CN108470683A - 防止灰化工艺损伤基底的方法及半导体器件的形成方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种防止灰化工艺损伤基底的方法及半导体器件的形成方法。提供了一基底及形成在所述基底上的薄膜层,所述薄膜层暴露出部分基底,在对所述薄膜层执行灰化工艺的过程中,通入了预设的含氧气体,以与暴露出的基底表面反应形成致密的、较厚的氧化层,使得氧化层能够有效地保护暴露出的基底表面,以防止基底表面受到污染及损伤,进而,本发明所提供的半导体器件的形成方法也可相应地提高半导体器件的饱和电流和阈值电压的稳定性。

Description

防止灰化工艺损伤基底的方法及半导体器件的形成方法
技术领域
本发明涉及半导体制备领域,尤其涉及一种防止灰化工艺损伤基底的方法及半导体器件的形成方法。
背景技术
在半导体制备领域内,除了对集成度的要求之外,对于集成电路制备的成本控制也是本领域内关注的重点。例如,在一个集成电路的制备工艺中就可能会需要用到数十个的掩膜板,使用这些掩膜板的同时也伴随着光刻工艺和刻蚀工艺。故为了缩减集成电路制备的成本,最直接的办法之一就是减少掩膜板的使用次数及精简相关的工艺步骤等。
基于如上所述的节约制备成本的考虑,例如在对形成于基底上的厚栅氧化层(Thick Gate Oxide,TGO)执行刻蚀工艺时,常常会使用阱区掩膜板,例如低压N阱和低压P阱的掩膜板,来代替用于刻蚀所述厚栅氧化层的掩膜板,以此减少掩膜成本。然而,采用上述的工艺时,因为在对掩膜层(例如光刻胶层)执行灰化工艺时,部分基底表面会暴露在外,进而受到灰化工艺的影响,基底表面可能会受到损伤进而导致例如MOS器件的沟道产生缺陷,形成的半导体器件也会出现饱和电流和阈值电压漂移的问题,严重影响了半导体器件的工作特性。
发明内容
本发明的目的在于提供一种防止灰化工艺损伤基底的方法,以解决在灰化工艺中对暴露在外的衬底造成损伤的问题。
本发明提出的一种防止灰化工艺损伤基底的方法,包括:
提供一基底,在所述基底上形成有一薄膜层,所述薄膜层暴露出部分所述基底;以及,
对所述薄膜层执行灰化工艺,并在灰化过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底反应,从而在暴露出的基底上生成一氧化层,以利用所述氧化层减轻所述灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
可选的,所述含氧气体中还包括氮气。即,在灰化过程中还通入氮气以进一步减轻灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
可选的,所述含氧气体中还包括氢气。即,灰化过程中还通入氢气以修复灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
可选的,所述灰化工艺为等离子体增强灰化工艺。
可选的,所述基底的材料为硅,所述氧化层为氧化硅层。
以及,基于所述防止灰化工艺损伤基底的方法,本发明还提供了一种半导体器件的形成方法,以解决半导体器件(例如MOS器件)因衬底损伤而产生了沟道缺陷,导致半导体器件也会出现饱和电流和阈值电压漂移的问题。
本发明所提供的半导体器件的形成方法,包括:
提供一基底,在所述基底上形成有一掩膜层;
利用所述掩膜层执行离子注入工艺,以在所述基底中形成一掺杂区;
对所述掩膜层执行灰化工艺,在灰化过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底反应形成一氧化层,并利用所述氧化层保护所述基底,以减轻所述灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
可选的,在形成所述掩膜层形之前,还包括在所述基底上形成一屏蔽氧化层;以及,
在执行离子注入工艺时,注入离子穿过所述屏蔽氧化层注入到所述基底中。
可选的,在形成所述掺杂区之后,以及执行灰化工艺之前,还包括以所述掩膜层为掩膜刻蚀所述屏蔽氧化层以暴露出部分基底。
可选的,所述屏蔽氧化层的形成方法包括热氧化法。
本发明所提供的一种防止灰化工艺损伤基底的方法,对形成在基底上的薄膜层执行灰化工艺时,在灰化过程中通入含氧气体,进而能在暴露出的基底表面形成致密的、较厚的氧化层,使得氧化层能够起到有效地保护基底表面、防止基底表面收到污染及损伤的作用;以及,通入的气体中还可以加入氮气以进一步减轻灰化过程对基底的表面造成的损伤,加入氢气以修复灰化过程对基底的表面造成的损伤。进而,基于此的半导体器件的形成方法相应地能够起到提高半导体器件(例如MOS器件)的饱和电流和阈值电压的稳定性的效果。
附图说明
图1是一种半导体器件在其制备过程中的结构示意图;
图2是本发明实施例一中防止灰化工艺损伤基底的方法的流程示意图;
图3~图4是本发明实施例一中在防止灰化工艺损伤基底的方法的过程中结构示意图;
图5是本发明实施例二中半导体器件的形成方法的流程示意图;
图6~图9是本发明实施例二中半导体器件的形成方法在其制备过程中的结构示意图。
具体实施方式
现有技术中,在采用灰化工艺去除光刻胶时会导致基底表面损伤,以及使得半导体器件饱和电流和阈值电压发生漂移。
图1是一种半导体器件在其制备过程中的结构示意图。以下参考图1对一种半导体器件的制备方法进行说明,其制备方法包括:
首先,提供了一基底1,例如为硅基底,在基底1上形成有一薄膜层2(例如为光刻胶层,可用作掩膜层),所述薄膜层2暴露出部分基底1。
接着,对所述薄膜层2执行灰化工艺,以去除所述薄膜层2;然而在执行灰化的过程中,灰化气体极易对暴露出的基底1造成损伤。
具体来讲,在灰化工艺中,产生的等离子体(plasma)直接作用在基底表面,会对基底表面的晶格结构造成损伤。进一步的,对于以靠近所述基底表面的区域作为沟道区101的半导体器件(例如MOS器件)而言,由于沟道区101的基底表面的沾污及损伤,最终导致了半导体器件的饱和电流和阈值电压漂移的问题。
此外,即使在执行灰化工艺之前,部分基底由于暴露在空气中而容易在表面形成一自然氧化层3。然而,此时所形成的自然氧化层3的致密度较低且厚度也较薄,因此并不能对基底作出有效的保护,仍会导致基底表面受到污染(如磷污染,金属离子污染,颗粒物等缺陷污染);
针对以上问题,本发明提出了一种防止灰化工艺损伤基底的方法,以下结合附图和具体实施例对本发明提出的一种防止灰化工艺损伤基底的方法作进一步详细说明。根据下面说明,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。
实施例一
图2是本发明实施例一中防止灰化工艺损伤基底的方法的流程示意图,图3~图4是本发明实施例一中在防止灰化工艺损伤基底的方法的过程中结构示意图。以下参考图2~图4所示。
在步骤S1中,具体参考图3所示,提供一基底1,在所述基底1上形成有一薄膜层2,所述薄膜层2暴露出部分所述基底。
具体的,所述基底1例如为硅基底。所述薄膜层2暴露出部分所述基底1,即所述薄膜层2例如可以为图形化的掩膜层,从而能够以所述薄膜层2为掩膜,对所述基底1或者其他层执行诸如离子注入或刻蚀等工艺。
在步骤S2中,具体参考图4所示,对所述薄膜层2执行灰化工艺,并在灰化过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底1反应,从而在暴露出的基底1上生成一氧化层4,以利用所述氧化层4减轻所述灰化过程对所述基底1的表面造成的损伤。
作为优选的方案,所述灰化工艺为等离子体增强灰化工艺。
具体的,参考图4所示,在所述灰化工艺中,由于含氧气体中的氧气会被电离成氧等离子体,而氧等离子体的活性很高,作用在基底1表面时,即会与基底1反应形成致密度较高且厚度较厚的氧化层4,以保护所述基底1。此外,针对利用特定材料形成的薄膜层2而言(例如,光刻胶),含氧气体中氧等离子体还能够与所述薄膜层2发生反应,进而可起到辅助去除薄膜层2的作用,以提高灰化工艺中对薄膜层2的灰化效率。
此外,应当说明的是,本实施例中采用灰化工艺去除的薄膜层,通常为光刻胶层,而光刻胶层的组成主要为有机物,故可以采用灰化工艺去除。而能够被灰化工艺去除的薄膜层的材料并非本申请的重点,故在此不作限制,本领域技术人员可以根据薄膜层的材料自行判断是否可以采用灰化工艺去除。
由此可见,本申请中的氧化层4是在灰化工艺中同时形成的,因此不需要额外增加工艺步骤,节省了工艺的时间及成本。此外,若额外增加工艺步骤,也就会增加所述基底1暴露在外的时间,进而导致所述基底1的表面受到污染及损伤的风险增大。
作为优选的方案,所述含氧气体还包括氢气。
具体的,在灰化工艺中通入氢气,能够饱和硅基底表面的悬挂键,并能够进一步修复灰化工艺中等离子体碰撞硅基底表面时所带来的损伤,从而可以保证基底表面的晶格质量,进而确保基底表面作为半导体器件(例如MOS器件)的沟道区时的质量。
如上所述,通入的含氧气体能够与硅基底表面反应生成氧化硅层。而为了进一步保证含氧气体与硅基底之间具备更充分的反应,作为优选的方案,还可使所述含氧气体进一步包括氮气。
具体来讲,灰化的过程中,部分的氧等离子体存在逆向反应(即,氧等离子体重新结合形成氧气分子),进而导致氧等离子体的浓度降低,使得生成的氧化层4的致密度和厚度有所下降,与理论及期望值不符。因此,在灰化的过程中通入氮气,能够阻止氧等离子体的逆向反应,即提高了氧气的自由基含量,从而其与硅基底反应时能够生成致密度更高以及厚度更厚的氧化层4,进而能够有效地保护硅基底表面,起到减轻等离子体带来的基底表面损伤以及阻止基底表面受污染(如磷污染,金属离子污染,颗粒物等缺陷污染)的效果。
应当说明的是,所述含氧气体中也可同时包括氢气和氮气,以及,通入的氢气和氮气的效果是可以相互叠加的,进而能够同时发挥功效,提高形成的所述氧化层4的致密度及厚度,共同起到防止及修复基底的表面损伤与阻止基底表面受污染的效果。
实施例二
基于上述的防止灰化工艺损伤基底的方法,本发明还提出了一种半导体器件的形成方法。图5是本发明实施例二中半导体器件的形成方法的流程示意图,图6~图9是本发明实施例二中半导体器件的形成方法在其制备过程中的结构示意图,以下参考图5~图9所示。
在步骤S01中,具体参考图6所示,提供一基底100,在所述基底100上形成有一掩膜层200;
具体的,所述基底100例如为硅基底,所述掩膜层200例如为光刻胶层,在本实施例中所述掩膜层200的用于定义出半导体器件的阱区,进而在阱区形成后需要采用灰化工艺去除所述掩膜层200。
在步骤S02中,具体参考图7所示,利用所述掩膜层200执行离子注入工艺,以在所述基底100中形成一掺杂区(未示出);本实施例中,所述掺杂区为一阱区。
作为优选的方案,在形成所述掩膜层200之前,在所述基底100上形成一屏蔽氧化层5;并在形成所述屏蔽氧化层5之后,通过所述屏蔽氧化层5执行离子注入工艺以形成阱区。以及,在形成所述阱区之后,执行灰化工艺之前,以所述掩膜层200为掩膜刻蚀所述屏蔽氧化层5以暴露出部分基底1。
具体的,在所述基底100上形成一屏蔽氧化层5能够有效地保护硅基底,以起到防止沾污的作用。并且在执行离子注入工艺的过程中,通过所述屏蔽氧化层5执行离子注入,能够有效地抑制离子注入时的通道效应,也更利于控制离子注入的阱区深度。
作为优选的方案,所述屏蔽氧化层5的形成方法包括热氧化法。
具体的,采用热氧化法生长的氧化层结构致密、均匀性好且与光刻胶粘附性好。本实施例中,结合图6和图7所示,在执行过上述离子注入工艺之后,以所述掩膜层200为掩膜,对所述屏蔽氧化层5执行刻蚀工艺,所述刻蚀工艺例如可以为湿法刻蚀,屏蔽氧化层5中保留下的部分形成了第二氧化层501,而屏蔽氧化层5中被去除的区域暴露出了部分基底,以便在后续工艺中,形成致密度更佳、厚度较小的栅氧层。
在步骤S03中,具体参考图8所示,对所述掩膜层200执行灰化工艺,在灰化的过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底100反应形成一氧化层400,并利用所述氧化层400保护所述基底1,以减轻所述灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
具体的,基于所述的防止灰化工艺损伤基底的方法,本实施例中,参考图8所示,在灰化工艺中通入含氧气体,所述含氧气体同样也可以包含氢气和/或氮气,进而能够在暴露出的基底100上形成一层厚度较厚且致密度较高的氧化层400,从而可以避免基底100在灰化工艺中受到损伤。
此外,应当说明的是,参考图9所示,在对所述掩膜层200执行灰化工艺之后,为了利用所述阱区形成例如晶体管器件时,可进一步去除所述氧化层400,并重新在所述基底100上形成一栅氧层6。由此可见,所述栅氧层6下的基底会作为后续所形成的半导体器件的沟道区,故本发明所提供的方法还具有避免所述沟道区受到损伤,保证所述沟道区的晶格质量的效果,从而可以提高形成的半导体器件的饱和电流和阈值电压的稳定性。
综上所述,本发明所提供的一种防止灰化工艺损伤基底的方法,在对形成在基底上的薄膜层执行灰化工艺的过程中,通入含氧气体,进而能在暴露出的基底表面形成致密的、较厚的氧化层,使得氧化层能够起到有效地保护基底表面、防止基底表面收到污染及损伤的作用;以及,通入的气体中还可以加入氮气以进一步减轻灰化过程对基底的表面造成的损伤,加入氢气以修复灰化过程对基底的表面造成的损伤。进而,基于此的半导体器件的形成方法也相应地能够保证所述沟道区的晶格质量,进而起到了提高半导体器件(例如MOS器件)的饱和电流和阈值电压的稳定性的效果。
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。这样,倘若本发明的这些改动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动在内。

Claims (9)

1.一种防止灰化工艺损伤基底的方法,其特征在于,包括:
提供一基底,在所述基底上形成有一薄膜层,所述薄膜层暴露出部分所述基底;以及,
对所述薄膜层执行灰化工艺,并在灰化过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底反应,从而在暴露出的基底上生成一氧化层,以利用所述氧化层减轻所述灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
2.如权利要求1所述的防止灰化工艺损伤基底的方法,其特征在于,所述含氧气体中还包括氮气。
3.如权利要求1所述的防止灰化工艺损伤基底的方法,其特征在于,所述含氧气体中还包括氢气。
4.如权利要求1所述的防止灰化工艺损伤基底的方法,其特征在于,所述灰化工艺为等离子体增强灰化工艺。
5.如权利要求1所述的基底保护层的形成方法,其特征在于,所述基底的材料为硅,所述氧化层为氧化硅层。
6.一种半导体器件的形成方法,其特征在于,包括:
提供一基底,在所述基底上形成有一掩膜层;
利用所述掩膜层执行离子注入工艺,以在所述基底中形成一掺杂区;
对所述掩膜层执行灰化工艺,在灰化过程中通入含氧气体,以和暴露出的基底反应形成一氧化层,并利用所述氧化层保护所述基底,以减轻所述灰化过程对所述基底的表面造成的损伤。
7.如权利要求6所述的半导体器件的形成方法,其特征在于,在形成所述掩膜层形之前,还包括在所述基底上形成一屏蔽氧化层;以及,
在执行离子注入工艺时,注入离子穿过所述屏蔽氧化层注入到所述基底中。
8.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法,其特征在于,在形成所述掺杂区之后,以及执行灰化工艺之前,还包括以所述掩膜层为掩膜刻蚀所述屏蔽氧化层以暴露出部分基底。
9.如权利要求7所述的半导体器件的形成方法,其特征在于,所述屏蔽氧化层的形成方法包括热氧化法。
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Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101458463B (zh) * 2007-12-13 2011-08-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 灰化的方法
US20110233626A1 (en) * 2007-11-21 2011-09-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same
CN104183533A (zh) * 2013-05-21 2014-12-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种制作半导体器件的方法
CN105789285A (zh) * 2014-09-23 2016-07-20 新唐科技股份有限公司 半导体元件及其制造方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110233626A1 (en) * 2007-11-21 2011-09-29 Renesas Electronics Corporation Semiconductor device and manufacturing method of the same
CN101458463B (zh) * 2007-12-13 2011-08-17 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 灰化的方法
CN104183533A (zh) * 2013-05-21 2014-12-03 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司 一种制作半导体器件的方法
CN105789285A (zh) * 2014-09-23 2016-07-20 新唐科技股份有限公司 半导体元件及其制造方法

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