[发明专利]一种消除Polycide MOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法

说明书

本发明公开了一种消除Polycide MOS工艺制程中WSi_x剥落的工艺和版图设计方法，包括以下步骤：1)栅氧化炉前清洗，清洗掉硅片表面上的表面颗粒、金属、有机物沾污和自然氧化层；2)硅片在高温氧化气氛中氧化形成栅氧化层；3)利用CVD淀积方法在栅氧化层上进行淀积形成无掺杂的多晶硅层；4)在得到的多晶硅层上进行淀积形成WSi_x层；5)在得到WSi_x层后，通过N型注入进行多晶掺杂；步骤1)之前包括如下步骤：在Polycide MOS工艺版图设计时，多晶层都经过N型或P型注入层的覆盖。该方法简化了现有工艺制程，且WSi_x应力明显减少，有效控制了WSi_x剥落问题，能够提高良品率。

技术领域

本发明属于超大规模集成电路设计和制造领域，涉及一种消除Polycide MOS工艺制程中WSi_x剥落的工艺和版图设计方法。

背景技术

在大规模集成电路(VLSI)中，常采用掺杂多晶硅作为栅电极和多晶互连材料。为了满足集成电路更高集成度、更快速度、更低功耗的要求，器件的横向尺寸(器件的特征尺寸，如MOS管的沟道长度L)和纵向尺寸(各个膜层厚度)需要不断等比例缩小。但是，多晶电阻随多晶厚度的减少反而增加，无法满足器件栅电极和多晶互连更低电阻的要求。在亚微米VLSI工艺中，掺杂多晶硅被电阻值低一个数量级以上的多晶硅-金属硅化物(Polycide)取代。

Polycide由于低电阻值、耐高温和良好的工艺兼容性，在0.4μm/0.5μm/0.6μm等几代CMOS工艺中广泛采用。但是，WSi_x应力很大，达到5～15×10⁸Pa。在Polycide CMOS工艺制程中，WSi_x淀积在高温热过程中，由于自身应力超过对下层多晶硅的粘附力，WSi_x层极易发生往上卷曲而大面积剥落分离(Peeling)的现象，严重降低产品的良率。

对于WSi_x Peeling的控制，可以优化工艺采用应力较小的薄膜生长方法。“Chemical Vapor Deposition of Tungsten and Tungsten Silicides for VLSI/ULSIApplications”(出版社：William Andrew,1992年12月31日第204页)提出使SiH₂CL₂替代SiH₄作为反应气体后WSi_x薄膜的剥落明显减少。“Analysis of stress in chemical vapordeposition tungsten silicide film”(Journal of Applied Physics，1985年第58期第4194页)提出提高Si/W的成分比例可以显著减小应力。但是，即使是最优的生长条件，WSi_x的应力仍然波动较大，WSi_x Peeling难以避免。目前较多采用的工艺方法是在WSi_x薄膜淀积后再淀积一层SiO₂的帽子层(CAP)，见美国专利“Polycide gate MOSFET process forintegrated circuits”(US patent 5089432,1992年2月18日)。因为SiO₂的膜层应力为-10⁹Pa，能有效缓解WSi_x薄膜的张应力。“WSiPolycide工艺的研究”(《电子与封装》，2012年第12期第29页)指出，CAP层只能维持当前WSi_x薄膜的应力，不能减少WSi_x薄膜的应力。而且，CAP层增加了工艺的复杂性，特别是多晶刻蚀的形貌较难控制。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种消除Polycide MOS工艺制程中WSi_x剥落的工艺和版图设计方法。