MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法技术

本发明专利技术公开了一种MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法，包括：提供MOS器件，包括设置于衬底上的栅极、源漏极以及栅极与源漏极之间设置的侧壁层；对所述MOS器件利用干法刻蚀掉部分侧壁层；对经过干法刻蚀后的MOS器件进行臭氧水浸渍；对经过臭氧水浸渍后的MOS器件进行湿法刻蚀。采用干法刻蚀实现在尚未对源漏极掺杂区域产生破坏时刻蚀掉部分侧壁层材料；臭氧水浸渍形成了掺杂区域表面的氧化硅保护膜，在湿法刻蚀时，磷酸和侧壁层的氮化硅材料反应以刻蚀掉侧壁层，而保护膜防止了磷酸对掺杂区域的刻蚀。本发明专利技术中，臭氧水浸渍和湿法刻蚀过程可以交替进行，以进一步保护掺杂区域。本发明专利技术在刻蚀侧壁层的同时保护了掺杂区域，避免了对MOS器件性能的损害。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及半导体制造技术，特别涉及一种MOS器件表面的刻蚀技术。
技术介绍
随着制造工艺的发展，晶体管的尺寸越来越小，性能也不断的提升。其中，应变硅技术功不可没，目前应变硅技术更是广泛的应用于半导体制造领域。半导体制造业界普遍认同使用应变娃技术来改善CMOS (Comp I ementaryMetal Oxide Semiconductor,互补金属氧化物半导体)器件的性能。例如，在NMOS (N-Metal-O xide-Semiconductor, N型金属氧化物半导体)器件的导电沟道中施加张应力(Tensile stress),可提高 NMOS 的电子迁移率；在 PMOS (P-Metal-Oxide-Semiconductor, P 型金属氧化物半导体)器件的导电沟道中施加压应力(Compressive stress),可提高空穴的迁移率。上述两种方式的核心思想均是加速晶体管内部电流的通过速度，让晶体管获得更出色的效能。使用该技术的晶体管可以达到在成本基本不变的情况下，比没有使用该技术的晶体管平均提高30%的电子流动速度。因此极大的提升了 CMOS晶体管的性能。目前,对CMOS晶体管器件引入应变的方法主要有两种一种是利用异质外延生长的方法，在硅衬底上生长出一层带有应力的沟道材料；另一种是通过工艺的方法，利用带应力的氮化硅薄膜或者外延的源漏区来作用于沟道材料层引入应变的方法。一般来说，前者引入的应变程度更大一些，但工艺更复杂，成本较高；后者虽然与前者相比应变较小，但工艺简单，成本较低，现在已被广泛使用。上述另一种引入应变的方法中，有一种方法被称为应力近邻技术 (StressProximity Technique)。该技术首先要去掉由氮化娃和氧化娃构成的，并处于栅极两侧用于隔离栅极I与源漏极2，避免栅极I和源漏极2短接的侧壁层(spaCer)3，如图1 所示；之后针对NMOS和PMOS的不同分别沉积具有张应力或者具有压应力的应力膜4 ( 一般采用氮化硅薄膜)，如图2所示,其中针对NMOS沉积具有张应力的应力膜4，针对PMOS沉积具有压应力的应力膜4。该技术增强了 NMOS和PMOS中的电子迁移率和空穴迁移率，从而提高了 NMOS和PMOS中的电子流动速度。通常情况下，应力近邻技术中，去掉栅极两侧侧壁层的过程采用干法或者湿法来剥离氮化硅材料，不同的方法会得到不同的刻蚀表面。但是无论是采用干法还是湿法(通常采用磷酸)，都会导致源漏极掺杂区域5形貌的破坏，造成掺杂区域5的损伤(如造成掺杂区域NiPtSi材料的丢失)，如图3所示，从而降低MOS (Metal Oxide Semiconductor,金属氧化物半导体)器件的性能。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法，以实现在刻蚀侧壁层的同时保证源漏极掺杂区域不被破坏。本专利技术的技术方案是这样实现的一种MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法，包括提供MOS器件，所述MOS器件包括衬底以及所述衬底上设置的栅极、源漏极以及栅极与源漏极之间设置的侧壁层；对所述MOS器件利用干法刻蚀掉部分侧壁层；对经过所述干法刻蚀后的MOS器件进行臭氧水浸溃；对经过臭氧水浸溃后的MOS器件进行湿法刻蚀。进一步，对MOS器件进行臭氧水浸溃的步骤和对MOS器件进行湿法刻蚀的步骤交替进行。进一步，在所述MOS器件完成湿法刻蚀后，还包括对所述MOS器件进行氢氟酸清洗的过程。进一步，所述侧壁层材料包括氮化硅。进一步，所述源漏极的掺杂区域的材料包括镍硅化物和/或镍钼硅化物和/或镍钼锗硅化物和/或镍锗硅化物和/或镱硅化物和/或钼硅化物和/或铱硅化物和/或铒硅化物和/或钴硅化物。进一步，对所述MOS器件利用干法刻蚀掉部分侧壁层的过程包括先采用以下条件进行主刻蚀真空室气压40 80mtorr，刻蚀气体采用CHF3、CH2F2, CH3F和O2混合气体，其中 CHF3气体流量为40 80sccm，CH2F2气体流量为60 120sccm，CH3F气体流量为20 40sccm, O2气体流量为80 160sccm，偏压0V，刻蚀时间10 20s ；再采用以下条件进行过刻蚀真空室气压30 70mtorr，刻蚀气体采用CH3F、O2和He混合气体，其中CH3F气体流量为140 260sccm，O2气体流量为140 260sccm，He气体流量为70 130sccm，偏压 280 320V，刻蚀时间10 20s。进一步，对所述MOS器件进行臭氧水浸溃包括对所述MOS器件进行臭氧水单晶片旋喷，喷溅时间不少于30s ;或者，在酸槽臭氧水中室温条件下浸溃所述MOS器件，浸溃时间不少于3min。进一步，所述臭氧水的浓度为5 85ppm。进一步，对所述MOS器件进行湿法刻蚀包括在刻蚀液中浸溃所述MOS器件，其中刻蚀液为85%磷酸，刻蚀液温度为140°C 165°C，浸溃时间为O. 5 1. 5min。、进一步，对所述MOS器件进行氢氟酸清洗包括采用H2O和HF体积比为200 500 I的氢氟酸，对所述MOS器件进行室温下的清洗。进一步，所述MOS器件为NMOS或者PMOS。从上述方案可以看出本专利技术的MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法中，在刻蚀的初期利用时间较短的干法刻蚀，如主刻蚀时间10 20s，过刻蚀时间10 20s，可以实现在尚未对源漏极掺杂区域产生破坏时刻蚀掉部分侧壁层材料；再利用臭氧水的浸溃，以形成源漏极掺杂区域表面的氧化硅保护膜；进一步通过磷酸进行湿法刻蚀时，磷酸可以和构成侧壁层的氮化硅材料进行反应以刻蚀掉侧壁层，而所述氧化硅保护膜不与磷酸进行反应，从而防止了磷酸对源漏极掺杂区域的刻蚀，保护了源漏极掺杂区域。由于侧壁层的氮化硅材料可能过厚，不免在进行湿法刻蚀的过程中磷酸对氧化硅保护膜及其所覆盖的源漏极掺杂区域可能产生破坏，因此在刻蚀过程中，进行臭氧水浸溃的步骤和进行湿法刻蚀的步骤可以采用交替进行的方式，以进一步保证源漏极掺杂区域不被磷酸刻蚀。对侧壁层的刻蚀结束之后，可以对MOS器件表面进行氢氟酸清洗，以清洗掉刻蚀过程中所残留的氧化物。本专利技术的方法在刻蚀侧壁层的同时有效的保护了源漏极掺杂区域，避免了对MOS器件性能的损害。附图说明图1为已有的一种MOS器件结构示意图2为带有应力膜的MOS器件结构示意图3为采用传统干法或者湿法工艺导致源漏极掺杂区域形貌被破坏的示意图4为本专利技术MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法的步骤示意图5为本专利技术中采用干法刻蚀后MOS的结构示意图6为本专利技术中采用臭氧水浸溃后MOS的结构示意图7为本专利技术中经过臭氧水浸溃过程和湿法刻蚀过程后的MOS结构示意图8为本专利技术中完成氢氟酸清洗后的MOS结构示意图。附图中，各标号所代表的部件名称如下1、栅极，2、源漏极，3、侧壁层，4、应力膜，5、掺杂区域，6、保护层具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本专利技术作进一步详细说明。如图4所示，本专利技术所提供的MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法，包括提供MOS器件，所述MOS器件包括衬底以及所述衬底上设置的栅极、源漏极以及栅极与源漏极(源极、漏极)之间设置的侧壁层；对所述MOS器件进行利用干法刻蚀掉部分侧壁层；对经过上述干法刻蚀后的MOS器件本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种MOS表面栅极侧壁层的刻蚀方法，包括：提供MOS器件，所述MOS器件包括衬底以及所述衬底上设置的栅极、源漏极以及栅极与源漏极之间设置的侧壁层；对所述MOS器件利用干法刻蚀掉部分侧壁层；对经过干法刻蚀后的MOS器件进行臭氧水浸渍；对经过臭氧水浸渍后的MOS器件进行湿法刻蚀。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：吴金刚，刘焕新，韦庆松，何永根，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：