改善TiN薄膜连续性的表面处理方法技术

本发明专利技术公开了一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，包括如下步骤：步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。本发明专利技术提出采用含有强氧化剂的溶液处理二氧化硅表面，通过溶液的强氧化性使二氧化硅表面不饱和‑OH键作用成稳定的Si‑O‑Si桥键，在表面形成SiOx的致密钝化层，阻止了氧元素从二氧化硅跃迁到TiN中，从而保证了TiN生长的连续性，最终使得制备的TiN薄膜连续性好，并且厚度薄、均匀性好。

【技术实现步骤摘要】
改善TiN薄膜连续性的表面处理方法
本专利技术涉及半导体制造
，特别属于一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法。
技术介绍
随着半导体器件的特征尺寸进入到45nm技术节点，为了减小栅隧穿电流，降低器件的功耗，并彻底消除多晶硅耗尽效应，缓解费米能级钉扎效应，采用高介电常数(K)/金属栅材料代替传统的SiO2/多晶硅(poly)结构已经成为了必然的选择。其中，氮化钛(TiN)材料由于具有良好的热稳定性以及合适的功函数(4.63-4.75eV)等特性，常被用作金属栅极来储存电荷和传导电子。图1所示为现有的38SF(38SuperFlash)中采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图(TEM)和暗场像(HAADF)图片，由于氮化钛容易被氧化，在高温条件下氧元素会进入氮化钛晶格代替氮元素的位置，从而造成氮化钛TIN薄膜生长的不连续性(如图2所示的氮化钛薄膜不连续生长的机理图)，导致器件的漏电。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，可以解决现有工艺中氮化钛膜不连续生长的问题。为了解决上述问题，本专利技术提供的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。在步骤S1中，利用CVD等离子体生长二氧化硅层。较佳地，所述二氧化硅层的生长温度为50℃～100℃。优选地，所述二氧化硅层的生长温度为60℃。在步骤S2中，利用SC1溶液处理所述二氧化硅层的表面。在步骤S3中，在炉管中生长TiN薄膜。在步骤S2中，所述二氧化硅层的表面被处理后形成致密钝化层。与现有技术相比，本专利技术提出采用含有强氧化剂的溶液处理二氧化硅表面，通过溶液的强氧化性使二氧化硅表面不饱和-OH键作用成稳定的Si-O-Si桥键，在表面形成SiOx的致密钝化层，阻止了氧元素从二氧化硅跃迁到TiN中，从而保证了TiN生长的连续性，最终使得制备的TiN薄膜连续性好，并且厚度薄、均匀性好。附图说明图1为现有的38SF(38SuperFlash)中采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图和暗场像图片；图2为现有的氮化钛薄膜不连续生长的机理图；图3为本专利技术的表面处理方法的实施例一的流程图；图4为本专利技术的氮化钛薄膜连续生长的机理图；图5为本专利技术的表面处理方法的实施例二的流程图；图6为采用本专利技术的表面处理方法后38SF采用氧化层+氮化钛的叠层结构制作栅极的透射电子图和暗场像图片。具体实施方式下面结合附图通过特定的具体实施例说明本专利技术的实施方式，需要说明的是，本专利技术附图旨在示出根据本专利技术的特定示例性实施例中中所使用的方法、结构和/或材料的一般特性，对说明书中的描述进行补充。然而，本专利技术附图是未按照比例绘制的示意图，因而可能未能够准确反映任何所给出的实施例的精确结构或性能特点，本专利技术附图不应当被解释为限定或限制由根据本专利技术的示例性实施例所涵盖的数值或属性的范围。本领域技术人员可以由本说明书所揭示的内容轻易地了解本专利技术的其它优点与功效。在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本专利技术，但是本专利技术亦可通过其它不同的具体实施例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，本领域技术人员在不背离本专利技术的精神下可以进行各种类似推广和替换。需要说明的是，在不冲突的情况下，上述实施例及实施例中的特征可以相互组合。除另有定义，否则上述所使用的全部术语(包括技术术语和科学术语)都具有与本专利技术所属领域的技术人员通常理解含义相同的意思。实施例一本实施例提出用含有强氧化剂的溶液处理二氧化硅表面，在其表面形成SiOx的致密钝化层，从而阻止氧元素从二氧化硅层跃迁到TIN中，从而保证了TIN生长的连续性。具体地，本实施例的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，如图3所示，包括如下步骤：步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。本实施例利用溶液的强氧化性使二氧化硅表面不饱和-OH键作用成稳定的Si-O-Si桥键，薄膜生长的机理如图4所示，在二氧化硅层的表面形成SiOx的致密钝化层，阻止了氧元素从二氧化硅跃迁到TiN中，从而保证了TiN生长的连续性，最终使得制备的TiN薄膜连续性好，并且厚度薄、均匀性好。实施例二在实施例一的基础上，本实施例对表面处理方法的各步骤做进一步说明。具体地，本实施例的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，如图5所示，包括如下步骤：步骤S1，利用低温的CVD等离子体在硅衬底上生长二氧化硅层；较佳地，所述二氧化硅层的生长温度为50℃～100℃，更优选地，生长温度为60℃；步骤S2，利用SC1溶液(第一标准溶液)对所述二氧化硅层的表面进行处理，在二氧化硅层的表面形成SiOx的致密钝化层；所述SC1溶液的组成成分为H2O2/NH3·H2O；步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面采用炉管工艺生长TiN薄膜。采用本实施例的表面处理方法在38SF中进行测试验证，生长的氮化钛薄膜连续性得到改善，如图6所示。在实施例二的基础上，本领域技术人员还可以采用其它手段生长二氧化硅层，如热氧化，同样地，也可以采用含有其它强氧化剂的溶液进行表面处理，只要能够在二氧化硅层的表面形成SiOx的致密钝化层即可。以上通过具体实施例对本专利技术进行了详细的说明，上述实施例仅仅是本专利技术的较佳实施例，本专利技术并不局限于上述实施方式。在不脱离本专利技术原理的情况下，本领域的技术人员对二氧化硅层的生长方式、溶液中含有的强氧化剂的成分等做出的等效置换和改进，均应视为在本专利技术所保护的技术范畴内。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：/n步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；/n步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；/n步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。/n

【技术特征摘要】
1.一种改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
步骤S1，在硅衬底上生长二氧化硅层；
步骤S2，利用含有强氧化剂的溶液对所述二氧化硅层的表面进行处理；
步骤S3，在处理后的二氧化硅层的表面生长TiN薄膜。


2.根据权利要求1所述的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，在步骤S1中，利用CVD等离子体生长二氧化硅层。


3.根据权利要求1所述的改善TiN薄膜连续性的表面处理方法，其特征在于，在步骤S2中，利用SC1溶液处理所述二氧化硅层的表面。
...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝燕霞，
申请(专利权)人：上海华力集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31