制造半导体器件的方法 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。
为了达到上述目地,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。