制造半导体器件的方法.pdf

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摘要
申请专利号:

CN96107491.4

申请日:

1996.05.04

公开号:

CN1144397A

公开日:

1997.03.05

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):H01L 21/768申请日:19960504授权公告日:20020417终止日期:20100504|||授权|||公开|||

IPC分类号:

H01L21/28; H01L21/285; H01L21/265; H01L21/306; H01L21/324

主分类号:

H01L21/28; H01L21/285; H01L21/265; H01L21/306; H01L21/324

申请人:

现代电子产业株式会社;

发明人:

权五成; 金辰泰

地址:

韩国京畿道

优先权:

1995.05.04 KR 10983/95

专利代理机构:

中国专利代理(香港)有限公司

代理人:

萧掬昌;叶恺东

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内容摘要

本发明公开了一种含有多晶硅膜的半导体器件的制造方法,该方法能够除去自然氧化膜和沾污物,并且,利用硅离子注入和退火形成大的晶粒。本发明还公开了一种方法,其中在CF4等离子清洁处理后,除去自然氧化膜和沾污物,并且防止该自然氧化膜再生长。接着把硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中。

权利要求书

1: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在有结区的硅衬底上面形成绝缘膜; 把所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说的结区的所说的硅 衬底,因此,形成接触孔; 接着,进行湿式清洁处理和等离子处理,除去所说的露出硅 衬底上的自然氧化层和沾污物; 把所说的硅衬底装入要输入惰性气体的非晶硅膜淀积管中; 形成非晶硅膜; 把硅离子注入所说的非晶硅膜中;及 热处理所述的非晶硅膜,形成多晶硅膜。
2: 按照权利要求1的方法,其特征是利用BOE和HF化学制 品的任一种进行湿式清洁处理。
3: 按照权利要求1的方法,其特征是利用CF 4 气体进行等离 子处理,时间为20到40秒。
4: 按照权利要求1的方法,其特征是把所说的硅衬底装入所说 的非晶硅膜淀积管中,把惰性气体输入管中,因此,限制氧气浓 度。
5: 按照权利要求1的方法,其特征是,由LPCVD工艺,利用 在560到580℃的SH 4 气体热分解,淀积所说的非晶硅膜。
6: 按照权利要求1的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅膜 ,厚度为1000到3000。
7: 按照权利要求1的方法,其特征是,以大约10 15 cm -2 量级 的剂量注入所说的硅离子。
8: 按照权利要求1的方法,其特征是,在氮气中以500到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此使之转变为多晶硅。
9: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上,形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说结区的所说硅衬底 ,由此,形成接触孔; 接着,进行湿式清洁处理和等离子处理,除去所说露出的硅 衬底上面的自然氧化层和沾污物; 形成非晶硅膜; 热处理所说非晶硅膜,形成多晶硅膜。
10: 按照权利要求9的方法,其特征是,利用BOE和HF化学 制品的任一种进行湿式处理。
11: 按照权利要求9的方法,其特征是,利用CF 4 气体进行等 离子处理,时间为20到40秒。
12: 按照权利要求9的方法,其特征是,由LPCVD工艺,通 过在560℃到580℃分解SH 4 气体淀积所说的非晶硅膜。
13: 按照权利要求9的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅膜, 厚度为1000到3000。
14: 按照权利要求9的方法,其特征是,在氮气中以500℃到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此,使之转变成多晶硅膜。
15: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上,形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说结区的所说硅衬底 ,由此,形成接触孔; 接着,进行湿式清洁处理和等离子处理,除去所说露出的硅 衬底上面的自然氧化层和沾污物; 把所说的硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中; 形成非晶硅膜;     热处理所说非晶硅膜,以形成多晶硅膜。
16: 按照权利要求15的方法,其特征是,利用BOE和HF的 化学制品的任一种进行湿式清洁处理。
17: 按照权利要求15的方法,其特征是,利用CF 4 气体进行 等离子处理,时间为20到40秒。
18: 按照权利要求15的方法,其特征是,把所说的硅衬底 装入通入惰性气体的所说的非晶硅膜淀积管中,因此,限制氧气 浓度。
19: 按照权利要求15的方法,其特征是,由LPCVD工艺,通 过温度为560℃到580℃下热分解的SiH 4 气体,淀积所说的非晶 硅膜。
20: 按照权利要求15的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅 膜,厚度为1000到3000。
21: 按照权利要求15的方法,其特征是,在氮气中以500℃到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此,使之转变为多晶硅。
22: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说结区的所说硅衬底 ,由此,形成接触孔; 接着,进行湿式清洁处理和等离子处理,以便除去所说露出 的硅衬底上的自然氧化层和沾污物; 形成非晶硅膜;     把硅离子注入到所说的非晶硅膜; 热处理所说非晶硅膜,以便形成多晶硅膜。
23: 按照权利要求22的方法,其特征是,利用BOE和HF任一 种进行湿式清洁处理。
24: 按照权利要求22的方法,其特征是,利用CF 4 气体进行 等离子处理,时间为20到40秒。
25: 按照权利要求22的方法,其特征是,通过在560℃到580℃ 热分解SiH 4 的LPCVD工艺,淀积所说的非晶硅膜。
26: 按照权利要求22的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅 膜,厚度为1000到3000。
27: 按照权利要求22的方法,其特征是,用大约10 15 cm -2 数 量级的剂量注入所说的硅离子。
28: 按照权利要求22的方法,其特征是,在氮气中以500到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此,使之转变为多晶硅膜。
29: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说结区的所说硅衬底 ,由此,形成接触孔;     接着,进行湿式清洁处理,以便除去所说露出的硅衬底上面的 自然氧化层和沾污物; 把所说的硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中; 形成非晶硅膜; 把硅离子注入到所说的非晶硅膜中; 热处理所说的非晶硅膜,以便形成多晶硅膜。
30: 按照权利要求29的方法,其特征是,利用BOE和HF化学 制品的任一种,进行湿式清洁处理。
31: 按照权利要求29的方法,其特征是,把所说的硅衬底 装入通惰性气体的所说的非晶硅膜淀积管中,由此,限制氧气浓 度。
32: 按照权利要求29的方法,其特征是,由LPCVD工艺,利 用在560℃到580℃下热分解SiH 4 淀积所说的非晶硅膜。
33: 按照权利要求29的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅 膜,厚度为1000到3000。
34: 按照权利要求29的方法,其特征是,用10 15 cm -2 数量级 的剂量注入所说的硅离子。
35: 按照权利要求29的方法,其特征是,在氮气中,以500到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此,使之转变为多晶硅膜。
36: 一种制造半导体器件的方法,包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到露出所说结区的所说硅衬底 ,由此,形成接触孔; 进行湿式清洁处理,以便除去所说露出的硅衬底上面的自然 氧化层和沾污物; 把所说的硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中; 形成非晶硅膜; 热处理所说非晶硅膜,以便形成多晶硅膜。
37: 按照权利要求36的方法,其特征是,利用BOE和HF化学 制品的任一种,进行湿式清洁处理。
38: 按照权利要求36的方法,其特征是,把所说的硅衬底 装入通惰性气体的所说的非晶硅膜淀积管中,因此限制氧气的浓 度。
39: 按照权利要求36的方法,其特征是,由LPCVD工艺在 560℃到580℃热分解SiH 4 ,淀积所说的非晶硅膜。
40: 按照权利要求36的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅 膜,厚度为1000到3000。
41: 按照权利要求36的方法,在氮气中以500到700℃热处 理所说的非晶硅膜,使之转变为多晶硅膜。
42: 一种制造半导体器件的方法包括下列步骤: 在具有结区的硅衬底上形成绝缘膜; 使所说的绝缘膜形成图形,直到所说的结区的所说硅衬底被 露出,由此,形成接触孔; 进行湿式清洁处理,除去所说露出的硅衬底上的自然氧化膜 和沾污物; 形成非晶硅膜; 把硅离子注入到非晶硅膜中; 热处理所说非晶硅膜,以便形成多晶硅膜。
43: 按照权利要求42的方法,利用BOE和HF化学制品的任一 种,进行湿式清洁处理。
44: 按照权利要求42的方法,其特征是,由LPCVD工艺,利 用在560℃到580℃热分解SiH 4 气体,淀积所说的非晶硅膜。
45: 按照权利要求42的方法,其特征是,淀积所说的非晶硅 膜,厚度为1000到3000。
46: 按照权利要求42的方法,其特征是,用大约10 15 cm -2 数 量级的剂量,注入所说的硅离子。
47: 按照权利要求42的方法,其特征是,在氮气中在500℃到 700℃热处理所说的非晶硅膜,由此,使之转变为多晶硅。

说明书


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。

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本发明公开了一种含有多晶硅膜的半导体器件的制造方法,该方法能够除去自然氧化膜和沾污物,并且,利用硅离子注入和退火形成大的晶粒。本发明还公开了一种方法,其中在CF4等离子清洁处理后,除去自然氧化膜和沾污物,并且防止该自然氧化膜再生长。接着把硅衬底装入要通惰性气体的非晶硅膜淀积管中。 。

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