一種FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體器件制備領域，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】
[0002]Fin-FET是具有鰭型溝道結構的晶體管，它利用薄鰭的幾個表面作為溝道，從而可以防止傳統(tǒng)晶體管中的短溝道效應，同時可以增大工作電流。
[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，對于PMOS器件，在鰭的源漏區(qū)域上外延生長出SiGe的應力層，由于SiGe晶格常數大于Si，故該應力層會對溝道區(qū)施加壓力；對于NMOS器件，在鰭的源漏區(qū)域上外延生長出Si:C的應力層，由于Si:C的晶格常數小于Si，故該應力層對溝道區(qū)提供張力。
[0004]外延工藝是在半導體材料上生長出SiGe，Ge，SiC, GeSn等應變材料的方法。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力薄膜，在進行外延之前，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，在進入外延反應腔室之前，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，并快速放入反應腔室內進行外延工藝。
[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:三維立體結構的氮化娃材料側墻(spacer) 110,柵極頂部等離子體增強(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，通常通過控制刻蝕時間，來徹底去除自然氧化層，但問題在于，如果漂洗時間過短，就會提高外延工藝的的熱預算；如果漂洗時間過長，會使得側墻110和掩膜層109的損失過多，使得柵極108暴露出，在選擇性外延工藝中會形成“蘑菇(mushroom) ” 120的缺陷，參考圖3所示，進而造成器件的失效。

【發(fā)明內容】

[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，在進行自然氧化層的去除之后，還包括步驟:用高純的&或者隊或惰性氣體進行晶片的吹掃干燥。
[0012]可選的，稀釋的BOE溶液為由7:1的BOE試劑稀釋。
[0013]可選的，進行稀釋的比例為1/20。
[0014]可選的，腐蝕時間為60s。
[0015]可選的，進行稀釋的比例為1/10、1/30或1/40。
[0016]可選的，進行RCA清洗的步驟包括:進行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，進行自然氧化層的去除，該溶液對氮化硅側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，并且補充F離子的缺乏，這樣來維持穩(wěn)定的刻蝕速率，有效地去除自然氧化層的同時，減少其它區(qū)域介質層的損失，避免后續(xù)選擇性外延過程中“蘑菇”缺陷的產生。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。
【附圖說明】
[0018]圖1為FinFet器件源漏外延前的結構示意圖；
[0019]圖2為FinFet器件源漏外延后的結構示意圖；
[0020]圖3為現有技術中產生“蘑菇”缺陷的FinFet器件的截面示意圖；
[0021]圖4為根據本發(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。
【具體實施方式】
[0022]為使發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更加明顯易懂，下面對本發(fā)明的【具體實施方式】做詳細的說明。
[0023]在下面的描述中闡述了很多具體細節(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實施，本領域技術人員可以在不違背本發(fā)明內涵的情況下做類似推廣，因此本發(fā)明不受下面公開的具體實施例的限制。
[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；柵極側壁上的側墻；以及，鰭的頂部的掩膜層。此時，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)域進行選擇性外延，以加強溝道的應力作用，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)明的技術方案和技術效果，以下將結合流程圖1和具體的實施例進行詳細的描述。
[0026]在進行自然氧化層的去除之前，首先，提供FinFet器件結構，參考圖1所示。
[0027]在本實施例中，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。在其他實施例中，所述半導體襯底還可以為包括其他元素半導體或化合物半導體的襯底，例如GaAs、InP或SiC等，還可以為疊層結構，例如Si/SiGe等，還可以其他外延結構，例如SGOI (絕緣體上鍺硅)等。本實施例中，襯底100為體硅襯
。
[0028]而后，采用刻蝕技術，例如RIE (反應離子刻蝕)的方法，刻蝕襯底100來形成鰭102。
[0029]接著，進行填充二氧化硅的隔離材料，并進行平坦化工藝，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，分別淀積柵介質材料和柵極材料，柵介質材料可以為熱氧化層或高k介質材料，高k介質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(PE)的二氧化硅的掩膜層，并進行刻蝕，形成跨過鰭102的柵介質層106和柵極108。最后，可以通過淀積氮化硅，而后進行RIE (反應離子刻蝕)，從而形成氮化硅的側墻110。
[0031]這樣，就形成了 FinFet器件源漏外延之前的器件結構。
[0032]而后，可以進行FinFet器件源漏外延前自然氧化層的去除。
[0033]首先，在步驟SOI，進行RCA清洗。
[0034]在該步驟中，進行RCA清洗，以去除晶片表面的玷污。本實施例中，先進行SCl (或稱APM，H2S04/H202/H20)清洗，以去除晶片表面含碳的玷污，如有機殘留等；接著，在稀釋的HF (DHF)溶液中去除SCl溶液中的強氧化劑形成的氧化物，漂洗時間取決于HF溶液的濃度，在一個實施例中漂洗時間小于1s ;接著，進行SC2 (HC1/H202/H20)的清洗，以去除晶片表面微量的金屬粒子，并進行甩干干燥。
[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]在本實施例中，選擇參數為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)進行稀釋，稀釋后的溶液進行腐蝕的時間可以設定為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，且對其它區(qū)域介質層的損失較少。
[0037]在其他實施例中，可以改變稀釋比例和腐蝕時間來達到相同的去除量，如仍選擇參數為7:1的BOE試劑，稀釋比例可以為1/10、1/30或1/40，相應的減小或增加腐蝕時間，以去除自然氧化層，同時，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。
[0038]在進行腐蝕之后，還可以用惰性氣體進行晶片的吹掃干燥，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，就可以進行源漏外延生長，形成源漏區(qū)的外延層112，參考圖2所示。
[0040]在一個實施例中，可以進行SiGe或S1:C的選擇性外延生長，以在鰭的兩端的源漏區(qū)域生長出外延層，以增強溝道的應力作用，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)域介質材料的損失，有效地避免了在源漏區(qū)選擇性外延生長過程中mushroom的產生，避免器件的失效。
[0042]雖然本發(fā)明是結合以上實施例進行描述的，但本發(fā)明并不被限定于上述實施例，而只受所附權利要求的限定，本領域普通技術人員能夠容易地對其進行修改和變化，但并不離開本發(fā)明的實質構思和范圍。
【主權項】
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.根據權利要求1所述的去除方法，其特征在于，在進行自然氧化層的去除之后，還包括步驟:用高純的H2或者N2或惰性氣體進行晶片的吹掃干燥。3.根據權利要求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.根據權利要求3所述的去除方法，其特征在于，進行稀釋的比例為1/20。5.根據權利要求4所述的去除方法，其特征在于，腐蝕時間為60s。6.根據權利要求3所述的去除方法，其特征在于，進行稀釋的比例為1/10、1/30或1/40 07.根據權利要求1所述的去除方法，其特征在于，進行RCA清洗的步驟包括:進行SC1、稀釋的HF和SC2的清洗。
【專利摘要】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，減少其它區(qū)域介質層的損失，避免后續(xù)選擇性外延過程中“蘑菇”缺陷的產生。
【IPC分類】H01L21/02, H01L21/336
【公開號】CN105632888
【申請?zhí)枴緾N201410601931
【發(fā)明人】王桂磊, 崔虎山, 殷華湘, 李俊峰, 趙超
【申請人】中國科學院微電子研究所
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2014年10月30日