[发明专利]制造半导体器件的方法

说明书

本发明涉及一种制造半导体器件的方法，特别是涉及形成多晶硅膜的方法，该方法能够除去自然氧化物膜和沾污物，并且通过注入硅离子和退火形成大的晶粒。

在制造半导体器件过程中，广泛采用多晶硅膜作为导体膜。现在参考图1A和图1B，表示按照现有技术制造多晶硅膜的方法。

图1A和图1B剖视图表示制造常规多晶硅膜的一种方法。

图1A表示，绝缘膜(3)形成在具有结区(2)的硅衬底(1)上。利用接触孔掩模通过光剂处理，使绝缘膜(3)形成图形，使结区(2)的硅衬底(1)暴露出来，由此，形成接触孔(4)，通常，自然氧化膜(10)生长在露出的硅衬底(1)上。

图1B表示，为了除去自氧化膜(10)，利用BOE(缓冲氧化腐蚀剂)或者HF化学制品进行湿式清洁处理。然后在300℃的淀积管中淀积多晶硅膜(5)，以便和结区(2)接触。但是，由上述工艺形成多晶硅膜(5)的晶粒(A)是0.1-0.5μm的微粒，所以存在减小电子迁移率和电导率的缺点。并且由于残存自然氧化膜(10)增加接触电阻。

本发明的目的是提供一种制造含有多晶硅膜的半导体器件的方法，该方法能够除去自然氧化膜和沾污物，并且通过注入硅离子和进行退火形成大的晶粒。本发明的另一个目的是提供一种方法，在CF₄等离子清洁处理后，能除去自然氧化膜和防止再生长自然氧化膜，接着把硅衬底装入要流过惰性气体的非晶硅膜淀积管。

为了达到上述目的，本发明包括下列步骤：

在含有结区的硅衬底上面形成绝缘膜；

把绝缘膜刻成图形，直到露出结区的硅衬底，由此，形成接触孔；

接着，进行湿式清洁处理和等离子处理，以便除去露出的硅衬底上面的自然氧化层和沾污物；

把硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中；

在预定温度形成非晶硅膜；

用预定剂量和能量，把硅离子注入到非晶硅膜中；

热处理所述的非晶硅膜，以便形成多晶硅膜。    

为进一步了解本发明的特征和目的，下面结合附图进行详细的叙述，其中：

图1A和图1B是半导体器件的剖视图，用于解释按照现有技术形成多晶硅膜的方法；

图2A到图2D是半导体器件的剖视图，用于表示按照本发明形成多晶硅膜的方法。

对于上述几张附图，相似参考标号，表示相似的部分。

图2A到图2D是半导体器件的剖视图，用于表示按照本发明形成多晶硅膜的方法。

图2A表示，绝缘膜形成在具有结区(2)的硅衬底(1)上面。利用接触孔掩模通过光刻，把绝缘膜(3)刻成图形，使结区(2)的硅衬底(1)露出来，由此，形成接触孔(4)。通常，自然氧化膜(10)生长在露出的硅衬底(1)上。

图2B表示，利用BOE或HF化学制品进行湿式清洁处理，以便除去自然氧化膜(10)，接着利用CF₄气体进行等离子处理，时间为20到40秒。然后，把硅衬底(1)装入非晶硅膜淀积管中，把如氮(N₂)气这样的惰性气体输入管中，以便降低氧气的浓度。在等离子处理后，利用在560℃到580℃的SH₄气体热分解，通过LPCVD(低压化学汽相淀积)，在所得的结构上淀积1000到3000 的非晶硅膜(6)。在上述工艺中进行的CF₄等离子处理，不仅除去在湿式清洁处理后残留的自然氧化膜，而且除去象氧(O₂)或氢(H₂)那样的作为多晶硅膜晶粒生长的核的沾污物。在把硅衬底装入淀积管的过程中，利用氮(N₂)气吹洗、可保持管中的氧气浓度很低，以便在装置硅衬底期间，限制自然氧化膜的生长。

图2C表示，用预定能量把大约10¹⁵cm^-2量级的硅离子注入到非晶硅膜(6)中。

图2D表示，在氮气中以500℃到700℃热处理非晶硅膜(6)，由此，使之变成多晶硅膜(6A)。因此，通过CF₄等离子处理，完全除去作为晶粒生长核的沾污物，改善了晶粒(B)的生长。并且，由于把硅离子注入到非晶硅膜引起内能增加，使晶粒(B)变的很大。利用上述方法时，可能使生长的晶粒大于1微米。

如上详细的叙述，按照本发明可以达到下述目的，在淀积非晶硅膜之前通过完全除去自然氧化膜可减少接触电阻，通过硅(离子)注入和再结晶使晶粒尺寸最大，增加了电子迁移率和电导率。

对前述发明，虽然用具有某种特殊性的优选实施例进行了叙述，但它仅仅说明本发明的原理。应当了解，本发明不受此处公开和说明的优选实施例的限制。在不脱离本发明的范围和精神实质的情况下，可以作各种变化，但这些变化都是属于本发明的其它实施例。