[發(fā)明專利]柵層形成方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710044804.1
• 申請日: 2007-08-09
• 公開（公告）號: CN101364536A
• 公開（公告）日: 2009-02-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 居建華
• 申請（專利權(quán)）人: 中芯國際集成電路制造（上海）有限公司
• 主分類號: H01L21/28
• 分類號: H01L21/28
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 逯長明

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種柵層形成方法。

背景技術(shù)

在半導(dǎo)體制程中，通常包含形成用以制作柵極的柵層的步驟。所述柵極作為器件的重要組成部分，其結(jié)構(gòu)及成份的變化將直接影響器件內(nèi)導(dǎo)電溝道的形貌發(fā)生變化，由此，為獲得所述柵極而進行的形成柵層的工藝成為制程工程師的主要研究目標。

通常，柵層材料包含多晶硅。實踐中，摻雜的多晶硅由于具有良好的電阻可調(diào)性、與二氧化硅優(yōu)良的界面特性、與后續(xù)高溫工藝的兼容性、比金屬電極更高的可靠性、在陡峭結(jié)構(gòu)上淀積的均勻性以及可實現(xiàn)柵的自對準工藝而被用作柵層材料。

傳統(tǒng)工藝中形成柵層的步驟包括：在半導(dǎo)體基底上形成多晶硅層；執(zhí)行離子注入操作，以調(diào)整所述多晶硅的阻值。

然而，如圖1所示，實際生產(chǎn)發(fā)現(xiàn)，利用現(xiàn)有工藝形成柵層時，在進行多晶硅摻雜后，易產(chǎn)生穿透效應(yīng)12(penetration)，即摻雜材料擊穿多晶硅層20及其下介質(zhì)層而進入位于半導(dǎo)體基底10內(nèi)的器件的導(dǎo)電溝道區(qū)，最終導(dǎo)致器件漏電流過大。如何減少穿透效應(yīng)的產(chǎn)生成為本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

2003年10月22日公開的公告號為“CN1125482C”的中國專利中提供了一種具有P⁺多晶硅柵極的金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的制作方法，包括：首先，形成二氧化硅層于半導(dǎo)體襯底上；隨后，形成N型非晶硅層于該二氧化硅層之上，該非晶硅層以SiH₄與PH₃反應(yīng)而產(chǎn)生在非晶型硅層中的磷擴散；再后，形成金屬硅化物于該非晶硅之上；繼而，離子注入形成P⁺硅層，該P⁺硅層的形成為利用BF₂穿越金屬硅化物進入該非晶硅所形成的具有P⁺的硅層；然后，對該非晶硅層熱處理使其轉(zhuǎn)變?yōu)槎嗑Ч鑼?；隨后，蝕刻該金屬硅化物、該多晶硅層及該二氧化硅層以形成柵極結(jié)構(gòu)；最后，以離予注入方法形成漏極與源極。該方法利用BF₂穿越硅化鎢形成P⁺硅層，即利用磷離子存在于柵極中以牽制固定硼離子而降低硼離子穿透柵極氧化層現(xiàn)象的發(fā)生。換言之，此方法僅用以減少在PMOS晶體管形成過程中形成P⁺硅層時穿透效應(yīng)的產(chǎn)生，適用的制程有限。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供了一種柵層形成方法，可減少穿透效應(yīng)的產(chǎn)生。

本發(fā)明提供的一種柵層形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體基底；

在所述半導(dǎo)體基底上形成多晶硅層；

在所述多晶硅層上形成非晶硅層；

對所述多晶硅層和非晶硅層執(zhí)行離子注入操作；

對離子注入后的所述非晶硅層執(zhí)行重晶化操作。

可選地，利用結(jié)構(gòu)控制工藝形成所述多晶硅層；可選地，所述結(jié)構(gòu)控制工藝包括降低沉積反應(yīng)溫度、增加反應(yīng)腔內(nèi)壓力及增加反應(yīng)氣體流量中的一種及其組合；可選地，在形成所述多晶硅層之前，包含形成非晶硅層的步驟；可選地，在形成所述多晶硅層操作與離子注入操作之間，包含形成間隔相接的非晶硅層和多晶硅層的步驟；可選地，在形成所述多晶硅層之后，還包含形成非晶硅層的步驟；可選地，所述重晶化操作的溫度范圍為750～850攝氏度；可選地，所述重晶化操作持續(xù)的時間范圍為10～60分鐘。

本發(fā)明提供的一種柵層形成方法，包括：

提供半導(dǎo)體基底；

在所述半導(dǎo)體基底上形成非晶硅層；

在所述非晶硅層上形成多晶硅層；

對所述非晶硅層和多晶硅層執(zhí)行離子注入操作；

對離子注入后的所述非晶硅層執(zhí)行重晶化操作。

可選地，利用結(jié)構(gòu)控制工藝形成所述多晶硅層；可選地，所述結(jié)構(gòu)控制工藝包括降低沉積反應(yīng)溫度、增加反應(yīng)腔內(nèi)壓力及增加反應(yīng)氣體流量中的一種及其組合；可選地，所述重晶化操作的溫度范圍為750～850攝氏度；可選地，所述重晶化操作持續(xù)的時間范圍為10～60分鐘。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明提供的一種柵層形成方法，通過在多晶硅層上形成非晶硅層，利用非晶硅的各向同性的性質(zhì)，使其作為阻擋層，以使減少穿透效應(yīng)的產(chǎn)生成為可能；此外，利用所述非晶硅層，還可在刻蝕柵層以形成柵極的過程中以及在形成柵極后去除抗蝕劑層時，減小柵層表面的損傷，使得減少后續(xù)離子注入過程中穿透效應(yīng)的產(chǎn)生成為可能；