泛应用。轻掺杂漏注入工艺的引入，可以极大的改善热载流子效应，同时也直接影响到CMOS器件的电学性能。轻掺杂漏注入工艺是在第一道侧墙之后的进行。
[0005]请参考图1，图1为现有技术中形成第一道侧墙后的结构示意图，所述结构包括半导体衬底10，在半导体衬底上形成栅氧化层20，在所述栅氧化层20上形成栅极30，为了便于区分，将位于所述栅极30两侧源漏极区域的氧化层称之为屏障氧化层21，接着在所述栅极30的两侧以及屏障氧化层21上形成第一道侧墙层，接着对所述第一道侧墙层进行干法刻蚀，去除位于所述屏障氧化层21的第一道侧墙层，仅保留位于所述栅极30两侧的第一道侧墙40。
[0006]由于在第一道侧墙40形成过程中，由于干法刻蚀工艺对不同器件密度的刻蚀选择比也不同，例如对密度大的区域刻蚀速率较高，对密度小的区域刻蚀速率较低，因此，会使得源漏区的屏障氧化层21在不同区域厚度不同，例如位于SRAM区屏障氧化层21的厚度会小于位于WAT区屏障氧化层21的厚度，厚度差通常在5A?25A。而由于轻掺杂漏工艺注入能量小(通常是5K以下)，源漏区屏障氧化层21的不同厚度将对轻掺杂离子注入的深度产生影响，这将直接导致不同区域相同CMOS器件的电学性能存在差异，因此造成硅片的电性均匀性下降。
[0007]因此，如何解决上述问题，便成为本领域技术人员急需考虑的问题。
【发明内容】
[0008]本发明的目的在于提供一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，能够在不同区域形成厚度一致的屏障氧化层，提高硅片的电性均匀性。
[0009]为了实现上述目的，本发明提出了一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，包括步骤:
[0010]提供半导体衬底，所述半导体衬底表面上形成有栅介质层、位于所述栅介质层表面的栅极以及位于所述栅极两侧的第一道侧墙；
[0011]使用化学酸液去除位于栅极两侧和半导体衬底表面的栅介质层，暴露出半导体衬底；
[0012]使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成栅介质层。
[0013]进一步的，所述栅介质层的材质为二氧化硅。
[0014]进一步的，所述化学酸液为氢氟酸。
[0015]进一步的，所述氢氟酸的浓度比例为HF = H2O=1: 200。
[0016]进一步的，所述原位水汽生长工艺的反应温度范围是900°C?1100°C。
[0017]进一步的,所述原位水汽生长工艺的反应压强范围是5Torr?20Torr。
[0018]进一步的，所述原位水汽生长工艺的反应气体是氧气和氢气。
[0019]进一步的，所述氧气的流量范围是IOslm?30slm，所述氢气的流量范围是Islm?5slm。
[0020]进一步的,所述原位水汽生长工艺的反应时间范围是IOs?40s。
[0021]进一步的，在使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成栅介质层之后，对所述栅极两侧的半导体衬底进行轻掺杂漏工艺注入，形成器件。
[0022]与现有技术相比，本发明的有益效果主要体现在:在形成第一道侧墙之后，栅介质层会如【背景技术】所提及的原因导致在不同区域的厚度有差别，采用化学酸液全部去除栅极两侧的栅介质层，然后使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成厚度一致的栅介质层，由于原位水汽生长工艺形成的栅介质层在不同密度区域的厚度也一致，能避免不同厚度栅介质层对后续轻掺杂漏工艺注入的影响，进而能够保证形成的器件的电性均匀性。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]图1为现有技术中形成第一道侧墙后的结构示意图；
[0024]图2为本发明一实施例中提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法的流程图；
[0025]图3至图图5为本发明一实施例中提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法过程中的剖面示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合示意图对本发明的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法进行更详细的描述，其中表示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。因此，下列描述应当被理解为对于本领域技术人员的广泛知道，而并不作为对本发明的限制。
[0027]为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述公知的功能和结构，因为它们会使本发明由于不必要的细节而混乱。应当认为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于本领域技术人员来说仅仅是常规工作。[0028]在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本发明。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比例，仅用以方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。
[0029]请参考图2，在本实施例中，提出了一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，包括步骤:
[0030]SlOO:提供半导体衬底100，所述半导体衬底100表面上形成有栅介质层200、位于所述栅介质层200表面的栅极300以及位于所述栅极300两侧的第一道侧墙400，如图3所示；
[0031]在该步骤中，所述半导体衬底100为硅衬底，其中形成有阱区和浅沟槽隔离(图未示出)，在半导体衬底100的表面形成栅介质层200，所述栅介质层200的材质为二氧化硅，可以采用化学气相沉积或热氧化法形成；在所述栅介质层200的表面形成栅极300，然后在所述栅介质层200的表面以及栅极300的两侧形成第一道侧墙层，接着采用干法刻蚀去除位于所述栅介质层200表面的第一道侧墙层，仅保留位于所述栅极300两侧的第一道侧墙层，形成第一道侧墙400。
[0032]S200:使用化学酸液去除位于栅极300两侧和半导体衬底100表面的栅介质层200，暴露出半导体衬底100，如图4所示；
[0033]但是正如【背景技术】所提及，干法刻蚀会导致栅介质层200在不同密度区域的厚度不同，进而影响后续的轻掺杂漏工艺注入，因此在步骤S200中，采用化学酸液去除位于栅极300两侧和半导体衬底100表面的栅介质层200 ;在本实施例中，所述化学酸液为氢氟酸，其浓度比例为HF = H2O=1: 200。
[0034]S300:使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成栅介质层，如图5所示。
[0035]在步骤S300中，使用原位水汽生长工艺(In Suit Steam Generation, ISSG)重新形成栅介质层，在此称为屏障氧化层210，由于原位水汽生长工艺在不同密度区域形成的屏障氧化层210的厚度会一致，因此能够避免【背景技术】的问题；在本实施例中，所述原位水汽生长工艺采用的反应气体为氧气和氢气，所述氧气的流量范围是IOslm?30slm，例如是20slm ;所述氢气的流量范围是Islm?5slm ;所述原位水汽生长工艺的反应温度范围是900°C?1100°C，例如是1000°C，反应压强范围是5Torr?20Torr，例如是IOTorr。
[0036]在重新形成屏障氧化层210之后，进行后续工艺，对所述栅极300两侧的半导体衬底100进行轻掺杂漏工艺注入，形成器件即可。
[0037]综上，在本发明实施例提供的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法中，在形成第一道侧墙之后，栅介质层会如【背景技术】所提及的原因导致在不同区域的厚度有差别，采用化学酸液全部去除栅极两侧的栅介质层，然后使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成厚度一致的栅介质层，由于原位水汽生长工艺形成的栅介质层在不同密度区域的厚度也一致，能避免不同厚度栅介质层对后续轻掺杂漏工艺注入的影响，进而能够保证形成的器件的电性均匀性。
[0038]上述仅为本发明的优选实施例而已，并不对本发明起到任何限制作用。任何所属【技术领域】的技术人员，在不脱离本发明的技术方案的范围内，对本发明揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本发明的技术方案的内容，仍属于本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，包括步骤: 提供半导体衬底，所述半导体衬底表面上形成有栅介质层、位于所述栅介质层表面的栅极以及位于所述栅极两侧的第一道侧墙； 使用化学酸液去除位于栅极两侧和半导体衬底表面的栅介质层，暴露出半导体衬底； 使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成栅介质层。
2.如权利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述栅介质层的材质为二氧化硅。
3.如权利要求2所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述化学酸液为氢氟酸。
4.如权利要求3所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述氢氟酸的浓度比例为HF = H2O=1: 200。
5.如权利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述原位水汽生长工艺的反应温度范围是900°C?1100°C。
6.如权利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述原位水汽生长工艺的反应压强范围是5Torr?20Torr。
7.如权利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述原位水汽生长工艺的反应气体是氧气和氢气。
8.如权利要求7所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述氧气的流量范围是IOslm?30slm，所述氢气的流量范围是Islm?5slm。
9.如权利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，所述原位水汽生长工艺的反应时间范围是IOs?40s。
10.如权利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均匀性的方法，其特征在于，在使用原位水汽生长工艺在半导体衬底表面重新形成栅介质层之后，对所述栅极两侧的半导体衬底进行轻掺杂漏工艺注入，形成器件。
【文档编号】H01L21/28GK103871861SQ201410110077
【公开日】2014年6月18日 申请日期:2014年3月24日 优先权日:2014年3月24日
【发明者】刁颖, 周飞, 罗飞 申请人:上海华力微电子有限公司