[发明专利]接触槽的清洁工艺和接触层的形成方法

说明书

技术领域

本申请涉及半导体制造技术领域，更具体地，涉及一种接触槽的清洁工艺和接触层的形成方法。

背景技术

在集成电路制造中，常常需要在接触层(contact，CT)的金属塞与硅表面之间设置金属硅化物以增加导电性能。如果金属硅化物形成于接触层之前，为先金属硅化物工艺(silicide-first prosess)；如果金属硅化物形成于接触层之后，则为后金属硅化物工艺(silicide-last prosess)。

现有技术中，SiCoNi预清工艺一般被用作先金属硅化物工艺中对金属硅化物表面进行清洁。但在后金属硅化物工艺中，由于蚀刻后的用于形成金属硅化物的硅表面是不清洁且不光滑的，采用SiCoNi预清工艺不足以对形成金属硅化物的硅表面进行表面处理。

图1是后金属硅化物工艺中采用SiCoNi预清工艺对形成金属硅化物的硅表面进行表面处理后，所形成的金属硅化物与相应的有源区和接触层的扫描电镜图。如图1所示，其中，金属硅化物20’(如NiPtSi金属硅化物)设置于有源区10’的硅表面和接触层的金属塞30’之间，但是，由于在形成金属硅化物20’之前仅采用SiCoNi预清工艺对硅表面进行表面处理，因此，与有源区10’的硅表面之间凸凹不平，这导致金属硅化物20’与有源区10’的接触电阻增加，从而对半导体元器件的电气性能产生不利影响。

另外，随着CMOS(Complementary Metal Oxide Semi-conductor，互补型金属氧化物半导体)的特征尺寸达到20nm及以下，高k金属栅后栅工艺(High k Metal Gate last)被推广应用，但是高k介质材料沉积后需要退火处理以改善高k介质材料的质量。退火处理时的高温会对NiPtSi金属硅化物产生影响，因此，为了避免这一影响，在接触层的金属塞与硅表面之间的金属硅化物需在金属栅形成之后形成，且形成该金属硅化物时需沉积NiPt或W于ILD(interlayer dielectric，层间介质)的接触槽内。

正常情况下，NiPtSi金属硅化物的形成工艺中，通过层间介质CMP(Chemical Mechanical Polishing，化学机械抛光)、光刻胶覆盖、蚀刻层间介质等步骤界定接触槽后，需对接触槽进行清洁，清洁后再在接触槽的底部表面上形成NiPtSi金属硅化物。现有技术中，清洁接触槽时采用的清洁工艺为先用DHF清洁工艺对接触槽进行清洁，再用SiCoNi预清工艺对接触槽进行清洁。

图2A至图2C是现有技术的后栅工艺中形成接触层的主要流程节点的结构示意图。其中，图2A是现有技术的后栅工艺中接触层形成过程中，接触槽蚀刻完毕的结构示意图；图2B是现有技术的后栅工艺中，接触层形成过程中接触槽清洁完毕后的结构示意图；图2C是现有技术的后栅工艺中，接触层形成过程中形成金属硅化物(如NiPtSi)并沉积金属塞材料(如钨)后的结构示意图。

图2A至图2C中，各标号分别代表：1为硅衬底，2为STI(Shallow Trench Isolation，浅沟槽隔离)，3为掺杂区(如N+区或P+区)，4为高K金属栅，5为SiN层，6为ILD层(如PEOX，等离子体加强式硅氧化物)，7为粗糙硅表面，8为光滑硅表面，9为金属硅化物，11为接触层的金属塞，19为接触槽。

图2A至图2C所示的现有技术中，由于在SiCoNi预清工艺之前采用DHF清洁工艺对接触槽进行清洁，DHF清洗工艺采用HF溶液作为清洗液，而HF对形成ILD的氧化物具有较高的蚀刻率，不但对接触槽的底部表面进行清洗，还同时将接触槽的侧向和顶部的ILD氧化物部分去除，这将导致接触层的金属塞的关键尺寸变大，也导致接触层的金属塞变短。从而使得半导体元器件的电气性能变差，对于线宽为20nm以下的半导体元器件来说，甚至可能严重到造成相邻电极之间短路。

发明内容

本申请目的在于提供一种接触槽的清洁工艺和接触层的形成方法，旨在提高半导体元器件的电气性能。

本申请第一方面提供一种接触槽的清洁工艺，所述清洁工艺包括如下步骤：步骤S1：采用SC1清洗液清洁所述接触槽的底部表面，移除所述底部表面的颗粒；步骤S2：在所述步骤S1后，采用臭氧化去离子水清洁所述底部表面，氧化所述底部表面并在所述底部表面形成氧化物使所述底部表面趋于平滑；步骤S3：在所述步骤S2后，采用SiCoNi预清工艺清洁所述底部表面，移除在所述步骤S2中形成的所述氧化物。