專利名稱：制造cmos器件柵電極的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及制造柵電極的方法，特別是涉及制造用于互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體(CMOS)器件的NMOS和PMOS柵電極的方法。
通常，CMOS是一種由NMOS和PMOS晶體管組成的半導(dǎo)體器件。由像多晶硅、硅化物、多晶硅和硅化物的復(fù)合層(polycide)那樣的材料形成每個(gè)NMOS和PMOS的柵電極。形成柵電極的材料，嚴(yán)重地影響CMOS器件的特性。因此，具有優(yōu)良導(dǎo)電性和穩(wěn)定性的多晶硅和硅化物的復(fù)合層，主要用于柵電極。


圖1是CMOS器件的NMOS和PMOS晶體管常規(guī)柵電極的剖面圖。在該圖中，標(biāo)號(hào)1表示硅襯底，標(biāo)號(hào)2表示N-阱，標(biāo)號(hào)3表示P-阱，標(biāo)號(hào)4表示場(chǎng)氧化層，標(biāo)號(hào)5表示柵氧化層，標(biāo)號(hào)6表示多晶硅層，標(biāo)號(hào)7表示硅化物層。
如圖1所示，常規(guī)CMOS器件具有雙槽形結(jié)構(gòu)。由下述工藝形成這種CMOS器件的柵電極。首先，在硅襯底1的預(yù)定部分，形成具有雙槽形結(jié)構(gòu)的N-阱2和P-阱3，在N-阱2和P-阱3預(yù)定部分形成場(chǎng)氧化層4。然后，在襯底的整個(gè)表面，順次形成柵氧化層5，多晶硅層6，硅化物層7，把由硅化物層，多晶硅層和柵氧化物層構(gòu)成的疊層形成圖形，以形成多晶硅和硅化物的復(fù)合層(多晶硅＋硅化物)柵電極6和7。
按上述形成柵電極的常規(guī)方法，NMOS和PMOS的每個(gè)柵電極是由相同的多晶硅和硅化物的復(fù)合層形成的。
然而，由相同的多晶硅和硅化物形成每個(gè)NMOS和PMOS柵電極的常規(guī)方法，存在下述問題。也就是，硅化物層產(chǎn)生大量的應(yīng)力，硅化物層含有的雜質(zhì)轉(zhuǎn)換到柵氧化層中去，使柵氧化層的特性變壞。這就降低了CMOS器件的可靠性和成品率。
本發(fā)明的目的是提供一種制造CMOS柵電極的方法，其中的NMOS和PMOS的每個(gè)柵電極分別由多晶硅和多晶硅與硅化物復(fù)合層形成，以便減少了由硅化物層和應(yīng)力引起的器件特性變壞，從而提高了CMOS器件的可靠性和成品率。
為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的，提供一種制造CMOS器件柵電極的方法，包含下列步驟在半導(dǎo)體襯底上順序地形成柵絕緣層，第一導(dǎo)電層和保護(hù)層；選擇腐蝕保護(hù)層的待形成的PMOS晶體管的預(yù)定部分；在所述襯底的整個(gè)表面形成第二導(dǎo)電層；除掉在保護(hù)層上形成的第二導(dǎo)電層并使保護(hù)層局部腐蝕到預(yù)定的厚度；利用柵電極圖形把第二導(dǎo)電層，保護(hù)層，第一導(dǎo)電層和柵絕緣層形成圖形。
圖1是CMOS器件常規(guī)柵電極的剖面圖。
圖2A到圖2E是按照本發(fā)明制造CMOS柵電極方法的各制造工藝的剖面圖。
下面參考圖2A到圖2E，說明本發(fā)明最佳實(shí)施例。
在具有NMOS和PMOS晶體管的CMOS器件的情況，NMOS晶體管的多數(shù)載流子是電子而PMOS晶體管的多數(shù)載流子是空穴。因此，由于空穴的遷移率比電子的遷移率低，所以PMOS晶體管的電導(dǎo)率比NMOS晶體管的電導(dǎo)率低。
所以，PMOS晶體管的柵電極必須具有改善電導(dǎo)率的結(jié)構(gòu)。
圖2A到圖2E是按照本發(fā)明，制造雙槽結(jié)構(gòu)的CMOS柵電極方法的連續(xù)制造工藝的剖面圖。在該圖中，標(biāo)號(hào)11表示硅襯底，12表示N-阱，13表示P-阱，14表示場(chǎng)氧化層，15表示柵氧化層，16表示多晶硅層，17表示氧化層，18表示光刻膠層，19表示硅化物層。
按照本發(fā)明，NMOS和PMOS晶體管的每個(gè)柵電極分別由多晶硅和多晶硅與硅化物復(fù)合層形成。PMOS晶體管的載流子是空穴，NMOS晶體管的載流子是電子。電子的遷移率比空穴的遷移率高，因此，PMOS晶體管的載流子遷移率低于NMOS晶體管的遷移率。因?yàn)檫@種原因，把具有良好電導(dǎo)率的多晶硅與硅化物的復(fù)合層用于載流子遷移率低的PMOS晶體管的柵電極，把其電導(dǎo)率比多晶硅與硅化物的復(fù)合層的電導(dǎo)率低的但有良好穩(wěn)定性的多晶硅用作載流子遷率高的NMOS晶體管的柵電極，這樣就把由硅化物層產(chǎn)生的影響減到最小。
首先，如圖2A所示，在硅襯底11的預(yù)定部分形成N-阱12和P-阱13，在N-阱12和P-阱13的預(yù)定部分形成場(chǎng)氧化層14。然后，在襯底的整個(gè)表面，順次形成柵氧化層15，多晶硅層16和氧化層17。這里，形成的氧化層17，比由后序工藝所形成的硅化物層厚。
如圖2B所示，在除待形成PMOS晶體管的部分(特別是形成柵電極的部分)以外的氧化層上，形成光刻膠圖形18。利用光刻膠圖形18作為掩模，選擇腐蝕氧化層17的露出部分，再部分地把多晶硅層16腐蝕到預(yù)定的厚度。
如圖2C所示，除掉光刻膠圖形18，并在襯底的整個(gè)表面上淀積硅化物19。此時(shí)，可穩(wěn)定地把硅化物19淀積在PMOS區(qū)域的多晶硅層16上，但在NMOS區(qū)的氧化層17上淀積的硅化物19要破裂，并由于其應(yīng)力而變得松散。
如圖2D所示，利用氧化腐蝕劑進(jìn)行濕腐蝕，以便除掉在形成NMOS晶體管區(qū)域上所形成的硅化物層19，再部分地把氧化層17腐蝕到預(yù)定的厚度。此時(shí)，把氧化層17保留到預(yù)定厚度，以使氧化層17的表面高度與硅化物層19的高度相同，簡(jiǎn)化了下面的平面化工藝。
接著，把磷(P)和硼(B)分別注入到NMOS和PMOS晶體管區(qū)，以便提高多晶硅層16的電導(dǎo)率。
如圖2E所示，利用柵電極圖形，把硅化物層19，氧化層17，多晶硅層16，柵氧化層15的疊層形成圖形，以便形成柵電極。
因此，在載流子遷移率低的PMOS晶體管區(qū)上，形成具有良好導(dǎo)電率的多晶硅與硅化物復(fù)合層?xùn)烹姌O；在載流子遷移率高的NMOS晶體管區(qū)上形成電導(dǎo)率比多晶硅與硅化物的復(fù)合層的電導(dǎo)率低，但是穩(wěn)定性好的多晶硅柵電極，結(jié)果把硅化物層產(chǎn)生的影響減到最小。
同時(shí)，把氧化層17部分地保留到上述預(yù)定的厚度，或者一起移掉。在全部除掉該氧化層的情況下，除去的多晶硅層16要比部分留下該氧化層的情況下除去的多些。這簡(jiǎn)化了下述的平面化工藝。
因?yàn)镻MOS晶體管的柵電極有多晶硅與硅化物的復(fù)合層結(jié)構(gòu)，按CMOS工藝可使NMOS和PMOS晶體管的工作速度完全相同。
如上所述的本發(fā)明，分別由多晶硅和多晶硅與硅化物的復(fù)合層形成NMOS和PMOS的各柵電極，減少了器件變壞和由硅化物層產(chǎn)生的應(yīng)力。這就提高了CMOS器件的穩(wěn)定性的成品率。
權(quán)利要求
1.一種制造CMOS器件柵電極的方法，其包含下列步驟在半導(dǎo)體襯底上，順次形成柵絕緣層，第一導(dǎo)電層和保護(hù)層；選擇腐蝕所述保護(hù)層的待形成PMOS晶體管的預(yù)定部分；在所述襯底的整個(gè)表面形成第二導(dǎo)電層；除掉在所述保護(hù)層上面形成的第二導(dǎo)電層；把所述的保護(hù)層部分地腐蝕到預(yù)定的厚度；利用柵電極圖形，把所述的第二導(dǎo)電層，所述的保護(hù)層，所述的第一導(dǎo)電層和所述柵絕緣層形成圖形。
2.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，其中，所述的第一導(dǎo)電層是由多晶硅形成的。
3.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，其中，所述的第二導(dǎo)電層是由硅化物形成的。
4.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，在選擇腐蝕所述保護(hù)層預(yù)定部分以后，還包括下述步驟把所述第一導(dǎo)電層暴露部分部分地腐蝕到預(yù)定的厚度。
5.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，其中，部分地除掉所述的保護(hù)層到預(yù)定的厚度，以便使所述保護(hù)層的表面高度和所述第二導(dǎo)電層相同。
6.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，在把所述保護(hù)層部分地腐蝕到預(yù)定厚度以后，還包括下述步驟分別把V族雜質(zhì)和III族雜質(zhì)離子注入到預(yù)定的NMOS和PMOS晶體管區(qū)中。
7.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，其中，形成所述的保護(hù)層，該層比第二導(dǎo)電層厚。
8.按照權(quán)利要求1的制造CMOS器件柵電極的方法，其中，在所述保護(hù)層上形成所述的第二導(dǎo)電層，再利用保護(hù)層的腐蝕劑除掉所述保護(hù)層。
全文摘要
公開了一種制造CMOS器件柵電極的方法，包含步驟為在半導(dǎo)體襯底上，按順序形成柵絕緣層，第一導(dǎo)電層和保護(hù)層；選擇腐蝕保護(hù)層待形成PMOS晶體管的預(yù)定部分；在所述襯底的整個(gè)表面形成第二導(dǎo)電層；除掉形成在保護(hù)層上的第二導(dǎo)層，把保護(hù)層部分地腐蝕到預(yù)定的厚度；利用柵電極圖形，把第二導(dǎo)電層，保護(hù)層，第一導(dǎo)電層和柵絕緣層形成圖形。
文檔編號(hào)H01L29/78GK1130803SQ9511991
公開日1996年9月11日 申請(qǐng)日期1995年11月8日 優(yōu)先權(quán)日1994年11月8日
發(fā)明者金鉉修, 李忠勛 申請(qǐng)人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社