[發(fā)明專利]灰化處理方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200810226329.4
• 申請(qǐng)日: 2008-11-13
• 公開（公告）號(hào): CN101740333A
• 公開（公告）日: 2010-06-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓秋華;杜姍姍;韓保東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造(北京)有限公司
• 主分類號(hào): H01L21/00
• 分類號(hào): H01L21/00
• 代理公司: 北京德琦知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11018
• 代理人: 宋志強(qiáng);麻海明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及集成電路加工制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種半導(dǎo)體制造工藝的灰化處理方法。

背景技術(shù)

在65nm半導(dǎo)體工藝中，由于器件線度很小，常采用多晶硅預(yù)摻雜過程(Poly?pre-doping?process)來構(gòu)造PN結(jié)。多次預(yù)摻雜過程會(huì)在晶圓表面形成摻雜物的殘留雜質(zhì)，該雜質(zhì)包含摻雜剩余的單質(zhì)磷，以及摻雜過程中生成的磷化物。因此需要在多晶硅預(yù)摻雜過程之后進(jìn)行灰化處理過程，用以去除晶圓表面的雜質(zhì)。在灰化處理之后，首先采用濕法蝕刻制程，然后再用多晶硅光刻制程制造出半導(dǎo)體集成電路晶圓。

對(duì)于N+結(jié)的多晶硅預(yù)摻雜過程來說，現(xiàn)有技術(shù)中常采用氧氣(O₂)或氮化氫(N₂H₂)氣體來進(jìn)行灰化處理。但該灰化處理過程難以去除單質(zhì)磷，難以將多晶硅表面殘留的雜質(zhì)去除干凈，并最終導(dǎo)致半導(dǎo)體器件損傷。圖1示出了電子顯微鏡下觀察到的多晶硅預(yù)摻雜處理之后晶圓表面圖像。圖像下方為比例尺，標(biāo)識(shí)長度代表1微米(um)。從圖1中可以很清楚的看到晶圓表面存在直徑超過1um的雜質(zhì)。圖2所示為對(duì)圖1中的晶圓表面進(jìn)行濕法蝕刻后的圖像。由于濕法蝕刻之前的現(xiàn)有灰化處理過程沒有將該雜質(zhì)完全去除，濕法蝕刻后在晶圓表面原雜質(zhì)所在地方形成了不規(guī)則的損傷區(qū)。圖3則示出了該晶圓在多晶硅光刻后的表面圖像。可以從圖3中很清楚的看到，在原雜質(zhì)所在地方仍然有很明顯的損傷區(qū)。

由此可見，由于現(xiàn)有技術(shù)中的灰化處理過程不能徹底清除多晶硅預(yù)摻雜過程在晶圓表面殘留的雜質(zhì)，最終會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)出的集成電路晶圓表面存在損傷?缺陷，降低了集成電路晶圓的良品率。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，本發(fā)明實(shí)施例提出一種半導(dǎo)體制造工藝的灰化處理方法，可有效去除多晶硅預(yù)摻雜過程在晶圓表面留下的雜質(zhì)，從而提高集成電路晶圓的良品率。

本發(fā)明實(shí)施例提出的灰化處理方法包括如下步驟：

A、在真空環(huán)境的灰化室中設(shè)置被處理體，所述被處理體為磷摻雜的多晶硅晶圓；

B、向灰化室中導(dǎo)入氧氣、四氟化碳CF₄氣體和氮化氫N₂H₂氣體組成的混合氣體，并將所述混合氣體等離子化，從而對(duì)被處理體表面的單質(zhì)磷進(jìn)行灰化；

C、將被處理體置于高溫環(huán)境，向灰化室中導(dǎo)入氧氣、CF₄氣體和N₂H₂氣體組成的混合氣體，并將所述混合氣體等離子化，從而對(duì)被處理體表面的磷化物進(jìn)行灰化；所述步驟B和步驟C中向灰化室導(dǎo)入CF₄氣體的流量小于或等于30sccm。

從以上技術(shù)方案可以看出，在灰化處理過程中通常采用的氧氣和氮化氫混合組成的灰化氣體中混入四氟化碳，可以有效去除晶圓表面的單質(zhì)磷雜質(zhì)，將其轉(zhuǎn)化為磷化物；然后氧氣可以進(jìn)一步將堆積在晶圓表面的磷化物有效地去除。因此，本發(fā)明方法可有效去除多晶硅預(yù)摻雜過程在晶圓表面留下的雜質(zhì)，從而提高集成電路晶圓的良品率。

附圖說明

圖1為電子顯微鏡下觀察到的多晶硅預(yù)摻雜處理之后晶圓表面沉積的雜質(zhì)圖像，雜質(zhì)所在區(qū)域用黑色圓框標(biāo)出；

圖2所示為對(duì)圖1所述晶圓表面進(jìn)行濕法蝕刻后的晶圓表面圖像，其中黑色圓框區(qū)域(對(duì)應(yīng)圖1中雜質(zhì)所在區(qū)域)出現(xiàn)不規(guī)則的蝕刻表面；

圖3則示出了圖2所示晶圓表面在多晶硅光刻后的晶圓表面圖像，其中?黑色圓框區(qū)域(對(duì)應(yīng)圖1中雜質(zhì)所在區(qū)域)出現(xiàn)明顯損傷；

圖4為本發(fā)明實(shí)施例的灰化處理過程圖；

圖5至圖7為采用本發(fā)明實(shí)施例的灰化處理過程，最終得到的半導(dǎo)體器件表面的圖像，其中黑色圓框區(qū)域?yàn)槌霈F(xiàn)損傷的區(qū)域，相對(duì)于圖3所示的損傷區(qū)，尺度已大幅縮小。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明實(shí)施例中的灰化處理過程中，采用的灰化反應(yīng)氣體包含了四氟化碳(CF₄)、氧氣(O₂)和氮化氫(N₂H₂)，以替代現(xiàn)有技術(shù)中常用的氧氣(O₂)和氮化氫(N₂H₂)組成的灰化反應(yīng)氣體。在灰化反應(yīng)過程中，氧氣(O₂)可以去除磷摻雜造成的磷化物(PR)雜質(zhì)，四氟化碳(CF₄)以及氮化氫(N₂H₂)則可以去除多余的單質(zhì)磷在晶圓表面形成的硬殼。