[发明专利]栅层形成方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造技术领域，特别涉及一种栅层形成方法。

背景技术

在半导体制程中，通常包含形成用以制作栅极的栅层的步骤。所述栅极作为器件的重要组成部分，其结构及成份的变化将直接影响器件内导电沟道的形貌发生变化，由此，为获得所述栅极而进行的形成栅层的工艺成为制程工程师的主要研究目标。

通常，栅层材料包含多晶硅。实践中，掺杂的多晶硅由于具有良好的电阻可调性、与二氧化硅优良的界面特性、与后续高温工艺的兼容性、比金属电极更高的可靠性、在陡峭结构上淀积的均匀性以及可实现栅的自对准工艺而被用作栅层材料。

传统工艺中形成栅层的步骤包括：在半导体基底上形成多晶硅层；执行离子注入操作，以调整所述多晶硅的阻值。

然而，如图1所示，实际生产发现，利用现有工艺形成栅层时，在进行多晶硅掺杂后，易产生穿透效应12(penetration)，即掺杂材料击穿多晶硅层20及其下介质层而进入位于半导体基底10内的器件的导电沟道区，最终导致器件漏电流过大。如何减少穿透效应的产生成为本领域技术人员亟待解决的问题。

2003年10月22日公开的公告号为“CN1125482C”的中国专利中提供了一种具有P⁺多晶硅栅极的金属氧化物半导体晶体管的制作方法，包括：首先，形成二氧化硅层于半导体衬底上；随后，形成N型非晶硅层于该二氧化硅层之上，该非晶硅层以SiH₄与PH₃反应而产生在非晶型硅层中的磷扩散；再后，形成金属硅化物于该非晶硅之上；继而，离子注入形成P⁺硅层，该P⁺硅层的形成为利用BF₂穿越金属硅化物进入该非晶硅所形成的具有P⁺的硅层；然后，对该非晶硅层热处理使其转变为多晶硅层；随后，蚀刻该金属硅化物、该多晶硅层及该二氧化硅层以形成栅极结构；最后，以离予注入方法形成漏极与源极。该方法利用BF₂穿越硅化钨形成P⁺硅层，即利用磷离子存在于栅极中以牵制固定硼离子而降低硼离子穿透栅极氧化层现象的发生。换言之，此方法仅用以减少在PMOS晶体管形成过程中形成P⁺硅层时穿透效应的产生，适用的制程有限。

发明内容

本发明提供了一种栅层形成方法，可减少穿透效应的产生。

本发明提供的一种栅层形成方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上形成多晶硅层；

在所述多晶硅层上形成非晶硅层；

对所述多晶硅层和非晶硅层执行离子注入操作；

对离子注入后的所述非晶硅层执行重晶化操作。

可选地，利用结构控制工艺形成所述多晶硅层；可选地，所述结构控制工艺包括降低沉积反应温度、增加反应腔内压力及增加反应气体流量中的一种及其组合；可选地，在形成所述多晶硅层之前，包含形成非晶硅层的步骤；可选地，在形成所述多晶硅层操作与离子注入操作之间，包含形成间隔相接的非晶硅层和多晶硅层的步骤；可选地，在形成所述多晶硅层之后，还包含形成非晶硅层的步骤；可选地，所述重晶化操作的温度范围为750～850摄氏度；可选地，所述重晶化操作持续的时间范围为10～60分钟。

本发明提供的一种栅层形成方法，包括：

提供半导体基底；

在所述半导体基底上形成非晶硅层；

在所述非晶硅层上形成多晶硅层；

对所述非晶硅层和多晶硅层执行离子注入操作；

对离子注入后的所述非晶硅层执行重晶化操作。

可选地，利用结构控制工艺形成所述多晶硅层；可选地，所述结构控制工艺包括降低沉积反应温度、增加反应腔内压力及增加反应气体流量中的一种及其组合；可选地，所述重晶化操作的温度范围为750～850摄氏度；可选地，所述重晶化操作持续的时间范围为10～60分钟。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明提供的一种栅层形成方法，通过在多晶硅层上形成非晶硅层，利用非晶硅的各向同性的性质，使其作为阻挡层，以使减少穿透效应的产生成为可能；此外，利用所述非晶硅层，还可在刻蚀栅层以形成栅极的过程中以及在形成栅极后去除抗蚀剂层时，减小栅层表面的损伤，使得减少后续离子注入过程中穿透效应的产生成为可能；