一种优化离子注入区域形貌的方法技术

本发明专利技术的优化离子注入区域形貌的方法，包括：提供一具有栅极的半导体器件衬底；在半导体器件衬底表面、栅极顶部和侧壁依次沉积原始氧化层和氮化层；过刻蚀栅极顶部、半导体器件衬底表面的氮化层，形成侧墙；其中，在原始氧化层上形成刻蚀副产物；对半导体器件衬底进行湿法清洗，其中，刻蚀副产物变为残留氧化物；去除带有残留氧化物的原始氧化层的表面或全部，然后在半导体器件衬底上再次生长一层氧化层，从而形成新氧化层，该新氧化层可以代替原始氧化层作为后续离子注入的缓冲层；本发明专利技术的方法，在有效可控地去除残留氧化物的同时，进一步提高了离子注入质量，优化了后续离子注入区域的形貌，提高了器件质量和良率。

A method for optimizing the morphology of ion implanted regions

Regional morphology optimization method, an ion implantation includes providing a substrate of a semiconductor device has a gate; in a semiconductor device substrate surface, gate top and side walls are deposited the original oxide layer and the nitride layer; etching the gate over the top surface of the semiconductor substrate, a nitride layer, forming a side wall; the formation of side etching the product in the original oxide layer; wet cleaning, on a substrate of a semiconductor device in which etching by-products into residual oxide; removal of the original surface oxide layer with residual oxide or all, and then again on a substrate of a semiconductor device growth of an oxide layer, thereby forming a new oxide layer, the buffer layer of the oxide layer may be new instead of the original oxide layer for subsequent ion implantation; the method of the invention, the effective controlled removal of residual oxide at the same time, into the The quality of ion implantation is improved, and the morphology of subsequent ion implantation region is optimized, and the quality and yield of the device are improved.

【技术实现步骤摘要】
一种优化离子注入区域形貌的方法
本专利技术涉及半导体
，特别涉及一种优化离子注入区域形貌的方法。
技术介绍
随着集成电路工艺的发展以及关键尺寸按比例缩小，各种工艺的工艺窗口越来越小，离子注入工艺对器件的性能和良率具有重要影响，比如离子注入的深度，剂量甚至离子注入区域的形貌等等。通常，离子注入方法，包括：提供一表面具有氧化层的半导体器件衬底；在半导体器件衬底中刻蚀形成栅极结构；对半导体器件衬底进行湿法清洗；向半导体器件衬底中进行离子注入工艺。这里，离子注入工艺包括有无定形化离子注入工艺、轻掺杂离子注入工艺、源/漏极离子注入工艺等，针对无定形化离子注入工艺和轻掺杂离子注入工艺，刻蚀栅极侧壁之后，对整个衬底进行清洗；如果是源/漏极离子注入工艺，则在刻蚀栅极侧墙之后，对整个衬底进行清洗。然而，通常在刻蚀栅极结构之后，会在氧化层表面残留有刻蚀副产物，针对此类刻蚀副产物，目前业界采用湿法(WET)清洗方法，即将半导体器件衬底移至有机溶剂槽，或直接移至去离子水槽，并不能将该刻蚀副产物完全去除，而在氧化层表面形成了残留氧化物的凝结物。如图1a和1b所示，为WET清洗前后的残留物缺陷对比图，虚线框内为残留物，可以看到，WET清洗后仍有薄薄的一层残留氧化物。如果该残留氧化物不能完全去除，将会导致后续的离子注入后，离子注入区的形貌表现异常，请参阅图2a和2b，图2a为正常的离子注入区域的形貌的电子能量损失谱，图2b为异常的离子注入区域的形貌的电子能量损失谱。相对于正常的离子注入区101的宽度，异常离子注入区201宽度变大；且，正常离子注入区101与衬底100的边界清晰，而异常离子注入区201与衬底200的边界模糊，这将会导致器件失效，严重影响器件良率，造成成本损失。因此，需要研究出能够完全去除残留氧化物的方法。专利号CN100561664C公开了一种刻蚀后残留聚合物的去除方法，其采用等离子体干法刻蚀去除残留聚合物，但是，在去除过程中，难以实现精确控制刻蚀深度，容易造成过刻蚀，则会加重对衬底表面以及上述氧化层所造成的损伤，上述氧化层是用于后续离子注入的缓冲层，用来控制离子注入的深度、缓解离子注入过大的能量从而避免造成离子注入隧穿效应缺陷，如果该氧化层受到损伤，将会降低其作为缓冲层的效果，从而依然会影响到后续离子注入工艺的质量以及离子注入区域形貌，导致器件性能下降，并且，单纯采用等离子体干法刻蚀很难将难溶的残留氧化物去除掉。专利号为CN100392821C的专利公开了一种去除蚀刻残余的聚合物的方法，其采用等离子体轰击和湿法刻蚀相结合的方法来去除残留聚合物，这无疑增加了成本，而且也会加重对衬底表面以及上述氧化层所造成的损伤，影响后续离子注入工艺的质量和离子注入区域形貌，降低器件质量和良率。专利号为CN1840624A的专利公开了一种聚合物去除剂，该组合物中包含氟离子源、水、三卤乙酸、有机多羧酸化合物、有机羟基羧酸化合物、氨基酸的有机酸化合物等大量的有机溶剂，不仅成本高，而且还要严格控制PH值，否则容易造成对衬底表面和上述氧化层的腐蚀损伤，依然会影响离子注入质量和离子注入区域形貌，降低器件质量和良率。专利号为CN100468618C的专利公开了一种去除刻蚀后残留聚合物的半导体器件制造方法，其采用对刻蚀后的衬底进行清洗与热处理相结合的方法来去除刻蚀副产物，所采用的清洗方法依然是常规的湿法清洗工艺，虽然热处理工艺能够去除难溶聚合物，但是在热处理过程中的高温制程，会大大增加对衬底表面以及上述氧化层所造成的损伤，从而影响后续离子注入工艺的质量和离子注入区域形貌，进一步影响器件的质量和良率。因此，如果能够有效可控地去除刻蚀副产物、特别是难溶的残留物，同时，不仅避免衬底表面和上述氧化层受到严重的损伤，还不会导致成本大大提高，这样，在可控地去除残留聚合物的同时，不仅不会对后续的离子注入工艺造成影响，反而会提高后续离子注入质量，从而优化离子注入区域的形貌，提高器件质量和良率。
技术实现思路
为了克服以上问题，本专利技术的目的是：一是在不大大增加成本的前提下，有效可控地去除刻蚀后的刻蚀副产物；二是去除刻蚀副产物的同时，不会造成对衬底表面和上述氧化层的损伤，从而避免对后续离子注入工艺造成影响，达到提高离子注入质量、优化离子注入区域的形貌，从而提高器件质量和良率的目的。为了实现上述目的，本专利技术的技术方案如下：本专利技术提供给了一种优化离子注入区域形貌的方法，其包括：提供一具有栅极的半导体器件衬底；在所述半导体器件衬底表面、栅极顶部和侧壁依次沉积原始氧化层和氮化层；过刻蚀所述栅极顶部、所述半导体器件衬底表面的氮化层，形成侧墙；其中，在所述原始氧化层上形成刻蚀副产物；对所述半导体器件衬底进行湿法清洗，其中，所述刻蚀副产物变为残留氧化物；去除所述刻蚀副产物、以及所述栅极顶部和半导体器件衬底表面的所述原始氧化层的表面或全部；在所述半导体器件衬底上再次生长一层氧化层；对所述半导体器件衬底中进行离子注入工艺；其中，所述再次生长的氧化层和剩余的所述原始氧化层构成新氧化层，或者所述再次生长的氧化层构成新氧化层；所述新氧化层将所述栅极顶部、所述侧墙顶部和侧壁、所述半导体器件衬底表面均覆盖住。优选地，去除所述原始氧化层的表面的厚度不小于所述原始氧化层的厚度的2/5。优选地，所述新氧化层的厚度与所述原始氧化层的厚度相同，且材料成分相同。优选地，采用酸性溶液去除所述原始氧化层的表面或全部。优选地，采用所述酸性溶液清洗时，清洗温度为室温，清洗时间为20-60min。进一步地，所述酸性溶液为氢氟酸溶液。进一步地，所述氢氟酸溶液中，氢氟酸与水的比例为1:(1000～50)。优选地，所述刻蚀副产物为氮氧化物。优选地，采用干氧氧化工艺、炉管工艺、快速热退火工艺、化学气相沉积法生长新氧化层。本专利技术的优化离子注入区域形貌的方法，首先，通过将带有残留氧化物的原始氧化层的表面或全部去除，则达到了将残留氧化物全部去除的目的；然后，在半导体器件衬底上再次生长一层氧化层，从而形成新氧化层；该新氧化层不仅可以代替原始氧化层作为后续的离子注入的缓冲层，还可以作为栅极的隔离侧墙，从而避免了：I、采用现有的等离子干法刻蚀或离子轰击方法来进行清洗的不可控性，以及对衬底表面和氧化层造成的损伤；II、采用现有的多种聚合物对衬底表面和氧化层造成的强腐蚀、以及高成本；III、采用现有的湿法腐蚀和高温热处理对衬底造成的损伤、以及成本的大大增加；从而提高了离子注入质量，优化了后续离子注入区域的形貌，提高了器件质量和良率。附图说明图1a和1b为WET清洗前后的残留物缺陷对比图图2a和2b分别为正常的和异常的离子注入区域的形貌的电子能量损失谱图3为本专利技术的优化离子注入区域形貌的方法的流程示意图图4-9为本专利技术的实施例一的优化离子注入区域形貌的方法的各个制备步骤形成的结构示意图具体实施方式为使本专利技术的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本专利技术的内容作进一步说明。当然本专利技术并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本专利技术的保护范围内。如前所述，通常在刻蚀栅极结构之后，会在氧化层表面残留有刻蚀副产物，也即是在氧化层表面形成残留氧化物，针对此类残留氧化物，目前业界采用常规的湿法(WET)清洗方法，并不本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种优化离子注入区域形貌的方法，其特征在于，包括：提供一具有栅极的半导体器件衬底；在所述半导体器件衬底表面、栅极顶部和侧壁依次沉积原始氧化层和氮化层；过刻蚀所述栅极顶部、所述半导体器件衬底表面的氮化层，形成侧墙；其中，在所述原始氧化层上形成刻蚀副产物；对所述半导体器件衬底进行湿法清洗，其中，所述刻蚀副产物变为残留氧化物；去除所述刻蚀副产物、以及所述栅极顶部和半导体器件衬底表面的所述原始氧化层的表面或全部；在所述半导体器件衬底上再次生长一层氧化层；对所述半导体器件衬底中进行离子注入工艺；其中，所述再次生长的氧化层和剩余的所述原始氧化层构成新氧化层，或者所述再次生长的氧化层构成新氧化层；所述新氧化层将所述栅极顶部、所述侧墙顶部和侧壁、所述半导体器件衬底表面均覆盖住。

【技术特征摘要】
1.一种优化离子注入区域形貌的方法，其特征在于，包括：提供一具有栅极的半导体器件衬底；在所述半导体器件衬底表面、栅极顶部和侧壁依次沉积原始氧化层和氮化层；过刻蚀所述栅极顶部、所述半导体器件衬底表面的氮化层，形成侧墙；其中，在所述原始氧化层上形成刻蚀副产物；对所述半导体器件衬底进行湿法清洗，其中，所述刻蚀副产物变为残留氧化物；去除所述刻蚀副产物、以及所述栅极顶部和半导体器件衬底表面的所述原始氧化层的表面或全部；在所述半导体器件衬底上再次生长一层氧化层；对所述半导体器件衬底中进行离子注入工艺；其中，所述再次生长的氧化层和剩余的所述原始氧化层构成新氧化层，或者所述再次生长的氧化层构成新氧化层；所述新氧化层将所述栅极顶部、所述侧墙顶部和侧壁、所述半导体器件衬底表面均覆盖住。2.根据权利要求1所述的优化离子注入区域形貌的方法，其特征在于，去除所述原始氧化层的表面的厚度不小于所述原始氧化层的厚度的2/5...

【专利技术属性】
技术研发人员：范荣伟，陈宏璘，龙吟，顾晓芳，
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