[发明专利]锗硅选择性外延生长预处理方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体集成电路制造领域，尤其涉及一种锗硅选择性外延生长之前预处理方法，以避免预处理过程中等离子体对侧墙的蚀刻，提升锗硅薄膜生长的质量。

背景技术

随着集成工艺技术进入到深亚微米的工艺条件下，常规的微缩方法遇到了以短沟道效应为核心的一系列问题。例如，当器件进一步微缩，随着电流密度的增大，迁移率的提升成为保持晶体管性能的关键所在。近年来，由于应变工程技术(Strain Engineering)可以在45nm及以下工艺中运用，通过在PMOS晶体管的源/漏极区域，导入局部的单向的拉伸或压缩应力到MOSFET的沟道中，以提升晶体管沟道内的载流子迁移率，从而在栅氧厚度变薄或保持不变的情况下使驱动电流大幅增长，从而提高PMOS器件速度。其中，填充蚀刻掉的源/漏极区域的选择性外延技术生长的锗硅外延层是应变工程技术目前能得到应用的主要前沿技术之一。

一般而言，一项完整的外延工艺首先需要根据实现的工艺结果对器件进行预处理，就目前工艺集成来说，主要用来清除表面的自然氧化而产生的氧化硅和其他杂质，为后续的外延生长准备出洁净的硅表面状态，否则，会影响随后的薄膜的生长，继而影响薄膜质量以及应变效果。由此可见，在选择性外延技术生长出锗硅外延层之前，对硅表面进行预处理十分重要。

目前采用的一种预处理的步骤如下：

参见图1A，提供一器件，所述器件包括衬底100，在衬底100上形成有浅槽隔离(STI)102，在衬底100和STI102的表面上由下至上依次形成包括有栅氧化层104和多晶硅栅106，在所述栅氧化层104和所述多晶硅栅106的侧壁上形成有氧化物侧墙108，在所述氧化物侧墙108上形成有氮化物侧墙110，在衬底100上形成有源极区域112和漏极区域114。所述氧化物侧墙108使用的材料可以为二氧化硅(SiO₂)，所述氮化物侧墙110使用的材料可以为氮化硅。此时，在PMOS晶体管的源极区域112和漏极区域114的表面上形成一层自然氧化层116(Native Oxide)。

参见图1B，从反应腔体外向上述器件通入氨气(NH₃)和三氟化氮(NF₃)等离子体，所述NH₃和所述NF₃之间会发生反应，产生可以和自然氧化层116(即氧化硅)发生反应的物质，并生成一种固化物(即(NH₄)₂SiF₆)，其生成固化物的化学反应方程式为：

NF₃+NH₃→NH₄F+NH₄F.HF                                (1)

NH₄F+SiO₂→(NH₄)₂SiF₆+H₂O                            (2)

NH₄F.HF+SiO₂→(NH₄)₂SiF₆+H₂O                         (3)

由化学反应方程式(1)可知，NH₃和NF₃经过化学反应可以生成用来蚀刻固化物((NH₄)₂SiF₆)的NH₄ F(氟化铵)和NH₄ F.HF，所述NH₄ F和所述NH₄F.HF均为等离子体态；由化学反应方程式(2)可知，在温度小于30摄氏度时，NH₄F和NH₄ F.HF蚀刻氧化硅时均可生成(NH₄)₂SiF₆和H₂O(水)。

但是，这种等离子体不仅和氧化硅反应生成一种固化物，也要和氮化物侧墙110(即氮化硅，Si₃N₄)反应生成同一种固化物，生成固化物的化学反应方程式为：