CN107369603A - 去除含氧副产物、清洗刻蚀腔和形成半导体结构的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种去除含氧副产物、清洗刻蚀腔和形成半导体结构的方法，其中，所述清洗刻蚀腔的方法包括：提供刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔，所述刻蚀腔侧壁表面具有含氧副产物；对所述反应腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。所述清洗刻蚀腔的方法能够较彻底地去除刻蚀腔侧壁表面的所述含氧副产物。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造技术领域，尤其涉及一种去除含氧副产物、清洗刻蚀腔和形成半导体结构的方法。
背景技术
随着半导体技术的不断进步，半导体结构的集成度不断提高。半导体器件集成度的提高要求半导体器件的特征尺寸逐渐变小。晶体管特征尺寸的缩小给半导体工艺提出了更高的要求。
晶体管栅极通过对形成于半导体衬底上的栅极层进行刻蚀形成。栅极层的刻蚀稳定性直接影响形成的栅极宽度。干法刻蚀具有很好的线宽控制，在半导体工艺中被广泛应用。干法刻蚀是通过刻蚀反应器使等离子体在强电场的作用下，去除未被保护的硅片表面材料。然而，在刻蚀过程中会产生刻蚀产物，所述刻蚀产物容易附着在刻蚀反应器的刻蚀腔侧壁表面，容易影响后续刻蚀过程的稳定性。然而，刻蚀腔的清洗工艺又很难将所述刻蚀产物完全去除。残留在所述刻蚀腔上的刻蚀产物容易影响所形成的半导体结构的尺寸，进而影响晶体管性能。
由此可见，对所述刻蚀腔的清洗工艺存在刻蚀产物去除不彻底，导致刻蚀工艺存在刻蚀稳定性差的缺点。
发明内容
本发明解决的问题是提供一种去除含氧副产物、清洗刻蚀腔和形成半导体结构的方法，能够提高刻蚀工艺的稳定性。
为解决上述问题，本发明提供一种去除含氧副产物的方法，包括：提供待清洗件，所述待清洗件表面具有含氧副产物；向所述待清洗件表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
可选的，所述第一反应气体包括含碳气体。
可选的，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体与卤族元素气体单质的组合。
可选的，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
可选的，所述第一反应气体包括：CHF3和Cl2；向所述待清洗件表面通入第一反应气体的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
可选的，所述含氧副产物包括金属氧化物；所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
可选的，所述金属氧化物包括氧化钛或氧化铝。
可选的，所述第一反应气体与所述含氧副产物反应形成第一反应产物；去除所述第一反应产物的步骤包括：通过挥发工艺去除所述第一反应产物。
相应的，本发明还提供一种清洗刻蚀腔的方法，包括：提供刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔，所述刻蚀腔侧壁表面具有含氧副产物；对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
可选的，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体与卤族元素气体单质的组合。
可选的，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
可选的，所述第一反应气体包括：CHF3和Cl2；向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
可选的，所述含氧副产物包括金属氧化物，所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
可选的，所述金属氧化物包括氧化钛或氧化铝。
可选的，所述含氧副产物还包括硅化物和碳化物；对所述刻蚀腔进行清洗处理的步骤还包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第二反应气体，所述第二反应气体用于与所述硅化物反应，所述第二反应气体包括NF3；向所述刻蚀腔侧壁表面通入第三反应气体，所述第三反应气体用于与所述碳化物反应，所述第三反应气体包括氧气。
此外，本发明还提供一种形成半导体结构的方法，包括：提供第一衬底和刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔；在所述第一衬底上形成第一栅极结构层；通过所述刻蚀反应器对所述第一栅极结构层进行第一刻蚀，形成第一栅极结构，在对所述第一栅极结构层进行第一刻蚀的过程中，在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物；对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
可选的，所述第一栅极结构层包括：位于所述第一衬底上的含钛层；位于所述含钛层上的第一栅极层；
形成第一栅极结构的步骤包括：对所述含钛层进行刻蚀，形成第一功函数层、第一覆盖层或栅介质层。
可选的，所述含钛层的材料为氮化钛或氧化钛，所述含氧副产物包括氧化钛。
可选的，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。
可选的，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下优点：
本发明的去除含氧副产物的方法中，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而使所述置换原子较容易与含氧副产物中的氧原子结合，能够更容易地破坏含氧副产物中的化学键，从而能够更彻底地去除所述含氧副产物。因此，所述去除含氧副产物的方法能够较彻底地去除所述含氧副产物。
本发明的清洗刻蚀腔的方法中，通过所述第一反应气体对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而所述置换原子更容易与含氧副产物中的氧原子结合。因此，所述清洗刻蚀腔的方法能够较彻底地去除刻蚀腔侧壁表面的所述含氧副产物，从而能够减小含氧副产物对刻蚀速率的影响，进而提高刻蚀的稳定性。
本发明形成半导体结构的方法中，在通过刻蚀反应器对所述第一栅极结构层进行刻蚀的过程中，容易在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物。所述形成半导体结构的方法在对第一栅极结构层进行刻蚀之后对所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体。所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而使置换原子能够较容易与含氧副产物中的氧原子结合，进而能够较彻底地去除所述含氧副产物，减少氧化钛对所述第二刻蚀的刻蚀速率的影响，增加第二刻蚀的稳定性。因此，所述形成半导体结构的方法能够很好地增加刻蚀的稳定性，从而很好地控制栅极结构的线宽，改善半导体结构性能。
附图说明
图1和图2是本发明的去除含氧副产物的方法一实施例各步骤的结构示意图；
图3至图6是本发明的清洗刻蚀腔的方法一实施例各步骤的结构示意图；
图7至图12是本发明的形成半导体结构的方法一实施例各步骤的结构示意图。
具体实施方式
清洗刻蚀腔的方法存在诸多问题，例如：刻蚀反应物去除困难，容易引起刻蚀的不稳定性。
现结合一种清洗刻蚀腔的方法，分析刻蚀反应物去除困难，容易引起刻蚀的不稳定性的原因：
所述清洗刻蚀腔的方法中，所述刻蚀腔侧壁表面具有含氧副产物，所述含氧副产物主要为氧化钛。所述清洗刻蚀腔的方法中，通过向所述刻蚀腔侧壁表面通入氯气和氯化硼，通过氯气和氯化硼与氧化钛反应去除氧化钛。氯气和氯化硼与氧化钛反应的过程中，硼原子与氧化钛反应的机理为硼原子与氧化钛中的氧原子结合形成硼氧键，从而破坏钛氧键，使所述钛原子能够与氯原子结合形成氯化钛。然而，由于硼氧键的离解能较低，当氧化钛的浓度较低时，硼原子很难再与氧化钛中的氧结合形成硼氧键，从而很难继续破坏氧化钛中的钛氧键，进而很难彻底去除刻蚀腔侧壁表面的刻蚀产物。因此，所述清洗刻蚀腔的方法很难使氧化钛去除干净。在后续对栅极层进行刻蚀形成栅极的过程中，残留在所述刻蚀腔侧壁表面的氧化钛容易影响栅极层的刻蚀速率，从而影响刻蚀的稳定性，进而影响形成的栅极宽度，对半导体结构的性能产生影响。
为解决所述技术问题，本发明提供了一种清洗刻蚀腔的方法，包括：提供刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔，所述刻蚀腔侧壁表面具有含氧副产物；对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
本发明的清洗刻蚀腔的方法中，通过所述第一反应气体对所述反应腔进行清洗处理，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而所述置换原子更容易与含氧副产物中的氧原子结合。因此，所述清洗方法能够较彻底地去除刻蚀腔侧壁表面的所述含氧副产物，从而能够减小含氧副产物对刻蚀速率的影响，进而提高刻蚀的稳定性。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更为明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施例做详细的说明。
图1和图2是本发明的去除含氧副产物的方法一实施例各步骤的结构示意图。
所述去除含氧副产物的方法包括：
请参考图1，提供待清洗件10，所述待清洗件10表面具有含氧副产物11。所述含氧副产物11包括金属氧化物，
本实施例中，所述含氧副产物11包括氧化钛。
所述氧化钛指的是钛原子和氧原子形成的钛氧化物TiOx。
氧化钛为固体，且不易挥发，氧化钛的去除需要通过化学反应将其转化为易挥发的物质。
本实施例中，所述待清洗件10可以为表面具有氧化钛的等离子体刻蚀反应器。
请参考图2，向所述待清洗件10表面通入第一反应气体，所述第一反应气体与氧化钛反应产生反应产物，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能，则所述置换原子能够与所述金属氧化物中的氧结合，从而能够破坏金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键，从而去除所述金属氧化物。
所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，能够使所述置换原子更容易与氧化钛中的氧原子结合，因此，所述第一反应气体更容易破坏所述氧化钛中的钛氧键，从而更容易去除所述氧化钛。
本实施例中，所述第一反应气体包括：含碳气体。碳氧键的离解能大于硼氧键的离解能，碳原子容易与氧化钛中的氧原子结合，形成碳氧键，从而能够较容易地破坏氧化钛中的钛氧键。
所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。具体的，本实施例中，所述第一反应气体为氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。氟利昂气体用于破坏氧化钛中的钛氧键，且其中的卤族原子能够与钛原子结合。卤族元素气体单质中的卤族原子能够与钛原子结合，从而加快反应速度。
氟利昂气体中具有碳原子，碳氧键的离解能较高，因此，碳原子容易与氧化钛中的氧原子结合，形成碳氧键，从而能够较容易地破坏氧化钛中的钛氧键。氟利昂中的卤族原子和卤族元素气体单质中的卤族原子能够与钛原子结合形成卤化钛，所述卤化钛易挥发，能够较容易地去除。
具体的，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。本实施例中，所述第一反应气体为CHF3与Cl2的组合。
本实施例中，所述置换原子为碳原子，碳原子能够与氧原子形成离解能较大的碳氧键。
具体的，碳氧键的离解能约为1075kJ/mol；硼氧键的离解能约为798kJ/mol；钛氧键的离解能约为662kJ/mol。由此可见，碳氧键的离解能大于硼氧键的离解能大于钛氧键的离解能，从而使氟利昂气体更容易与氧化钛反应，从而能够更容易地去除氧化钛。
本实施例中，向所述待清洗件10表面通入第一反应气体的步骤中，反应温度为45℃～55℃。
本实施例中，向所述待清洗件10表面通入第一反应气体的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
本实施例中，所述第一反应气体与氧化钛反应生成反应产物，所述反应产物包括：碳氧气体和卤化钛。具体的，所述碳氧气体包括：一氧化碳和二氧化碳。所述卤化钛包括：氟化钛和氯化钛。
本实施例中，通过挥发工艺使所述反应产物挥发去除。氟化钛和氯化钛均具有较强的挥发性，在第一反应物与氧化钛反应的过程中，在所述反应温度下使所述反应产物通过挥发去除。在其他实施例中，也可以对所述待清洗件10进行加热，加快所述反应产物挥发去除的速度。
综上，本发明的去除含氧副产物的方法中，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而使所述置换原子较容易与含氧副产物中的氧原子结合，能够更容易地破坏含氧副产物中的化学键，从而能够更彻底地去除所述含氧副产物。因此，所述去除含氧副产物的方法能够较彻底地去除所述含氧副产物。
图3至图6是本发明的清洗刻蚀腔的方法一实施例的结构示意图。所述清洗刻蚀腔的方法包括：
请参考图3，提供刻蚀反应器20，所述刻蚀反应器20包括刻蚀腔21，所述刻蚀腔21侧壁表面具有含氧副产物22。
所述含氧副产物22包括金属氧化物，所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
具体的，本实施例中，所述金属氧化物包括氧化钛。在其他实施例中，所述金属氧化物还可以包括氧化铝。
所述氧化钛指的是钛原子和氧原子形成的钛氧化物TiOx。
本实施例中，所述含氧副产物22还包括：硅化物和碳化物。
本实施例中，所述刻蚀反应器20用于在等离子刻蚀工艺中，对多晶硅进行刻蚀。因此，所述含氧副产物还包括：硅化物。
此外，在刻蚀过程中，刻蚀气体一般具有碳原子，容易在所述刻蚀腔21侧壁表面形成碳化物，因此，本实施例中，所述含氧副产物还包括碳化物。
请参考图4，向所述刻蚀腔21侧壁表面通入第一反应气体31，所述第一反应气体31包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
所述含氧副产物22包括金属氧化物，所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能，则所述置换原子能够与所述金属氧化物中的氧结合，从而能够破坏金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键，从而去除所述金属氧化物。
所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，能够使所述置换原子更容易与氧化钛中的氧原子结合，因此，所述第一反应气体31更容易破坏所述氧化钛中的钛氧键，从而更彻底地去除所述含氧副产物。
具体的，本实施例中，所述金属氧化物包括氧化钛。在其他实施例中，所述金属氧化物还可以包括氧化铝。
本实施例中，所述第一反应气体31包括：含碳气体。碳氧键的离解能大于硼氧键的离解能，碳原子容易与氧化钛中的氧原子结合，形成碳氧键，从而能够较容易地破坏氧化钛中的钛氧键。
所述第一反应气体31包括：氟利昂气体或氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。具体的，本实施例中，所述第一反应气体31为氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。
氟利昂气体用于破坏氧化钛中的钛氧键，且其中的卤族原子能够与钛原子结合。卤族元素气体单质中的卤族原子能够与钛原子结合，从而加快反应速度。
氟利昂气体中具有碳原子，碳氧键的离解能较高，因此，碳原子容易与氧化钛中的氧原子结合，形成碳氧键，从而能够较容易地破坏氧化钛中的钛氧键。氟利昂中的卤族原子和卤族元素气体单质中的卤族原子能够与钛原子结合形成卤化钛，所述卤化钛易挥发，能够较容易地去除。
具体的，本实施例中，具体的，所述第一反应气体31包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。本实施例中，所述第一反应气体31为CHF3和Cl2的组合。
本实施例中，所述置换原子为碳原子，碳原子能够与氧原子形成离解能较大的碳氧键。
碳氧键的离解能约为1075kJ/mol；硼氧键的离解能约为798kJ/mol；钛氧键的离解能约为662kJ/mol。由此可见，碳氧键的离解能大于硼氧键的离解能大于钛氧键的离解能，从而使氟利昂气体更容易与氧化钛反应，从而能够更容易地去除氧化钛。
本实施例中，所述第一反应气体31与氧化钛反应形成第一产物。
本实施例中，向所述刻蚀腔21侧壁表面通入第一反应气体31的步骤中，所述刻蚀腔21的温度为45℃～55℃。
本实施例中，向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体31的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
需要说明的是，本实施例中，所述含氧副产物22还包括硅化物。因此，本实施例中，向所述刻蚀腔21侧壁表面通入第一反应气体31之后，所述清洗处理的步骤还包括：
请参考图5，向所述刻蚀腔21侧壁表面通入第二反应气体32，所述第二反应气体32用于与所述硅化物反应，形成第二产物。
本实施例中，所述第二反应气体32用于与所述硅化物反应，去除所述硅化物。
本实施例中，所述硅化物包括氧化硅。
本实施例中，所述第二反应气体32包括：NF3。
本实施例中，所述NF3用于去除所述硅化物。NF3能够破坏氧化硅中的硅氧键，形成硅氟键，从而去除所述硅化物。NF3与氧化硅反应生成氮氧化物和硅氟化物。氮氧化物和硅氟化物均具有较强的挥发性，能够很容易地被去除。
本实施例中，所述第二反应气体32与所述硅化物反应，形成第二产物。所述第二产物包括：氮氧化物和硅氟化物。所述第二产物均具有较强的挥发性。
还需要说明的是，本实施例中，所述含氧副产物22还包括碳化物。因此，通入所述第二反应气体之前，所述清洗处理的步骤还包括：向所述刻蚀腔21侧壁表面通入第三反应气体。
本实施例中，所述第三反应气体包括氧气。
本实施例中，氧气用于去除所述碳化物。氧气能够与碳化物发生氧化还原反应，生成碳氧化物，从而去除所述碳化物。所述碳氧化物包括：二氧化碳。
本实施例中，所述第三反应气体与所述碳化物反应，形成第三产物。所述第三产物包括：二氧化碳。所述第三产物具有较强的挥发性。
因此，本实施例中，所述第一产物、第二产物和第三产物均为易挥发性物质，所述第一产物、第二产物和第三产物在所述清洗处理过程中，在所述刻蚀腔21温度下，通过挥发去除。
本实施例中，通入所述第三产物之后，所述清洗处理的步骤还包括：
请参考图6，向所述刻蚀腔21侧壁表面通入保护气体33。
所述刻蚀反应器20用于等离子刻蚀工艺中，在刻蚀过程中，等离子体容易对所述刻蚀腔21侧壁造成损害。本实施例中，为了减少刻蚀过程中，等离子对所述刻蚀腔21侧壁的损害，需要对所述刻蚀腔21侧壁进行保护。
所述保护气体33用于在所述刻蚀腔21侧壁表面形成保护膜，从而减少等离子体对所述刻蚀腔21侧壁的损害。
本实施例中，所述保护气体33包括氯化硅和氧气。
本实施例中，氯化硅和氧气能够在所述刻蚀腔21侧壁表面形成保护膜，从而减少刻蚀过程中，等离子体对所述刻蚀腔21侧壁的损耗。
具体的，本实施例中，所述保护膜的材料为氯氧硅化物。
综上，本发明的清洗刻蚀腔的方法中，通过所述第一反应气体对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而所述置换原子更容易与含氧副产物中的氧原子结合。因此，所述清洗刻蚀腔的方法能够较彻底地去除刻蚀腔侧壁表面的所述含氧副产物，从而能够减小含氧副产物对刻蚀速率的影响，进而提高刻蚀的稳定性。
图7至图12，是本发明的形成半导体结构的方法一实施例各步骤的结构示意图。
请参考图7，提供第一衬底100和刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔。
本实施例中，所述刻蚀反应器用于后续对栅极结构层进行刻蚀。
本实施例中，所述第一衬底100为硅衬底、锗衬底、硅锗衬底或半导体上硅衬底等半导体衬底。
请参考图8，在所述第一衬底100上形成第一栅极结构层110。
本实施例中，第一栅极结构层110包括：位于所述第一衬底100上的含钛层112；位于所述含钛层112上的第一栅极层113。
本实施例中，所述含钛层112为功函数膜，用于调节所形成的半导体结构的功函数，从而调节所述半导体结构的阈值电压。在其他实施例中，所述含钛层还可以为覆盖膜或栅介质膜。
本实施例中，所述含钛层112的材料为氮化钛。在其他实施例中，所述含钛层的材料还可以为氧化钛。
本实施例中，所述第一栅极层113的材料为多晶硅。
本实施例中，所述栅极结构层110还包括：位于所述衬底100表面的第一栅介质膜111。
本实施例中，所述第一栅介质膜111的材料为氧化硅。在其他实施例中，所述第一栅介质膜的材料还可以为高k介质材料，例如氧化钛或氧化铬。
请参考图9，通过所述刻蚀反应器对所述第一栅极结构层110(如图8所示)进行第一刻蚀，形成第一栅极结构120。
在对所述第一栅极结构层110进行第一刻蚀的过程中，在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物；向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。本实施例中，所述第一栅极结构层110包括含钛层112(如图5所示)，对所述含钛层进行第一离子刻蚀的过程中，所述含钛层容易与刻蚀气体或空气中的氧反应，形成含氧副产物附着在刻蚀腔侧壁表面，所述含氧副产物包括所述含钛层112与刻蚀气体中的氧反应形成的氧化钛。
本实施例中，所述第一栅介质膜111(如图5所示)的材料为氧化硅，在对所述第一栅介质膜111进行第一刻蚀的过程中，容易在所述刻蚀腔侧壁表面形成氧化硅，使所述含氧副产物还包括氧化硅。
本实施例中，对所述第一栅极结构层110进行第一刻蚀，形成第一栅极结构120的步骤包括：对所述第一栅极层113(如图5所示)进行第一刻蚀，形成第一栅极121；对所述含钛层112进行第一刻蚀，形成第一功函数层122；对所述第一栅介质薄膜111进行第一刻蚀，形成第一栅介质层121。
在其他实施例中，所述含钛层还可以用做覆盖膜或栅介质膜，从而可以对所述含钛层进行刻蚀形成第一覆盖层或栅介质层。
本实施例中，所述第一刻蚀工艺为等离子刻蚀。所述第一刻蚀的工艺参数包括：刻蚀气体包括：CF4、O2和SF6；刻蚀温度为45℃～55℃。所述刻蚀气体与所述栅极结构层进行反应容易在所述刻蚀腔侧壁表面形成碳化物。
需要说明的是，对所述第一栅极结构层110进行第一刻蚀的过程中，容易在刻蚀腔侧壁表面形成氧化钛，所述氧化钛容易影响刻蚀速率，从而影响刻蚀的稳定性，影响对栅极结构线宽的控制，进而影响半导体器件的性能。因此，在通过所述刻蚀反应器对后续第二栅极结构层进行刻蚀之前，对所述刻蚀腔进行清洗处理。
对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能，则所述置换原子能够与所述金属氧化物中的氧结合，从而能够破坏金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键，从而去除所述金属氧化物。
所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，能够使所述置换原子更容易与氧化钛中的氧原子结合，因此，所述第一反应气体更容易破坏所述氧化钛中的钛氧键，从而更容易去除所述氧化钛。
本实施例中，所述第一反应气体包括：氟利昂气体和卤族元素气体单质。氟利昂气体用于破坏氧化钛中的钛氧键，且其中的卤族原子能够与钛原子结合。卤族元素气体单质中的卤族原子能够与钛原子结合，从而加快反应速度。
本实施例中，对所述刻蚀腔进行清洗处理的步骤与上一实施例相同在此不多做赘述。
请参考图10，提供第二衬底200。
本实施例中，所述第二衬底200为硅衬底、锗衬底、硅锗衬底或半导体上硅衬底等半导体衬底。
请参考图11，在所述第二衬底200上形成第二栅极结构层210。
本实施例中，所述第二栅极结构层210包括：位于第二衬底200表面的第二栅介质膜211；位于所述第二栅介质膜211上的第二功函数膜212；位于所述第二功函数膜212上的第二栅极层213。
请参考图12，通过所述刻蚀反应器产生刻蚀气体对所述第二栅极结构层210进行第二刻蚀，形成第二栅极结构220。
本实施例中，对所述第二栅极结构层210进行第二刻蚀的步骤包括：对所述第二栅极层213(如图8所示)进行第二刻蚀，形成第二栅极221；对所述第二功函数膜212进行第二刻蚀，形成第二功函数层222；对所述第二栅介质膜211进行第二刻蚀，形成第二栅介质层221。
需要说明的是，本实施例是以对所述刻蚀腔清洗之后，对第二栅极结构层210进行第二刻蚀，从而提高所述第二刻蚀的刻蚀稳定性为例进行说明的。
在其他实施例中，还可以对其他半导体层进行刻蚀，提高刻蚀稳定性。
还需要说明的是，本实施例中，在对所述第二栅极结构层210进行第二刻蚀的过程中，也会在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物，所述含氧副产物包括氧化钛。因此，利用所述刻蚀反应器进行刻蚀工艺之前需要对所述刻蚀反应器的刻蚀腔进行清洗处理。在半导体器件的生产过程中，在对两次刻蚀工艺之间需要对刻蚀腔进行清洗处理。
综上，本发明的形成半导体结构的方法中，在通过刻蚀反应器对所述第一栅极结构层进行刻蚀的过程中，容易在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物。所述形成半导体结构的方法在对第一栅极结构层进行刻蚀之后对所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体。所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能，从而使置换原子能够较容易与含氧副产物中的氧原子结合，进而能够较彻底地去除所述含氧副产物，减少氧化钛对所述第二刻蚀的刻蚀速率的影响，增加第二刻蚀的稳定性。因此，所述形成半导体结构的方法能够很好地增加刻蚀的稳定性，从而很好地控制栅极结构的线宽，改善半导体结构性能。
虽然本发明披露如上，但本发明并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。
Claims (20)
1.一种去除含氧副产物的方法，其特征在于，包括：
提供待清洗件，所述待清洗件表面具有含氧副产物；
向所述待清洗件表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
2.如权利要求1所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括含碳气体。
3.如权利要求2所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体与卤族元素气体单质的组合。
4.如权利要求3所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
5.如权利要求1所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：CHF3和Cl2；
向所述待清洗件表面通入第一反应气体的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
6.如权利要求1所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述含氧副产物包括金属氧化物；所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
7.如权利要求6所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化钛或氧化铝。
8.如权利要求1所述的去除含氧副产物的方法，其特征在于，所述第一反应气体与所述含氧副产物反应形成第一反应产物；
去除所述第一反应产物的步骤包括：通过挥发工艺去除所述第一反应产物。
9.一种清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，包括：
提供刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔，所述刻蚀腔侧壁表面具有含氧副产物；
对所述反应器侧壁进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
10.如权利要求9所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体与卤族元素气体单质的组合。
11.如权利要求10所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
12.如权利要求9所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：CHF3和Cl2；
向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体的步骤中，CHF3的流量为10sccm～400sccm；Cl2的流量为5sccm～200sccm。
13.如权利要求9所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述含氧副产物包括金属氧化物，所述金属氧化物中金属原子与氧原子形成的化学键的离解能小于所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能。
14.如权利要求13所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述金属氧化物包括氧化钛或氧化铝。
15.如权利要求13所述的清洗刻蚀腔的方法，其特征在于，所述含氧副产物还包括硅化物和碳化物；
对所述刻蚀腔进行清洗处理的步骤还包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第二反应气体，所述第二反应气体用于与所述硅化物反应，所述第二反应气体包括NF3；
向所述刻蚀腔侧壁表面通入第三反应气体，所述第三反应气体用于与所述碳化物反应，所述第三反应气体包括氧气。
16.一种形成半导体结构的方法，其特征在于，包括：
提供第一衬底和刻蚀反应器，所述刻蚀反应器包括刻蚀腔；
在所述第一衬底上形成第一栅极结构层；
通过所述刻蚀反应器对所述第一栅极结构层进行第一刻蚀，形成第一栅极结构，在对所述第一栅极结构层进行第一刻蚀的过程中，在所述刻蚀腔侧壁表面形成含氧副产物；
对所述刻蚀腔进行清洗处理，所述清洗处理包括：向所述刻蚀腔侧壁表面通入第一反应气体，所述第一反应气体包括置换原子，所述置换原子与氧原子形成的化学键的离解能大于硼氧键的离解能。
17.如权利要求16所述的形成半导体结构的方法，其特征在于，所述第一栅极结构层包括：位于所述第一衬底上的含钛层；位于所述含钛层上的第一栅极层；
形成第一栅极结构的步骤包括：对所述含钛层进行刻蚀，形成第一功函数层、第一覆盖层或栅介质层。
18.如权利要求16所述的形成半导体结构的方法，其特征在于，所述含钛层的材料为氮化钛或氧化钛，所述含氧副产物包括氧化钛。
19.如权利要求16所述的形成半导体结构的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：氟利昂气体或氟利昂气体和卤族元素气体单质的组合。
20.如权利要求19所述的形成半导体结构的方法，其特征在于，所述第一反应气体包括：CHF3，CHCl3，CH2F2或CHF3、CHCl3、CH2F2、CH4和Cl2的组合。
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