專利名稱：多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及半導(dǎo)體集成電路領(lǐng)域，特別是涉及一種低電阻率的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
多晶硅薄膜在集成電路制造中有許多重要的應(yīng)用。場效應(yīng)管一般在單晶硅襯底上生長一層很薄的柵氧化層，然后淀積一層多晶硅后進行光刻和刻蝕形成柵極。在半導(dǎo)體制造工藝中，也常常將高電導(dǎo)率的鎢、鈦、鈷等的硅化物做在多晶硅上，從而形成具有較低方塊電阻的薄膜互聯(lián)結(jié)構(gòu)。在一些采用多晶硅柵極的半導(dǎo)體器件中，為了提高器件性能，通常希望柵極電阻能比較小。降低多晶硅柵極電阻的方法一般有如下幾種增加多晶硅厚度；對多晶硅進行摻雜；在多晶硅上淀積鈦、鈷等金屬形成金屬硅化物。但一般由于工藝限制或條件極限，多晶硅柵極電阻降低到一定值后很難再降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，能夠在現(xiàn)有工藝條件下， 進一步降低多晶硅柵極的電阻；為此，本發(fā)明還要提供一種所述多晶硅柵結(jié)構(gòu)的制作方法。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的多晶硅柵結(jié)構(gòu)包括硅襯底，位于該硅襯底上的一層?xùn)叛趸瘜樱晃挥谒鰱叛趸瘜由系木哂卸鄬咏Y(jié)構(gòu)的柵極，該多層結(jié)構(gòu)由上至下依次為金屬硅化物，鎢硅和多晶硅。所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的制作方法如下步驟一、在硅襯底上形成柵氧化層，并在該柵氧化層上淀積一層多晶硅；步驟二、在所述多晶硅上淀積一層鎢硅；步驟三、在所述鎢硅上淀積一層硅；步驟四、對步驟三中淀積的硅、以及前述的鎢硅和多晶硅進行光刻和刻蝕，形成柵極層；步驟五、淀積一層氧化層并通過光刻和刻蝕在柵極層的兩側(cè)形成氧化硅側(cè)壁；步驟六、淀積一層二氧化硅層，并通過光刻和刻蝕該二氧化硅層后形成位于所述柵氧化層上方的二氧化硅阻擋層；步驟七、在所述硅的上端淀積一層難溶金屬層，并通過快速退火后形成金屬硅化物層；步驟八、進行選擇性刻蝕將未形成金屬硅化物層的難溶金屬層去除。本發(fā)明通過在鎢硅上制作一層具有更低電阻率的金屬硅化物層，得到多層結(jié)構(gòu)的多晶硅柵極，可以較明顯的降低柵極電阻。一般采用鎢硅工藝，柵極電阻率大概為2 5ohms/sq,而采用鈦硅化合物工藝，柵電阻率大概為2 50hmS/Sq。本發(fā)明中采用的多層結(jié)構(gòu)的多晶硅柵極(復(fù)合結(jié)構(gòu))，柵極電阻率最小可以做到lohms/sq。


下面結(jié)合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細的說明圖1是現(xiàn)有的多晶硅柵結(jié)構(gòu)示意圖；圖2-7是本發(fā)明的多晶硅柵結(jié)構(gòu)制作方法一實施例工藝流程圖。
具體實施例方式參見圖1所示，現(xiàn)有的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)采用多晶硅和低電阻率的鎢硅作為柵極， 在多晶硅和鎢硅淀積后通過光刻和刻蝕、多晶硅側(cè)壁制作，離子注入及退火等工藝后，形成柵極。本發(fā)明的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)是在在鎢硅后淀積一層硅，通過光刻和刻蝕后形成柵極，后續(xù)工藝在柵極上淀積一層難溶金屬層，該難溶金屬與硅發(fā)生反應(yīng)生成具有低電阻率的金屬硅化物層，從而得到低電阻率的多晶硅柵極。具體實現(xiàn)的方法如下第一步，參見圖2所示，在硅襯底1形成柵氧化層2，并在該柵氧化層2上依次淀積一層多晶硅3，鎢硅4和硅5。所述多晶硅3厚度為500 3000A，所述鎢硅4厚度為1000 3000A，鎢硅4中硅與鎢的質(zhì)量成分比為2 1 3 1。第二步，參見圖3所示，對所述硅5、鎢硅4和多晶硅3進行光刻和刻蝕形成柵極層?？涛g時停止在所述柵氧化層2上。第三步，參見圖4所示，淀積一層氧化層，通過光刻和刻蝕在柵極層的兩側(cè)形成氧化硅側(cè)壁6。第四步，參見圖5所示，淀積一層二氧化硅層，通過光刻和刻蝕該二氧化硅層將需要形成金屬硅化物位置的二氧化硅去除，其余位置的二氧化硅保留，形成位于所述柵氧化層2上方的二氧化硅阻擋層7，該二氧化硅層7用于金屬硅化物形成的阻擋層。第五步，參見圖6所示，淀積一層難溶金屬層8，例如濺射淀積一層金屬鈦，此外， 還可以選擇淀積金屬鈷、鎳等，難溶金屬層8的厚度為100 2000A。第六步，通過快速退火，使金屬鈦8與硅5發(fā)生反應(yīng)形成鈦硅化物9 (即金屬硅化物層9)，然后采用濕法刻蝕選擇性去除未參與反應(yīng)的金屬鈦8，保留二氧化硅阻擋層7和氧化層側(cè)壁6。最終形成的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)如圖7所示。當(dāng)然所述金屬硅化物層9還可以是鈷硅化物或鎳硅化物等，厚度為100 2000A。本發(fā)明通過制作具有多層結(jié)構(gòu)的多晶硅柵極，從而得到低電阻率的多晶硅柵極。以上通過具體實施例對本發(fā)明進行了詳細的說明，但這些并非構(gòu)成對本發(fā)明的限制。在不脫離本發(fā)明原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員還可做出許多變形和改進，這些也應(yīng)視為本發(fā)明的保護范圍。
權(quán)利要求
1.一種多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，包括硅襯底，位于該硅襯底上的一層?xùn)叛趸瘜樱黄涮卣髟谟?，還包括位于所述柵氧化層上的具有多層結(jié)構(gòu)的柵極，該多層結(jié)構(gòu)由上至下依次為金屬硅化物，鎢硅和多晶硅。
2.如權(quán)利要求1所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述金屬硅化物為鈦硅化物、鈷硅化物或鎳硅化物，厚度為100 2000A。
3.如權(quán)利要求ι所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述多晶硅厚度為500 3000A。
4.如權(quán)利要求ι所述的柵極結(jié)構(gòu)，其特征在于所述鎢硅厚度為1000 3000A，鎢硅中硅與鎢的質(zhì)量成分比為2 1 3 1。
5.一種如權(quán)利要求1-4中任一所述的多晶硅柵極結(jié)構(gòu)制作方法，包括如下步驟 步驟一、在硅襯底上形成柵氧化層，并在該柵氧化層上淀積一層多晶硅； 步驟二、在所述多晶硅上淀積一層鎢硅；其特征在于，還包括，步驟三、在所述鎢硅上淀積一層硅；步驟四、對步驟三中淀積的硅、以及前述的鎢硅和多晶硅進行光刻和刻蝕，形成柵極層；步驟五、淀積一層氧化層并通過光刻和刻蝕在柵極層的兩側(cè)形成氧化硅側(cè)壁； 步驟六、淀積一層二氧化硅層，并通過光刻和刻蝕該二氧化硅層后形成位于所述柵氧化層上方的二氧化硅阻擋層；步驟七、在所述硅的上端淀積一層難溶金屬層，并通過快速退火后形成金屬硅化物層；步驟八、進行選擇性刻蝕將未形成金屬硅化物層的難溶金屬層去除。
6.如權(quán)利要求5所述的制作方法，其特征在于所述難溶金屬為鈦、鈷或鎳。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種多晶硅柵極結(jié)構(gòu)，包括硅襯底，位于該硅襯底上的一層?xùn)叛趸瘜?；位于所述柵氧化層上的具有多層結(jié)構(gòu)的柵極，該多層結(jié)構(gòu)由上至下依次為金屬硅化物，鎢硅和多晶硅。本發(fā)明還公開了一種所述多晶硅柵極結(jié)構(gòu)的制作方法。本發(fā)明能進一步降低多晶硅柵極的電阻，柵極電阻率最小可以做到1ohms/sq。
文檔編號H01L21/283GK102376756SQ20101026530
公開日2012年3月14日 申請日期2010年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年8月26日
發(fā)明者劉繼全, 彭虎 申請人:上海華虹Nec電子有限公司