專利名稱：半導(dǎo)體層的表面處理方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體層的表面處理方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法，且 特別涉及一種通過移除半導(dǎo)體層表面的多個微粒的表面處理方法及半導(dǎo)體 裝置的制造方法。
背景纟支術(shù)
隨著半導(dǎo)體產(chǎn)業(yè)的蓬勃發(fā)展以及技術(shù)的精進(jìn)，應(yīng)用半導(dǎo)體技術(shù)的各樣電 子裝置充斥于現(xiàn)代人的日常生活中，例如個人計算機(jī)中、數(shù)字相機(jī)以及移動 電話等產(chǎn)品，其中均應(yīng)用到許許多多半導(dǎo)體技術(shù)的應(yīng)用，例如液晶顯示面板、 存儲器或者感測芯片等等。半導(dǎo)體技術(shù)的進(jìn)步已成為帶動科技發(fā)展的重要推 力之一。
一般而言，半導(dǎo)體裝置中常見的基本應(yīng)用即為金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管
(MOS transistor),其由金屬層(metal )、氧化物層(oxide)以及半導(dǎo)體層 (semiconductor)三層材料，利用不同的厚度依序堆疊而成。常見的半導(dǎo)體 層材料為硅，常見的氧化物層材料為二氧化硅(Si02)，其中利用氧化物層 高介電常數(shù)的性質(zhì)達(dá)到絕緣的效果。另外，金屬層一般則采用多晶硅 (poly-silicon)材料，用以作為晶體管的電極層，并且利用摻雜技術(shù)將雜質(zhì) (dopant )摻入此多晶硅材料中，以增加其導(dǎo)電性。在半導(dǎo)體裝置的工藝中， 欲將雜質(zhì)摻入多晶硅材料時，例如可利用同步摻雜多晶硅(in-situ d叩ed poly silicon)層來進(jìn)行。利用高溫擴(kuò)散摻雜的方式將雜質(zhì)由同步摻雜多晶硅層驅(qū) 入電極層的多晶硅材料中，以達(dá)到摻雜的目的。
然而，當(dāng)上述的同步摻雜多晶硅層沉積之后，其表面會因光線、熱能或 其他因素造成微粒(particle)析出的現(xiàn)象。請同時參照圖1A 1D，圖1A 繪示沉積同步摻雜多晶硅層4小時后微粒分布的示意圖；圖IB繪示沉積同 步摻雜多晶硅層8小時后微粒分布的示意圖；圖IC繪示沉積同步摻雜多晶 硅層24小時后微粒分布的示意圖；圖1D繪示沉積同步摻雜多晶硅層48小 時后微粒分布的示意圖。由圖1A 1D可知，微粒111的數(shù)量會隨著時間的
增加而增加。由于這些微粒111會造成同步摻雜多晶硅層110的表面品質(zhì)下
降，導(dǎo)致多晶硅材料的電性特性劣化，提高隨機(jī)單位錯誤(single-bit error) 發(fā)生的機(jī)會，更會降低MOS晶體管的運作品質(zhì)以及可靠度(reliability )。更 進(jìn)一步來說，MOS晶體管的成品率亦會受到影響，相對地增加生產(chǎn)成本。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種半導(dǎo)體層的表面處理方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法，其 利用清潔方法，移除半導(dǎo)體層表面析出的微粒，并且使半導(dǎo)體層的表面維持
的制造方法，具有提高產(chǎn)品成品率、降低成本、提高產(chǎn)品可靠性以及方法簡 單等優(yōu)點。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提出一種半導(dǎo)體層的表面處理方法。首先，提供 半導(dǎo)體層，此半導(dǎo)體層的表面具有多個微粒。其次，利用清潔方法移除該微 粒。此清潔方法首先使半導(dǎo)體層接觸有機(jī)物移除劑。接著使半導(dǎo)體層接觸第 一過氧化物混合液。然后，使半導(dǎo)體層接觸第二過氧化物混合液。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提出一種半導(dǎo)體裝置的制造方法。首先，提供 基板。接著，依序形成絕緣層覆蓋于基板上、形成半導(dǎo)體層于絕緣層上，半 導(dǎo)體層的表面具有多個微粒。其次，利用清潔方法移除這些微粒。于此清潔 方法中，依序使半導(dǎo)體層接觸有機(jī)物移除劑、第一過氧化物混合液以及第二 過氧化物混合液。
為讓本發(fā)明的上述內(nèi)容能更明顯易懂，下文特舉優(yōu)選實施例，并配合附 圖，作詳細(xì)i兌明如下。


圖1A繪示沉積同步摻雜多晶硅層4小時后微粒分布的示意圖； 圖IB繪示沉積同步摻雜多晶硅層8小時后^:粒分布的示意圖； 圖1C繪示沉積同步摻雜多晶硅層24小時后微粒分布的示意圖； 圖1D繪示沉積同步摻雜多晶硅層48小時后微粒分布的示意圖； 圖2繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo)體裝置制造方法的流程圖； 圖3A繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的基板、絕緣層及半導(dǎo)體基材層的示 意圖3B繪示摻雜層形成于圖3A的半導(dǎo)體基材層的表面的示意圖3C繪示雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入圖3B的半導(dǎo)體基材層后的示意圖3D繪示圖3C的半導(dǎo)體層經(jīng)過清潔后的示意圖3E繪示雜質(zhì)摻入圖3D的基板經(jīng)過摻雜后的示意圖3F繪示圖3E的絕緣層圖案化后的示意圖4A繪示半導(dǎo)體層形成一周后表面微粒分布的示意意圖；以及
圖5繪示微粒數(shù)量及時間的關(guān)系圖。 附圖標(biāo)記說明
10基板11:源極區(qū)
12漏極區(qū)30、30，絕緣層
40半導(dǎo)體層41:半導(dǎo)體基材層
42摻雜層51、111:微粒
52雜質(zhì)100:半導(dǎo)體裝置
110:同步一參雜多晶硅層
具體實施例方式
以下提出一優(yōu)選實施例作為本發(fā)明的詳細(xì)說明。此實施例是用作范例說 明，并不會限縮本發(fā)明的欲保護(hù)的范圍。此外，實施例中的圖示亦省略不必 要的元件，以清楚顯示本發(fā)明的技術(shù)特點。
請同時參照圖2及圖3A~3F，圖2繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo) 體裝置制造方法的流程圖；圖3A繪示依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的基板、絕緣 層及半導(dǎo)體基材層的示意圖；圖3B繪示摻雜層形成于圖3A的半導(dǎo)體基材 層的表面的示意圖；圖3C繪示雜質(zhì)擴(kuò)散進(jìn)入圖3B的半導(dǎo)體基材層后的示 意圖；圖3D繪示圖3C的半導(dǎo)體層經(jīng)過清潔后的示意圖；圖3E繪示圖3D 的基板經(jīng)過摻雜后的示意圖；圖3F繪示圖3E的絕緣層圖案化后的示意圖。
依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo)體裝置的制造方法，首先如步驟101所示， 提供基板10。接著進(jìn)行步驟102，形成絕緣層30覆蓋于基板10上。
而后，如步驟103所示，形成半導(dǎo)體層于絕緣層30上。形成半導(dǎo)體層 的方式，例如是先于絕緣層30上沉積半導(dǎo)體基材層41,此半導(dǎo)體基材層41
僅覆蓋部分的絕緣層30，如圖3A所示。其次，形成摻雜層42覆蓋于半導(dǎo) 體基材層41的表面，如圖3B所示。在本實施例中，摻雜層42例如是同步 摻雜多晶硅層(in-situ doped polysilicon layer )，并且包括高濃度的雜質(zhì)
(dopant) 52。形成摻雜層42之后，形成半導(dǎo)體層的方法接著更進(jìn)行摻雜質(zhì) 52的步驟，如圖3C所示。在本實施例中，雜質(zhì)52例如是由摻雜層42高溫 擴(kuò)散才參雜(high temperature diffusion doping)進(jìn)入半導(dǎo)體基才才層41 。 完成4參 雜的步驟后，半導(dǎo)體基材層41及摻雜層42整體形成半導(dǎo)體層40。
當(dāng)半導(dǎo)體層40形成之后，其表面隨時間逐漸析出許多微粒(particles) 51。本實施例的制造方法接著進(jìn)行移除微粒51的步驟。如圖2的步驟104 所示，利用清潔方法進(jìn)行半導(dǎo)體層40的表面處理，用以移除這些微粒51， 如圖3D所示。首先可例如采用由硫酸(H2S04)及雙氧水(H202 )所組成 的有機(jī)物移除劑移去半導(dǎo)體層40表面的有機(jī)污染物，以降低半導(dǎo)體層40表 面的疏水性，增加接下來清洗步驟的效率。接著，可選擇性地使半導(dǎo)體層40 接觸氧化物移除劑，通過移去半導(dǎo)體層40表面的氧化物改善表面品質(zhì)。氧 化物移除劑例如包括氫氟酸(hydrogen fluoride )的去離子水溶液。其次，依 序使半導(dǎo)體層40接觸第一過氧化物混合液以及第二過氧化物混合液。本實 施例中，第一過氧化物混合液包括氨水(NH4〇H)、雙氧水及去離子水
(de-ionized water),第二過氧化物混合液包括鹽酸(HC1 )、雙氧水及去離 子水。通過雙氧水將部分的半導(dǎo)體層40進(jìn)行氧化，并且通過氨水將部分氧 化的半導(dǎo)體層40移除，藉的將這些微粒51自半導(dǎo)體層40的表面移除。鹽 酸移除半導(dǎo)體層40表面的堿金屬離子以更進(jìn)一步改善半導(dǎo)體層40的表面品 質(zhì)。接著，更可利用水清洗半導(dǎo)體層40的表面。經(jīng)過清潔步驟之后，半導(dǎo) 體層40表面的這些微粒51被移除，此時半導(dǎo)體層40處于清潔狀態(tài)，且此 清潔狀態(tài)可維持至少大約12小時。如此可確保后方工藝步驟中，半導(dǎo)體層 40的表面沒有這些微粒51存在。
清潔半導(dǎo)體層40的表面后，依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的制造方法接著如 步驟105及圖3E所示，滲入另一雜質(zhì)于基板10對應(yīng)半導(dǎo)體層40的兩側(cè)處， 用以形成源極區(qū)11以及漏極區(qū)12?；?0與半導(dǎo)體層40優(yōu)選地為同型摻 雜。在本實施例中，絕緣層30的材料例如是二氧化硅(Si02),而摻雜基板 10的方法，可通過例如是離子注入(ion implantation)以及利用絕緣層30 作為緩沖層的方式，將雜質(zhì)摻入基板10中。
然后，進(jìn)行步驟106，圖案化絕緣層30。圖案化后的絕緣層30，實質(zhì)上 與半導(dǎo)體40等寬，如圖3F所示。完成上述圖案化的步驟后，即完成依照本 發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo)體裝置100。在本實施例中，半導(dǎo)體裝置100是以金 屬氧化物半導(dǎo)體晶體管為例做說明，而半導(dǎo)體層40是用以作為半導(dǎo)體裝置 IOO的柵電極。本實施例中半導(dǎo)體層40例如為摻雜多晶硅層，然半導(dǎo)體層亦 可僅為多晶硅層。其余為本發(fā)明所屬的技術(shù)領(lǐng)域中所常用的材料，例如硅、 鍺或其組合，均可應(yīng)用于此。絕緣層30，的材料優(yōu)選地是二氧化硅，用以作 為半導(dǎo)體裝置100的柵極氧化層。
請同時參照圖4A及4B，圖4A繪示半導(dǎo)體層形成一周后表面微粒分布 的示意圖；圖4B繪示應(yīng)用本實施例的表面處理方法后半導(dǎo)體層表面微粒分 布的示意圖。本實施例中，半導(dǎo)體層40的表面是利用有機(jī)物移除劑、第一 過氧化物混合液以及第二過氧化物混合液來進(jìn)行清潔。形成半導(dǎo)體層40后 經(jīng)過一周的時間，利用檢測機(jī)臺檢測半導(dǎo)體層40表面的微粒51數(shù)量，在檢 測機(jī)臺尚可檢測的容量(capacity)內(nèi)，微粒51已布滿半導(dǎo)體層40的表面， 如圖4A中圓形區(qū)域內(nèi)所示。接著請參照圖4B，應(yīng)用依照本發(fā)明優(yōu)選實施例 的表面處理方法后，半導(dǎo)體層40表面的微粒51數(shù)量大幅減少。
另外一方面，可由不同時間的微粒51數(shù)量變化來了解依照本發(fā)明優(yōu)選 實施例的表面處理方法的效果。請參照圖5，其繪示微粒數(shù)量及時間的關(guān)系 圖。檢測點A表示半導(dǎo)體層40形成后微粒51的數(shù)量；檢測點B表示形成 半導(dǎo)體層40后經(jīng)過12小時的微粒51數(shù)量；檢測點C表示依照本實施例的 表面處理方法清潔半導(dǎo)體層40后，其表面的微粒51數(shù)量；檢測點D、檢測 點E及檢測點F分別表示清潔后經(jīng)過12小時、24小時及3 6小時的微粒51 數(shù)量。如圖5所示，依照本實施例的表面處理方法清潔半導(dǎo)體層40后，微 粒51的數(shù)量大幅降低，并且再經(jīng)過12小時(檢測點D)后，微粒51的數(shù) 量才又開使向上攀升。也就是說，依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo)體層的表面 處理方法，可大幅降低半導(dǎo)體層40表面的微粒51數(shù)量，并且可維持清潔狀 態(tài)至少大約12小時。因此，當(dāng)半導(dǎo)體裝置進(jìn)行后續(xù)的工藝步驟時，半導(dǎo)體 層40表面為清潔狀態(tài)，避免了因表面微粒51生成導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置成品率及 品質(zhì)下降的問題。
上述依照本發(fā)明優(yōu)選實施例的半導(dǎo)體層的表面處理方法及半導(dǎo)體裝置 的制造方法，是利用有機(jī)物移除劑、第一過氧化物混合液以及第二過氧化物混合液，在半導(dǎo)體裝置的工藝中清潔半導(dǎo)體層的表面，其具有方法簡單與成 效明顯的優(yōu)點。不論半導(dǎo)體層是利用何種方式形成，依照本實施例的表面處 理方法可有效地移除半導(dǎo)體層表面所析出的微粒。因此，半導(dǎo)體裝置進(jìn)行后
續(xù)的工藝步驟時，例如形成硅化金屬層或金屬化(metallization)工藝時，能 夠維持良好的電性表現(xiàn)。也就是說，本發(fā)明優(yōu)選實施例的表面處理方法可有 效避免因微粒散布導(dǎo)致半導(dǎo)體裝置品質(zhì)下降的問題，例如金屬氧化物半導(dǎo)體 晶體管或是存儲器中柵極泄漏電流所引發(fā)的品質(zhì)問題，使半導(dǎo)體裝置具有穩(wěn) 定的閾值電壓值。整體而言不但可提高產(chǎn)品的成品率、相對地降低生產(chǎn)成本， 更進(jìn)一 步增進(jìn)產(chǎn)品的可靠性。
綜上所述，雖然本發(fā)明已以一優(yōu)選實施例披露如上，然其并非用以限定 本發(fā)明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)， 當(dāng)可作各種的更動與潤飾。因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求所 界定的為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種半導(dǎo)體層的表面處理方法，包括提供半導(dǎo)體層，該半導(dǎo)體層的表面具有多個微粒；以及利用清潔方法移除該微粒，包括使該半導(dǎo)體層接觸有機(jī)物移除劑；使該半導(dǎo)體層接觸第一過氧化物混合液；及使該半導(dǎo)體層接觸第二過氧化物混合液。
2. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該半導(dǎo)體層為多 晶硅層或摻雜多晶硅層。
3. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該半導(dǎo)體層的材 料為硅、鍺或其組合。
4. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該第一過氧化物 混合液包括氨水、雙氧水及去離子水。
5. 如權(quán)利要求3所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該第二過氧化物 混合液包括鹽酸、雙氧水及去離子水。
6. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中于該半導(dǎo)體層接 觸該第二過氧化物混合液的步驟后，還包括以水清洗該半導(dǎo)體層。
7. 如權(quán)利要求6所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該有機(jī)物移除劑 包括;克酸及雙氧水。
8. 如權(quán)利要求1所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中于該半導(dǎo)體層接 觸該有機(jī)物移除劑的步驟后，還包括使該半導(dǎo)體層接觸氧化物移除劑。
9. 如權(quán)利要求8所述的半導(dǎo)體層的表面處理方法，其中該氧化物移除劑 包括氫氟酸的去離子水溶液。
全文摘要
一種半導(dǎo)體層的表面處理方法及半導(dǎo)體裝置的制造方法。此表面處理方法首先提供半導(dǎo)體層，此半導(dǎo)體層的表面具有多個微粒。接著，利用清潔方法移除這些微粒。于此清洗方法中，依序使半導(dǎo)體層接觸有機(jī)物移除劑、第一過氧化物混合液以及第二過氧化物混合液。
文檔編號H01L21/306GK101339900SQ20081010877
公開日2009年1月7日 申請日期2008年5月29日 優(yōu)先權(quán)日2007年7月2日
發(fā)明者吳家偉, 唐唯耀 申請人:旺宏電子股份有限公司