CN109994370A - Mos晶体管的制造方法及去除氮化膜上玷污的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及去除氮化膜上玷污的方法，涉及半导体集成电路制造工艺，包括提供一硅片，硅片上包括氮化膜，所述氮化膜上包括玷污；进行氧气灰化工艺将所述氮化膜表面氧化形成氧化膜；以及进行标准清洗流程，由于标准清洗流程中的稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜的蚀速率很快能一并将氧化膜上的玷污洗掉，之后磷酸(HPO)将剩余的氮化膜清洗完成，以在不改变清洗液的情况下清洗掉氮化膜上的玷污，提高了芯片性能。
Description
技术领域
本发明涉及半导体集成电路制造工艺，尤其涉及一种MOS晶体管的制造方法及去除氮化膜上玷污的方法。
背景技术
现有半导体集成电路制造工艺中，为使半导体器件功能正常，避免集成电路制造过程中的玷污是必须的。玷污是指半导体集成电路制造过程中引入半导体硅片的任何危害芯片成品率及电学性能的不希望有的物质。半导体制造过程中常碰到的玷污有：颗粒、金属杂质、有机物玷污、自然氧化层和静电释放等，目前约有80％的芯片电学失效是由玷污带来的缺陷引起的。且随着器件关键尺寸缩小，对玷污的控制要求变得越来越严格。
因此，如何有效控制玷污并去除集成电路制造过程中产生的玷污以制造最小玷污诱生缺陷的高性能集成电路成为集成电路制造的关键工艺之一。
发明内容
本发明的目的在于提供一种MOS晶体管的制造方法，以在不改变清洗液的情况下清洗掉氮化膜上的玷污，提高了芯片性能。
本发明提供的MOS晶体管的制造方法，包括：S1：提供一半导体衬，在所述半导体衬底的表面形成栅极结构，所述栅极结构的侧面形成有侧墙，该侧墙也同时延伸到所述栅极结构的上表面；S2：形成氮化膜层，所述氮化膜层覆盖在所述栅极结构上的侧墙的顶部和侧面以及所述栅极结构之间的所述半导体衬底表面；S3：采用光刻工艺在所述栅极结构的两侧定义出锗硅凹槽的形成区域，依次对所述凹槽形成区域的所述氮化膜层和所述半导体衬底进行刻蚀形成所述凹槽；S4：在所述凹槽中填充锗硅外延层形成嵌入式锗硅外延层；S5：进行氧气灰化工艺将氮化膜表面氧化形成氧化膜；以及S6：进行标准清洗流程。
更进一步的，所述氮化膜层作为硬掩膜层使用。
更进一步的，所述氮化膜层为氮化硅层。
更进一步的，步骤S5中将所示氮化硅层的表面氧化成氧化硅。
更进一步的，步骤S5中所述氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间。
更进一步的，步骤S5中所述氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间。
更进一步的，步骤S5中所述氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间。
更进一步的，步骤S5中所述氧气灰化工艺形成的氧化膜的厚度在之间。
更进一步的，步骤S6为将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液和磷酸的药液槽内进行清洗。
更进一步的，首先所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜进行清洗，然后所述磷酸将所述氮化膜清洗完成。
更进一步的，所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜的清洗速率为 之间。
本发明还提供一种去除氮化膜上玷污的方法，包括：S1：提供一硅片，硅片上包括氮化膜，所述氮化膜上包括玷污；S2：进行氧气灰化工艺将所述氮化膜表面氧化形成氧化膜；以及S3：进行标准清洗流程。
更进一步的，所述氮化膜层为氮化硅层，所述氧化膜为氧化硅。
更进一步的，步骤S2中所述氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间，所述氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间。
更进一步的，步骤S2中所述氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间。
更进一步的，步骤S2中所述氧气灰化工艺形成的氧化膜的厚度在之间。
更进一步的，步骤S3为将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液和磷酸的药液槽内进行清洗，首先所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜进行清洗，然后所述磷酸将所述氮化膜清洗完成。
更进一步的，所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜的清洗速率为 之间。
本发明提供的MOS晶体管的制造方法及去除氮化膜上玷污的方法，在进行硅片的氮化膜清洗前，首先进行氧气灰化工艺将氮化膜表面氧化成氧化膜，然后利用包含稀释氢氟酸溶液(DHF)和磷酸(HPO)的药液进行标准清洗流程，由于稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜的蚀速率很快能一并将氧化膜上的玷污洗掉，之后磷酸(HPO)将剩余的氮化膜清洗完成，如此可在不改变清洗液的情况下清洗掉氮化膜上的玷污，提高了芯片性能。
附图说明
图1A-图1E为现有技术中MOS晶体管的制造过程示意图。
图2A-图2B为本发明一实施例的去除氮化膜上玷污的过程示意图。
图3为本发明一实施例的去除氮化膜上玷污的方法的流程图。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在不做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
在半导体制造过程中，氮化膜是常用的薄膜之一，如作为硬掩膜层，作为晶体管栅极的侧墙，或作为阻挡层等。在氮化膜的制造和使用过程中常会被玷污，目前氮化膜上的玷污通过标准清洗流程进行清洗，如硅片放入包含稀释氢氟酸溶液(DHF)和磷酸(HPO)的药液槽内进行清洗。但标准清洗流程中的清洗液对氮化膜的清洗速率较慢，很难将氮化膜上的玷污一并洗掉，造成氮化膜上的污染，而影响芯片性能。
以硅锗金属玷污为例，具体的，可参阅图1A-图1E，图1A-图1E为现有技术中MOS晶体管的制造过程示意图，该MOS晶体管具有锗硅源漏，锗硅源漏的形成工艺为组件增强工艺，锗硅层形成于PMOS的源区或漏区，组件增强工艺能够增加PMOS的沟道空穴的迁移率，从而提高器件的电学性能。MOS晶体管的制造方法包括：
步骤S1，如图1A所示，提供一半导体衬底100，在所述半导体衬底100的表面形成栅极结构101，所述栅极结构101的侧面形成有侧墙102，该侧墙102也同时延伸到所述栅极结构101的上表面。所述栅极结构101由栅介质层和多晶硅栅叠加而成。如图1所示，在所述半导体衬底100上形成有浅沟槽场氧103，由所述浅沟槽场氧103隔离出有源区，PMOS晶体管形成于有源区中的NW(N阱)上。
步骤S2，如图1B所示，形成氮化膜层104，所述氮化膜层104覆盖在所述栅极结构上的侧墙102的顶部和侧面以及所述栅极结构之间的所述半导体衬底100表面。所述氮化膜层104作为硬掩膜层使用,氮化膜层104为氮化硅层。
步骤S3，如图1C所示，采用光刻工艺在所述栅极结构101的两侧定义出所述锗硅凹槽的形成区域，依次对所述凹槽形成区域的所述氮化膜层104和所述半导体衬底100进行刻蚀形成所述凹槽105。在所述凹槽的形成过程中会经过干/湿法刻蚀，干/湿法刻蚀会在氮化膜层104表面会产生许多的断键(dangling bond)。
步骤S4，如图1D所示，在所述凹槽中填充锗硅外延层形成嵌入式锗硅外延层。在填充锗硅外延层时会有硅锗会生长到氮化膜层104上的断键(dangling bond)上，造成氮化膜层104上的硅锗玷污106。
在之后的去除氮化膜层104的标准清洗流程将无法去除硅锗玷污106，进而产生微缺陷(tiny defect)107，影响器件性能,如图1E所示。
本发明一实施例中，提供一种去除氮化膜上玷污的新方法，对于图1A-图1E的MOS晶体管的制造方法，在进行标准清洗流程之前，即步骤S4之后增加步骤S5：进行氧气灰化工艺(O2ash)将氮化膜表面氧化形成氧化膜，如将氮化硅层104的表面氧化成氧化硅。具体的可参阅图2A，图2A为本发明一实施例的去除氮化膜上玷污的过程示意图，将氮化膜表面氧化成氧化膜108。在本发明一实施例中，氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间；氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间；氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间；氧气灰化工艺形成的氧化膜108的厚度在之间。
在将氮化膜表面氧化后再进行步骤S6：进行标准清洗流程。具体的，将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液(DHF)和磷酸(HPO)的药液槽内进行清洗。首先稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜进行清洗，稀释氢氟酸溶液(DHF)对氮化膜的清洗速率较慢，但对氧化膜的清洗速率很快，为之间，稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜较快的清洗速率能一并将氧化膜上的玷污洗掉；稀释氢氟酸溶液(DHF)将氧化膜和玷污清洗完成后，磷酸(HPO)将剩余的氮化膜清洗完成，清洗后的示意图请参阅图2B，图2B为本发明一实施例的去除氮化膜上玷污的过程示意图，如图2B所示，硅片上不存在玷污，提高了芯片性能。
更进一步的，上述本发明的方法可应用到任何氮化膜的清洗工艺中，具体的本发明还提供一种去除氮化膜上玷污的方法，可参阅图3，图3为本发明一实施例的去除氮化膜上玷污的方法的流程图，如图3所示，去除氮化膜上玷污的方法包括：
S1：提供一硅片，硅片上包括氮化膜，氮化膜上包括玷污。如图1D所示，作为硬掩膜层的氮化膜104上包括硅锗金属玷污106，当然也可为其它作用的氮化膜，如晶体管栅极的侧墙或阻挡层等，玷污也可为其它的玷污，如颗粒、有机物玷污、自然氧化层和静电释放等。在本发明一实施例中，氮化膜为氮化硅膜。
S2：进行氧气灰化工艺(O2ash)将氮化膜表面氧化形成氧化膜。如图2A所示，将氮化膜表面氧化成氧化膜108。在本发明一实施例中，氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间；氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间；氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间；氧气灰化工艺形成的氧化膜的厚度在之间。
S3：进行标准清洗流程。具体的，将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液(DHF)和磷酸(HPO)的药液槽内进行清洗。首先稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜进行清洗，稀释氢氟酸溶液(DHF)对氮化膜的清洗速率较慢，但对氧化膜的清洗速率很快，为之间，稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜较快的清洗速率能一并将氧化膜上的玷污洗掉；稀释氢氟酸溶液(DHF)将氧化膜和玷污清洗完成后，磷酸(HPO)将剩余的氮化膜清洗完成，清洗后的示意图请参阅图2B，硅片上不存在玷污，提高了芯片性能。
在本发明一实施例中，上述氮化膜为氮化硅，上述氧化膜为氧化硅。
综上所述，在进行硅片的氮化膜清洗前，首先进行氧气灰化工艺将氮化膜表面氧化成氧化膜，然后利用包含稀释氢氟酸溶液(DHF)和磷酸(HPO)的药液进行标准清洗流程，由于稀释氢氟酸溶液(DHF)对氧化膜的蚀速率很快能一并将氧化膜上的玷污洗掉，之后磷酸(HPO)将剩余的氮化膜清洗完成，如此可在不改变清洗液的情况下清洗掉氮化膜上的玷污，提高了芯片性能。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (18)
1.一种MOS晶体管的制造方法，其特征在于，包括：
S1：提供一半导体衬，在所述半导体衬底的表面形成栅极结构，所述栅极结构的侧面形成有侧墙，该侧墙也同时延伸到所述栅极结构的上表面；
S2：形成氮化膜层，所述氮化膜层覆盖在所述栅极结构上的侧墙的顶部和侧面以及所述栅极结构之间的所述半导体衬底表面；
S3：采用光刻工艺在所述栅极结构的两侧定义出锗硅凹槽的形成区域，依次对所述凹槽形成区域的所述氮化膜层和所述半导体衬底进行刻蚀形成所述凹槽；
S4：在所述凹槽中填充锗硅外延层形成嵌入式锗硅外延层；
S5：进行氧气灰化工艺将氮化膜表面氧化形成氧化膜；以及
S6：进行标准清洗流程。
2.根据权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述氮化膜层作为硬掩膜层使用。
3.根据权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述氮化膜层为氮化硅层。
4.根据权利要求3所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S5中将所示氮化硅层的表面氧化成氧化硅。
5.根据权利要求1或4任一项所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间。
6.根据权利要求1或4任一项所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间。
7.根据权利要求1或4任一项所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间。
8.根据权利要求1或4任一项所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S5中所述氧气灰化工艺形成的氧化膜的厚度在之间。
9.根据权利要求1所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，步骤S6为将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液和磷酸的药液槽内进行清洗。
10.根据权利要求9所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，首先所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜进行清洗，然后所述磷酸将所述氮化膜清洗完成。
11.根据权利要求10所述的MOS晶体管的制造方法，其特征在于，所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜的清洗速率为之间。
12.一种去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，包括：
S1：提供一硅片，硅片上包括氮化膜，所述氮化膜上包括玷污；
S2：进行氧气灰化工艺将所述氮化膜表面氧化形成氧化膜；以及
S3：进行标准清洗流程。
13.根据权利要求12所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，所述氮化膜层为氮化硅层，所述氧化膜为氧化硅。
14.根据权利要求12或13任一项所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，步骤S2中所述氧气灰化工艺中氧气的流量为1000sccm-50000sccm之间，所述氧气灰化工艺的温度为25℃-100℃之间。
15.根据权利要求12或13任一项所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，步骤S2中所述氧气灰化工艺的处理时间为10s-60s之间。
16.根据权利要求12或13任一项所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，步骤S2中所述氧气灰化工艺形成的氧化膜的厚度在之间。
17.根据权利要求12所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，步骤S3为将硅片放入包含稀释氢氟酸溶液和磷酸的药液槽内进行清洗，首先所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜进行清洗，然后所述磷酸将所述氮化膜清洗完成。
18.根据权利要求17所述的去除氮化膜上玷污的方法，其特征在于，所述稀释氢氟酸溶液对所述氧化膜的清洗速率为之间。
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