提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，在形成第一道側墻之后，柵介質(zhì)層會如【背景技術】所提及的原因?qū)е略诓煌瑓^(qū)域的厚度有差別，采用化學酸液全部去除柵極兩側的柵介質(zhì)層，然后使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成厚度一致的柵介質(zhì)層，由于原位水汽生長工藝形成的柵介質(zhì)層在不同密度區(qū)域的厚度也一致，能避免不同厚度柵介質(zhì)層對后續(xù)輕摻雜漏工藝注入的影響，進而能夠保證形成的器件的電性均勻性。
【專利說明】提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造領域，尤其涉及一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法。
【背景技術】
[0002]當前半導體制造工業(yè)中，12英寸娃片制造工藝已成主流，同時18英寸娃片制造也處于積極的研發(fā)階段。在大尺寸硅片制造中，不同區(qū)域器件性能的均勻性是一項考量硅片價值重要的指標。由于不同區(qū)域器件的密度不同，例如SRAM區(qū)域的器件密度遠大于WAT測試區(qū)域的器件密度，不同器件密度就導致均勻性難以控制。
[0003]由于半導體器件制造過程中，受到工藝性能本身均勻度的制約，大尺寸硅片不同區(qū)域的相同設計的CMOS器件電學性能存在明顯差異。這種差異將會導致整片硅片整體的電性健康度下降，同時也會對硅片中心區(qū)域與邊緣區(qū)域的良率產(chǎn)生影響，直接降低了成品硅片的經(jīng)濟價值。目前半導體制造，提高硅片電性均勻度主要是依靠提升某一工藝的制造均勻性借以改善硅片電性均勻度。
[0004]從0.18 μ m工藝之后，輕摻雜漏(Lightly Doped Drain)注入工藝已被廣泛應用。輕摻雜漏注入工藝的引入，可以極大的改善熱載流子效應，同時也直接影響到CMOS器件的電學性能。輕摻雜漏注入工藝是在第一道側墻之后的進行。
[0005]請參考圖1，圖1為現(xiàn)有技術中形成第一道側墻后的結構示意圖，所述結構包括半導體襯底10，在半導體襯底上形成柵氧化層20，在所述柵氧化層20上形成柵極30，為了便于區(qū)分，將位于所述柵極30兩側源漏極區(qū)域的氧化層稱之為屏障氧化層21，接著在所述柵極30的兩側以及屏障氧化層21上形成第一道側墻層，接著對所述第一道側墻層進行干法刻蝕，去除位于所述屏障氧化層21的第一道側墻層，僅保留位于所述柵極30兩側的第一道側墻40。
[0006]由于在第一道側墻40形成過程中，由于干法刻蝕工藝對不同器件密度的刻蝕選擇比也不同，例如對密度大的區(qū)域刻蝕速率較高，對密度小的區(qū)域刻蝕速率較低，因此，會使得源漏區(qū)的屏障氧化層21在不同區(qū)域厚度不同，例如位于SRAM區(qū)屏障氧化層21的厚度會小于位于WAT區(qū)屏障氧化層21的厚度，厚度差通常在5A?25A。而由于輕摻雜漏工藝注入能量小(通常是5K以下)，源漏區(qū)屏障氧化層21的不同厚度將對輕摻雜離子注入的深度產(chǎn)生影響，這將直接導致不同區(qū)域相同CMOS器件的電學性能存在差異，因此造成硅片的電性均勻性下降。
[0007]因此，如何解決上述問題，便成為本領域技術人員急需考慮的問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明的目的在于提供一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，能夠在不同區(qū)域形成厚度一致的屏障氧化層，提高硅片的電性均勻性。
[0009]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，包括步驟:
[0010]提供半導體襯底，所述半導體襯底表面上形成有柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極以及位于所述柵極兩側的第一道側墻；
[0011]使用化學酸液去除位于柵極兩側和半導體襯底表面的柵介質(zhì)層，暴露出半導體襯底；
[0012]使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成柵介質(zhì)層。
[0013]進一步的，所述柵介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅。
[0014]進一步的，所述化學酸液為氫氟酸。
[0015]進一步的，所述氫氟酸的濃度比例為HF = H2O=1: 200。
[0016]進一步的，所述原位水汽生長工藝的反應溫度范圍是900°C?1100°C。
[0017]進一步的,所述原位水汽生長工藝的反應壓強范圍是5Torr?20Torr。
[0018]進一步的，所述原位水汽生長工藝的反應氣體是氧氣和氫氣。
[0019]進一步的，所述氧氣的流量范圍是IOslm?30slm，所述氫氣的流量范圍是Islm?5slm。
[0020]進一步的,所述原位水汽生長工藝的反應時間范圍是IOs?40s。
[0021]進一步的，在使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成柵介質(zhì)層之后，對所述柵極兩側的半導體襯底進行輕摻雜漏工藝注入，形成器件。
[0022]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果主要體現(xiàn)在:在形成第一道側墻之后，柵介質(zhì)層會如【背景技術】所提及的原因?qū)е略诓煌瑓^(qū)域的厚度有差別，采用化學酸液全部去除柵極兩側的柵介質(zhì)層，然后使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成厚度一致的柵介質(zhì)層，由于原位水汽生長工藝形成的柵介質(zhì)層在不同密度區(qū)域的厚度也一致，能避免不同厚度柵介質(zhì)層對后續(xù)輕摻雜漏工藝注入的影響，進而能夠保證形成的器件的電性均勻性。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1為現(xiàn)有技術中形成第一道側墻后的結構示意圖；
[0024]圖2為本發(fā)明一實施例中提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法的流程圖；
[0025]圖3至圖圖5為本發(fā)明一實施例中提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法過程中的剖面示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面將結合示意圖對本發(fā)明的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法進行更詳細的描述，其中表示了本發(fā)明的優(yōu)選實施例，應該理解本領域技術人員可以修改在此描述的本發(fā)明，而仍然實現(xiàn)本發(fā)明的有利效果。因此，下列描述應當被理解為對于本領域技術人員的廣泛知道，而并不作為對本發(fā)明的限制。
[0027]為了清楚，不描述實際實施例的全部特征。在下列描述中，不詳細描述公知的功能和結構，因為它們會使本發(fā)明由于不必要的細節(jié)而混亂。應當認為在任何實際實施例的開發(fā)中，必須做出大量實施細節(jié)以實現(xiàn)開發(fā)者的特定目標，例如按照有關系統(tǒng)或有關商業(yè)的限制，由一個實施例改變?yōu)榱硪粋€實施例。另外，應當認為這種開發(fā)工作可能是復雜和耗費時間的，但是對于本領域技術人員來說僅僅是常規(guī)工作。[0028]在下列段落中參照附圖以舉例方式更具體地描述本發(fā)明。根據(jù)下面說明和權利要求書，本發(fā)明的優(yōu)點和特征將更清楚。需說明的是，附圖均采用非常簡化的形式且均使用非精準的比例，僅用以方便、明晰地輔助說明本發(fā)明實施例的目的。
[0029]請參考圖2，在本實施例中，提出了一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，包括步驟:
[0030]SlOO:提供半導體襯底100，所述半導體襯底100表面上形成有柵介質(zhì)層200、位于所述柵介質(zhì)層200表面的柵極300以及位于所述柵極300兩側的第一道側墻400，如圖3所示；
[0031]在該步驟中，所述半導體襯底100為硅襯底，其中形成有阱區(qū)和淺溝槽隔離(圖未示出)，在半導體襯底100的表面形成柵介質(zhì)層200，所述柵介質(zhì)層200的材質(zhì)為二氧化硅，可以采用化學氣相沉積或熱氧化法形成；在所述柵介質(zhì)層200的表面形成柵極300，然后在所述柵介質(zhì)層200的表面以及柵極300的兩側形成第一道側墻層，接著采用干法刻蝕去除位于所述柵介質(zhì)層200表面的第一道側墻層，僅保留位于所述柵極300兩側的第一道側墻層，形成第一道側墻400。
[0032]S200:使用化學酸液去除位于柵極300兩側和半導體襯底100表面的柵介質(zhì)層200，暴露出半導體襯底100，如圖4所示；
[0033]但是正如【背景技術】所提及，干法刻蝕會導致柵介質(zhì)層200在不同密度區(qū)域的厚度不同，進而影響后續(xù)的輕摻雜漏工藝注入，因此在步驟S200中，采用化學酸液去除位于柵極300兩側和半導體襯底100表面的柵介質(zhì)層200 ;在本實施例中，所述化學酸液為氫氟酸，其濃度比例為HF = H2O=1: 200。
[0034]S300:使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成柵介質(zhì)層，如圖5所示。
[0035]在步驟S300中，使用原位水汽生長工藝(In Suit Steam Generation, ISSG)重新形成柵介質(zhì)層，在此稱為屏障氧化層210，由于原位水汽生長工藝在不同密度區(qū)域形成的屏障氧化層210的厚度會一致，因此能夠避免【背景技術】的問題；在本實施例中，所述原位水汽生長工藝采用的反應氣體為氧氣和氫氣，所述氧氣的流量范圍是IOslm?30slm，例如是20slm ;所述氫氣的流量范圍是Islm?5slm ;所述原位水汽生長工藝的反應溫度范圍是900°C?1100°C，例如是1000°C，反應壓強范圍是5Torr?20Torr，例如是IOTorr。
[0036]在重新形成屏障氧化層210之后，進行后續(xù)工藝，對所述柵極300兩側的半導體襯底100進行輕摻雜漏工藝注入，形成器件即可。
[0037]綜上，在本發(fā)明實施例提供的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法中，在形成第一道側墻之后，柵介質(zhì)層會如【背景技術】所提及的原因?qū)е略诓煌瑓^(qū)域的厚度有差別，采用化學酸液全部去除柵極兩側的柵介質(zhì)層，然后使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成厚度一致的柵介質(zhì)層，由于原位水汽生長工藝形成的柵介質(zhì)層在不同密度區(qū)域的厚度也一致，能避免不同厚度柵介質(zhì)層對后續(xù)輕摻雜漏工藝注入的影響，進而能夠保證形成的器件的電性均勻性。
[0038]上述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不對本發(fā)明起到任何限制作用。任何所屬【技術領域】的技術人員，在不脫離本發(fā)明的技術方案的范圍內(nèi)，對本發(fā)明揭露的技術方案和技術內(nèi)容做任何形式的等同替換或修改等變動，均屬未脫離本發(fā)明的技術方案的內(nèi)容，仍屬于本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權利要求】
1.一種提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，包括步驟: 提供半導體襯底，所述半導體襯底表面上形成有柵介質(zhì)層、位于所述柵介質(zhì)層表面的柵極以及位于所述柵極兩側的第一道側墻； 使用化學酸液去除位于柵極兩側和半導體襯底表面的柵介質(zhì)層，暴露出半導體襯底； 使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成柵介質(zhì)層。
2.如權利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述柵介質(zhì)層的材質(zhì)為二氧化硅。
3.如權利要求2所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述化學酸液為氫氟酸。
4.如權利要求3所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述氫氟酸的濃度比例為HF = H2O=1: 200。
5.如權利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述原位水汽生長工藝的反應溫度范圍是900°C?1100°C。
6.如權利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述原位水汽生長工藝的反應壓強范圍是5Torr?20Torr。
7.如權利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述原位水汽生長工藝的反應氣體是氧氣和氫氣。
8.如權利要求7所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述氧氣的流量范圍是IOslm?30slm，所述氫氣的流量范圍是Islm?5slm。
9.如權利要求5所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，所述原位水汽生長工藝的反應時間范圍是IOs?40s。
10.如權利要求1所述的提高大尺寸硅片器件性能均勻性的方法，其特征在于，在使用原位水汽生長工藝在半導體襯底表面重新形成柵介質(zhì)層之后，對所述柵極兩側的半導體襯底進行輕摻雜漏工藝注入，形成器件。
【文檔編號】H01L21/28GK103871861SQ201410110077
【公開日】2014年6月18日 申請日期:2014年3月24日 優(yōu)先權日:2014年3月24日
【發(fā)明者】刁穎, 周飛, 羅飛 申請人:上海華力微電子有限公司