[發(fā)明專利]去除硅襯底表面氧化硅層及形成接觸孔的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200710094475.1
• 申請(qǐng)日: 2007-12-13
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101459071A
• 公開(kāi)（公告）日: 2009-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 何其旸
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國(guó)際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/3105
• 分類號(hào): H01L21/3105;H01L21/768;H01L21/60
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 李 麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體領(lǐng)域，尤其涉及一種去除硅襯底表面氧化硅層及形成接觸孔的方法。

背景技術(shù)

為了制備可靠的半導(dǎo)體器件，需要控制半導(dǎo)體襯底比如硅表面性能，眾所周知，當(dāng)硅表面接觸到含有氧氣的氣體(比如空氣)時(shí)，會(huì)在表面形成自然氧化硅層。在制備半導(dǎo)體器件之前必須去除這層自然氧化硅層。而且，制備半導(dǎo)體器件包括在硅表面形成氧化硅層，通常只希望去除該去除的部分，以形成電路圖形。

通常采用CHF₃氣體或者采用C_mF_n和H₂去除硅表面的自然氧化硅層。然而由于采用上述氣體刻蝕硅襯底表面的自然氧化硅層之后，會(huì)在硅表面殘留一些含有C_xF_x的有機(jī)物，導(dǎo)致硅表面的電阻升高。

為了解決硅表面含有C_xF_x的有機(jī)物殘留問(wèn)題，現(xiàn)有技術(shù)提出了另一種去除硅襯底表面氧化硅層的技術(shù)方案。

首先采用CHF₃氣體去除硅襯底表面的自然氧化硅層，這樣硅表面會(huì)有一些含有CxFx的有機(jī)物殘留；然后采用NF₃去除硅表面的有機(jī)物。

圖1至5給出現(xiàn)有技術(shù)的去除硅表面氧化硅層的結(jié)構(gòu)示意圖。首先參照?qǐng)D1，提供帶有氧化硅層21的硅襯底22。所述硅襯底21放置于蝕刻裝置(未示出)中。向蝕刻裝置中通入CHF₃氣體，同時(shí)向蝕刻裝置加高頻電壓，CHF₃氣體被電離成CF₃離子30，并到達(dá)其上形成有氧化硅層的硅襯底22的表面。

參照?qǐng)D2，硅襯底22表面的氧化硅層21與成CF₃離子30發(fā)生反應(yīng)，去除了氧化硅層21，同時(shí)，在硅襯底22表面殘留含有C_xF_x基團(tuán)的有機(jī)物23，同時(shí)在硅襯底22中生成蝕刻損壞層24，如圖3所示。

向蝕刻裝置的蝕刻腔中通入由NF₃和He構(gòu)成的比例為5∶200sccm的混合氣體，反應(yīng)腔中的氣體壓力為300mTorr，同時(shí)加頻率為13.56MHz、功率為0.15W/cm²的電壓，高頻電壓施加時(shí)間為30s，將NF₃電離，分解為F自由基(freeredical)來(lái)去除有C_xF_x基團(tuán)。該發(fā)明中將NF₃和He氣混合，目的是為了降低蝕刻速率，進(jìn)行穩(wěn)定蝕刻。NF₃在等離子體中分裂，形成F自由基31，參照?qǐng)D4為硅襯底22表面含有有C_xF_x基團(tuán)基團(tuán)的有機(jī)物23和蝕刻損壞層24以及到達(dá)硅襯底22表面的F自由基31。

參照?qǐng)D5，從硅襯底22上去除有機(jī)物23和蝕刻損壞層24。去除的有機(jī)物從反應(yīng)腔的出口被抽走。

在專利號(hào)為5100504的美國(guó)專利中還可以發(fā)現(xiàn)更多與上述技術(shù)方案相關(guān)的信息。

然而采用上述技術(shù)方案工藝步驟較為復(fù)雜，尤其是采用上述技術(shù)去除暴露出半導(dǎo)體襯底的接觸孔中的自然氧化硅層時(shí)候，由于接觸孔形成在半導(dǎo)體襯底上的氧化硅層中，在去除自然氧化硅層的時(shí)候同時(shí)會(huì)去除接觸孔的側(cè)壁的氧化硅層，有可能加大接觸孔的尺寸，可能導(dǎo)致短路。

現(xiàn)有技術(shù)還采用另一種去除硅襯底表面的自然氧化硅層的方法，采用惰性氣體等離子體比如Ar轟擊硅襯底的表面。然而這種方法可能損壞硅襯底的表面，尤其是當(dāng)硅襯底表面形成有圖案時(shí)候，會(huì)損壞圖案的形狀。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明解決的問(wèn)題是提供一種去除硅襯底表面氧化硅層和形成接觸孔的方法，防止了現(xiàn)有技術(shù)中對(duì)硅襯底表面產(chǎn)生損傷。

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種去除硅襯底表面氧化硅層的方法，包括如下步驟：將帶有氧化硅層的硅襯底置入刻蝕設(shè)備中，所述硅襯底表面形成有氧化硅層，所述刻蝕設(shè)備中形成有NH₄F原子團(tuán)，其與硅襯底表面氧化硅層發(fā)生反應(yīng)生成固態(tài)(NH₄)₂SiF₆；將硅襯底加熱，使硅襯底上的(NH₄)₂SiF₆氣化。

可選地，所述NH₄F原子團(tuán)為通過(guò)電離NH₂和NF₃氣體產(chǎn)生，所述NH₂和NF₃氣體的比例為2∶1至10∶1。

可選地，所述電離的頻率為13.56MHz。