[发明专利]改善TiN薄膜连续性的表面处理方法

说明书

本发明公开了一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，包括如下步骤：步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。本发明提出采用含有强氧化剂的溶液处理二氧化硅表面，通过溶液的强氧化性使二氧化硅表面不饱和‑OH键作用成稳定的Si‑O‑Si桥键，在表面形成SiOx的致密钝化层，阻止了氧元素从二氧化硅跃迁到TiN中，从而保证了TiN生长的连续性，最终使得制备的TiN薄膜连续性好，并且厚度薄、均匀性好。

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别属于一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法。

背景技术

随着半导体器件的特征尺寸进入到45nm技术节点，为了减小栅隧穿电流，降低器件的功耗，并彻底消除多晶硅耗尽效应，缓解费米能级钉扎效应，采用高介电常数(K)/金属栅材料代替传统的SiO2/多晶硅(poly)结构已经成为了必然的选择。

其中，氮化钛(TiN)材料由于具有良好的热稳定性以及合适的功函数(4.63-4.75eV)等特性，常被用作金属栅极来储存电荷和传导电子。

图1所示为现有的38SF(38Super Flash)中采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图(TEM)和暗场像(HAADF)图片，由于氮化钛容易被氧化，在高温条件下氧元素会进入氮化钛晶格代替氮元素的位置，从而造成氮化钛TIN薄膜生长的不连续性(如图2所示的氮化钛薄膜不连续生长的机理图)，导致器件的漏电。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，可以解决现有工艺中氮化钛膜不连续生长的问题。

为了解决上述问题，本发明提供的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；

步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；

步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。

在步骤S1中，利用CVD等离子体生长二氧化硅层。

较佳地，所述二氧化硅层的生长温度为50℃～100℃。

优选地，所述二氧化硅层的生长温度为60℃。

在步骤S2中，利用SC1溶液处理所述二氧化硅层的表面。

在步骤S3中，在炉管中生长TiN薄膜。

在步骤S2中，所述二氧化硅层的表面被处理后形成致密钝化层。

与现有技术相比，本发明提出采用含有强氧化剂的溶液处理二氧化硅表面，通过溶液的强氧化性使二氧化硅表面不饱和-OH键作用成稳定的Si-O-Si桥键，在表面形成SiOx的致密钝化层，阻止了氧元素从二氧化硅跃迁到TiN中，从而保证了TiN生长的连续性，最终使得制备的TiN薄膜连续性好，并且厚度薄、均匀性好。

附图说明

图1为现有的38SF(38Super Flash)中采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图和暗场像图片；

图2为现有的氮化钛薄膜不连续生长的机理图；

图3为本发明的表面处理方法的实施例一的流程图；

图4为本发明的氮化钛薄膜连续生长的机理图；

图5为本发明的表面处理方法的实施例二的流程图；

图6为采用本发明的表面处理方法后38SF采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图和暗场像图片。

具体实施方式