[發(fā)明專利]制造半導(dǎo)體集成電路的納米晶硅結(jié)構(gòu)的方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910056733.6
• 申請(qǐng)日: 2009-08-20
• 公開（公告）號(hào): CN101993037A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 三重野文健
• 申請(qǐng)（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(hào): B82B3/00
• 分類號(hào): B82B3/00;H01L21/02;H01L21/8242;H01L21/8247
• 代理公司: 北京集佳知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 李麗

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及制造半導(dǎo)體集成電路的納米晶硅結(jié)構(gòu)的方法。

背景技術(shù)

本發(fā)明針對(duì)用于制造半導(dǎo)體器件的集成電路及其工藝。更特別地，本發(fā)明提供一種用于在電介質(zhì)材料膜上制造納米尺寸硅材料的方法，以便制造半導(dǎo)體集成電路。但是應(yīng)當(dāng)知道到，本發(fā)明具有更加廣泛的應(yīng)用范圍。也就是說，本發(fā)明能夠應(yīng)用于平板顯示器、微機(jī)電系統(tǒng)(通常稱為MEMS)、納米器件等等。

集成電路已從在單個(gè)硅片上制作的少量互連器件發(fā)展到上百萬個(gè)器件。傳統(tǒng)的集成電路提供了遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出最初想象的性能和復(fù)雜度。為了改善復(fù)雜度和電路密度(即在給定芯片面積上能夠容納的器件的數(shù)量)，最小器件特征尺寸(也稱為器件“幾何形狀”)隨著每一代集成電路而變得更小。

越來越大的電路密度不但改進(jìn)了集成電路的復(fù)雜度和性能，而且還向用戶提供了成本更低的部件。集成電路或芯片制作設(shè)施可能花費(fèi)數(shù)億美元甚至數(shù)十億美元。每個(gè)制作設(shè)施具有特定的晶片吞吐量，在每個(gè)晶片上具有特定數(shù)量的集成電路。因此，通過使集成電路的各器件更小，可以在每個(gè)晶片上制作更多的器件，從而增加制作設(shè)施的輸出。使器件更小極具挑戰(zhàn)性，這是由于集成制作中使用的每個(gè)工藝都具有限制。也就是說，特定的工藝通常僅向下工作到特定的特征尺寸，然后需要改變工藝或器件布局。另外，由于器件需要越來越快的設(shè)計(jì)，所以特定傳統(tǒng)工藝和材料存在工藝限制。

基于給定特征尺寸而具有限制的工藝的示例是形成用于動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器件的電容器結(jié)構(gòu)的硅材料。通常形成這樣的存儲(chǔ)器件，用于具有90納米或更小的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的器件。通常形成硅材料，包括多晶硅，用于這些存儲(chǔ)器件的電容器結(jié)構(gòu)的電極。遺憾的是，使用傳統(tǒng)技術(shù)往往難以形成高質(zhì)量的納米尺寸硅結(jié)構(gòu)。也就是說，隨著器件尺寸減小，制造這些電介質(zhì)材料中的每個(gè)電介質(zhì)材料的難度增大。在整個(gè)說明書中都能看到傳統(tǒng)電介質(zhì)結(jié)構(gòu)的這些和其它限制，并且在下文中更具體。

根據(jù)以上所述內(nèi)容，可見需要用于處理半導(dǎo)體器件的改進(jìn)技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容

根據(jù)本發(fā)明，提供了制造半導(dǎo)體器件的技術(shù)。更特別地，本發(fā)明提供一種用于在電介質(zhì)材料膜上制造納米晶硅結(jié)構(gòu)的方法，以便制造半導(dǎo)體集成電路。但是應(yīng)當(dāng)知道到，本發(fā)明具有更加廣泛的應(yīng)用范圍。也就是說，本發(fā)明能夠應(yīng)用于平板顯示器、微機(jī)電系統(tǒng)(通常稱為MEMS)、納米器件等等。

在特定實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種用制造集成電路器件的納米晶硅結(jié)構(gòu)的方法，所述集成電路器件例如為存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、閃存、只讀存儲(chǔ)器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路。在特定實(shí)施例中，本發(fā)明包括提供包括表面區(qū)域的半導(dǎo)體襯底。根據(jù)特定實(shí)施例，該方法包括形成覆蓋表面區(qū)域的絕緣層(例如，二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)。該方法包括形成預(yù)定厚度的覆蓋絕緣層的非晶硅材料，該預(yù)定厚度小于20納米。該方法包括使非晶硅材料經(jīng)過熱處理工藝，以促使從小于20納米的厚度的非晶硅材料形成多個(gè)納米晶硅結(jié)構(gòu)。

在另一個(gè)特定實(shí)施例中，本發(fā)明提供一種制造集成電路器件的納米晶硅結(jié)構(gòu)的方法，所述集成電路器件例如為存儲(chǔ)器、動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器、閃存、只讀存儲(chǔ)器、微處理器、數(shù)字信號(hào)處理器、專用集成電路。在特定實(shí)施例中，本發(fā)明包括形成包括表面區(qū)域的半導(dǎo)體襯底。根據(jù)特定實(shí)施例，該方法包括形成覆蓋表面區(qū)域的絕緣層(例如，二氧化硅、氮化硅、氮氧化硅)，該絕緣層的特征在于高K介電常數(shù)。該方法包括形成預(yù)定厚度的覆蓋絕緣層的非晶硅材料，該預(yù)定厚度小于20納米。該方法包括使非晶硅材料經(jīng)過熱處理工藝，以促使從小于20納米的厚度的非晶硅材料形成多個(gè)納米晶硅結(jié)構(gòu)。在優(yōu)選實(shí)施例中，該方法包括在與形成非晶硅材料時(shí)，保持450～600攝氏度的溫度。

相比傳統(tǒng)技術(shù)，通過本發(fā)明可實(shí)現(xiàn)諸多益處。例如，本發(fā)明提供依賴傳統(tǒng)技術(shù)的易用工藝。在有些實(shí)施例中，該方法能夠在每個(gè)晶片裸片(die)數(shù)量方面提供更高的器件產(chǎn)量。另外，該方法提供一種與傳統(tǒng)工藝技術(shù)兼容的工藝，而無需對(duì)傳統(tǒng)設(shè)備和工藝進(jìn)行實(shí)質(zhì)性修改。優(yōu)選地，根據(jù)特定實(shí)施例，本發(fā)明提供一種使用非晶硅材料和熱處理來形成納米尺寸晶體材料的方式。取決于實(shí)施例，可以實(shí)現(xiàn)這些益處中的一個(gè)或更多。這些和其它益處被更多地描述于整個(gè)說明書中，并且下面更加具體。

參照以下的具體描述和附圖能夠更加充分地理解本發(fā)明的各附加目的、特征和優(yōu)點(diǎn)。

附圖說明

圖1是本發(fā)明形成納米晶硅結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方式流程圖；

圖2和圖3示出本發(fā)明形成納米晶硅結(jié)構(gòu)的實(shí)施例示意圖；

圖4是本發(fā)明使用納米晶硅結(jié)構(gòu)形成電容器結(jié)構(gòu)的具體實(shí)施方式流程圖；