NMOS器件的硅衬底表面的处理方法及NMOS器件的制作方法技术

本发明专利技术揭示了一种NMOS器件的硅衬底表面的处理方法及NMOS器件的制作方法，在硅衬底上形成凹槽后经清洗将凹槽表面氧化，然后将凹槽氧化物去除，以露出硅衬底表面。然后在经过上述处理步骤之后的硅衬底上生长碳化硅，用于形成源极和漏极，以制作NMOS器件。本发明专利技术的制作的硅衬底具有表面清洁度高、粗糙度低的优点，采用本发明专利技术的硅衬底制作的NMOS器件具有较佳的电学性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种硅衬底表面处理方法及半导体器件的制作方法，特别涉及一种NMOS器件的硅衬底表面的处理方法及NMOS器件的制作方法。
技术介绍
随着集成电路产业的发展，采用通过的缩小晶体管尺寸的工艺来提高晶体管性能越来越受到成本和技术的限制。应变硅技术通过在传统的体硅器件中引入应力可以提高载流子的迁移率，且应变CMOS以体硅工艺为基础不需要复杂的工艺，因此应变硅技术作为一种廉价而高效的技术得到越来越广泛的应用。嵌入式碳化硅源漏技术为应变硅技术的一种，其原理是通过在沟道中产生单轴压应力来提高NMOSFET(n-channel metal-oxide-semiconductor field-effect transistor，N沟道金属氧化物半导体场效应晶体管)的电子迁移率，从而提高它的电流驱动能力。其原理是：通过在硅衬底上刻蚀凹槽，选择性地外延生长碳化硅层，因碳化硅晶格常数与硅不匹配，在垂直凹槽方向硅晶格受到压缩产生压应力，沿沟道方向硅晶格受到拉伸产生张应力，这些应力会产生应变，应变会激发电子迁移率提高，从而达到改善硅器件的性能。现有技术中揭示了制备碳化硅外延层的前处理工艺，步骤包括在生长之前外延前预清洗、清洗设备清洗、盐酸腐蚀以及碳化硅外延沉积，但是这种处理工艺会使得用于生长碳化硅外延层的硅衬底表面容易因为上述工艺产生粗糙且清洁度较低的表面，因此有必要专利技术一种工艺能够使得硅衬底表面在生长碳化硅外延层之前是清洁的且粗糙度较低的。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术提供一种NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，包括以下步骤：步骤1：提供一硅衬底；步骤2：采用干法刻蚀在所述硅衬底上形成凹槽；步骤3：使用酸槽一将用于掩模的光阻去除；步骤4：使用酸槽二清洗步骤3的凹槽表面；步骤5：采用溶剂气体或者酸性气体并伴随着氧气，氧化所述步骤4中的凹槽，在所述凹槽表面形成氧化层，以去除凹槽表面的金属离子和有机的杂质；步骤6：用清洗气体去除所述步骤5中凹槽表面的氧化层，以露出硅衬底表面。作为优选，所述步骤3中酸槽一为第一酸槽、第二酸槽和第三酸槽。作为优选，所述第一酸槽内含有H2O2和浓H2SO4，所述第二酸槽内含有NH4OH、H2O2以及H2O，所述第三酸槽内含有HCl、H2O2以及H2O。作为优选，所述步骤4中酸槽二为第四酸槽、第五酸槽以及第六酸槽。作为优选，所述第四酸槽内含有NH4OH、H2O2和H2O，第五酸槽内含有HCl、H2O2和H2O，第六酸槽内含有HF。作为优选，所述步骤5中的溶剂气体为1,2-二氯乙烯气体。作为优选，所述步骤5中的酸性气体为盐酸气体。作为优选，步骤6中所述的清洗气体包括NF3和NH3。本专利技术还提供一种NMOS器件的制作方法，包括采用上述处理方法处理之后的硅衬底表面，在所述硅衬底表面沉积碳化硅形成漏极和源极。与现有技术相比，本专利技术的有益效果是：通过使用酸槽一将用于制备凹槽的掩膜光阻去除干净，通过使用流动溶剂气体或者酸性气体伴随氧气来氧化凹槽使其形成氧化物，然后采用清洗设备去除半导体晶圆凹槽表面的氧化物或者有机杂质，得到表面清洁度高、粗糙度低的硅衬底；采用本专利技术的硅衬底制作的NMOS器件能够提高电子迁移率，以改善NMOS器件的电学性能。附图说明图1为本专利技术提供的NMOS器件的硅衬底表面的处理方法流程图；图2a为本专利技术提供的硅衬底表面的处理方法中干法刻蚀凹槽示意图；图2b为本专利技术提供的硅衬底表面进行干法刻蚀后凹槽形成示意图；图3为本专利技术提供的硅衬底表面的处理方法中酸槽清洗掩膜光阻示意图；图4为本专利技术提供的硅衬底表面的处理方法中氧化凹槽示意图；图5为本专利技术提供的硅衬底表面的处理方法去除氧化物或者有机杂质后的示意图；图6为在硅衬底表面上生长碳化硅示意图。图中：1-掩膜光阻、2-隔离填充物、3-硅衬底、4-栅极、5-凹槽，6-氧化层，7-碳化硅。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。请参照图1,本专利技术提供NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，包括以下步骤：步骤S1：提供一硅衬底3；步骤S2：请参照图2a与图2b，采用干法刻蚀在所述硅衬底3上形成凹槽5；步骤S3：使用酸槽一将用于掩模光阻1去除；步骤S4：请参照图3，使用酸槽二清洗步骤S3的凹槽5表面，用于去除凹槽表面的颗粒、有机物残留以及金属离子，如Na+、K+；步骤S5：请参照图4，采用溶剂气体或者酸性气体并伴随着氧气，氧化所述步骤S4中的凹槽5，在所述凹槽5表面形成氧化层6，以去除凹槽5表面的金属离子和有机的杂质；步骤S6：请参照图5，用清洗气体去除所述步骤S5中凹槽5表面的氧化层6，以露出硅衬底3表面，此时凹槽5表面清洁度较高。较佳地，所述步骤S3中酸槽一为第一酸槽、第二酸槽以及第三酸槽。较佳地，所述第一酸槽内含有H2O2和浓H2SO4，所述第二酸槽内含有NH4OH、H2O2以及H2O，所述第三酸槽内含有HCl、H2O2以及H2O。较佳地，所述步骤S4中酸槽二为第四酸槽、第五酸槽以及第六酸槽。较佳地，所述第四酸槽内含有NH4OH、H2O2和H2O，第五酸槽内含有HCl、H2O2和H2O，第六酸槽内含有HF。较佳地，所述步骤S5中的溶剂气体为1,2-二氯乙烯气体，并且1,2-二氯乙烯气体与氧气的比例小于1：10，1,2-二氯乙烯气体和氧气的总流量范围是0.5slm～10slm，氮气流量范围是0slm～20slm，温度范围是450℃-800℃，时间范围是0.5分钟～30分钟。较佳地，所述步骤S5中的酸性气体为盐酸气体，并且盐酸气体与氧气的比例小于1：10，盐酸气体和氧气的总流量范围是0.5slm～10slm，氮气流量范围是0slm～20slm，温度范围是450℃-800℃，时间范围是0.5分钟～30分钟。较佳地，步骤S6中所述的清洗气体包括NF3和NH3，并且步骤S6包括以下三个步骤：步骤A：调整参数，其中NF3与NH3的流量比范围是1:4～1:19，气体总流量范围是50sccm～200sccm，压强范围是60Pa～2666Pa，时间范围是20秒～50秒，刻蚀剂生成；步骤B：调整参数，开始刻蚀，其中，NF3本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 步骤(1)：提供一硅衬底； 步骤(2)：采用干法刻蚀在所述硅衬底上形成凹槽； 步骤(3)：使用酸槽一将用于掩模的光阻去除； 步骤(4)：使用酸槽二清洗步骤(3)的凹槽表面； 步骤(5)：采用溶剂气体或者酸性气体并伴随着氧气，氧化所述步骤(4)中的凹槽，在所述凹槽表面形成氧化层，以去除凹槽表面的金属离子和有机的杂质； 步骤(6)：用清洗气体去除所述步骤(5)中凹槽表面的氧化层，以露出硅衬底表面。

【技术特征摘要】
1.一种NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，其特征在于，包括以下步骤： 
步骤(1)：提供一硅衬底； 
步骤(2)：采用干法刻蚀在所述硅衬底上形成凹槽； 
步骤(3)：使用酸槽一将用于掩模的光阻去除； 
步骤(4)：使用酸槽二清洗步骤(3)的凹槽表面； 
步骤(5)：采用溶剂气体或者酸性气体并伴随着氧气，氧化所述步骤(4)中的凹槽，在所述凹槽表面形成氧化层，以去除凹槽表面的金属离子和有机的杂质； 
步骤(6)：用清洗气体去除所述步骤(5)中凹槽表面的氧化层，以露出硅衬底表面。 
2.如权利要求1所述的NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，其特征在于，所述步骤(3)中酸槽一为第一酸槽、第二酸槽和第三酸槽。 
3.如权利要求2所述的NMOS器件的硅衬底表面的处理方法，其特征在于，所述第一酸槽内含有H2O2和浓H2SO4，所述第二酸槽内含有NH4OH、H2O2以及H2O，所述第三酸槽内含有HCl、H2O2以及H...

【专利技术属性】
技术研发人员：肖天金，
申请(专利权)人：上海华力微电子有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31