專利名稱：形成源漏極的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體制作技術，尤其涉及形成源漏極的方法。
背景技術：
隨著技術的發(fā)展，半導體器件結構都越來越小，這使得形成源漏極過程中如何減 少對襯底硅(Si)的損耗備受關注，減少對襯底Si的損耗，便可減少對形成源漏極過程中注 入襯底Si的摻雜物的損耗，從而提高最終形成的半導體器件的性能。下面通過圖1對現(xiàn)有技術中形成源漏極的方法流程進行說明，在形成源漏極之 前，在襯底表面已經形成了柵極結構，下面首先對形成柵極結構的過程進行簡要說明，形成 柵極結構的過程包括下面兩個步驟首先，在襯底Si表面生長一層柵氧化層20，所述柵氧化層的材料例如為二氧化硅 (SiO2)。在襯底Si表面生長SiO2之前，需對襯底Si表面進行清洗，除掉襯底表面的玷污 和氧化層；該氧化層的形成是因為襯底Si曝露在空氣中，表面的Si會被空氣中的氧氣氧 化，因此，需要對襯底表面被氧化的Si進行清洗；該清洗的步驟需要在襯底進入氧化爐前 的幾個小時內進行。然后，將清洗后的襯底送入氧化爐中進行氧化，襯底進入氧化爐之后， 襯底表面便生長了一薄層SiO2。襯底上生長了一薄層柵氧化層20之后的結構如圖加所示。然后，在生長的柵氧化層20上形成多晶硅柵極。具體地，將生長了柵氧化層20的襯底立即轉入低壓化學氣相沉淀設備，在該設備 的工藝腔中通入硅烷；硅烷分解，多晶硅沉淀在S^2上；沉淀多晶硅的厚度約為500埃 2000埃。而后，對多晶硅柵極進行掩膜處理，使多晶硅柵極能夠被光刻膠保護，進行掩膜處 理時，在光刻區(qū)，利用深紫外線光刻技術刻印多晶硅柵極的精確結構；進一步地，在多晶硅 與光刻膠之間還可以通過一層反射涂層以減少不希望的反射；并且，用于定義多晶硅柵極 光刻膠的寬度是整個集成電路上最窄的結構，因此需進行各種不同的質量檢測，包括特征 尺寸檢測、套準精度檢測和缺陷檢測，以精確確定出多晶硅柵極光刻膠的寬度尺寸。最后， 采用各向異性等離子體進行多晶硅刻蝕，以得到多晶硅柵極側壁垂直的剖面，至此，便形成 了多晶硅柵極。淀積后形成多晶硅柵極的結構如圖2b所示，圖中的斜條紋部分為多晶硅柵 極21。所述的柵氧化層和多晶硅柵極共同構成柵極結構。形成多晶硅柵極21之后，再形成源漏極，其流程為圖1所示，包括以下步驟步驟101，在柵氧化層20以及多晶硅柵極21表面生長一層再氧化物22。本步驟所述再氧化物22為Si02。執(zhí)行本步驟之后得到的結構如圖2c所示，圖中 用空白表示再氧化物22。步驟102，在經過步驟101得到的再氧化物22上生長一層氮化硅Si3N423。執(zhí)行本步驟之后得到的結構如圖2d所示，圖中用網格部分表示生長的Si3N423。步驟103，刻蝕掉襯底表面的Si3N423。本步驟采用各向異性等離子體對襯底表面的Si3N423進行刻蝕，采用這種單向的刻蝕方法對Si3N423進行刻蝕，可以形成多晶硅柵極的側壁。執(zhí)行本步驟的過程中，多晶硅柵極頂部的Si3N4也會被刻蝕掉；執(zhí)行本步驟之后， 只剩下多晶硅柵極側壁上的Si3N4，其結構如圖2e所示。步驟104，去除Si襯底表面的柵氧化層20。執(zhí)行本步驟時，可采用氫氟酸HF對襯底表面的SiO2進行腐蝕。進行清洗時后的 結構如圖2f所示。本步驟在對襯底表面的SiA進行清洗時，會損耗掉襯底上的部分Si。步驟105，以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。本步驟中，需要采用光刻膠對多晶硅柵極進行保護，再進行摻雜物注入，圖2g為 摻雜物注入的示圖。對于N型金屬氧化物半導體場效應晶體管(MOSFET，Metal-Oxidelemiconductor Field-Effect ^Transistor)，本步驟注入的摻雜物為砷或磷。對于P型M0SFET，本步驟注入的摻雜物為硼或硼氟化物。在注入摻雜物之后，會進行多次灰化(ASH)和清洗過程，例如，包括進行ASH以去 除多晶硅柵極上的光刻膠，在ASH過程中，用于進行ASH的氧氣會將襯底Si氧化成SW2 ；進 行ASH之后，由于襯底表面會有些殘留物，需要用HF或氨水(NH4OH)對Si襯底表面的殘留 物進行清洗，清洗時，會洗掉Si襯底表面因ASH形成的一層SiO2，洗掉SiO2,也就帶走了步 驟105在襯底Si中注入的摻雜物，從而，影響了最后形成的半導體器件的性能。由以上分析，現(xiàn)有的源漏極形成方法中存在的以下問題步驟104在清洗襯底表面的SW2時，會損耗掉襯底上的部分Si，而步驟105中注入 的摻雜物是依附于Si的帶電性物質，由于損失了襯底上的部分Si，導致Si的導電性減小， 引起摻雜物損耗；Si的導電性小，將導致形成的源、漏極電阻增加，引起源極到漏極電流減 小，而源漏極的效果是開關效果，源漏極電流減小將導致開關變慢，這影響了最后形成的源 漏極的性能。并且，更重要的是，步驟105之后還會進行多次ASH和清洗過程，也會損耗到 襯底上的部分Si，導致依附在Si上的摻雜物的損耗，進一步地影響了最后形成的器件的性 能。

發(fā)明內容
本發(fā)明提供一種形成源漏極的方法，該方法能夠減少源漏極形成過程中對摻雜物 的損耗?！N形成源漏極的方法，該方法包括在襯底表面形成柵氧化層和多晶硅柵極之后，在柵氧化層以及多晶硅柵極表面依 次生長再氧化物和Si3N4層；刻蝕再氧化物表面的Si3N4層；以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。較佳地，所述形成氧化層和多晶硅柵極的方法包括在襯底表面生長一層柵氧化層；在生長的所述柵氧化層上形成多晶硅柵極。較佳地，所述再氧化物為S^2或氮氧化硅Si ON。
較佳地，當所述再氧化物為SiON時，SiON通過原位氣相生成方法進行生長。較佳地，對于N型金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述摻雜物為砷或磷。較佳地，對于P型金屬氧化物半導體場效應晶體管，所述摻雜物為硼或硼氟化物。從上述方案可以看出，本發(fā)明在形成源漏極的過程中，在形成柵氧化層以及多晶 硅柵極之后，在柵氧化層以及多晶硅柵極表面依次生長再氧化物和Si3N4層；然后刻蝕再氧 化物表面的Si3N4層；再以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。本發(fā)明在刻蝕再 氧化物表面的Si3N4之后，不對襯底表面的再氧化物進行清除，而是保留襯底表面的再氧化 物，通過襯底表面的再氧化物，以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。由于不對襯 底表面的再氧化物進行清洗，減少了因為清洗對襯底上Si的損耗，也就減少了因Si損耗造 成的摻雜物損耗，保證了最后形成的源漏極的性能。并且，由于襯底Si表面保留著一層再 氧化物，在進行摻雜物注入之后，對襯底表面進行多次ASH和清洗時，ASH中的氧很難通過 保留著的再氧化物擴散進一步氧化襯底上的Si，也會減少對襯底Si的損耗，相應地減少依 附在Si上的摻雜物的損耗，從而，進一步保證了最后形成的器件的性能。


圖1為現(xiàn)有技術形成源漏極的方法流程圖；圖2為現(xiàn)有技術形成源漏極過程中結構變化的示意圖，包括圖；圖3為本發(fā)明形成源漏極的方法示例性流程圖；圖4為本發(fā)明形成源漏極過程中結構變化的示意圖，包括圖^_4f。
具體實施例方式為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，下面結合實施例和附圖，對本 發(fā)明進一步詳細說明。本發(fā)明形成源漏極的方法中，在刻蝕再氧化物表面的Si3N4之后，不對襯底表面的 再氧化物進行清除，而是保留襯底表面的再氧化物，通過襯底表面的再氧化物，以多晶硅柵 極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。由于不對襯底表面的再氧化物進行清洗，減少了因為 清洗對襯底上Si的損耗，也就減少了因Si損耗造成的摻雜物損耗；并且，在進行摻雜物注 入之后，對襯底表面進行多次ASH和清洗時，保留著的氧化層可以阻止ASH中的氧通過擴散 到達襯底Si的表面進行氧化消耗襯底Si，從而，保證了最后形成的源漏極的性能。下面通過圖3對本發(fā)明形成源漏極的方法流程進行說明，在形成源漏極之前，在 襯底表面已經形成了柵極結構，下面首先對形成柵極結構的過程進行簡要說明，形成柵極 結構的過程包括下面兩個步驟首先，在襯底Si表面生長一層柵氧化層40，所述柵氧化層的材料例如為Si02。在襯底Si表面生長SiO2之前，需對襯底Si表面進行清洗，除掉襯底表面的玷污 和氧化層；該氧化層的形成是因為襯底Si曝露在空氣中，表面的Si會被空氣中的氧氣氧 化，因此，需要對襯底表面被氧化的Si進行清洗；該清洗的步驟需要在襯底進入氧化爐前 的幾個小時內進行。然后，將清洗后的襯底送入氧化爐中進行氧化，襯底進入氧化爐之后， 襯底表面便生長了一薄層SiO2。襯底上生長了一薄層柵氧化層40之后的結構如圖如所示。然后，在生長的柵氧化層40上形成多晶硅柵極。
具體地，將生長了柵氧化層40的襯底立即轉入低壓化學氣相沉淀設備，在該設備 的工藝腔中通入硅烷；硅烷分解，多晶硅沉淀在SiA上；沉淀多晶硅的厚度約為500埃 2000埃。而后，對多晶硅柵極進行掩膜處理，使多晶硅柵極能夠被光刻膠保護，進行掩膜處 理時，在光刻區(qū)，利用深紫外線光刻技術刻印多晶硅柵極的精確結構；進一步地，在多晶硅 與光刻膠之間還可以通過一層反射涂層以減少不希望的反射；并且，用于定義多晶硅柵極 光刻膠的寬度是整個集成電路上最窄的結構，因此需進行各種不同的質量檢測，包括特征 尺寸檢測、套準精度檢測和缺陷檢測，以精確確定出多晶硅柵極光刻膠的寬度尺寸。最后， 采用各向異性等離子體進行多晶硅刻蝕，以得到多晶硅柵極側壁垂直的剖面，至此，便形成 了多晶硅柵極41。淀積后形成多晶硅柵極41的結構如圖4b所示，圖中的斜條紋部分為多 晶硅柵極41。所述的柵氧化層和多晶硅柵極共同構成柵極結構。形成多晶硅柵極41之后，再形成源漏極，其流程為圖3所示，包括以下步驟步驟301，在柵氧化層40以及多晶硅柵極41表面生長一層再氧化物42。所述再氧化物42可采用通常使用的Si02。執(zhí)行本步驟之后得到的結構如圖如所7J\ ο步驟302，在經過步驟301得到的再氧化物42上生長一層Si3N443。執(zhí)行本步驟之后得到的結構如圖4d所示，圖中用網格部分表示生長的Si3N443。步驟303，刻蝕再氧化物表面的Si3N443。本步驟采用各向異性等離子體對襯底表面的Si3N4進行刻蝕，采用這種單向的刻 蝕方法對Si3N4進行刻蝕，可以形成多晶硅柵極的側壁。執(zhí)行本步驟的過程中，多晶硅柵極頂部的Si3N4也會被刻蝕掉；執(zhí)行本步驟之后， 只剩下多晶硅柵極側壁上的Si3N4，其結構如圖如所示。步驟304，以多晶硅柵極為掩膜，通過襯底表面的再氧化物，將摻雜物注入襯底Si中。本步驟中，需要采用光刻膠對多晶硅柵極進行保護，再進行摻雜物注入，圖4f為 摻雜物注入的示圖。對于N型M0SFET，本步驟注入的摻雜物為砷或磷。通常，會采用砷離子進行摻雜物 注入，選擇砷而不選擇磷的原因是砷的分子量更大，有利于襯底Si表面非晶化，在注入中 能夠得到更均勻的摻雜深度。對于P型M0SFET，本步驟注入的摻雜物為硼或硼氟化物?，F(xiàn)有技術中，在刻蝕再氧化物表面的Si3N4之后，會清洗襯底表面的S^2時，這將 損耗掉襯底上的部分Si，而之后注入的摻雜物是依附于Si的帶電性物質，由于損失了襯底 上的部分Si，導致Si的導電性減小，引起摻雜物損耗；Si的導電性小，將導致形成的源、漏 極電阻增加，引起源極到漏極電流減小，而源漏極的效果是開關效果，源漏極電流減小將導 致開關變慢，這影響了最后形成的源漏極的性能。而本發(fā)明為了解決Si損耗導致注入的摻雜物損耗的問題，在刻蝕再氧化物表面 的Si3N4之后，不對襯底表面的再氧化物進行清洗，在保留襯底表面的再氧化物的狀態(tài)下進 行摻雜物注入。這樣，由于減少了因為清洗對襯底上Si的損耗，便減少了因Si損耗造成的 摻雜物損耗，從而，保證了最后形成的源漏極的性能。并且，在注入摻雜物之后，會進行多次ASH和清洗過程，本發(fā)明中，由于襯底Si表面保留著一層再氧化物，對襯底表面進行多次ASH和清洗時，保留著一層再氧化物會阻止 ASH中的氧擴散接觸到襯底上的Si，而使其氧化，從而減少對襯底Si的損耗，相應地減少依 附在Si上的摻雜物的損耗，因此，進一步保證了最后形成的器件的性能。本發(fā)明中，由于保留了襯底表面的再氧化物，在步驟304通過再氧化物注入摻雜 物時，可以根據(jù)需要，調節(jié)注入摻雜物的能量，以實現(xiàn)透過再氧化物將摻雜物注入襯底Si 中。注入摻雜物之后，襯底上源極和漏極的Si都會有部分損耗。通過實驗數(shù)據(jù)獲知 對于采用現(xiàn)有技術的方案形成的源漏極，測得的Si損耗的厚度為3. 7nm ；而采用本發(fā)明方 案形成的源漏極，測得的Si損耗的厚度為2. 5nm ；可見，與現(xiàn)有技術方案相比，本發(fā)明方案 中Si損耗減少了約30%。若步驟301所述的再氧化物采用SiO2,步驟304在注入摻雜物時，由于摻雜物的擴 展，注入的摻雜物有一部分將進入SiO2，進入SW2的部分摻雜物還可能跑到空氣中這是因 摻雜物擴散引起的摻雜物損耗。雖然保留襯底表面的再氧化物還是會造成摻雜物損耗，但 相比現(xiàn)有技術中清除再氧化物的方法，已經大大較少了摻雜物的損耗。步驟301在襯底上生長的再氧化物，可以采用通常使用的Si02。為了進一步地減 少摻雜物損耗，也可以用氮氧化硅(SiON)替換SiO2,相應地，步驟304包括以多晶硅柵極 為掩膜，通過襯底表面的SiON，將摻雜物注入襯底Si中。與SW2相比，SiON能夠更好地阻止摻雜物的擴散。采用SiON時，由于SiON比SW2 具有更好的阻礙摻雜物擴散的特點，可以減少擴散到SiON的摻雜物的量，從而，減少摻雜 物損耗。根據(jù)實現(xiàn)數(shù)據(jù)獲知，與采用SiO2相比，采用SiON形成的源漏極的電阻更小，相應 地，最后形成的源極到漏極的電流增大，從而，可以進一步保證最后形成的源漏極的開關性 能。SiON可以采用原位氣相生成(ISSG Jn-situ Stream Generation)方法進行生長； 具體地，執(zhí)行步驟301時，通過一氧化二氮(N2O)和H2，在溫度為900-1100攝氏度的環(huán)境下 在襯底上生長一層SiON。以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳 細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限定本發(fā)明的保 護范圍，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本 發(fā)明的保護范圍之內。
權利要求
1.一種形成源漏極的方法，該方法包括在襯底表面形成柵氧化層和多晶硅柵極之后，在柵氧化層以及多晶硅柵極表面依次生 長再氧化物和氮化硅Si3N4層； 刻蝕再氧化物表面的Si3N4層； 以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底Si中。
2.如權利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵氧化層和多晶硅柵極的方法包括在襯底表面生長一層柵氧化層； 在生長的所述柵氧化層上形成多晶硅柵極。
3.如權利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述再氧化物為二氧化硅S^2或氮氧 化硅SiON。
4.如權利要求3所述的方法，其特征在于，當所述再氧化物為SiON時，SiON通過原位 氣相生成方法進行生長。
5.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，對于N型金屬氧化物半導體場 效應晶體管，所述摻雜物為砷或磷。
6.如權利要求1至4中任一項所述的方法，其特征在于，對于P型金屬氧化物半導體場 效應晶體管，所述摻雜物為硼或硼氟化物。
全文摘要
本發(fā)明公開了形成源漏極的方法，該方法在襯底表面形成柵氧化層和多晶硅柵極之后，在柵氧化層以及多晶硅柵極表面依次生長再氧化物和氮化硅Si3N4層；然后，刻蝕襯底表面的Si3N4層；以多晶硅柵極為掩膜，將摻雜物注入襯底中。本發(fā)明方案減少了源漏極形成過程中對摻雜物的損耗。
文檔編號H01L21/266GK102054696SQ20091019809
公開日2011年5月11日 申請日期2009年10月29日 優(yōu)先權日2009年10月29日
發(fā)明者唐兆云 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司