技术领域本发明涉及半导体制造领域，特别涉及一种去除虚拟栅极介质层的方法。
背景技术：
后栅极工艺(Gate-last)是用于制作金属栅极结构的一种工艺技术，这种技术的特点是在依次对半导体衬底进行漏/源区离子注入操作、高温退火后再形成金属栅极；与此相对的是先栅极工艺(Gate-first)工艺，这种工艺的特点是在对半导体衬底进行漏/源区离子注入操作、高温退火完成之前便形成金属栅极。由于高温退火需要进行数千摄氏度的高温处理，而后栅极工艺则可令金属栅极避开上述高温退火的步骤，因此相比先栅极工艺而言，后栅极工艺对用于制作金属栅极的金属材料要求更低，且其工艺整合度较高，因此在目前的半导体工艺中得到广泛的应用。现有技术中的后栅极工艺步骤具体如下：步骤1：请参照图1，提供一半导体衬底1，首先在半导体衬底1上依次形成虚拟栅极介质层4、虚拟栅极(PolyGate)3，然后在两侧的半导体衬底1中形成金属硅化物11后，在虚拟栅极3两侧制作侧墙2；步骤2：继续参照图1，在步骤一形成的半导体器件上依次沉积层间绝缘层即氮化硅层5、层间介质层(IDL，interlayerdielectric)6，请参照图2，然后使用化学机械研磨工艺将位于虚拟栅极3和侧墙2上方的氮化硅层和层间介质层6去除；步骤3：请参照图3和图4，依次去除虚拟栅极3以及虚拟栅极3下方的虚拟栅极介质层4，露出半导体衬底1；步骤4：请参照图5，在位于侧墙2包围范围内的半导体衬底1表面上依次制作栅极介质层7和金属栅极8。在上述的步骤3中，在去除虚拟栅极3后，去除虚拟栅极介质层4的方法中，较为传统的方法是使用湿法制程去除虚拟栅极介质层4，即使用酸溶液腐蚀虚拟栅极介质层4，但酸溶液腐蚀虚拟栅极介质层4时，为了减少成本和避免后续的套刻误差，侧墙2外部的层间介质层6上未设置光刻胶保护，则相应地层间介质层6也会受到腐蚀，一般的虚拟栅极介质层4和层间介质层6的成分皆为氧化物，请参照图3，在制作侧墙2内的虚拟栅极介质层4时，工艺温度达到1000℃，且此处半导体衬底1的表面杂质较少，因此侧墙2内的虚拟栅极介质层4致密性较高，而制作两面侧墙2外部的层间介质层6时由于工艺温度在400℃左右，且该区域的杂质较多，则形成的层间介质层6致密性较低，在使用酸溶液腐蚀虚拟栅极介质层4和层间介质层6时，致密性低的层间介质层6的被腐蚀速度要大于致密性高的虚拟栅极介质层4的被腐蚀速度，这样则会形成如图6所示的结构，侧墙2外的层间介质层6由于被腐蚀得过快，当侧墙2内的虚拟栅极介质层4腐蚀完毕后，侧墙2外的层间介质层6已腐蚀至高度低于侧墙2高度，这种结构的半导体器件已无法对其实施后续的工艺操作，只能作废。为了解决上述问题，现有技术中公开了使用包含NF3和NH3的混合气体的远程等离子体去除虚拟栅极介质层4的工艺，包含NF3和NH3的混合气体的等离子体对致密性不同的虚拟栅极介质层4和层间介质层6的腐蚀速度一致，因此侧墙2内的虚拟栅极介质层4与侧墙2外的层间介质层6的高度降低速度一致，但使用包含NF3和NH3的混合气体的远程等离子体去除虚拟栅极介质层4和层间介质层6后，半导体器件表面会残留氟元素，尤其是半导体衬底1表面残留的氟元素会造成源极和漏极之间的反型层漂移，从而导致栅极的漏电流增多，影响半导体器件的功能。因此有必要对上述工艺进行改善，避免半导体衬底表面残留的氟元素对半导体器件造成影响。
技术实现要素：
本发明提供一种去除虚拟栅极介质层的方法，在制作金属栅极前，使用含有F的第一等离子体去除位于半导体衬底表面的虚拟栅极介质层后，露出半导体衬底，使用第二等离子体去除半导体衬底表面的含氟化合物，第二等离子体包括H2，使用H2将氟元素去除后再制备金属栅极，如此避免了半导体衬底表面残留的氟元素对半导体器件造成的影响。为达到上述目的，本发明提供一种去除虚拟栅极介质层的方法，使用第一等离子体去除位于半导体衬底表面的虚拟栅极介质层，露出所述半导体衬底，然后使用第二等离子体去除所述半导体衬底表面的含氟化合物，其中，所述虚拟栅极介质层的材料中含有Si和O，所述第一等离子体含有F，所述第二等离子体含有H2。作为优选，所述第一等离子体包括NF3和NH3等离子体。作为优选，所述第二等离子体为远程等离子体。作为优选，所述第二等离子体为H2，使用所述第二等离子体去除所述半导体衬底表面的含氟化合物时的温度范围为0℃～400℃，H2流量范围为1000sccm～15000sccm，所述第二等离子体的射频能量范围为50W～1500W。作为优选，所述第二等离子体为H2和N2，使用所述第二等离子体去除所述半导体衬底表面的含氟化合物时的温度范围为0℃～400℃，H2流量范围为1000sccm～15000sccm，N2流量范围为1000sccm～20000sccm，所述第二等离子体的射频能量范围为50W～1500W。作为优选，使用所述第一等离子体去除所述半导体衬底表面的所述虚拟栅极介质层与使用所述第二等离子体去除所述半导体衬底表面的含氟化合物皆在同一个反应腔室中进行。作为优选，所述虚拟栅极介质层的材料含有SiO2或者SiNO。本发明还提供一种制备金属栅极的方法，在使用如上所述的去除虚拟栅极介质层的方法去除所述半导体衬底表面的含氟化合物后，在位于侧墙包围范围内的所述半导体衬底的表面依次形成栅极介质层和金属栅极。作为优选，所述栅极介质层的介电常数高于所述虚拟栅极介质层。作为优选，所述栅极介质层的材料为HfO2或者ZrO2。与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提供一种去除虚拟栅极介质层的方法，使用第一等离子体去除位于半导体衬底表面的虚拟栅极介质层，露出半导体衬底，然后使用第二等离子体去除半导体衬底表面的含氟化合物，虚拟栅极介质层的材料中含有Si和O，第一等离子体含有F，第二等离子体包括H2。本发明还提供一种制备金属栅极的方法，在使用如上所述的去除虚拟栅极介质层的方法去除所述半导体衬底表面的含氟化合物后，在位于侧墙包围范围内的所述半导体衬底的表面依次形成栅极介质层和金属栅极。本发明在使用含氟的等离子体去除虚拟栅极下方的栅极介质层后，使用包含H2的等离子体与半导体器件表面的含氟化合物反应，主要生成气态物质HF，该气态物质离开半导体器件，从而将氟元素带离半导体器件，因此也减少了半导体衬底上氟元素的含量，在后续制备金属栅极的过程中，避免了氟元素对后续半导体器件中反型层以及整个栅极漏电流的影响。附图说明图1为现有技术中后栅极工艺沉积氮化硅和层间介质层的示意图；图2为现有技术中后栅极工艺去除SiN示意图；图3为现有技术中后栅极工艺去除虚拟栅极示意图；图4为现有技术中后栅极工艺去除虚拟栅极介质层示意图；图5为现有技术中后栅极工艺制作栅极介质层和金属栅极的示意图；图6为现有技术中使用湿制程去除栅极介质层和层间介质层后的照片；图7为本发明一实施例提供的沉积氮化硅和层间介质层的示意图；图8为本发明一实施例提供的去除SiN示意图；图9为本发明一实施例提供的去除虚拟栅极示意图；图10为本发明一实施例提供的使用含氟的等离子体去除虚拟栅极介质层的示意图；图11为本发明一实施例提供的对去除虚拟栅极介质层后进行等离子体处理示意图；图12为本发明一实施例提供的制作栅极介质层和金属栅极的示意图。现有技术图示：1-半导体衬底、11-金属硅化物、2-侧墙、3-虚拟栅极、4-虚拟栅极介质层、5-SiN层、6-层间介质层、7-栅极介质层、8-金属栅极；本发明图示：100-半导体衬底、110-金属硅化物、200-侧墙、300-层间介质层、400-SiN层、500-第一等离子体、600-第二等离子体、700-栅极介质层、800-金属栅极、900-虚拟栅极、910-虚拟栅极介质层。具体实施方式为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。请参照图7至图12，本发明提供一种去除虚拟栅极介质层的方法，具体包括：步骤一：如图7至图9所示，图中的半导体器件中在半导体衬底100上制备形成侧墙200，在侧墙200之内的半导体衬底100上形成虚拟栅极介质层910和虚拟栅极900，在侧墙200之外，半导体衬底100两侧源区与漏区上形成金属硅化物110，经过退火后，之前由于离子掺杂造成的半导体衬底100中晶格缺陷在退火中得到了修复，在金属硅化物110上方沉积层间绝缘层即氮化硅层400以及层间介质层300，使用化学机械研磨工艺将虚拟栅极900上方的氮化硅层400和层间介质层300去除，接着使用光刻工艺将虚拟栅极900露出，然后将虚拟栅极900去除，一般地，虚拟栅极900材料主要为多晶硅，去除方法为干法刻蚀或者湿法刻蚀。去除了虚拟栅极900后，露出了虚拟栅极介质层910，虚拟栅极介质层910含有的元素为Si和O，少数情况下成分为SiNO，但最常见的成分为SiO2，请参照图10，使用包含有NF3和NH3的第一等离子体500去除该层虚拟栅极介质层910，在常温下，NF3和NH3的混合气体中的NH4F或者NH4F·HF与SiO2反应，反应可以看成HF与SiO2反应生成H2SiF6，同时得到NH4F，当然会进一步反应生成(NH4)2SiF6，最终效果就是生成(NH4)2SiF6、NH4F、H2O，(NH4)2SiF6在常温下为固体，但当升温至100℃以上时，(NH4)2SiF6分解为SiF4、NH3、HF这三种气体，从而离开半导体器件。但由于半导体器件较为复杂，上述(NH4)2SiF6有可能进入较为复杂的结构中，使得部分(NH4)2SiF6的周围环境温度无法达到使其分解的温度，因此使得部分(NH4)2SiF6不能够完全分解，即使分解成为气体，也有可能与半导体器件内的物质反应生成含氟化合物，从而残留在半导体器件上，由于氟原子体积较小，其很容易进入硅晶格内部，硅晶格的完整性造成破坏，使得电子较容易在晶格内移动，造成反型层的漂移和栅极漏电流的升高。步骤二：请参照图11，使用含有H2的第二等离子体600对半导体器件进行轰击，第二等离子600可以仅为H2也可以为H2和N2的混合气体，第二等离子体600可以在等离子体机台内形成上述气体后再释放至反应腔室轰击半导体器件，即Localplasma(本地等离子体)，也可在等离子体机台外形成上述气体后通过管道进入反应腔室轰击半导体器件，即Remoteplasma(远程等离子体)，相比于Localplasma，Remoteplasma对半导体器件的轰击更柔和，冲击性更小，减少了半导体器件的损伤。当第二等离子体600为H2时，使用第二等离子体600轰击半导体器件时的工艺温度范围为0℃～400℃，H2流量范围为1000sccm～15000sccm，第二等离子体6的射频能量范围为50W～1500W。当第二等离子体600为H2和N2时，使用第二等离子体600轰击半导体器件时的温度范围为0℃～400℃，H2流量范围为1000sccm～15000sccm，N2流量范围为1000sccm～20000sccm，第二等离子体600的射频能量范围为50W～1500W。使用含有H2的第二等离子体600轰击半导体器件时，H2与半导体器件上的含氟化合物反应生成气体HF，从而将氟元素带离半导体器件上。较佳地，第二等离子体600与第一等离子体500可以在同一个反应腔室中进行，因此之前就需要将第一等离子体500和第二等离子体600整合进入同一台机台的不同腔室内，这样在第一等离子体500轰击完半导体器件后可直接借助第二等离子体600破真空，避免反应腔室内的真空时间过长对机台造成损害。步骤三：请参照图12，本发明还提供制备金属栅极的方法，在上述的方法使用第二等离子体600去除半导体器件表面的氟元素后，在位于侧墙200包围范围内的半导体衬底100的表面沉积一层高介电常数的栅极介质层700，常见的高介电常数的栅极介质层700的材料为HfO2或者ZrO2，在形成了栅极介质层700后，在栅极介质层700上制作金属栅极800。本发明在使用含氟的第一等离子体500去除虚拟栅极介质层910后，使用包含H2的第二等离子体600与半导体器件表面的含氟化合物反应，主要生成气态物质HF，该气态物质离开半导体器件，从而将氟元素带离半导体衬底100，大大降低了半导体衬底100上氟元素的含量，避免了氟元素对后续半导体器件中反型层以及整个栅极漏电流的影响。显然，本领域的技术人员可以对发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。