[发明专利]用于去除半导体器件结构上的光致抗蚀剂层的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于制造半导体器件的方法，且具体而言，涉及一种用于去除半导体器件结构上的光致抗蚀剂层的方法。

背景技术

目前，影响场效应晶体管性能的主要因素在于载流子的迁移率，其中载流子的迁移率会影响沟道中电流的大小。场效应晶体管中载流子迁移率的下降不仅会降低晶体管的转换速度，而且也会使开和关时的电阻差异缩小。因此，在互补金属氧化物半导体场效应晶体管(CMOSFET，简称为CMOS)的发展中，有效提高载流子迁移率一直都是晶体管结构设计的重点之一。

常规上，CMOS器件制造技术中将PMOS器件和NMOS器件分开处理，例如，在P型金属氧化物半导体场效应晶体管(PMOSFET，简称为PMOS)的制造方法中采用压应力材料，而在N型金属氧化物半导体场效应晶体管(NMOSFET，简称为NMOS)中采用张应力材料，以提高载流子的迁移率。由于锗硅(SiGe)材料作为一种常见的压应力材料，其空穴迁移率几乎与电子迁移率相等，并且不论是空穴迁移率还是电子迁移率都比Si材料的要大很多，因而尤其适合用于制作PMOS。

在常规CMOS制造工艺中，用于制造包含锗硅应力层的PMOS结构的方法主要包括下列步骤：首先，提供前端器件结构，所述前端器件结构包括硅基衬底、栅氧化层、多晶硅栅、锗硅应力层和多个隔离槽，其中，所述锗硅应力层位于所述前端器件结构的表面的凹槽中；接着，在前端器件结构的表面和锗硅应力层的表面上形成具有开口图案的光致抗蚀剂层，所述锗硅应力层在该开口图案的底部露出至少一部分表面；然后，进行离子注入，以形成PMOS结构的源/漏区；接着，去除光致抗蚀剂层；最后，进行退火，以激活源/漏区中的离子，从而最终形成包含锗硅应力层的PMOS结构。

常规工艺中，在完成离子注入之后，通常会使用以O₂、O₂/H₂O或者N₂和3％～5％H₂的混合气体作为灰化气体的等离子体灰化处理来去除大部分光致抗蚀剂层。之后，通常会使用强硫酸H₂SO₄和过氧化氢H₂O₂的混合溶液来完全清除残留物，这是因为大多数无机材料与等离子体反应不能生成挥发性物质，因而只能通过湿法去胶工艺来去除。然而，由于锗硅材料比硅材料容易被氧化，所以以O₂或者O₂/H₂O作为灰化气体来去除光致抗蚀剂层会使锗硅材料氧化生成SiO₂，而生成的SiO₂容易在后续湿法去胶工艺中被清除，致使锗硅应力层变薄而无法对PMOS结构的沟道区施加适当的应力，从而影响最终形成的半导体器件的整体电学性能。如果使用N₂和3％～5％H₂的混合气体作为灰化气体来去除光致抗蚀剂层，又会由于灰化处理速度太慢而无法满足大规模生产的要求。

因此，基于上述原因，迫切需要一种用于去除半导体器件结构上的光致抗蚀剂层的方法。期望该方法能够防止在通过等离子体灰化处理去除光致抗蚀剂层的过程中对锗硅材料造成损伤，并且能够缩短生产周期，以提高生产效率。此外，还期望该方法能够与传统CMOS制造工艺兼容，以降低制造成本。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为解决如上所述在等离子体灰化处理过程中会对锗硅材料造成损伤的问题，根据本发明的一个方面，提供一种用于去除半导体器件结构上的光致抗蚀剂层的方法，所述方法包括：第一步骤，在等离子体灰化处理腔中使用第一灰化气体对所述半导体器件结构上的光致抗蚀剂层进行灰化；以及第二步骤，在所述等离子体灰化处理腔中使用第二灰化气体对所述半导体器件结构上的光致抗蚀剂层进行灰化，其中，所述第一灰化气体和所述第二灰化气体都包含N₂和H₂且不包含O₂，并且所述第一灰化气体中H₂所占的体积百分率小于所述第二灰化气体中H₂所占的体积百分率。