[发明专利]去除接触窗底部自然氧化层的方法

说明书

技术领域

本发明属于半导体制造领域，涉及一种氧化层去除方法，特别是涉及一种去除接触窗底部自然氧化层的方法。

背景技术

集成电路的发展正依照摩尔定律，向着集成度不断提高、特征尺寸不断缩小的超大规模方向发展，器件的纵向和横向尺寸都已进入了深亚微米领域。而对于高速集成电路，器件的的工作速度要求却越来越高，同时其功耗则需不断降低。要满足这些要求，降低电路中的电阻式必然选择。由于器件尺寸的纵向缩小，不断缩小的金属-半导体接触孔面积使接触电阻增大到已能明显影响器件的性能，于是工业上对用于降低导线串联电阻和改善接触特性的低电阻率材料开始重视。作为栅极和互连金属，金属硅化物减小互连延迟有实际意义。

薄膜金属硅化物常用于MOS管中的源极、漏极和栅极与金属互连导线接触的过渡层，以降低器件的串联方块电阻，从而可以提高器件开关速度，这种接触层通过金属与硅衬底的固相反应形成，可在金属性的硅化物和半导体特性的硅之间形成欧姆接触。在金属硅化物生长过程中，金属与掺杂的硅衬底相互扩散并反应，形成金属硅化物薄膜层，但一般掺杂在金属硅化物中的溶解度很低，所以反应掉的硅层中原有掺杂不会随硅原子进入硅化物层，而是向下层未反应的硅衬底移动，形成了掺杂在与金属硅化物相邻的硅层中的聚集，提高了有效掺杂浓度。另外，在形成金属硅化物薄膜时的快速热退火处理由于较短的退火时间和较快升降温速率，通常可以得到异常高的有效掺杂浓度，因为硅中掺杂物的溶解度一般随退火温度的升高而增加，从高温下迅速冷却下来后的掺杂仍能固溶在硅的晶格结构中，浓度往往高于冷却后的溶解度极限，所以硅化物与硅的接触电阻能降到最低。这样可获得比金属与半导体的直接接触更为稳定接触特性。

由于在金属硅化物的形成工艺之前，接触窗底部通常因为暴露在空气中形成有自然氧化层，氧化硅具有绝缘特性，因此在形成金属硅化物之前必须先去除该自然氧化层。SiCoNi预清洗是新一代预清洗工艺，利用三氟化氮（NF₃）和氨气（NH₃）对氧化硅进行化学刻蚀，该化学刻蚀力度和强度都比较小，对氧化硅腐蚀具有非常好的选择性，降低了硅基底的损失和轮廓的变化，对栅极形状不会带来像湿法刻蚀中的横向钻蚀的问题。多个半导体制造商已经证明，SiCoNi预清洗工艺能得到更低的漏电流和分布更集中的接触电阻，这可能得益于更好的界面处理，从而得到了更均匀的金属硅化物。目前SiCoNi预清洗广泛应用于金属硅化物形成之前的自然氧化层去除工艺中。

但是，SiCoNi预清洗会导致接触窗侧壁层间介质层氧化物的损失，使得接触面积增大。降低SiCoNi预清洗时间有助于解决接触面积变大的问题，但不充分的表面处理有可能导致金属硅化物形成失败。因为金属必须与硅表面良好接触才能形成降低接触电阻所需的金属硅化物，若硅表面处理不好，金属硅化物容易形成缺陷，甚至完全无法形成。IMEC报道了一种金属硅化物形成前的预清洗工艺，采用HF湿法清洗结合少量的SiCoNi预清洗来去除硅表面的氧化物，但是HF同样会造成接触窗侧壁氧化物的损失从而导致接触面积变大。

因此，提供一种有效清除接触窗底部自然氧化层而又不影响接触面积的预清洗方法实属必要。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种去除接触窗底部自然氧化层的方法，用于解决现有技术中的方法容易导致接触窗侧壁损失的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种去除接触窗底部自然氧化层的方法，至少包括以下步骤：

1）提供一Si衬底，所述Si衬底上形成有具有侧壁层的栅极，所述具有侧壁层的栅极两侧的Si衬底中分别形成有源极和漏极；

2）在步骤1）获得的结构上形成二氧化硅层间介质层，并在所述源极和漏极上方的二氧化硅层间介质层中形成接触窗，所述接触窗底部到达所述源极和漏极上表面，使得所述源极和漏极上表面暴露于空气中，从而在所述源极和漏极上表面形成自然氧化层；

3）采用Ar等离子体去除所述接触窗底部暴露的源极和漏极上表面的部分自然氧化层；

4）采用SiCoNi法去除所述接触窗底部暴露的源极和漏极上表面剩余的自然氧化层。

可选地，于所述步骤3）中，采用射频电源产生并维持Ar等离子体，所述射频电源的功率范围是150～500瓦，所述Ar等离子体的作用时间是3～10s。

可选地，于所述步骤3）中，所述Ar等离子体垂直轰击所述自然氧化层。

可选地，于所述步骤4）中，所述SiCoNi法的作用时间是2～15s。