[發明專利]多晶硅柵表面的清洗方法

有效

• 申請號: 200810035118.2
• 申請日: 2008-03-25
• 公開（公告）號: CN101252083A
• 公開（公告）日: 2008-08-27
• 發明（設計）人: 孫震海;韓瑞津;湯志偉;郭國超
• 申請（專利權）人: 上海宏力半導體制造有限公司
• 主分類號: H01L21/02
• 分類號: H01L21/02;H01L21/306
• 代理公司: 上海思微知識產權代理事務所
• 代理人: 屈蘅

技術領域

本發明涉及半導體領域的清洗工藝，具體地說，涉及一種在硅化鎢沉積前對多晶硅柵表面進行清洗的方法。

背景技術

硅化鎢(WuSi_x)薄膜在大規模集成電路制造中有著極其廣泛的應用，由于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硅(Si)之間的歐姆接觸，以及提升金屬氧化物半導體(MOS，Metal?Oxide?Semiconductor)晶體管柵極導電層的導電性能。為了提高MOS晶體管柵極導電層的導電性，多晶硅柵中還往往摻有施主雜質磷(P)，且摻雜濃度比較高。硅化鎢沉積在多晶硅上面共同組成柵極的多晶硅化金屬層，兩者之間的粘附性能非常重要。多晶硅表面的自然氧化層不僅影響兩者的接觸勢壘，還會導致多晶硅與硅化鎢之間的粘附性能變差，造成硅化鎢在后續的高溫制程中脫落的現象。因此，在沉積硅化鎢之前的清洗必須保證多晶硅表面的自然氧化層盡量少。另一方面，多晶硅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在多晶硅表面聚集并被迅速氧化，隨后與空氣中的H₂O結合，形成偏磷酸晶體。因此，多晶硅體內和表面的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，多晶硅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

有鑒于此，本發明解決的技術問題在于提供一種多晶硅柵表面的清洗方法，其不僅可以有效清除多晶硅柵表面的自然氧化層，也可以有效清除多晶硅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硅柵表面的清洗方法，其應用于在多晶硅柵表面沉積硅化鎢層之前。所述清洗方法包括：采用氟化氫清洗多晶硅柵表面；采用硫酸與雙氧水的混合物清洗多晶硅柵表面。

與現有技術相比，采用本發明提供的清洗方法可以有效清除形成于多晶硅柵表面上的自然氧化層和偏磷酸晶體，有效提高了多晶硅柵與硅化鎢的粘附性能，減少兩者界面上的缺陷，提高產品的良率。

附圖說明

圖1是制作MOS器件的硅片的部分截面結構圖；

圖2是本發明多晶硅柵表面的清洗方法的較佳實施例的流程圖。

具體實施方式

以下對本發明多晶硅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、具體結構特征和優點。

圖1是制作MOS器件的硅片的部分截面結構圖。該硅片包括襯底1、形成于襯底1上面的柵氧化層2和多晶硅柵3。為了提高多晶硅柵3的導電性能，需要在多晶硅柵3的表面沉積硅化鎢層4。為了提高多晶硅柵3和硅化鎢層4之間的粘附性能，在沉積硅化鎢層4之前，需要對多晶硅柵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)清洗多晶硅柵3的表面。具體方法是將含有一定量水汽(H₂O)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硅(自然氧化層)的蝕刻率在3900～4700A(埃)/min(分鐘)之間為準。氟化氫將多晶硅柵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。然后將硅片放入SPM(Sulfuric-acid?Peroxide?Mixture)即濃硫酸(H₂SO₄)與雙氧水(H₂O₂)的混合物中清洗，其中濃硫酸的濃度為96％，濃硫酸和雙氧水的比例是4∶1。由于濃硫酸的作用，雙氧水的溫度升高形成具有一定溫度的熱水。多晶硅柵3表面的偏磷酸晶體與熱水結合，以磷酸(H₃PO₄)的形式溶在SPM中。清洗結束之后，控制等待時間，不要等待太久再去沉積硅化鎢，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，并非對本發明的任何限定，對于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，且均屬于權利要求書中保護的內容。