[發明專利]NMOS器件的硅襯底表面的處理方法及NMOS器件的制作方法

有效

• 申請號: 201410664725.0
• 申請日: 2014-11-19
• 公開（公告）號: CN104392919B
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 肖天金
• 申請（專利權）人: 上海華力微電子有限公司
• 主分類號: H01L21/308
• 分類號: H01L21/308;H01L21/336
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所(普通合伙)31237
• 代理人: 王宏婧

技術領域

本發明涉及一種硅襯底表面處理方法及半導體器件的制作方法，特別涉及一種NMOS器件的硅襯底表面的處理方法及NMOS器件的制作方法。

背景技術

隨著集成電路產業的發展，采用通過的縮小晶體管尺寸的工藝來提高晶體管性能越來越受到成本和技術的限制。應變硅技術通過在傳統的體硅器件中引入應力可以提高載流子的遷移率，且應變CMOS以體硅工藝為基礎不需要復雜的工藝，因此應變硅技術作為一種廉價而高效的技術得到越來越廣泛的應用。

嵌入式碳化硅源漏技術為應變硅技術的一種，其原理是通過在溝道中產生單軸壓應力來提高NMOSFET(n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，N溝道金屬氧化物半導體場效應晶體管)的電子遷移率，從而提高它的電流驅動能力。其原理是：通過在硅襯底上刻蝕凹槽，選擇性地外延生長碳化硅層，因碳化硅晶格常數與硅不匹配，在垂直凹槽方向硅晶格受到壓縮產生壓應力，沿溝道方向硅晶格受到拉伸產生張應力，這些應力會產生應變，應變會激發電子遷移率提高，從而達到改善硅器件的性能。

現有技術中揭示了制備碳化硅外延層的前處理工藝，步驟包括在生長之前外延前預清洗、清洗設備清洗、鹽酸腐蝕以及碳化硅外延沉積，但是這種處理工藝會使得用于生長碳化硅外延層的硅襯底表面容易因為上述工藝產生粗糙且清潔度較低的表面，因此有必要發明一種工藝能夠使得硅襯底表面在生長碳化硅外延層之前是清潔的且粗糙度較低的。

發明內容

為解決上述問題，本發明提供一種NMOS器件的硅襯底表面的處理方法，包括以下步驟：

步驟1：提供一硅襯底；

步驟2：采用干法刻蝕在所述硅襯底上形成凹槽；

步驟3：使用酸槽一將用于掩模的光阻去除；

步驟4：使用酸槽二清洗步驟3的凹槽表面；

步驟5：采用溶劑氣體或者酸性氣體并伴隨著氧氣，氧化所述步驟4中的凹槽，在所述凹槽表面形成氧化層，以去除凹槽表面的金屬離子和有機的雜質；

步驟6：用清洗氣體去除所述步驟5中凹槽表面的氧化層，以露出硅襯底表面。

作為優選，所述步驟3中酸槽一為第一酸槽、第二酸槽和第三酸槽。

作為優選，所述第一酸槽內含有H₂O₂和濃H₂SO₄，所述第二酸槽內含有NH₄OH、H₂O₂以及H₂O，所述第三酸槽內含有HCl、H₂O₂以及H₂O。

作為優選，所述步驟4中酸槽二為第四酸槽、第五酸槽以及第六酸槽。

作為優選，所述第四酸槽內含有NH₄OH、H₂O₂和H₂O，第五酸槽內含有HCl、H₂O₂和H₂O，第六酸槽內含有HF。

作為優選，所述步驟5中的溶劑氣體為1,2-二氯乙烯氣體。

作為優選，所述步驟5中的酸性氣體為鹽酸氣體。

作為優選，步驟6中所述的清洗氣體包括NF₃和NH₃。

本發明還提供一種NMOS器件的制作方法，包括采用上述處理方法處理之后的硅襯底表面，在所述硅襯底表面沉積碳化硅形成漏極和源極。

與現有技術相比，本發明的有益效果是：通過使用酸槽一將用于制備凹槽的掩膜光阻去除干凈，通過使用流動溶劑氣體或者酸性氣體伴隨氧氣來氧化凹槽使其形成氧化物，然后采用清洗設備去除半導體晶圓凹槽表面的氧化物或者有機雜質，得到表面清潔度高、粗糙度低的硅襯底；采用本發明的硅襯底制作的NMOS器件能夠提高電子遷移率，以改善NMOS器件的電學性能。

附圖說明

圖1為本發明提供的NMOS器件的硅襯底表面的處理方法流程圖；

圖2a為本發明提供的硅襯底表面的處理方法中干法刻蝕凹槽示意圖；

圖2b為本發明提供的硅襯底表面進行干法刻蝕后凹槽形成示意圖；

圖3為本發明提供的硅襯底表面的處理方法中酸槽清洗掩膜光阻示意圖；

圖4為本發明提供的硅襯底表面的處理方法中氧化凹槽示意圖；

圖5為本發明提供的硅襯底表面的處理方法去除氧化物或者有機雜質后的示意圖；