專利名稱：多晶硅薄膜及柵極的形成方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體制造技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種多晶硅薄膜及柵極 的形成方法。
背景技術(shù)：
多晶硅薄膜在集成電路領(lǐng)域中具有多種重要的應(yīng)用價(jià)值，其可以用
于制作金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管(MOS, Metal Oxide Semiconductor Transistor)的柵極，二極管的射極，也可以用于制作動(dòng)態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ) 器(DRAM, Dynamic Random Access Memory)中電容的上、下才及板， 靜態(tài)隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(SRAM， Static Random Access Memory)中的負(fù)載 電阻等。其中，多晶硅薄膜的形成質(zhì)量對(duì)各種器件的性能都有著重要的 影響。
以多晶硅薄膜在金屬氧化物半導(dǎo)體晶體管的應(yīng)用為例。金屬氧化物 半導(dǎo)體晶體管是集成電路中一種重要的基本元器件，其主要由半導(dǎo)體襯
底、柵氧化層、多晶硅柵極、柵極側(cè)壁層和源/漏摻雜區(qū)組成。圖1和2為 說(shuō)明現(xiàn)有的MOS器件制作方法的器件剖面示意圖，其中，圖l為現(xiàn)有的沉 積多晶硅薄膜后的器件剖面示意圖，如圖1所示，首先，在襯底101上形 成柵氧化層102,然后，沉積一層多晶硅薄膜103。
圖2為現(xiàn)有的形成MOS器件后的器件剖面示意圖，如圖2所示，先刻 蝕多晶硅薄膜103形成多晶硅柵極；接著，進(jìn)行第一離子注入和相應(yīng)的熱 退火處理，以降低多晶硅柵極的電阻值，并在柵極兩側(cè)形成輕摻雜源/漏 區(qū)(LDD, Lightly Doped Drain-Source ) 107;再接著，沉積才冊(cè)極側(cè)壁介質(zhì) 層，刻蝕形成柵極側(cè)壁層104;最后，以柵極和柵極側(cè)壁層104為掩膜進(jìn) 行第二離子注入，形成源/漏區(qū)105和106。
其中，所謂離子注入是利用離子注入設(shè)備將特定的雜質(zhì)原子 (Dopant)以離子加速的方式注入到半導(dǎo)體晶體內(nèi)，再通過(guò)熱退火處理
5將注入的雜質(zhì)激活，實(shí)現(xiàn)對(duì)半導(dǎo)體的摻雜，進(jìn)而改變器件的電性能的。 上述多晶硅柵極的電阻值主要就是由后面進(jìn)行的離子注入工藝及相應(yīng)的 熱退火工藝決定的。
不同的器件對(duì)多晶硅柵極的電阻值有著不同的要求，通?？梢酝ㄟ^(guò) 采用不同的離子注入工藝條件來(lái)滿足各種器件的不同要求。但是，實(shí)際 生產(chǎn)中，由于不同設(shè)備之間、不同批次之間以及同一批次不同位置的工 藝結(jié)果會(huì)存在一定的差異，即使按照預(yù)先實(shí)驗(yàn)確定的工藝條件進(jìn)行操作， 實(shí)際得到的多晶硅柵極電阻值也往往會(huì)出現(xiàn)偏離預(yù)定值的情況。
雖然這一偏離值通常不會(huì)大，但對(duì)于對(duì)工藝控制要求越來(lái)越嚴(yán)格、 越來(lái)越精密的集成電路制造而言，仍有可能會(huì)偏離工藝可容忍的范圍， 4吏得產(chǎn)品的成品率下降。
此時(shí)，如果通過(guò)調(diào)節(jié)離子注入工藝條件來(lái)進(jìn)行糾正， 一方面離子注 入工藝條件的變化引起的電阻值的變化量通常較大，要實(shí)現(xiàn)電阻值的微
調(diào)費(fèi)時(shí)且不易實(shí)現(xiàn)；另一方面其相應(yīng)的熱退火工藝也需要進(jìn)行適應(yīng)性的
調(diào)整，會(huì)帶來(lái)較多額外的工作。
2006年3月15日公開的公開號(hào)為CN1747135A的中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)岢隽?一種改善柵極多晶硅層電阻值的方法，該方法利用硅、鍺或氟離子對(duì)柵 極結(jié)構(gòu)的柵極非晶硅層進(jìn)行離子注入，并利用退火工藝來(lái)緩和輕摻雜所 造成的半導(dǎo)體襯底的損傷，同時(shí)使柵極非晶硅層成長(zhǎng)形成較大的硅晶粒 結(jié)構(gòu)，以達(dá)到降低柵極多晶硅層的電阻值的目的。但是，該方法不僅才喿 作較為復(fù)雜，而且并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)柵極電阻值有效微調(diào)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種多晶硅薄膜及柵極的形成方法，可以方便地對(duì)多晶 硅薄膜的電阻值進(jìn)行微調(diào)，改善了現(xiàn)有的制造工藝中常出現(xiàn)的多晶硅薄 膜或柵極的電阻值偏離設(shè)定值的現(xiàn)象。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供一種多晶硅薄膜的形成方法，包括步驟
提供襯底；
將所述襯底放入沉積室內(nèi)；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量 上升時(shí)間；
<換照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底 上沉積多晶硅薄膜；
取出所述襯底。
本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的一種4冊(cè)極的形成方法，包括步
驟
提供襯底，且所述襯底上已形成柵氧化層； 將所述襯底放入沉積室內(nèi)；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量 上升時(shí)間；
按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底 上沉積多晶硅薄膜；
取出所述襯底；
對(duì)所述襯底進(jìn)行柵極圖形化處理； 刻蝕所述多晶硅薄膜及柵氧化層，形成柵極。 與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)
本發(fā)明的多晶硅薄膜的形成方法，通過(guò)在生長(zhǎng)多晶硅時(shí)調(diào)整反應(yīng)氣 體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，改變形成的多晶硅薄膜的晶格大小，彌補(bǔ)多 晶硅薄膜的實(shí)際電阻值與設(shè)定電阻值之間的偏差，方便、靈活地實(shí)現(xiàn)了 對(duì)多晶硅薄膜電阻值的微調(diào)。
本發(fā)明的柵極的形成方法，在生長(zhǎng)用于制作柵極的多晶硅薄膜時(shí)，通過(guò)調(diào)整反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，改變形成的多晶硅薄膜的晶 格大小，彌補(bǔ)了實(shí)際生產(chǎn)中多晶硅柵極的實(shí)際電阻值與設(shè)定電阻值之間 的偏差，實(shí)現(xiàn)了對(duì)多晶硅柵極電阻值的微調(diào)，方便、有效地提高了器件 的成品率。


圖1為現(xiàn)有的沉積多晶硅薄膜后的器件剖面示意圖； 圖2為現(xiàn)有的形成MOS器件后的器件剖面示意圖； 圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例中多晶硅薄膜形成方法的流程圖； 圖4為本發(fā)明第 一實(shí)施例中:&置反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間的 示意圖5為本發(fā)明第 一實(shí)施例中反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間與多晶
硅薄膜電阻值間的關(guān)系圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例中初M及形成方法的流程圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例中才是供的襯底的剖面示意圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成多晶硅薄膜后的器件剖面示意圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成多晶硅柵極后的器件剖面示意圖10為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成MOS器件后的器件剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式
為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點(diǎn)能夠更加明顯易懂，下面結(jié)合 附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
做詳細(xì)的說(shuō)明。
本發(fā)明的處理方法可以被廣泛地應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域中，并且可利用許 多適當(dāng)?shù)牟牧现谱?，下面是通過(guò)具體的實(shí)施例來(lái)加以說(shuō)明，當(dāng)然本發(fā)明 并不局限于該具體實(shí)施例，本領(lǐng)域內(nèi)的普通技術(shù)人員所熟知的一般的替 換無(wú)疑地涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍內(nèi)。
其次，本發(fā)明利用示意圖進(jìn)行了詳細(xì)描述，在詳述本發(fā)明實(shí)施例時(shí)，為了便于說(shuō)明，表示器件結(jié)構(gòu)的剖面圖會(huì)不依一般比例作局部放大，不 應(yīng)以此作為對(duì)本發(fā)明的限定，此外，在實(shí)際的制作中，應(yīng)包含長(zhǎng)度、寬 度及深度的三維空間尺寸。
本發(fā)明提供一種多晶硅薄膜的形成方法，包括步驟 提供襯底；
將所述襯底》文入沉積室內(nèi)；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量 上升時(shí)間；
按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底 上沉積多晶硅薄膜；
取出所述襯底。
可選地，所述反應(yīng)氣體包括硅烷，且所述硅烷的流量峰值可以在 100sccm至500sccm之間。
可選地，所述流量上升時(shí)間在10ms到60秒之間。
其中，根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的 流量上升時(shí)間，包括
當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)，縮短所述流量上升時(shí)間； 當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)值時(shí)，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。
其中，根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的 流量上升時(shí)間，還可以包括
通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定多晶硅薄膜的電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升 時(shí)間之間的關(guān)系曲線；
選擇與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照所述關(guān)系曲線確定反應(yīng) 氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；按所述流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
可選地，沉積多晶硅薄膜時(shí)，所述沉積室的溫度在530至650。C之 間，壓力在0.1至1Torr之間。
優(yōu)選地，沉積多晶硅薄膜時(shí)，還通入了載氣體。 本發(fā)明具有相同或相應(yīng)技術(shù)特征的一種柵-才及的形成方法，包括步
驟
提供襯底，且所述襯底上已形成柵氧化層； 將所述襯底放入沉積室內(nèi)；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量 上升時(shí)間；
按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底 上沉積多晶硅薄膜；
取出所述襯底；
對(duì)所述襯底進(jìn)行4冊(cè)才及圖形化處理；
刻蝕所述多晶硅薄膜及柵氧化層，形成柵極。
可選地，所述反應(yīng)氣體包括硅烷，且所述硅烷的流量峰值在100sccm 至500sccm之間。
可選地，所述流量上升時(shí)間在10ms到60秒之間。
其中，根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的 流量上升時(shí)間，包括
當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)，縮短所述流量上升時(shí)間； 當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)值時(shí)，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。
其中，根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的 流量上升時(shí)間，還可以包括
通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定多晶硅薄膜的電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升
10時(shí)間之間的關(guān)系曲線；
選擇與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線；
根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照所述關(guān)系曲線確定反應(yīng) 氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；
按所述流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
可選地，沉積多晶硅薄膜時(shí)，所述沉積室的溫度在530至650。C之 間，壓力在0.1至1Torr之間。
優(yōu)選地，沉積多晶硅薄膜時(shí)，還通入了載氣體。
本發(fā)明的多晶硅薄膜及柵極的形成方法，通過(guò)改變反應(yīng)氣體通入時(shí) 的流量上升時(shí)間，調(diào)整在晶片表面形成的底層多晶硅的晶格大小，進(jìn)而 改變形成的多晶硅薄膜(或多晶硅柵極)的電阻值。
具體地說(shuō)，可以通過(guò)縮短反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，增加在 襯底表面單位面積內(nèi)形成的多晶硅數(shù)量，使得底層多晶硅的晶格減小， 形成的多晶硅薄膜的電阻值相應(yīng)變大；或通過(guò)延長(zhǎng)反應(yīng)氣體通入時(shí)的流 量上升時(shí)間，減少在襯底表面單位面積內(nèi)形成的多晶硅數(shù)量，使得底層 多晶硅的晶格變大，形成的多晶硅薄膜的電阻值也相應(yīng)變小。
之所以只對(duì)反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間進(jìn)行調(diào)整， 一方面是因 為底層的晶格大小最為關(guān)鍵，對(duì)最終形成的多晶硅薄膜的電阻值影響較 大，在一定范圍內(nèi)，其對(duì)薄膜電阻值的調(diào)整的效果甚至比改變多晶硅薄 膜厚度實(shí)現(xiàn)其電阻值的調(diào)整效果還好。(且多晶硅薄膜的厚度通常由器 件性能所決定，不能輕易改變，通過(guò)改變多晶硅薄膜厚度實(shí)現(xiàn)對(duì)薄膜電 阻值的調(diào)整并不實(shí)用。)
另一方面，僅改變反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間對(duì)于形成的多晶 硅薄膜的厚度等性能影響很小，可以不用改變生長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)的其它 工藝條件，而得到與該流量上升時(shí)間調(diào)整前基本相同的多晶硅薄膜，實(shí) 現(xiàn)起來(lái)方^f更、靈活。
ii第一實(shí)施例
本發(fā)明第一實(shí)施例提供了一種多晶硅薄膜的形成方法，圖3為本發(fā) 明第一實(shí)施例中多晶硅薄膜形成方法的流程圖，圖4和圖5為說(shuō)明本發(fā) 明第一實(shí)施例的示意圖，下面結(jié)合圖3至圖5對(duì)本發(fā)明第一實(shí)施例進(jìn)行 詳細(xì)說(shuō)明。
步驟301:提供襯底。
本實(shí)施例中的襯底(substrate )可以為單純的硅襯底，也可以為已 形成一定結(jié)構(gòu)的襯底，如可以在襯底表面已形成氧化硅層、或已形成淺 溝槽隔離結(jié)構(gòu)等。另外，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中，該襯底還可以由其 它材料制成，由鍺材料、砷化鎵材料或碳化硅材料等。
步驟302:將所述襯底方文入沉積室內(nèi)。
本實(shí)施例中采用化學(xué)氣相沉積的方法形成多晶硅薄膜。如，可以采 用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD， Low Pressure Chemical Vapor Deposition) 設(shè)備或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD ， Plasma Enhance Chemical Vapor Deposition)設(shè)備等(具體地，可以是應(yīng)用材料或TEL公司生產(chǎn)的 沉積i史備中的一種)。對(duì)應(yīng)地，本步驟中的沉積室可以是低壓化學(xué)氣相 沉積(LPCVD)設(shè)備的爐管型的沉積室；或等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉 積(PECVD)設(shè)備的腔室型的沉積室等。
步驟303:根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入 時(shí)的流量上升時(shí)間。
圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例中設(shè)置反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間的 示意圖，如圖4所示，圖中橫坐標(biāo)為時(shí)間，縱坐標(biāo)為反應(yīng)氣體流量，400 為設(shè)定的要達(dá)到的反應(yīng)氣體流量峰值(即，通入的反應(yīng)氣體流量穩(wěn)定后 的值)，線條401、 402、 403分別說(shuō)明了三種不同流量上升時(shí)間時(shí)的反 應(yīng)氣體流量變化情況。通過(guò)對(duì)401、 402和403三種情況下形成的多晶 硅薄膜的電阻值進(jìn)行分別測(cè)試，發(fā)現(xiàn)401條件下形成的多晶石圭薄膜電阻值最大，402其次，403最小。
原因在于達(dá)到預(yù)定的反應(yīng)氣體的流量峰值需要一定的上升時(shí)間， 三種情況中，線條401的斜率最大，相應(yīng)地，其所設(shè)定的反應(yīng)氣體通入 時(shí)的流量上升時(shí)間最短，氣體通入時(shí)的初始速率最快，形成底層多晶硅 薄膜時(shí)，單位時(shí)間內(nèi)打到襯底表面單位面積的反應(yīng)氣體最多，生成的多 晶硅晶格最小，其所形成的多晶硅薄膜的電阻值也就相應(yīng)最大。
而線條403的斜率最小，表示其所設(shè)定的反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上 升時(shí)間最長(zhǎng)，氣體通入時(shí)的初始速率最慢，形成底層多晶硅薄膜時(shí)，單 位時(shí)間內(nèi)打到襯底表面單位面積的反應(yīng)氣體最少，生成的多晶硅晶格最 大，其所形成的多晶硅薄膜的電阻值也就相應(yīng)最小。
根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)結(jié)果，本步中可以根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜電阻調(diào)節(jié)值 確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，如
A、 當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)(即需要加大多晶硅薄膜的電阻值 時(shí))，縮短所述流量上升時(shí)間。如，當(dāng)預(yù)定的電阻值為320Q,而實(shí)際生 長(zhǎng)多晶硅后得到的電阻值為300Q時(shí)，可以利用本實(shí)施例的方法對(duì)多晶 硅薄膜的生長(zhǎng)工藝進(jìn)行調(diào)整，使后面生長(zhǎng)的多晶硅薄膜的電阻值可以增 大到320Q。此時(shí)，預(yù)定的電阻調(diào)節(jié)值為正的20Q,這一電阻值的改變 可以通過(guò)縮短一定的反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間而實(shí)現(xiàn)。
B、 當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)值時(shí)(即需要減小多晶硅薄膜的電阻值 時(shí))，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。如，當(dāng)預(yù)定的電阻值為320Q，而實(shí)際生 長(zhǎng)多晶硅后得到的電阻值為340Q時(shí)，預(yù)定的電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)的20Cl， 這一電阻值的改變可以通過(guò)延長(zhǎng)一定的通入反應(yīng)氣體時(shí)的流量上升時(shí) 間而實(shí)現(xiàn)。
圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間與多晶 硅薄膜電阻值間的關(guān)系圖，如圖5所示，圖中橫坐標(biāo)為反應(yīng)氣體通入時(shí) 的流量上升時(shí)間，縱坐標(biāo)為多晶硅薄膜的電阻值。501為實(shí)驗(yàn)得到的多晶硅薄膜厚度為2000A左右時(shí)的各數(shù)據(jù)點(diǎn)，502為根據(jù)各數(shù)據(jù)點(diǎn)擬合得 到的曲線?？梢钥吹?，隨著反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間的延長(zhǎng)，生 成的薄膜的電阻值越來(lái)越小。
實(shí)際操作中，本步中根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣 體通入時(shí)的流量上升時(shí)間的具體才喿作步驟還可以如下
步驟303 - 1:通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別確定不同情況下(如不同薄膜厚度下、 不同反應(yīng)氣體下、不同反應(yīng)氣體的流量峰值下、不同腔室壓力下、不同 腔室溫度下等)的多晶硅薄膜電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間 之間的關(guān)系曲線；
步驟303 - 2:選擇與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線 (如厚度為2000A時(shí)可以選擇圖5中所示的曲線)；
步驟303 - 3:根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照該關(guān)系曲線 確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；
步驟303 -4:按該流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)，從而得到 接近預(yù)定電阻值的多晶硅薄膜。
本實(shí)施例中的反應(yīng)氣體為硅烷(SiHt)，在本發(fā)明的其它實(shí)施例中， 該反應(yīng)氣體還可以為其它可用于生長(zhǎng)多晶硅的硅源氣體，如乙硅烷 (S諷)等。
本實(shí)施例中，反應(yīng)氣體——如，硅烷的流量峰值可以設(shè)定在100sccm 至500sccm之間，如為100sccm、 200sccm、 300sccm、 400sccm或500sccm等。
為了兼顧電阻值調(diào)節(jié)范圍及生產(chǎn)效率的要求，通?？梢栽?0ms到 60秒之間根據(jù)電阻調(diào)節(jié)值的要求對(duì)反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間進(jìn) 行調(diào)整，如可以為10ms 、 l秒、5秒、10秒、30秒、45秒或60秒等。 另外，本實(shí)施例中，該流量上升時(shí)間可以通過(guò)質(zhì)量流量控制器(MFC， Mass Flow Control)設(shè)定。
14步驟304:按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體， 在所述襯底上沉積多晶硅薄膜。
本實(shí)施例中，本步沉積所釆用的工藝條件可以為沉積室溫度在530 至650。C之間，如為530、 550、 600、 620或650°C等；沉積室壓力在 O.l至lTorr之間，如為0.1、 0.2、 0.3、 0.5或lTorr等。
本實(shí)施例中，沉積多晶硅薄膜時(shí)未加入載氣體，但在本發(fā)明的其它 實(shí)施例中，為了稀釋反應(yīng)氣體或?yàn)榱苏{(diào)節(jié)沉積室壓力，可以同時(shí)加入載 氣體，如氮?dú)獾?。具體的載氣體的流量可以由反應(yīng)氣體的流量、沉積室 壓力的要求等確定。
本實(shí)施例中，該多晶硅薄膜可用于形成0.18微米技術(shù)結(jié)點(diǎn)時(shí)的 MOS器件的柵極，此時(shí)其厚度可以在2000A左右，在本發(fā)明的其它實(shí) 施例中，該多晶硅薄膜還可用于形成其它器件，其具體的厚度由該器件 的具體要求決定。
本實(shí)施例中為了精確控制多晶硅薄膜的生長(zhǎng)厚度，本步多晶硅薄膜 的沉積是非摻雜的，其僅向沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體一一硅烷。在本發(fā)明 的其它實(shí)施例中，本步多晶硅薄膜的沉積也可以是摻雜型的，此時(shí)在生 長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)可以同時(shí)通入摻雜氣體。
步驟305:取出所述襯底，完成多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
本實(shí)施例中生長(zhǎng)的是非摻雜的多晶硅薄膜，在后續(xù)生產(chǎn)中，還可以 對(duì)其進(jìn)行摻雜處理，如利用硼(B)進(jìn)行離子注入，再利用快速熱退火 (RTA)對(duì)硼離子進(jìn)行激活，實(shí)現(xiàn)在較大范圍內(nèi)對(duì)多晶硅薄膜電阻值的 調(diào)整。
本實(shí)施例的多晶硅薄膜的形成方法，可以在發(fā)現(xiàn)多晶硅薄膜電阻值 與預(yù)定值出現(xiàn)較小偏差時(shí)(通常在數(shù)十歐姆內(nèi))，按照事先得到的關(guān)系 曲線，改變生長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)的反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，方便、 靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅薄膜電阻值的微調(diào)，從而使后續(xù)生長(zhǎng)的多晶硅薄膜所具有的電阻值更接近預(yù)定值，確保其滿足器件制作的要求，提高產(chǎn)品 的成品率。
第二實(shí)施例
本實(shí)施例提供一種多晶硅柵極的形成方法，通過(guò)改變生成多晶硅薄 膜時(shí)反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，調(diào)整形成的多晶硅薄膜的電阻 值，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅柵極電阻值的微調(diào)。
圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例中柵極形成方法的流程圖，圖7至圖10 為說(shuō)明本發(fā)明第二實(shí)施例的器件剖面示意圖，下面結(jié)合圖6至圖10對(duì) 本發(fā)明第二實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
步驟601:提供襯底，且所述襯底上已形成柵氧化層。
圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例中提供的襯底的剖面示意圖，如圖7所示， 本實(shí)施例中要制造的是0.13pm技術(shù)結(jié)點(diǎn)的MOS器件的柵極，本步中 所提供的襯底(substrate )為在硅襯底100上已形成0.13pm技術(shù)結(jié)點(diǎn)下 的淺溝槽隔離結(jié)構(gòu)101及4冊(cè)氧化硅層102的襯底。
步驟602:將所述襯底;^丈入沉積室內(nèi)。
本實(shí)施例中采用化學(xué)氣相沉積的方法形成多晶硅薄膜。具體地，可 以采用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)設(shè)備或等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)設(shè)備等，對(duì)應(yīng)地，本步驟中的沉積室可以是低壓化學(xué)氣相沉積 (LPCVD)設(shè)備的爐管型的沉積室；或等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積 (PECVD)設(shè)備的腔室型的沉積室等。
步驟603:根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入 時(shí)的流量上升時(shí)間。
本步中可以根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入 時(shí)的流量上升時(shí)間，如當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)(即需要加大多晶 硅薄膜的電阻值時(shí))，縮短所述流量上升時(shí)間。當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)
值時(shí)(即需要減小多晶硅薄膜的電阻值時(shí))，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。實(shí)際操作中，還可以先實(shí)驗(yàn)確定本實(shí)施例多晶硅薄膜生長(zhǎng)條件下多 晶硅薄膜電阻值隨反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間的變化曲線。然后， 當(dāng)在生產(chǎn)中發(fā)現(xiàn)多晶硅薄膜電阻值發(fā)生偏差，需要對(duì)其進(jìn)行微調(diào)時(shí)，再 根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照該曲線的規(guī)律確定反應(yīng)氣體 通入時(shí)的流量上升時(shí)間。按該流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)，就 可以得到接近預(yù)定電阻值的多晶硅薄膜。
此時(shí)，具體的梯:作步驟可以如下
步驟603 - 1:通過(guò)實(shí)驗(yàn)分別確定不同情況下(如不同薄膜厚度下、 不同反應(yīng)氣體下、不同反應(yīng)氣體的流量峰值下、不同腔室壓力下、不同 腔室溫度下等)的多晶硅薄膜電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間 之間的關(guān)系曲線；
步驟603 - 2:選擇與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線 (如薄膜厚度為1700A時(shí)，可以選擇對(duì)應(yīng)該厚度的關(guān)系曲線)；
步驟603 - 3:根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照該關(guān)系曲線 確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；
步驟603 -4:按該流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)，從而得到 接近預(yù)定電阻值的多晶硅薄膜。
步驟604:按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體， 在所述襯底上沉積多晶硅薄膜。
本實(shí)施例中，本步沉積所采用的工藝條件為沉積室溫度在530至 650。C之間，如為530、 550、 600、 620或650°C;沉積室壓力在0.1至 lTorr之間，如為O.l、 0.2、 0.3、 0.5或1Torr。
本實(shí)施例中的反應(yīng)氣體為硅烷(SiH4),在本發(fā)明的其它實(shí)施例中， 該反應(yīng)氣體還可以為其它可用于生長(zhǎng)多晶硅的硅源氣體，如乙硅烷 (Si2H6)等。
本實(shí)施例中，反應(yīng)氣體——如，硅烷的流量峰值可以設(shè)定在100sccm至500sccm之間，如為訓(xùn)sccm、 200sccm, 300sccm、 400sccm或500sccm等。
為了兼顧電阻值調(diào)節(jié)范圍及生產(chǎn)效率的要求，本實(shí)施例中選擇在 10ms到60秒之間根據(jù)電阻調(diào)節(jié)值的要求對(duì)反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升 時(shí)間進(jìn)行調(diào)整，如可以為10ms 、 1秒、5秒、10秒、30秒、45秒或 60秒等。另外，本實(shí)施例中，該流量上升時(shí)間可以通過(guò)質(zhì)量流量控制器 (MFC, Mass Flow Control)設(shè)定。
本實(shí)施例中，沉積多晶硅薄膜時(shí)未加入載氣體，但在本發(fā)明的其它 實(shí)施例中，為了稀釋反應(yīng)氣體或?yàn)榱苏{(diào)節(jié)沉積室壓力，可以同時(shí)加入載 氣體，如氮?dú)獾取＞唧w的載氣體的流量可以由反應(yīng)氣體流量、沉積室壓 力等的要求確定。
本實(shí)施例中，該多晶硅薄膜可用于形成0.13微米技術(shù)結(jié)點(diǎn)時(shí)的 MOS器件的4冊(cè)極，此時(shí)其厚度可以在1700A左右，在本發(fā)明的其它實(shí) 施例中，該多晶硅薄膜還可用于形成其它技術(shù)結(jié)點(diǎn)的MOS器件的柵極， 其的具體厚度由該器件的具體要求決定。
本實(shí)施例中為了精確控制多晶硅薄膜的生長(zhǎng)厚度，本步多晶硅薄膜 的沉積是非摻雜的，其僅向沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體一一硅烷。在本發(fā)明 的其它實(shí)施例中，本步多晶硅薄膜的沉積也可以是摻雜型的，此時(shí)在生 長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)可以同時(shí)通入摻雜氣體。
步驟605:取出所述村底，完成多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
本實(shí)施例中生長(zhǎng)的是非摻雜的多晶硅薄膜，在后續(xù)生產(chǎn)中，還需要 對(duì)其進(jìn)行摻雜處理，如利用硼(B)進(jìn)行離子注入，再利用快速熱退火 (RTA)對(duì)硼離子進(jìn)行激活，實(shí)現(xiàn)在較大范圍內(nèi)對(duì)多晶硅薄膜的電阻值 的調(diào)整(該摻雜處理對(duì)電阻值影響較大，不易微調(diào)，通常確定后不再輕 易改變)。
圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成多晶硅薄膜后的器件剖面示意圖，
18如圖8所示，在柵氧化層702上形成了多晶硅薄膜703。 步驟606:對(duì)所述襯底進(jìn)行柵極圖形化處理。
利用光刻工藝對(duì)襯底進(jìn)行柵極圖形化處理，將需要形成柵極的區(qū)域 保護(hù)起來(lái)。
步驟607:刻蝕所述多晶硅薄膜及柵氧化層，形成柵極。
圖9為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成多晶石圭才冊(cè);敗后的器件剖面示意圖， 如圖9所示，對(duì)多晶硅薄膜703及柵氧化層702進(jìn)行刻蝕，形成了多晶 硅柵極。
形成4冊(cè);歐后，還可以繼續(xù)對(duì)其進(jìn)行處理以形成MOS器件。圖10 為本發(fā)明第二實(shí)施例中形成MOS器件后的器件剖面示意圖，如圖10 所示，通過(guò)離子注入(本實(shí)施例中注入的為硼離子)和相應(yīng)的熱退火處 理，降低多晶硅柵極的電阻值，并在柵極兩側(cè)形成輕摻雜源/漏區(qū)(LDD， Lightly Doped Drain-Source ) 707;再沉積才冊(cè)極側(cè)壁介質(zhì)層，刻蝕形成柵 極側(cè)壁層704;最后，以柵-極和棚-極側(cè)壁層704為掩膜再次進(jìn)行離子注 入，形成源/漏區(qū)705和706。
采用本實(shí)施例的柵極形成方法形成的柵極，可以在發(fā)現(xiàn)多晶硅柵極 的電阻值與預(yù)定值出現(xiàn)較小偏差時(shí)，僅通過(guò)改變生長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)反應(yīng) 氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間而實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅柵極電阻值的微調(diào)，確保后 面形成的多晶硅柵極的電阻值更接近預(yù)定值，有效提高產(chǎn)品的成品率。
本發(fā)明的多晶硅薄膜及柵極的形成方法，還可用于消除因不同設(shè)備 而導(dǎo)致的工藝結(jié)果的差異，如由離子注入設(shè)備1進(jìn)行離子注入的多晶硅 薄膜的電阻值總是略小(后面形成的柵極電阻值也就略小)，則可以在 生長(zhǎng)多晶硅薄膜時(shí)，在對(duì)要送到離子注入設(shè)備l中進(jìn)行離子注入的襯底 進(jìn)行生長(zhǎng)時(shí)，縮短反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，使其電阻值略升， 彌補(bǔ)因離子注入設(shè)備1的緣故導(dǎo)致的薄膜電阻值(或柵極電阻值)略小 的問(wèn)題。
19本發(fā)明雖然以較佳實(shí)施例公開如上，但其并不是用來(lái)限定本發(fā)明， 任何本領(lǐng)域技術(shù)人員在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，都可以做出可能 的變動(dòng)和修改，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)當(dāng)以本發(fā)明權(quán)利要求所界定的 范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1、一種多晶硅薄膜的形成方法，其特征在于，包括步驟提供襯底；將所述襯底放入沉積室內(nèi)；根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底上沉積多晶硅薄膜；取出所述襯底。
2、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包 括硅烷。
3、 如權(quán)利要求2所述的形成方法，其特征在于所述硅烷的流量 峰值在100sccm至500sccm之間。
4、 如權(quán)利要求2或3所述的形成方法，其特征在于所述流量上 升時(shí)間在10ms到60秒之間。
5、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于根據(jù)預(yù)定的多晶 硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，包括當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)，縮短所述流量上升時(shí)間；當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)值時(shí)，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。
6、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于根據(jù)預(yù)定的多晶 硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定多晶硅薄膜的電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升 時(shí)間之間的關(guān)系曲線；選擇與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線；根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照所述關(guān)系曲線確定反應(yīng) 氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；按所述流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
7、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于沉積多晶硅薄膜 時(shí)，所述沉積室的溫度在530至650。C之間，壓力在O.l至1Torr之間。
8、 如權(quán)利要求1所述的形成方法，其特征在于沉積多晶硅薄膜 時(shí)，還通入了載氣體。
9、 一種柵極的形成方法，其特征在于，包括步驟 提供襯底，且所述襯底上已形成柵氧化層； 將所述襯底;^文入沉積室內(nèi)；根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量 上升時(shí)間；^換照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底 上沉積多晶硅薄膜；取出所述襯底；對(duì)所述襯底進(jìn)行柵極圖形化處理； 刻蝕所述多晶硅薄膜及柵氧化層，形成柵極。
10、 如權(quán)利要求9所述的形成方法，其特征在于所述反應(yīng)氣體包 括硅烷。
11、 如權(quán)利要求10所述的形成方法，其特征在于所述珪烷的流 量峰值在100sccm至500sccm之間。
12、 如權(quán)利要求IO或11所述的形成方法，其特征在于所述流量 上升時(shí)間在10ms到60秒之間。
13、 如權(quán)利要求9所述的形成方法，其特征在于根據(jù)預(yù)定的多晶 硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，包括當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為正值時(shí)，縮短所述流量上升時(shí)間； 當(dāng)所述電阻調(diào)節(jié)值為負(fù)值時(shí)，延長(zhǎng)所述流量上升時(shí)間。
14、 如權(quán)利要求9所述的形成方法，其特征在于根據(jù)預(yù)定的多晶 硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間，包括通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定多晶硅薄膜的電阻值與反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升 時(shí)間之間的關(guān)系曲線；選捧與要調(diào)整電阻值的多晶硅薄膜相對(duì)應(yīng)的關(guān)系曲線；根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值按照所述關(guān)系曲線確定反應(yīng) 氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；按所述流量上升時(shí)間進(jìn)行多晶硅薄膜的生長(zhǎng)。
15、 如權(quán)利要求9所述的形成方法，其特征在于沉積多晶硅薄膜 時(shí)，所述沉積室的溫度在530至650。C之間，壓力在0.1至1Torr之間。
16、 如權(quán)利要求9所述的形成方法，其特征在于沉積多晶硅薄膜 時(shí)，還通入了載氣體。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅薄膜的形成方法，包括步驟提供襯底；將所述襯底放入沉積室內(nèi)；根據(jù)預(yù)定的多晶硅薄膜的電阻調(diào)節(jié)值確定反應(yīng)氣體通入時(shí)的流量上升時(shí)間；按照所述流量上升時(shí)間向所述沉積室內(nèi)通入反應(yīng)氣體，在所述襯底上沉積多晶硅薄膜；取出所述襯底。本發(fā)明的多晶硅薄膜的形成方法可以方便、靈活地實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅薄膜電阻值的微調(diào)。本發(fā)明還對(duì)應(yīng)公開了一種柵極的形成方法，其可以實(shí)現(xiàn)對(duì)多晶硅柵極電阻值的微調(diào)，有效地提高了器件的成品率。
文檔編號(hào)H01L21/205GK101651094SQ200810041809
公開日2010年2月17日 申請(qǐng)日期2008年8月15日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月15日
發(fā)明者劉培芳, 涂火金, 王海峰, 范建國(guó), 蔡丹華 申請(qǐng)人:中芯國(guó)際集成電路制造(上海)有限公司