[发明专利]改善N型和P型栅极多晶硅接触的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种半导体集成电路制造工艺方法，特别是涉及一种改善N型和P型栅极多晶硅接触的方法。

背景技术

现有工艺中，为了方便于NMOS器件集成，PMOS器件的栅极多晶硅采用和NMOS器件的栅极多晶硅相同的掺杂条件，即都为N型掺杂且都要求重掺杂，PMOS器件的栅极多晶硅N型掺杂后，必须在沟道区形成一P型埋沟（buried channel）才能解决N型栅极多晶硅造成的阈值电压（Vt）较高的问题，P型埋沟的引入又会产生较大的漏电流问题。为了解决现有PMOS器件的埋沟引起的较高的Vt和较大的漏电流的问题，现有技术中采用P型硼杂质来对PMOS器件的栅极多晶硅进行P型掺杂并且为重掺杂，即NMOS器件的栅极多晶硅形成N型掺杂的结构、PMOS器件的栅极多晶硅形成P型掺杂的结构，这样才能降低PMOS器件的P型栅极多晶硅和硅衬底上的沟道区之间的接触势，能达到降低PMOS器件的阈值电压和漏电的作用。但是由于NMOS器件和PMOS器件要集成在一起，故要保证NMOS器件的栅极和PMOS器件的栅极能够实现良好的接触，由于P型栅极多晶硅和N型栅极多晶硅之间存在接触问题，所以现有技术中采用在P型栅极多晶硅和N型栅极多晶硅上都分别形成金属硅化钨（WSI，Tungsten Polycide）来实现NMOS器件的栅极和PMOS器件的栅极的良好的接触连接。但是，在实际的应用中，重掺杂的N型和P型栅极多晶硅与金属硅化钨容易形成欧姆接触，形成较严重的寄生效应，对CMOS门电路的传输特性造成大的影响。

如图1A所示，是现有方法形成的集成有N型和P型栅极多晶硅的栅极结构的剖面图；如图1B所示，是现有方法形成的集成有N型和P型栅极多晶硅的栅极结构的俯视图。虚线框101所示区域为NMOS器件区域，虚线框102所示区域为PMOS器件区域，在硅衬底103上依次形成有栅氧化层104和栅极多晶硅105，NMOS器件区域的栅极多晶硅105为N型重掺杂、PMOS器件区域的栅极多晶硅105为P型重掺杂；在栅极多晶硅105上形成有金属硅化钨106，金属硅化钨106实现N型和P型的栅极多晶硅105的接触连接；金属硅化钨106通过金属接触108引出，金属接触108位于PMOS器件区域中。其中图1A的剖面结构是沿图1B中的AA’轴线的剖面图，PMOS器件和NMOS器件的源漏区分别形成于栅极多晶硅105的两侧，且PMOS器件和NMOS器件的源漏区之间的沟道方向都分别和AA’轴线垂直。由图1A和图1B可知，重掺杂的N型和P型栅极多晶硅105与金属硅化钨106容易形成欧姆接触，且接触面积较大，这样会形成较严重的寄生效应，在交流信号或者小信号工作状态时，器件性能会大大降低，影响CMOS门电路的传输速度。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种改善N型和P型栅极多晶硅接触的方法，不仅能实现N型和P型栅极多晶硅之间的良好接触，还能降低栅极的寄生效应，提高CMOS门电路的传输速度。

为解决上述技术问题，本发明提供一种改善N型和P型栅极多晶硅接触的方法，在同一硅衬底上同时集成NMOS器件和PMOS器件，NMOS器件采用N型栅极多晶硅，PMOS器件采用P型栅极多晶硅，包括如下步骤：

步骤一、在硅衬底上依次形成栅氧化层和栅极多晶硅，在NMOS器件形成区域的所述栅极多晶硅中进行N型离子注入形成所述N型栅极多晶硅，在PMOS器件形成区域的所述栅极多晶硅中进行P型离子注入形成所述P型栅极多晶硅。

步骤二、在进行了N型和P型离子注入掺杂后的所述栅极多晶硅表面生长氮化硅栅极保护层。

步骤三、进行栅极图形刻蚀，包括：采用光刻工艺定义出NMOS器件和PMOS器件的栅极图形，依次将所述栅极图形外的所述氮化硅栅极保护层和所述栅极多晶硅去除；栅极图形刻蚀后，相邻的NMOS器件和PMOS器件的栅极多晶硅相接触。

步骤四、在栅极图形刻蚀后的所述栅极多晶硅的侧面以及所述栅极多晶硅外的所述硅衬底表面形成氮化硅侧壁保护层。

步骤五、采用光刻工艺定义出栅极接触孔区域，所述栅极接触孔区域位于相邻的NMOS器件和PMOS器件的栅极多晶硅相接触区域正上方；采用刻蚀工艺将所述栅极接触孔区域的所述氮化硅栅极保护层去除形成栅极接触孔，所述栅极接触孔将相邻的NMOS器件和PMOS器件的栅极多晶硅相接触区域处的N型和P型栅极多晶硅表面都露出。

步骤六、在形成所述栅极接触孔后的所述硅衬底正面形成金属层，在所述栅极接触孔底部所述金属层和所述栅极多晶硅相接触，在所述栅极接触孔外部所述金属层分别和所述氮化硅栅极保护层或所述氮化硅侧壁保护层相接触。