形成柵極的方法
【專利摘要】一種形成柵極的方法，包括提供襯底；在所述襯底表面形成柵介質(zhì)層；對所述柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤；對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃；在吹掃過的柵介質(zhì)層表面上形成柵極層；圖形化所述柵極層以形成柵極。本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點：對襯底的表面進行還原氣體焙烤以及吹掃處理，去除了所述柵介質(zhì)層表面上的雜質(zhì)，減小了后續(xù)步驟中在所述柵介質(zhì)層表面形成柵極層時產(chǎn)生凸起缺陷的幾率。
【專利說明】形成柵極的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及半導體制造技術(shù)，具體涉及一種形成柵極的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著集成電路制造技術(shù)的不斷革新，集成電路中的各種元件的尺寸不斷縮小，同時功能化密度不斷增大。在按比例縮小的原則下不斷發(fā)展的集成電路制造技術(shù)提高了生產(chǎn)效率，降低了制造成本；同時，也帶來了高功耗的問題。通過應(yīng)用具有低功耗特點的半導體器件，例如，互補金屬氧化物半導體7 16仏1 0x1(16 8611110011(11101:01-, 0108)器件具有較低的功耗。
[0003]在半導體器件上形成柵極層的過程當中，在柵極層上容易產(chǎn)生凸起缺陷(811即1)6^601:)0
[0004]如圖1和圖2所示為現(xiàn)有的半導體器件形成柵極的方法，這種方法先是在半導體器件的襯底1上形成半導體材料層4 (如圖1所示),這種方法形成的半導體材料層4上很容易產(chǎn)生凸起缺陷3，進而致使最后形成的柵極5上也帶有所述凸起缺陷3 (如圖2所示兄
[0005]由于半導體器件特征尺寸變小，所述凸起缺陷對半導體器件的影響將更為明顯，尤其會影響到半導體器件的成品良率；此時，對于柵極層的要求也相應(yīng)的變高。
[0006]在此同時，對半導體器件所采用的晶圓之間厚度的統(tǒng)一性控制、晶圓的厚度、尺寸的控制以及形成柵極層的溫度等條件控制要求也變得越來越嚴格。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明解決的問題是減少在形成柵極層時產(chǎn)生凸起缺陷的幾率。
[0008]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種形成柵極的方法，包括:
[0009]提供襯底；
[0010]在所述襯底表面形成柵介質(zhì)層；
[0011〕 對所述柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤；
[0012]對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃；
[0013]在吹掃過的柵介質(zhì)層表面上形成柵極層；
[0014]圖形化所述柵極層以形成柵極。
[0015]可選的，采用高介電常數(shù)材料制成所述柵介質(zhì)層。
[0016]可選的，所述還原氣體焙烤的步驟包括:采用氫氣對所述柵介質(zhì)層表面進行焙烤。
[0017]可選的，所述還原氣體焙烤的步驟包括:采用氘氣對所述柵介質(zhì)層表面進行焙烤。
[0018]可選的，所述還原氣體焙烤的步驟包括:焙烤溫度在400?800攝氏度的范圍，焙烤壓強在0.1?700托的范圍。
[0019]可選的，所述還原氣體焙烤步驟包括:在所述還原氣體中混入氮氣。
[0020]可選的，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:采用氯化氫氣體對柵介質(zhì)層表面進行吹掃。
[0021]可選的，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:采用二氯乙烷氣體對柵介質(zhì)層表面進行吹掃。
[0022]可選的，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:吹掃溫度在400?800攝氏度的范圍。
[0023]可選的，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:吹掃壓強在0.1?700托的范圍。
[0024]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:采用硅烷形成所述柵極層。
[0025]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:采用乙硅烷形成所述柵極層。
[0026]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:通過化學氣相沉積的方法形成所述柵極層。
[0027]可選的，所述化學氣相沉積具體為低壓化學氣相沉積。
[0028]可選的，在低壓化學氣相沉積時，沉積溫度在450?750攝氏度的范圍，沉積壓強在0.1?300托的范圍。
[0029]可選的，所述柵極層形成在晶圓上，所述形成柵極層的步驟包括:分別在單個晶圓上形成所述柵極層。
[0030]可選的，所述柵極層形成在晶圓上，所述形成柵極層的步驟包括:同時在多個晶圓上形成所述柵極層。
[0031]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:通過爐管在所述晶圓上形成柵極層。
[0032]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:所述柵極層為多晶硅層。
[0033]可選的，所述形成柵極層的步驟包括:所述柵極層為非晶硅層。
[0034]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的技術(shù)方案具有以下優(yōu)點:
[0035]對柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤以及吹掃處理，去除了所述柵介質(zhì)層表面上的雜質(zhì)，減小了后續(xù)步驟中在所述柵介質(zhì)層表面形成柵極層時產(chǎn)生凸起缺陷的幾率。
[0036]進一步，采用氫氣或者氘氣對所述柵介質(zhì)層表面進行焙烤，可以去除所述柵介質(zhì)層表面的碳、氧等雜質(zhì)。
[0037]進一步，采用氯化氫氣體或者二氯乙烷氣體對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃，可以去除所述柵介質(zhì)層表面的金屬雜質(zhì)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0038]圖1至圖2是現(xiàn)有技術(shù)制作柵極的示意圖；
[0039]圖3至圖8是本發(fā)明形成柵極的方法一實施例形成柵極的示意圖。

【具體實施方式】
[0040]現(xiàn)有的制作柵極的方法易在柵極層上形成凸起缺陷，而所述凸起缺陷產(chǎn)生的主要原因之一是在形成柵極層的生長表面上殘留有雜質(zhì)。
[0041]在形成所述柵極層的過程中，在形成柵極層的生長表面上，所述凸起缺陷多形成在殘留有雜質(zhì)的部位，原因在于這些殘留的雜質(zhì)容易使沉積物的晶粒成核速率加快而產(chǎn)生堆積，進而產(chǎn)生所述凸起缺陷。
[0042]進一步的，所述凸起缺陷將帶入之后的柵極層的圖形化步驟當中，使得最終形成的柵極也帶有所述的凸起缺陷，嚴重影響了整個半導體器件的性能。
[0043]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種形成柵極的方法，所述方法大致包括以下步驟:
[0044]步驟31，提供襯底；
[0045]步驟32，在所述襯底表面形成柵介質(zhì)層；
[0046]步驟33，對所述柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤；
[0047]步驟54，對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃；
[0048]步驟35，在吹掃過的柵介質(zhì)層表面上形成柵極層；
[0049]步驟36，圖形化所述柵極層以形成柵極。
[0050]通過上述步驟，可以較為徹底的去除殘留在所述柵介質(zhì)層表面的雜質(zhì)，以方便所述柵極層生長，進而減小在后續(xù)步驟中形成柵極層時產(chǎn)生所述凸起缺陷的幾率。
[0051]為使本發(fā)明的上述目的、特征和優(yōu)點能夠更為明顯易懂，下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實施例做詳細的說明。
[0052]參見圖3，執(zhí)行步驟31，提供襯底100。
[0053]在本實施例中，所述襯底100采用硅襯底，但是，所述襯底100還可以采用其它半導體材料，對此本發(fā)明不做任何限制。
[0054]在本實施例中，還包括以下分步驟:
[0055]在所述襯底100經(jīng)過淺槽隔離技術(shù)(31^110?1801社1011，311)加工，形成淺槽隔離區(qū)域，所述隔離區(qū)域內(nèi)填充有隔離介質(zhì)材料101，以形成淺槽隔離結(jié)構(gòu)。
[0056]需要說明的是，所述分步驟僅用于為本實施例中形成半導體器件提供條件，本發(fā)明對所述分步驟不做限制，還可以是不經(jīng)過淺槽隔離直接進行后續(xù)的步驟。
[0057]繼續(xù)參照圖3，執(zhí)行步驟32，在所述襯底表面形成柵介質(zhì)材料；
[0058]對所述柵介質(zhì)材料圖形化后，去除覆蓋在所述隔離介質(zhì)材料101上方的部分柵介質(zhì)材料，進而得到如圖4中所示的，僅覆蓋所述襯底100表面的柵介質(zhì)層110。
[0059]在本實施例中，所述柵介質(zhì)層110采用具有高介電常數(shù)的氧化物材料氮化鈦(丁1幻。但是，所述柵介質(zhì)層110還可以采用其它高介電常數(shù)的氧化物材料，本發(fā)明對此不做限制。此外，本發(fā)明對所述柵介質(zhì)層110是否采用高介電常數(shù)的材料也不做限制。
[0060]如圖4所示，步驟33，對所述柵介質(zhì)層110的表面進行還原氣體130焙烤，所述還原氣體130與所述柵介質(zhì)層110表面殘留的雜質(zhì)反應(yīng)，以去這些雜質(zhì)，為后續(xù)步驟中柵極層的生長提供一個較為干凈的表面。
[0061]所述雜質(zhì)通常來自于形成襯底之前的工藝設(shè)備(如蝕刻機臺、清洗機臺等),或者來自于周圍環(huán)境，所述雜質(zhì)主要包括:
[0062]碳、氧離子等雜質(zhì)；
[0063]所述柵介質(zhì)層110表面由于氧化所產(chǎn)生的自然氧化層；
[0064]痕量金屬“以⑶離子以及金屬氧化物等雜質(zhì)。
[0065]在本實施例中，所述還原氣體130為氫氣，采用氫氣130焙烤所述柵介質(zhì)層110的好處在于，所述氫氣具有較強的還原性以及良好的載氣性能采用氫氣作為還原氣體，能夠比較完全的去除所述柵介質(zhì)層110表面上述雜質(zhì)。
[0066]但是，所述還原氣體130并不僅限于氫氣，還可以是如氘氣(1?)等還原性較強的氣體。
[0067]需要說明的是，溫度過低或者是壓強過小將導致還原程度不足，而溫度過高或者壓強過大則可能會影響到襯底100以及柵介質(zhì)層110本身的特性。因此，可選地，焙烤時的溫度保持在400?800攝氏度的范圍，焙烤壓強保持在0.1?700托的范圍，
[0068]進一步的，在本實施例中，還可以在所述氫氣中混入氮氣，所述氮氣可以作為保護氣體，避免所述柵介質(zhì)層110發(fā)生氧化，或者防止在柵介質(zhì)層110表面產(chǎn)生其他雜質(zhì)。
[0069]在本實施例中，所述氫氣與氮氣的混合比例為1: 2，采用這種比例的混合氣體具有比較好的還原性。但是，本發(fā)明對混合比例不做限制，還可以是其它比例，如氫氣比氮氣為1:2至1:19之間的任何比例。
[0070]參照圖5，執(zhí)行步驟34，采用吹掃氣體140對所述柵介質(zhì)層110的表面進行吹掃，以進一步去除附著在所述柵介質(zhì)層110表面的雜質(zhì)；這些雜質(zhì)主要是一些痕量金屬離子雜質(zhì)，這些痕量金屬離子雜質(zhì)與所述吹掃氣體140反應(yīng)，轉(zhuǎn)變?yōu)榻饘倩衔锊⒈凰龃祾邭怏w140帶走，為后續(xù)步驟形成柵極層提供一個較為純凈的生長表面。
[0071]在本實施例中，采用氯化氫氣體(--對柵介質(zhì)層表面進行吹掃，以較為快速徹底的去除所述痕量金屬離子。所述痕量金屬離子雜質(zhì)與氯化氫氣體反應(yīng)(例如，鈉離子與氯化氫氣體反應(yīng)生成氯化鈉),并被所述氯化氫氣體帶走。
[0072]但是，本發(fā)明對吹掃用的氣體種類不做限制，還可以是其它能夠與所述痕量金屬離子反應(yīng)的氣體如二氯乙烷氣體(0(?
[0073]在本實施例中，在吹掃過程中保持溫度在400?800攝氏度的范圍，同時保持壓強在在0.1?700托的范圍，以便于較為完全地去除殘留在所述柵介質(zhì)層110表面的痕量金屬離子(廿狀一11161:81 ),,
[0074]特別需要說明的是，所述對所述柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤的步驟33以及所述對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟34的順序可以相互調(diào)換，也就是說，可以先執(zhí)行步驟33，再執(zhí)行步驟34 ；也可以是先執(zhí)行步驟34，再執(zhí)行步驟33。
[0075]由于這兩個步驟的目的均為去除所述柵介質(zhì)層110表面上的雜質(zhì)，調(diào)換兩個步驟33和54的順序不會影響后續(xù)柵極層的形成，也不會影響對柵介質(zhì)層110表面進行雜質(zhì)去除的效果。
[0076]如圖6所示，執(zhí)行步驟35，在經(jīng)所述吹掃氣體140吹掃過的柵介質(zhì)層110表面上形成柵極層。
[0077]在本實施例中，形成柵極層的步驟可以在單片晶圓上進行。但是，在其它實施例中也可以通過批量工具如沉積爐等同時在多個晶圓上形成所述柵極層，本發(fā)明對此不作限制。
[0078]在本實施例中，采用硅烷(31?)或者乙硅烷形成所述柵極層。
[0079]形成的柵極層為多晶硅$017-31)柵極層形成所述柵極層，但是，本發(fā)明對形成的柵極層不做限制，還可以是非晶硅(3-31)柵極層等其它半導體材料柵極層。
[0080]在本實施例中，分別在單個晶圓上形成所述柵極層120。但是本發(fā)明對此不作限制，還可以是利用批量工具如爐管(血同時在多個晶圓上形成所述柵極層120。
[0081]結(jié)合參考圖7所示，在本實施例中，采用低壓化學氣相沉積([0? ？1~688111~601161111081 06^0811:1011,的方法形成所述柵極層120，采用的好處在于能夠在較低的氣壓下形成的具有良好的階梯覆蓋性能和電學特性的柵極層120。
[0082]但是，本發(fā)明對于形成所述柵極層的沉積方法不做限制，所述柵極層120還可以是由常壓化學氣相淀積(八01161111081 7叩01~ 06^)0811: 1011，八？)等其它沉積方法形成。
[0083]在本實施例中，沉積溫度保持在450?750攝氏度的范圍，沉積壓強保持在0.1?300托的范圍，在所述溫度和壓強范圍進行沉積有利于形成分布均勻的柵極層120。
[0084]由于在前面的步驟中對所述柵介質(zhì)層110表面進行了還原氣體焙烤和吹掃的預(yù)處理，使得所述柵介質(zhì)層110的表面殘留雜質(zhì)得到比較徹底的清除，進而使得在沉積形成柵極層120時，多晶硅的晶粒111能夠在所述柵介質(zhì)層110表面均勻分布，而避免了發(fā)生晶粒111之間的堆積，進而形成柵極層120，使最后得到的柵極層120上帶有所述凸起缺陷的幾率將大幅度減小。
[0085]參見圖8所示，執(zhí)行步驟36，圖形化所述柵極層120以形成柵極121。
[0086]在本實施例中，采用各向異性蝕刻的方法蝕刻所述柵極層120，以形成所述柵極121，采用這種方法形成的柵極121具有較為整齊的邊緣。
[0087]但是本發(fā)明對此不做任何限制，還可以采用其他圖形化方法形成所述柵極121。
[0088]另外需要說明的是，以上步驟可以在同一腔室內(nèi)進行，也可以分別在不同腔室進行，本發(fā)明對此不做限制。
[0089]雖然本發(fā)明披露如上，但本發(fā)明并非限定于此。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)，均可作各種更動與修改，因此本發(fā)明的保護范圍應(yīng)當以權(quán)利要求所限定的范圍為準。
【權(quán)利要求】
1.一種形成柵極的方法，其特征在于，包括: 提供襯底； 在所述襯底表面形成柵介質(zhì)層； 對所述柵介質(zhì)層表面進行還原氣體焙烤； 對所述柵介質(zhì)層表面進行吹掃； 在吹掃過的柵介質(zhì)層表面上形成柵極層； 圖形化所述柵極層以形成柵極。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，采用高介電常數(shù)材料制成所述柵介質(zhì)層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原氣體焙烤的步驟包括:采用氫氣對所述柵介質(zhì)層表面進行焙烤。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原氣體焙烤的步驟包括:采用氘氣對所述柵介質(zhì)層表面進行焙烤。
5.如權(quán)利要求3或4所述的方法，其特征在于，所述還原氣體焙烤的步驟包括:焙烤溫度在400?800攝氏度的范圍，焙烤壓強在0.1?700托的范圍。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述還原氣體焙烤步驟包括:在所述還原氣體中混入氮氣。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:采用氯化氫氣體對柵介質(zhì)層表面進行吹掃。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:采用二氯乙烷氣體對柵介質(zhì)層表面進行吹掃。
9.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:吹掃溫度在400?800攝氏度的范圍。
10.如權(quán)利要求7或8所述的方法，其特征在于，所述對柵介質(zhì)層表面進行吹掃的步驟包括:吹掃壓強在0.1?700托的范圍。
11.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:采用硅烷形成所述柵極層。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:采用乙硅烷形成所述柵極層。
13.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:通過化學氣相沉積的方法形成所述柵極層。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其特征在于，所述化學氣相沉積為低壓化學氣相沉積。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其特征在于，在低壓化學氣相沉積時，沉積溫度在450?750攝氏度的范圍，沉積壓強在0.1?300托的范圍。
16.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵極層形成在晶圓上，所述形成柵極層的步驟包括:分別在單個晶圓上形成所述柵極層。
17.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述柵極層形成在晶圓上，所述形成柵極層的步驟包括:同時在多個晶圓上形成所述柵極層。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:通過爐管在所述晶圓上形成柵極層。
19.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:所述柵極層為多晶娃層。
20.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述形成柵極層的步驟包括:所述柵極層為非晶硅層。
【文檔編號】H01L21/28GK104465346SQ201310425760
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2013年9月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年9月17日
【發(fā)明者】何永根 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司