[发明专利]多晶硅栅表面的清洗方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体领域的清洗工艺，具体地说，涉及一种在硅化钨沉积前对多晶硅栅表面进行清洗的方法。

背景技术

硅化钨(WuSi_x)薄膜在大规模集成电路制造中有着极其广泛的应用，由于高熔点和低电阻率的优点，它常常被用来改善金属电极与源漏极区的硅(Si)之间的欧姆接触，以及提升金属氧化物半导体(MOS，Metal Oxide Semiconductor)晶体管栅极导电层的导电性能。为了提高MOS晶体管栅极导电层的导电性，多晶硅栅中还往往掺有施主杂质磷(P)，且掺杂浓度比较高。硅化钨沉积在多晶硅上面共同组成栅极的多晶硅化金属层，两者之间的粘附性能非常重要。多晶硅表面的自然氧化层不仅影响两者的接触势垒，还会导致多晶硅与硅化钨之间的粘附性能变差，造成硅化钨在后续的高温制程中脱落的现象。因此，在沉积硅化钨之前的清洗必须保证多晶硅表面的自然氧化层尽量少。另一方面，多晶硅表面缺陷密度和自由能级都比体内高，有向能量较低的稳定状态转变的趋势，掺杂的P会一定程度从Si-P键的相态中分离出来，形成能量更低的Si-Si键和P-P键，P在多晶硅表面聚集并被迅速氧化，随后与空气中的H₂O结合，形成偏磷酸晶体。因此，多晶硅体内和表面的P浓度形成一个梯度，掺杂的P会持续的向表面扩散，随着时间的推移，多晶硅表面形成的偏磷酸晶体越来越多，一般清洗方法去不掉，会严重影响器件的良率。

发明内容

有鉴于此，本发明解决的技术问题在于提供一种多晶硅栅表面的清洗方法，其不仅可以有效清除多晶硅栅表面的自然氧化层，也可以有效清除多晶硅栅表面的偏磷酸晶体。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种新的多晶硅栅表面的清洗方法，其应用于在多晶硅栅表面沉积硅化钨层之前。所述清洗方法包括：采用氟化氢清洗多晶硅栅表面；采用硫酸与双氧水的混合物清洗多晶硅栅表面。

与现有技术相比，采用本发明提供的清洗方法可以有效清除形成于多晶硅栅表面上的自然氧化层和偏磷酸晶体，有效提高了多晶硅栅与硅化钨的粘附性能，减少两者界面上的缺陷，提高产品的良率。

附图说明

图1是制作MOS器件的硅片的部分截面结构图；

图2是本发明多晶硅栅表面的清洗方法的较佳实施例的流程图。

具体实施方式

以下对本发明多晶硅栅表面的清洗方法的较佳实施例进行描述，以期进一步理解本发明的目的、具体结构特征和优点。

图1是制作MOS器件的硅片的部分截面结构图。该硅片包括衬底1、形成于衬底1上面的栅氧化层2和多晶硅栅3。为了提高多晶硅栅3的导电性能，需要在多晶硅栅3的表面沉积硅化钨层4。为了提高多晶硅栅3和硅化钨层4之间的粘附性能，在沉积硅化钨层4之前，需要对多晶硅栅3表面进行本发明提供的清洗方法。

请参阅图2结合图1，本发明提供的清洗方法包括：首先，用气态氢氟酸(也就是氟化氢，HF)清洗多晶硅栅3的表面。具体方法是将含有一定量水汽(H₂O)的氮气和氟化氢气体通入反应腔体中。氮气和氟化氢的比例是58∶1，其中水汽的比重以可以使混合气体对二氧化硅(自然氧化层)的蚀刻率在3900～4700A(埃)/min(分钟)之间为准。氟化氢将多晶硅栅3表面的自然氧化层蚀刻掉，生成气态副产物。进行抽气步骤，所述气态副产物通过大量的氮气被带走。然后将硅片放入SPM(Sulfuric-acid Peroxide Mixture)即浓硫酸(H₂SO₄)与双氧水(H₂O₂)的混合物中清洗，其中浓硫酸的浓度为96％，浓硫酸和双氧水的比例是4∶1。由于浓硫酸的作用，双氧水的温度升高形成具有一定温度的热水。多晶硅栅3表面的偏磷酸晶体与热水结合，以磷酸(H₃PO₄)的形式溶在SPM中。清洗结束之后，控制等待时间，不要等待太久再去沉积硅化钨，以避免自然氧化层和磷化物(偏磷酸晶体)的再次生成，所以将等待时间一般控制在8个小时之内。

上述描述，仅是对本发明较佳实施例的具体描述，并非对本发明的任何限定，对于本领域的普通技术人员来说，可以根据上述揭示内容进行简单修改、添加、变换，且均属于权利要求书中保护的内容。