專利名稱：在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法
技術領域：
本發(fā)明有關于集成電路(integrated circuits；ICs)制造技術，特別有關于以硅或氬濺鍍進行表面前處理，然后在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層(ruggedpolysilicon)的方法。
首先，在半導體基底上方沉積復晶硅底層，然后，利用緩沖氧化蝕刻劑或是稀釋氫氟酸，以去除原生氧化層(native oxide)，接著利用氧化劑的氨水與過氧化氫的混合溶液(又稱為SC1)以及/或是鹽酸與過氧化氫的混合溶液(又稱為SC2)來處理復晶硅底層表面，以在復晶硅底層表面形成化學氧化薄層(chemical oxide)，此化學氧化薄層可當作緩沖層(buffer layer)，并且有助于后成長的粗糙復晶硅的晶粒外形、附著力、以及晶粒的密度。
接下來，在上述化學氧化薄層表面形成粗糙復晶硅層。
然而，利用上述已知技術的制程形成粗糙復晶硅層，制程彈性不夠，并且難以控制晶粒的外形與密度。再者，粗糙復晶硅與復晶硅底層的粘著力仍然不足。
再者，利用上述已知技術的制程形成粗糙復晶硅層，需要長時間一連串的標準清洗以進行前處理。
再者，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，能夠提高粗糙復晶硅與復晶硅底層的粘著力。
再者，本發(fā)明的另一目的在于，提供一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，有可能視情況省略一連串的標準清洗前處理，而達到簡化制程的功效。
根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，至少包括下列步驟在上述半導體基底上方形成一復晶硅底層；利用氧化劑在上述復晶硅底層形成一化學氧化薄層；利用濺鍍方式處理上述化學氧化薄層；在上述化學氧化薄層表面成長一粗糙復晶硅層。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法之中，氧化劑系氨水與過氧化氫的混合溶液，或是鹽酸與過氧化氫的混合溶液。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其中上述復晶硅底層的表面形成有原生氧化層。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法之中，在利用氧化劑處理之前，更包括利用緩沖氧化蝕刻劑或氫氟酸溶液去除上述原生氧化層的步驟。
并且，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法之中，濺鍍方式系以硅或是氬濺鍍。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法之中，還包括在上述復晶硅底層表面形成非晶硅晶種層的步驟。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，還包括下列步驟在上述粗糙復晶硅層表面形成一介電層；在上述介電層表面形成一當作上電極板的復晶硅層。上述粗糙復晶硅層、復晶硅底層、與當作上電極板的復晶硅層系摻雜離子的復晶硅層(doped polysilicon)。
再者，根據(jù)上述目的，本發(fā)明提供另一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，至少包括下列步驟在上述半導體基底上方形成一復晶硅底層；利用硅或氬濺鍍方式處理上述復晶硅底層；在上述復晶硅底層表面成長一粗糙復晶硅層。
再者，上述在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，也可以利用緩沖氧化蝕刻劑或是稀釋氫氟酸以去除復晶硅底層表面的原生氧化層。
圖2是根據(jù)本發(fā)明第一實施例在半導體基底表面形成粗糙復晶硅層的流程圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明第二實施例在半導體基底表面形成粗糙復晶硅層的流程圖。
圖4是根據(jù)本發(fā)明第三實施例在半導體基底表面形成粗糙復晶硅層的流程圖。
圖5是根據(jù)本發(fā)明實施例在半導體基底表面形成復晶硅底層的剖面示意圖。
圖6是根據(jù)本發(fā)明實施例在復晶硅底層表面形成粗糙復晶硅層的剖面示意圖。
圖7是根據(jù)本發(fā)明實施例在粗糙復晶硅層表面形成介電層與當作上電極的復晶硅層的剖面示意圖。
首先，請參照圖5，符號100表示半導體基底，其已形成有例如晶體管等半導體元件(為了簡化，圖未顯示)。其次，在上述半導體基底100表面形成例如硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)構(gòu)成的絕緣層110，其具有與半導體基底100接觸的開口。
接著，利用同步摻雜離子(in-situ doped)化學氣相沉積法(chemical vapordeposition；CVD)在上述絕緣層110表面形成底層復晶硅層(polysilicon base)120。然后利用緩沖氧化蝕刻劑(buffered oxide etchant；BOE)或是稀釋氫氟酸溶液(diluted HF)去除在大氣中自然形成的原生氧化層(native oxide)。再者，利用硅或氬濺鍍處理上述復晶硅底層120表面，例如采用硅電漿130或是氬電漿來完成濺鍍步驟，濺鍍步驟的目的在于提高后續(xù)粗糙復晶硅成長的位置的密度，并且增加后續(xù)粗糙復晶硅層的粘著力。
然后，請參照圖6，利用化學氣相沉積法，在復晶硅底層120的表面成長高品質(zhì)的粗糙復晶硅層140(溫度控制在大約565~585℃)。當然，可以采用傳統(tǒng)方式先形成非晶硅薄層(amorphous silicon film)以當作晶種層(seed layer)，來促進成長效果。
之后，請參照7圖，利用傳統(tǒng)方式進行化學機械研磨法去除絕緣層110上方的復晶硅底層120、粗糙復晶硅層140，再去除上述絕緣層110，此時構(gòu)成魚鰭狀(finshaped)下電極150，接著，沉積二氧化鉭等介電層180以及摻雜離子的復晶硅層170，以當作上電極。
亦即，本實施例的特征在于，如圖2所示的流程圖，沉積復晶硅底層→去除復晶硅底層表面的原生氧化層→以硅或氬濺鍍復晶硅底層表面→沉積粗糙復晶硅層。
第二實施例以下利用圖3所示的流程圖與圖5-7所示的制程剖面圖，以說明本發(fā)明第二實施例。
首先，請參照圖5，符號100表示半導體基底，其已形成有例如晶體管等半導體元件(為了簡化，圖未顯示)。其次，在上述半導體基底100表面形成例如硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)構(gòu)成的絕緣層110，其具有與半導體基底100接觸的開口。
接著，利用同步摻雜離子(in-situ doped)的化學氣相沉積法(chemical vapordeposition；CVD)在上述絕緣層110表面形成底層復晶硅層(polysilicon base)120。然后利用緩沖氧化蝕刻劑(buffered oxide etchant；BOE)或是稀釋氫氟酸溶液(diluted HF)去除在大氣中自然形成的原生氧化層(native oxide)。接下來，利用氧化劑(oxidant)的氨水與過氧化氫的混合溶液(又稱為SC1)以及/或是鹽酸與過氧化氫的混合溶液(又稱為SC2)，以去除復晶硅底層120表面的雜質(zhì)粒子或是有機物，并且由于上述SC1或是SC2具有氧化劑的功效，因此，能夠在復晶硅底層120表面形成化學氧化薄層(圖未顯示)。
再者，利用硅或氬濺鍍處理上述化學氧化薄層表面，例如采用硅(Si)電漿130或是氬(Ar)電漿來完成濺鍍步驟，濺鍍步驟的目的在于提高后續(xù)粗糙復晶硅成長的位置的密度，并且增加后續(xù)粗糙復晶硅層的粘著力。
然后，請參照圖6，利用化學氣相沉積法，在復晶硅底層120的表面成長高品質(zhì)的粗糙復晶硅層140(溫度控制在大約565~585℃)。當然，可以采用傳統(tǒng)方式先形成非晶硅薄層(amorphous silicon film)以當作晶種層(seed layer)，來促進成長效果。
之后，請參照圖7，利用傳統(tǒng)方式進行化學機械研磨法(chemical mechanicalpolishing；CMP)去除絕緣層110上方的復晶硅底層120、粗糙復晶硅層140，再去除上述絕緣層110，此時構(gòu)成魚鰭狀(fin shaped)下電極150，接著，沉積二氧化鉭或是氧化物/氮化硅/氧化物等介電層180以及摻雜離子的復晶硅層170，以當作上電極。
亦即，本實施例的特征在于，如圖3所示的流程圖，沉積復晶硅底層→去除復晶硅底層表面的原生氧化層→在復晶硅底層表面形成化學氧化薄層→以硅或氬濺鍍化學氧化薄層→沉積粗糙復晶硅層。
第三實施例以下利用圖4所示的流程圖與圖5-7所示的制程剖面圖，以說明本發(fā)明第三實施例。
首先，請參照圖5，符號100表示半導體基底，其已形成有例如晶體管等半導體元件(為了簡化，圖未顯示)。其次，在上述半導體基底100表面形成例如硼磷硅玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)構(gòu)成的絕緣層110，其具有與半導體基底100接觸的開口。
接著，利用同步摻雜離子(in-situ doped)化學氣相沉積法(chemical vapordeposition；CVD)在上述絕緣層110表面形成底層復晶硅層(polysilicon base)120。
再者，利用硅或氬濺鍍處理上述復晶硅層120表面，例如采用硅電漿130或是氬電漿來完成濺鍍步驟，濺鍍步驟的目的在于提高后續(xù)粗糙復晶硅成長的位置的密度，并且增加后續(xù)粗糙復晶硅層的粘著力。
然后，請參照圖6，利用化學氣相沉積法，在復晶硅底層120的表面成長高品質(zhì)的粗糙復晶硅層140(溫度控制在大約565~585℃)。當然，可以采用傳統(tǒng)方式先形成非晶硅薄層(amorphous silicon film)以當作晶種層(seed layer)，來促進成長效果。
之后，請參照圖7，利用傳統(tǒng)方式進行化學機械研磨法去除絕緣層110上方的復晶硅底層120、粗糙復晶硅層140，再去除上述絕緣層110，此時構(gòu)成魚鰭狀(finshaped)下電極150，接著，沉積二氧化鉭等介電層180以及摻雜離子的復晶硅層170，以當作上電極。
亦即，本實施例的特征在于，如圖4所示的流程圖，沉積復晶硅底層→以硅或氬濺鍍復晶硅底層表面→沉積粗糙復晶硅層，因此，根據(jù)本實施例不需要去除原生氧化層的步驟，亦不需要氧化劑處理的步驟，能夠達到簡化制程的功效。
本發(fā)明的特征之一在于，利用硅電漿或氬電漿濺鍍處理復晶硅底層表面或是處理復晶硅底表面的化學氧化薄層，用來增加后續(xù)粗糙復晶硅層的成長位置并且提升粗糙復晶硅層的粘著力。
根據(jù)本發(fā)明，能夠提高制程彈性，并且容易控制晶粒的外形與密度。再者，能夠提高粗糙復晶硅與復晶硅底層的粘著力。
再者，根據(jù)本發(fā)明，有可能視情況省略一連串的標準清洗前處理，而達到簡化制程的功效。
雖然本發(fā)明已以較佳實施例揭示如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何熟悉本技術領域者，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當可作更動與潤飾，因此本發(fā)明的保護范圍當視后附的權(quán)利要求書為準。
權(quán)利要求
1.一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，至少包括下列步驟在上述半導體基底上方形成一復晶硅底層；利用氧化劑在上述復晶硅底層形成一化學氧化薄層；利用濺鍍方式處理上述化學氧化薄層；以及在上述化學氧化薄層表面成長一粗糙復晶硅層。
2.如權(quán)利要求1的所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述氧化劑系氨水與過氧化氫的混合溶液。
3.如權(quán)利要求1所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述氧化劑系鹽酸與過氧化氫的混合溶液。
4.如權(quán)利要求1所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述復晶硅底層的表面形成有原生氧化層。
5.如權(quán)利要求4所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，在利用氧化劑處理之前，還包括利用緩沖氧化蝕刻劑或氫氟酸溶液去除上述原生氧化層的步驟。
6.如權(quán)利要求1所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述濺鍍方式系以硅或是氬濺鍍。
7.如權(quán)利要求1所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，還包括在上述復晶硅底層表面形成非晶硅晶種層的步驟。
8.如權(quán)利要求1所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，還包括下列步驟在上述粗糙復晶硅層表面形成一介電層；在上述介電層表面形成一當作上電極板的復晶硅層。
9.如權(quán)利要求8所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述粗糙復晶硅層、復晶硅底層、與當作上電極板的復晶硅層系摻雜離子的復晶硅層。
10.一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，至少包括下列步驟在上述半導體基底上方形成一復晶硅底層；利用濺鍍方式處理上述復晶硅底層；在上述復晶硅底層表面成長一粗糙復晶硅層。
11.如權(quán)利要求10所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述復晶硅底層的表面形成有原生氧化層。
12.如權(quán)利要求10所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，在上述濺鍍方式處理之前，還包括利用緩沖氧化蝕刻劑或氫氟酸溶液去除上述原生氧化層的步驟。
13.如權(quán)利要求10所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述濺鍍方式系硅或是氬濺鍍。
14.如權(quán)利要求10所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，還包括在上述復晶硅底層表面形成非晶硅晶種層的步驟。
15.如權(quán)利要求10所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，還包括下列步驟在上述粗糙復晶硅層表面形成一介電層；在上述介電層表面形成一當作上電極板的復晶硅層。
16.如權(quán)利要求15所述的在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，其特征在于，上述粗糙復晶硅層、復晶硅底層、與當作上電極板的復晶硅層系摻雜離子的復晶硅層。
全文摘要
本發(fā)明提供一種在半導體基底上方形成粗糙復晶硅層的方法，首先，在上述半導體基底上方形成一復晶硅底層，然后利用氧化劑在上述復晶硅底層形成一化學氧化薄層。接著，利用硅或氬濺鍍方式處理上述化學氧化薄層。其次，在上述化學氧化薄層表面成長一粗糙復晶硅層。
文檔編號H01L21/02GK1455442SQ0211892
公開日2003年11月12日 申請日期2002年4月30日 優(yōu)先權(quán)日2002年4月30日
發(fā)明者劉勇 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司