一种消除Polycide MOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法技术

本发明专利技术公开了一种消除Polycide MOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，包括以下步骤：1)栅氧化炉前清洗，清洗掉硅片表面上的表面颗粒、金属、有机物沾污和自然氧化层；2)硅片在高温氧化气氛中氧化形成栅氧化层；3)利用CVD淀积方法在栅氧化层上进行淀积形成无掺杂的多晶硅层；4)在得到的多晶硅层上进行淀积形成WSix层；5)在得到WSix层后，通过N型注入进行多晶掺杂；步骤1)之前包括如下步骤：在Polycide MOS工艺版图设计时，多晶层都经过N型或P型注入层的覆盖。该方法简化了现有工艺制程，且WSix应力明显减少，有效控制了WSix剥落问题，能够提高良品率。

【技术实现步骤摘要】
一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法
本专利技术属于超大规模集成电路设计和制造领域，涉及一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法。
技术介绍
在大规模集成电路(VLSI)中，常采用掺杂多晶硅作为栅电极和多晶互连材料。为了满足集成电路更高集成度、更快速度、更低功耗的要求，器件的横向尺寸(器件的特征尺寸，如MOS管的沟道长度L)和纵向尺寸(各个膜层厚度)需要不断等比例缩小。但是，多晶电阻随多晶厚度的减少反而增加，无法满足器件栅电极和多晶互连更低电阻的要求。在亚微米VLSI工艺中，掺杂多晶硅被电阻值低一个数量级以上的多晶硅-金属硅化物(Polycide)取代。Polycide由于低电阻值、耐高温和良好的工艺兼容性，在0.4μm/0.5μm/0.6μm等几代CMOS工艺中广泛采用。但是，WSix应力很大，达到5～15×108Pa。在PolycideCMOS工艺制程中，WSix淀积在高温热过程中，由于自身应力超过对下层多晶硅的粘附力，WSix层极易发生往上卷曲而大面积剥落分离(Peeling)的现象，严重降低产品的良率。对于WSixPeeling的控制，可以优化工艺采用应力较小的薄膜生长方法。“ChemicalVaporDepositionofTungstenandTungstenSilicidesforVLSI/ULSIApplications”(出版社：WilliamAndrew,1992年12月31日第204页)提出使SiH2CL2替代SiH4作为反应气体后WSix薄膜的剥落明显减少。“Analysisofstressinchemicalvapordepositiontungstensilicidefilm”(JournalofAppliedPhysics，1985年第58期第4194页)提出提高Si/W的成分比例可以显著减小应力。但是，即使是最优的生长条件，WSix的应力仍然波动较大，WSixPeeling难以避免。目前较多采用的工艺方法是在WSix薄膜淀积后再淀积一层SiO2的帽子层(CAP)，见美国专利“PolycidegateMOSFETprocessforintegratedcircuits”(USpatent5089432,1992年2月18日)。因为SiO2的膜层应力为-109Pa，能有效缓解WSix薄膜的张应力。“WSiPolycide工艺的研究”(《电子与封装》，2012年第12期第29页)指出，CAP层只能维持当前WSix薄膜的应力，不能减少WSix薄膜的应力。而且，CAP层增加了工艺的复杂性，特别是多晶刻蚀的形貌较难控制。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法。为达到上述目的，本专利技术采用以下技术方案予以实现：一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，包括以下步骤：1)栅氧化炉前清洗，清洗掉硅片表面上的表面颗粒、金属、有机物沾污和自然氧化层；2)硅片在高温氧化气氛中氧化形成栅氧化层；3)利用CVD淀积方法在栅氧化层上进行淀积形成无掺杂的多晶硅层；4)在得到的多晶硅层上进行淀积形成WSix层；5)在得到WSix层后，通过N型注入进行多晶掺杂。步骤1)之前包括如下步骤：在PolycideMOS工艺版图设计时，多晶硅层全部经过N型或P型注入层的覆盖。进一步的，N型源漏和P型源漏版图互为反版。进一步的，步骤1)中清洗过程包括如下步骤：11)将硅片放入体积比为1:1:5的NH4OH、H2O2和H2O的溶液清洗10分钟；12)再将硅片放入体积比为1:1:6的HCL、H2O2和H2O的溶液清洗10分钟；13)最后将硅片放入体积比为100：1的H2O和HF清洗45秒。进一步的，步骤2)中硅片的氧化采用干氧氧化法或湿氧氧化法。进一步的，步骤3)中CVD淀积多晶硅层的硅源由低压炉管高温分解硅烷SiH4提供。进一步的，步骤4)包括以下步骤：41)采用稀释HF去除多晶硅表面存在的氧化层；42)利用CVD淀积法淀积WSix层。进一步的，步骤4)中包括以下步骤：43)采用通过RF反溅工艺去除多晶硅表面存在的氧化层；44)利用PVD淀积法淀积WSix层。进一步的，步骤5)中，注入能量的注入峰值位于多晶硅层的中心偏上。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术提供一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺方法，将多晶掺杂从WSix淀积前调整为WSix淀积后，并由杂质扩散改为离子注入，简化了现有工艺流程(省略了CAP层)，实现了WSix薄膜非晶化，减少了WSix应力，避免了WSix剥落；第二，通过版图设计，设计规则规定不允许未经注入的多晶存在，即多晶需经过N型或P型注入层的覆盖，确保没有WSix剥落，设计时只需要设计一层版图，N型源漏或P型源漏，方案简单且切实可行。附图说明图1为PolycideCMOS工艺栅结构示意图；图2为本专利技术提供的一种的多晶N型掺杂注入示意图；图3为本专利技术提供的一种PolycideMOS版图设计规则示意图；图4为本专利技术提供的N型掺杂磷注入前后Polycide的X射线衍射图；图5为本专利技术提供的N型掺杂磷注入后Polycide的扫描电镜截面图；图6a和6b分别为本专利技术提供的未经过和经过磷注入的0.5μmCMOSPolycide在850℃30min源漏推结后的显微镜照片；图7a和7b分别为本专利技术提供的未经过和经过磷注入的N沟VDMOSPolycide在900℃30min源漏推结后的显微镜照片。其中：11-P型衬底；12-PMOS器件的N阱；13-源/漏；14-栅氧；15-场氧；16-NMOS器件的P阱；17-多晶硅；18-WSix；19-侧墙；1-多晶栅；2-N型源漏注入；3-N有源区；4-P型源漏注入；5-P有源区；01-P型衬底；02-多晶硅层；03-晶态WSix；04-非晶态WSix。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本专利技术方案，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本专利技术保护的范围。需要说明的是，本专利技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本专利技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。下面结合附图对本专利技术做进一步详细描述：参见图1，图1为PolycideCMOS工艺栅结构示意图，在PolycideCMOS工艺制程中，先生长多晶硅，再通过扩散掺杂多晶硅，最后淀积一层低电阻本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种消除Polycide MOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)栅氧化炉前清洗，清洗掉硅片表面上的表面颗粒、金属、有机物沾污和自然氧化层；2)硅片在高温氧化气氛中氧化形成栅氧化层；3)利用CVD淀积方法在栅氧化层上进行淀积形成无掺杂的多晶硅层；4)在得到的多晶硅层上进行淀积形成WSix层；5)在得到WSix层后，通过N型注入进行多晶掺杂。

【技术特征摘要】
1.一种消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，其特征在于，包括以下步骤：1)栅氧化炉前清洗，清洗掉硅片表面上的表面颗粒、金属、有机物沾污和自然氧化层；2)硅片在高温氧化气氛中氧化形成栅氧化层；3)利用CVD淀积方法在栅氧化层上进行淀积形成无掺杂的多晶硅层；4)在得到的多晶硅层上进行淀积形成WSix层；5)在得到WSix层后，通过N型注入进行多晶掺杂。2.根据权利要求1所述的消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，其特征在于，步骤1)之前包括如下步骤：在PolycideMOS工艺版图设计时，多晶硅层全部经过N型或P型注入层的覆盖。3.根据权利要求2所述的消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，其特征在于，N型源漏和P型源漏版图互为反版。4.根据权利要求1所述的消除PolycideMOS工艺制程中WSix剥落的工艺和版图设计方法，其特征在于，步骤1)中清洗过程包括如下步骤：11)将硅片放入体积比为1:1:5的NH4OH、H2O2和H2O的溶液清洗10分钟；12)再将硅片放入体积比为1:1:6的HCL、H2O2和...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈晓宇，赵杰，折宇，孙有民，
申请(专利权)人：西安微电子技术研究所，
类型：发明
国别省市：陕西,61