[發明專利]半導體器件及其制造方法

有效

• 申請號: 201410067215.5
• 申請日: 2014-02-26
• 公開（公告）號: CN104009037B
• 公開（公告）日: 2019-01-22
• 發明（設計）人: 井上真雄;丸山祥輝;西田彰男;國宗依信;舟山幸太
• 申請（專利權）人: 瑞薩電子株式會社
• 主分類號: H01L27/105
• 分類號: H01L27/105;H01L21/8239
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 李蘭;孫志湧

本發明涉及半導體器件及其制造方法。為了控制層疊多晶硅膜的晶粒生長，提供一種制造半導體器件的方法。該方法包括：在襯底上（10）形成第一多晶硅膜（21）；在第一多晶硅膜（21）的表面上形成層間氧化物層（22）；在第一多晶硅膜（21）上方形成與層間氧化物層（22）接觸的第二多晶硅膜（23）；以及在形成第二多晶硅膜（23）之后，在包含氮的氣體氣氛下，在高于第一和第二多晶硅膜的膜形成溫度的溫度下執行退火。

技術領域

本發明涉及一種半導體器件及其制造方法。

背景技術

目前，用于大體上處于28至22nm的技術節點的LSI(大規模集成電路)產品的邏輯電路的MOS(金屬氧化物半導體)晶體管已被量產作為先進的器件。在100nm以下的技術節點下，線寬變成等于用作柵電極的多晶硅電極的晶粒尺寸。對微加工技術的不利影響，諸如由晶粒造成的平面粗糙度而導致的光刻精度的劣化，以及干蝕刻之后產生的線邊界粗糙度不能再忽略不計。

日本未審專利申請公布No.2006-120734以及2001-210593公開了一種制造包括多晶硅膜的半導體器件的方法。日本未審專利申請公布No.2006-120734以及2001-210593公開了一種在多個部分中形成多晶硅膜的方法。根據日本未審專利申請公布No.2006-120734中公開的制造方法，在形成第一多晶硅膜的步驟和形成第二多晶硅膜的步驟之間的過程中提供含氧氣體。通過使氧與第一多晶硅膜接觸，停止多晶硅膜的晶體生長。采用O₂氣體、NO₂氣體或NO氣體作為含氧氣體。

發明內容

本發明人已經發現以下問題。眾所周知，在多晶硅膜形成之后執行的退火步驟會進一步促進晶粒生長。因此，需要在膜形成階段形成具有小晶粒尺寸的多晶硅膜且其中由于后續步驟中的退火而抑制晶粒生長的方法，或者需要抑制晶粒生長的退火方法。日本未審專利申請公布No.2006-120734以及2001-210593中公開的制造方法不能充分抑制晶粒生長。

本申請的下述說明書和附圖將使其他問題和新的特征變得顯而易見。

根據本發明的第一方面，在第二多晶硅膜的形成之后，在包含氮的氣體氛圍下執行退火。

根據本發明的第一方面，可以抑制多晶硅膜的晶粒生長。

附圖說明

結合附圖，某些實施例的下述說明將使上述和其他方面、優點和特征變得更加顯而易見，其中：

圖1是示出根據本發明的實施例的半導體器件的構造的示意圖；

圖2是示出根據本發明的實施例的制造方法的流程圖。

圖3A是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3B是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3C是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3D是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3E是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3F是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖3G是示出根據本發明的實施例的制造方法的制造工藝截面圖；

圖4是示出在退火氣氛下的多晶硅膜的晶粒尺寸的差異的曲線圖；

圖5是示出在晶粒尺寸和硅比例之間相互關系的曲線圖；

圖6是圖5的放大曲線圖；

圖7是示出在沉積之后立即獲得的多晶硅膜的SIMS形貌圖；