半导体结构的形成方法技术

一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行离子注入；刻蚀所述多晶硅层，形成功能层；依次进行灰化处理和湿法清洗。本发明专利技术所形成半导体结构的性能较佳。

【技术实现步骤摘要】
半导体结构的形成方法
本专利技术涉及半导体制造
，尤其涉及一种半导体结构的形成方法。
技术介绍
金属氧化物半导体（Metal-Oxide-Semiconductor，MOS）晶体管已成为集成电路中常用的半导体结构。所述MOS晶体管主要包括：P型金属氧化物半导体（PMOS）晶体管和N型金属氧化物半导体（NMOS）晶体管。现有工艺在形成MOS晶体管时主要包括如下步骤：首先，在半导体衬底上由下至上依次形成氧化硅层和多晶硅层；接着，对所述多晶硅层进行离子注入，以调节所形成MOS晶体管的阈值电压；再接着，在所述多晶硅层上形成掩膜层，所述掩膜层的位置和形状分别与后续形成的栅极结构的位置和形状对应；再接着，以所述掩膜层为掩模，刻蚀所述多晶硅层和氧化层，形成包括栅介质层和位于栅介质层上栅极的栅极结构；再接着，去除所述掩膜层，并通过湿法清洗去除刻蚀工艺残留的聚合物；然后，形成覆盖所述栅极结构侧壁的侧墙；最后，以所述栅极结构及其侧壁上的侧墙为掩模，对所述半导体衬底进行离子注入，形成源区和漏区。然而，在湿法清洗之后，对所形成栅极结构以及栅极结构两侧的半导体衬底表面进行检查时发现，现有通过湿法清洗工艺去除刻蚀工艺残留的聚合物（如光刻胶、多晶硅颗粒等）时效果不佳，导致所形成MOS晶体管易发生漏电，所形成MOS晶体管的性能较差。更多MOS晶体管的形成方法请参考公开号为CN101452853A的中国专利申请。
技术实现思路
本专利技术解决的问题是提供一种半导体结构的形成方法，提高所形成半导体结构的性能。为解决上述问题，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行离子注入；刻蚀所述多晶硅层，形成功能层；依次进行灰化处理和湿法清洗。可选的，进行所述灰化处理的气体为氮气和氢气的混合气体或者氧气。可选的，进行所述灰化处理的气体为氮气。可选的，进行灰化处理包括：先进行第一灰化处理，再进行第二灰化处理；所述第一灰化处理的气体为氧气，所述第二灰化处理的气体为氮气和氢气的混合气体。与现有技术相比，本专利技术技术方案具有以下优点：在形成功能层之后，先进行灰化处理，使残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物与灰化处理中的气体发生反应，形成气体或能够被后续湿法清洗中清洗溶液去除的化合物，或者通过灰化处理中气体等离子体轰击，降低或消除聚合物与半导体衬底和功能层表面之间的结合力，然后进行湿法清洗，去除剩余的聚合物和/或灰化工艺形成的化合物，提高了湿法清洗的清洗效果，避免残留于半导体衬底或者功能层表面的聚合物对后续半导体结构的形成工艺造成影响，最终提高所形成半导体结构的性能。作为一个优选实施例，在形成功能层之后，采用氮气进行灰化处理，通过氮气等离子体对残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物进行轰击，降低或消除聚合物与半导体衬底和功能层表面的结合力，然后进行湿法清洗，进一步去除残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物，提高了半导体衬底以及功能层表面的清洁度。而且，由于氮气与多晶硅反应速率较慢，在采用氮气进行灰化处理时，氮气等离子体与功能层中少量的硅原子发生反应形成氮化硅，后续湿法清洗工艺无法去除氮化硅，不会造成功能层中硅原子流失，避免了所形成功能层顶部发生横向收缩，进而避免了因后续形成插塞的设置位置不准确而导致的半导体器结构失效，提高了所形成半导体结构的性能。作为另一个优选实施例，在形成功能层之后，先采用温度小于或者等于100摄氏度的氧气进行第一灰化处理，使半导体衬底和功能层表面的硅原子以及残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物（包括多晶硅颗粒和光刻胶）与氧气等离子体发生反应，形成覆盖半导体衬底和功能层表面的氧化硅以及气态碳氢化合物，再采用氮气和氢气的混合气体进行第二灰化处理，使未被氧化硅覆盖的聚合物继续与氢气等离子体和氮气等离子体反应，生成附着于氧化硅上的氮化硅、气态的碳氢化合物和气态的硅的氢化物。由于气态的碳氢化合物和气态的硅的氢化物可随灰化处理的废气排出，而氮化硅在后续湿法清洗过程中随氧化硅的去除而脱离半导体衬底和功能层表面，提高了所形成半导体结构表面的清洁度。进一步的，在采用氮气和氢气的混合气体进行第二灰化处理时，混合气体中氢气所占的质量百分比为5%~80%，第二灰化处理的温度为275摄氏度至400摄氏度，由于混合气体中氢气的含量较高以及第二灰化处理的温度较高，提高了第二灰化处理速率，在保证灰化处理效果的同时，缩短了第二灰化处理的时间。附图说明图1为本专利技术半导体结构的形成方法第一实施方式的流程示意图；图2~图4为本专利技术半导体结构的形成方法一个实施例的示意图；图5为本专利技术半导体结构的形成方法第二实施方式的流程示意图；图6为本专利技术半导体结构的形成方法第三实施方式的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本专利技术的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术还可以采用其它不同于在此描述的其它方式来实施，因此本专利技术不受下面公开的具体实施例的限制。正如
技术介绍
部分所述，在栅极结构形成之后，通过湿法清洗去除残留于栅极结构及其两侧半导体衬底表面的聚合物时，清洗效果不佳，导致所形成MOS晶体管易发生漏电，所形成MOS晶体管的性能较差。针对上述缺陷，本专利技术提供了一种半导体结构的形成方法，在对形成于半导体衬底上多晶硅层进行离子注入之后，对多晶硅层进行刻蚀，形成功能层，然后进行灰化处理，使刻蚀中残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物与灰化处理中的气体等离子体发生反应，形成气体或者能够被后续湿法清洗中清洗溶液去除的化合物，或者通过灰化处理中气体等离子体的轰击，降低或消除聚合物与半导体衬底和功能层表面之间的结合力，然后通过湿法清洗去除剩余的聚合物和/或灰化工艺形成的化合物。本专利技术半导体结构的形成方法的湿法清洗效果好，可避免残留于半导体衬底和功能层表面的聚合物对半导体结构的性能造成影响。下面结合附图进行详细说明。参考图1，为本专利技术半导体结构的形成方法第一实施方式的流程示意图，包括：步骤S11，提供半导体衬底；步骤S12，在所述半导体衬底上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行离子注入；步骤S13，刻蚀所述多晶硅层，形成功能层；步骤S14，采用氮气和氢气的混合气体或者氧气进行灰化处理；步骤S15，进行湿法清洗。参考图2~图4，以形成NMOS晶体管的栅极为例（即功能层为NMOS晶体管的栅极），通过具体实施例对本专利技术半导体结构的形成方法的第一实施方式做进一步说明。参考图2，提供半导体衬底100。所述半导体衬底100的材料可为硅、锗或者绝缘体上硅（Silicon-On-Insulator，SOI），或者本领域技术人员公知的其他半导体材料衬底，本专利技术对此不做限制。本实施例中，所述半导体衬底100的材料为硅。继续参考图2，在所述半导体衬底100上形成多晶硅层102a，并对所述多晶硅层102a进行离子注入。本实施例中，对所述多晶硅层102a进行离子注入的离子为磷离子或者砷离子等。通过对多晶硅层102a进行离子注入，提高后续形成的NMOS晶体管栅极中电子的迁移率，进而降低NMOS晶体管的阈值电压。参考图3，在图2中所述多晶硅层102a上形成掩膜层104本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行离子注入；刻蚀所述多晶硅层，形成功能层；依次进行灰化处理和湿法清洗。

【技术特征摘要】
1.一种半导体结构的形成方法，其特征在于，包括：提供半导体衬底；在所述半导体衬底上形成多晶硅层，并对所述多晶硅层进行离子注入；刻蚀所述多晶硅层，形成功能层；依次进行灰化处理和湿法清洗，所述进行灰化处理包括：先进行第一灰化处理，再进行第二灰化处理；所述第一灰化处理的气体为氧气，所述第二灰化处理的气体为氮气和氢气的混合气体。2.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述多晶硅层和进行灰化处理在不同的设备中进行。3.如权利要求2所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，刻蚀所述多晶硅层的设备为感应耦合等离子体刻蚀设备，进行灰化处理的设备为下游微波等离子体反应器。4.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第一灰化处理的温度小于或者等于100℃，压强为100mTorr～500mTorr，射频电源的功率为100W～5000W，氧气的流量为10sccm～500sccm，时间为10s～600s。5.如权利要求1所述的半导体结构的形成方法，其特征在于，所述第二灰化处理的温度为275℃～400℃，压强为100mTorr～500mTorr，射频电源的功率为100W～5000W，时间为10s～600s。6.如权利要求1所述的半导...

【专利技术属性】
技术研发人员：张海洋，孟晓莹，
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：上海;31