多晶矽柵表面的清洗方法
2023-05-24 16:45:51
專利名稱：多晶矽柵表面的清洗方法
技術領域：
本發明涉及半導體領域的清洗工藝，具體地說，涉及一種在矽化鴒沉積前 對多晶矽柵表面進行清洗的方法。,支術矽化鴒(WuSix)薄膜在大規模集成電路製造中有著極其廣泛的應用，由於 高熔點和低電阻率的優點，它常常被用來改善金屬電極與源漏極區的矽(Si)之 間的歐姆接觸，以及提升金屬氧化物半導體(MOS， Metal Oxide Semiconductor) 電晶體柵極導電層的導電性能。為了提高MOS電晶體柵極導電層的導電性，多 晶矽柵中還往往摻有施主雜質磷(P),且摻雜濃度比較高。矽化鴒沉積在多晶 矽上面共同組成柵極的多晶矽化金屬層，兩者之間的粘附性能非常重要。多晶 矽表面的自然氧化層不僅影響兩者的接觸勢壘，還會導致多晶矽與矽化鴒之間 的粘附性能變差，造成矽化鴒在後續的高溫製程中脫落的現象。因此，在沉積 矽化鴒之前的清洗必須保證多晶矽表面的自然氧化層儘量少。另一方面，多晶 矽表面缺陷密度和自由能級都比體內高，有向能量較低的穩定狀態轉變的趨勢， 摻雜的P會一定程度從Si-P鍵的相態中分離出來，形成能量更低的Si-Si鍵和 P-P鍵，P在多晶矽表面聚集並被迅速氧化，隨後與空氣中的H20結合，形成偏 磷酸晶體。因此，多晶矽體內和表面的P濃度形成一個梯度，摻雜的P會持續 的向表面擴散，隨著時間的推移，多晶矽表面形成的偏磷酸晶體越來越多，一 般清洗方法去不掉,會嚴重影響器件的良率。發明內容有鑑於此，本發明解決的技術問題在於提供一種多晶矽柵表面的清洗方法， 其不僅可以有效清除多晶矽柵表面的自然氧化層，也可以有效清除多晶矽柵表 面的偏磷酸晶體。為解決上述技術問題，本發明提供了一種新的多晶矽柵表面的清洗方法，其應用於在多晶矽柵表面沉積矽化鴒層之前。所述清洗方法包括採用氟化氬 清洗多晶矽柵表面；採用硫酸與雙氧水的混合物清洗多晶矽柵表面。與現有技術相比，採用本發明提供的清洗方法可以有效清除形成於多晶矽 柵表面上的自然氧化層和偏磷酸晶體，有效提高了多晶矽柵與矽化鴒的粘附性 能，減少兩者界面上的缺陷，提高產品的良率。
圖1是製作MOS器件的矽片的部分截面結構圖；圖2是本發明多晶矽柵表面的清洗方法的較佳實施例的流程圖。
具體實施方式
以下對本發明多晶矽柵表面的清洗方法的較佳實施例進行描述，以期進一 步理解本發明的目的、具體結構特徵和優點。圖l是製作MOS器件的矽片的部分截面結構圖。該^fe片包括襯底l、形成 於襯底1上面的柵氧化層2和多晶矽柵3。為了提高多晶矽柵3的導電性能，需 要在多晶矽柵3的表面沉積矽化鴒層4。為了提高多晶矽柵3和矽化鴒層4之間 的粘附性能，在沉積矽化鴒層4之前，需要對多晶矽柵3表面進行本發明提供 的清洗方法。請參閱圖2結合圖1，本發明提供的清洗方法包括首先，用氣態氫氟酸(也 就是氟化氫，HF)清洗多晶矽柵3的表面。具體方法是將含有一定量水汽(H20) 的氮氣和氟化氫氣體通入反應腔體中。氮氣和氟化氫的比例是58: 1，其中水汽 的比重以可以使混合氣體對二氧化珪(自然氧化層)的蝕刻率在3卯0 4700A(埃) /min(分鐘)之間為準。氟化氳將多晶矽柵3表面的自然氧化層蝕刻掉，生成氣 態副產物。進行抽氣步驟，所述氣態副產物通過大量的氮氣被帶走。然後將矽 片放入SPM ( Sulfbric國acid Peroxide Mixture )即^U克酸(H2S04)與雙氧水(H202) 的混合物中清洗，其中濃^L酸的濃度為96%，濃硫酸和雙氧水的比例是4: 1。 由於濃硫酸的作用，雙氧水的溫度升高形成具有一定溫度的熱水。多晶矽柵3 表面的偏磷酸晶體與熱水結合，以磷酸(H3P04)的形式溶在SPM中。清洗結束之後，控制等待時間，不要等待太久再去沉積矽化鎢，以避免自然氧化層和磷化物(偏磷酸晶體)的再次生成，所以將等待時間一般控制在8個小時之內。 上述描述，僅是對本發明較佳實施例的具體描述，並非對本發明的任何限 定，對於本領域的普通技術人員來說，可以根據上述揭示內容進行簡單修改、 添加、變換，且均屬於權利要求書中保護的內容。
權利要求
1.一種多晶矽柵表面的清洗方法，其應用於在多晶矽柵表面沉積矽化鎢層之前，其特徵在於，所述清洗方法包括採用氟化氫清洗多晶矽柵表面；採用硫酸與雙氧水的混合物清洗多晶矽柵表面。
2. 如權利要求1所述的多晶矽柵表面的清洗方法，其特徵在於，所述採用氟化 氬清洗多晶矽柵表面的步驟是首先將含有水汽的氮氣和氟化氫輸入反應腔內； 氟化氫與多晶矽柵表面的自然氧化層發生反應以將其蝕刻掉。
3. 如權利要求2所述的多晶矽柵表面的清洗方法，其特徵在於，所述氮氣和氟 化氫的比例是58: 1。
4. 如權利要求1所述的多晶矽柵表面的清洗方法，其特徵在於，所述闢b酸和雙 氧水的混合物的比例是4: 1。
全文摘要
本發明公開了一種多晶矽柵表面的清洗方法，其應用於在多晶矽柵表面沉積矽化鎢層之前。現有的清洗方法不能去掉多晶矽柵表面的偏磷酸晶體，影響器件的良率。本發明的清洗方法採用氟化氫清洗多晶矽柵表面；採用硫酸與雙氧水的混合物清洗多晶矽柵表面。採用本發明提供的清洗方法可以有效清除形成於多晶矽柵表面上的自然氧化層和偏磷酸晶體，有效提高了多晶矽柵與矽化鎢的粘附性能，減少兩者界面上的缺陷，提高產品的良率。
文檔編號H01L21/02GK101252083SQ200810035118
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月25日 優先權日2008年3月25日
發明者孫震海, 湯志偉, 郭國超, 韓瑞津 申請人:上海宏力半導體製造有限公司