制作应变硅晶体管的方法技术

本发明专利技术是揭露一种制作应变硅晶体管的方法，该方法包括下列步骤：首先提供一半导体衬底，且该半导体衬底上包括至少一栅极结构。然后进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底中形成二凹槽，并对该半导体衬底进行一氧气冲洗（Ｏ↓［２］ｆｌｕｓｈ）。接着对该半导体衬底进行一清洗工艺，然后进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极／漏极。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种制作半导体晶体管的方法，尤其涉及一种利用选择性外延成长制作半导体晶体管的方法。
技术介绍
选择性外延成长(selective epitaxial growth，SEG)技术主要是于一单晶基板表面形成一晶格排列与基板相同的外延层，其是应用于许多半导体元件的制作，例如具有增高式源极/漏极的晶体管以及应变硅金属氧化物半导体晶体管(strained-silicon MOS transistors)等。一般而言，选择性外延成长技术是先利用一表面清洗工艺完全地清除基板表面的原生氧化物(native oxide)或其它不纯物(impurity)，然后再于基板表面沉积外延层并使外延层沿着基板表面的晶格结构向上生长，而且由于基板表面的洁净程度是决定外延层的品质优劣，因此表面清洗工艺乃是选择性外延成长技术的关键。请参考图1至图3，图1至图3为现有利用选择性外延成长制作一应变硅MOS晶体管的方法示意图。如图1所示，首先提供一半导体衬底10，例如一硅衬底，且半导体衬底10上包括一栅极结构12。其中，栅极结构12包括一栅极氧化层(gate oxide)14、一位于栅极氧化层14上的栅极16、一位于栅极16顶表面的覆盖层(cap layer)18以及一氧化物-氮化物-氧化物偏位间隙壁(ONO offset spacer)20。一般而言，栅极氧化层14是由二氧化硅(silicondioxide，SiO2)所构成，栅极16是由掺杂多晶硅(doped polysilicon)所构成，而覆盖层18则是由一氮化硅层所组成，用以保护栅极16。此外，栅极结构12所在的有源区(active area)外围的半导体衬底10内还环绕有一浅沟隔离(STI)22。如图2所示，随后利用栅极结构12当作掩模来进行一蚀刻工艺，例如一各向异性干蚀刻，以于未被栅极16与间隙壁20覆盖的半导体衬底10中形成两深度约为400埃的凹槽24。接着如图3所示，待半导体衬底10完成湿式清洗步骤(wet cleaning step)之后，再进行一选择性外延成长工艺，以于凹槽24中填入一由锗化硅所构成的外延层26，分别形成该应变硅MOS晶体管的源极/漏极区域。值得注意的是，一般在蚀刻凹槽24时，通常会于凹槽24表面残留一些不纯物，例如碳、氟以及氢等原子，而且这些不纯物(尤其是碳原子)往往会造成凹槽24表面无法生成外延层26。因此现有技术是于凹槽24形成后会再进行一表面清洗工艺，利用一含有硫酸、过氧化氢与去离子水的SPM混合溶液(sulfuric acid-hydrogen peroxide mixture，SPM)来去除凹槽24表面的不纯物质。然而，现有利用SPM混合溶液并无法有效清除残留于凹槽表面的原子，进而造成缺陷(defects)，甚至影响后续选择性外延的成长工艺。
技术实现思路
因此本专利技术的主要目的在于提供一种，以改善现有技术无法于蚀刻工艺后完全清除衬底表面的残留物的问题。根据本专利技术，揭露了一种，该方法包括下列步骤首先提供一半导体衬底，且该半导体衬底上包括有至少一栅极结构。然后进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底中形成二凹槽，并对该半导体衬底进行一氧气冲洗(O2flush)。接着对该半导体衬底进行一清洗工艺，然后进行一选择性外延成长(selective epitaxial growth，SEG)工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极/漏极。根据本专利技术，还揭露一种，包括下列步骤首先提供一半导体衬底，该半导体衬底上包括有至少一栅极结构。然后进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底内形成二凹槽，并利用一含有臭氧的清洗溶液来进行一清洗工艺，来去除该半导体衬底上的蚀刻残留物。最后进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极/漏极。根据本专利技术，还揭露一种制作应变硅互补式金属氧化物半导体(strained-silicon CMOS)晶体管的方法，该方法包括下列步骤首先提供一半导体衬底，该半导体衬底具有一NMOS晶体管区以及一PMOS晶体管区，且于该NMOS晶体管区及该PMOS晶体管区上各形成有一NMOS栅极以及一PMOS栅极。然后于该半导体衬底表面形成一牺牲层并覆盖该NMOS栅极及该PMOS栅极，接着进行一第一蚀刻工艺，蚀刻该PMOS晶体管区的部分该牺牲层，以于该PMOS栅极周围形成一间隙壁。随后利用该牺牲层、该PMOS栅极与该间隙壁当作掩模进行一第二蚀刻工艺，以于该PMOS栅极与该间隙壁相对两侧的该半导体衬底内形成二凹槽。然后对该半导体衬底进行一氧气冲洗(O2flush)，并对该半导体衬底进行一清洗工艺。接着进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作该PMOS晶体管的源极/漏极。最后去除该牺牲层及该间隙壁，并形成该NMOS晶体管的源极/漏极。根据本专利技术，还揭露一种制作应变硅互补式金属氧化物半导体(strained-silicon CMOS)晶体管的方法，该方法包括下列步骤首先提供一半导体衬底，该半导体衬底具有一NMOS晶体管区以及一PMOS晶体管区，且于该NMOS晶体管区及该PMOS晶体管区上各形成有一NMOS栅极以及一PMOS栅极。然后于该半导体衬底表面形成一牺牲层并覆盖该NMOS栅极及该PMOS栅极，接着进行一第一蚀刻工艺，蚀刻该PMOS晶体管区的部分该牺牲层，以于该PMOS栅极周围形成一间隙壁。随后利用该牺牲层、该PMOS栅极与该间隙壁当作掩模进行一第二蚀刻工艺，以于该PMOS栅极与该间隙壁相对两侧的该半导体衬底内形成二凹槽。然后利用一含有臭氧的清洗溶液来进行一清洗工艺，用以去除该半导体衬底上的蚀刻残留物，并进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作该PMOS晶体管的源极/漏极。最后去除该牺牲层及该间隙壁，并形成该NMOS晶体管的源极/漏极。由于本专利技术是于蚀刻完应变硅MOS晶体管的源极/漏极预定区域后进行一原位(in-situ)氧气冲洗并配合一湿式清洗溶液，或直接利用含有臭氧的清洗溶液来进行非原位(ex-situ)的湿式清洗步骤(wet cleaning step)，因此能有效清除残留于半导体衬底表面上的碳原子等杂质，并同时平坦化经过蚀刻工艺后的凹槽表面，进而确保后续选择性外延成长工艺的良率。附图说明图1至图3为现有利用选择性外延成长制作一晶体管的方法示意图；图4至图6为本专利技术制作一应变硅PMOS晶体管的方法示意图；图7至图10为本专利技术制作一应变硅CMOS晶体管的方法示意图。主要元件符号说明 10半导体衬底12 栅极结构14栅极氧化层16 栅极18覆盖层20 间隙壁22浅沟隔离 24 凹槽26外延层60 半导体衬底62浅沟隔离 63 栅极结构64栅极氧化层66 栅极68覆盖层70 间隙壁72凹槽 74 外延层80半导体衬底82 NMOS晶体管区84PMOS晶体管区 86 浅沟隔离88NMOS栅极 90 PMOS栅极92覆盖层94 栅极介电层100 牺牲层102光致抗蚀剂层104 间隙壁106凹槽108 外延层110源极/漏极具体实施方式请参照图4至图6，图4至图6为本专利技术制作一应变硅PMOS晶体管的方法示意图。如图4所示，首先提本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制作应变硅晶体管的方法，该方法包括下列步骤：提供一半导体衬底，且该半导体衬底上包括至少一栅极结构；进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底中形成二凹槽；对该半导体衬底进行一氧气冲洗；对该半导体 衬底进行一清洗工艺；以及进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极／漏极。

【技术特征摘要】
1.一种制作应变硅晶体管的方法，该方法包括下列步骤提供一半导体衬底，且该半导体衬底上包括至少一栅极结构；进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底中形成二凹槽；对该半导体衬底进行一氧气冲洗；对该半导体衬底进行一清洗工艺；以及进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极/漏极。2.如权利要求1所述的方法，其中该栅极结构还包括一栅极介电层；一栅极，位于该栅极介电层之上；一覆盖层，位于该栅极之上；以及一氧化物-氮化物-氧化物偏位间隙壁。3.如权利要求1所述的方法，其中该氧气冲洗为一原位步骤，实施于该蚀刻工艺的工艺室中。4.如权利要求1所述的方法，其中该清洗工艺的清洗溶液包括硫酸、过氧化氢、与去离子水的SPM混合溶液及RCA标准清洗溶液，用以去除该半导体衬底表面的蚀刻残留物。5.如权利要求1所述的方法，其中该外延层包括锗化硅(SixGe1-x，其中0＜x＜1)。6.如权利要求1所述的方法，其中该应变硅晶体管包括P型金属氧化物半导体晶体管。7.一种制作应变硅晶体管的方法，包括以下步骤提供一半导体衬底，该半导体衬底上包括至少一栅极结构；进行一蚀刻工艺，以于该栅极结构相对两侧的该半导体衬底内形成二凹槽；利用一含有臭氧的清洗溶液来进行一清洗工艺，用以去除该半导体衬底上的蚀刻残留物；以及进行一选择性外延成长工艺，以于该些凹槽内分别形成一外延层，当作源极/漏极。8.如权利要求7所述的方法，其中该栅极结构还包括一栅极介电层；一栅极，位于该栅极介电层之上；一覆盖层，位于该栅极之上；以及一氧化物-氮化物-氧化物偏位间隙壁。9.如权利要求7所述的方法，其中该清洗工艺为一非原位清洗工艺。10.如权利要求7所述的方法，其中该含有臭氧的清洗溶液包括RCA标准清洗溶液、SPM混合溶液以及溶有臭氧的去离子水。11.如权利要求7所述的方法，其中该外延层包括锗化硅(SixGe1-x，其中0＜x＜1)。12.如权利要求7所述的方法，其中该应变硅晶体管包括PMOS晶体管。13.一种制作应变硅互补式金属氧化物半导体晶体管的方法，该方法包括下列步骤提供一半导体衬底，该半导体衬底具有一NMOS晶体管区以及一PMOS晶体管区，且于该NMOS晶体管区及该PMOS晶体管区上各形成有一NMOS栅极以及一PMOS栅极；于该半导体衬底表面形成一牺牲层并覆盖该NMOS栅极及该PMOS栅极；进行一第一蚀刻工艺，蚀刻该PMOS晶体管区的部分该牺牲层，以于该PMOS栅极周围形成一间隙壁；利用该牺牲层、该PMOS栅极与该间隙壁当作掩模进行一第二蚀刻工艺，以于该PMOS栅极与该间隙壁相对两侧的该半导体衬底内形成二凹槽；对该半导体衬底进行一氧气冲洗；对该半导体衬底进行一清洗工艺；进行一选择性外延成长工...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴至宁，戴炘，李忠儒，萧维沧，
申请(专利权)人：联华电子股份有限公司，
类型：发明
国别省市：71[中国|台湾]