[发明专利]一种多晶硅薄膜的沉积方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造工艺，尤其涉及一种多晶硅薄膜的沉积方法。

背景技术

多晶硅不仅可靠性高，不易熔断，还具有良好的Si-SiO₂界面特性,其在被绝缘材料包围时漏电流很小，更重要的是多晶硅制造工艺简单，减少了器件的工艺层次，因此多晶硅是集成电路工艺中栅极和局部互连线的理想材料。一般通过化学气相沉积的方法形成多晶硅薄膜，具体地，可以通过低压化学气相沉积(LPCVD)的方法，在575℃-650℃温度下，分解硅烷在衬底上沉积多晶硅薄膜。传统的多晶硅薄膜的横截面表现为柱状结构，晶粒尺寸在500-700nm，而且非常粗糙，因此会对器件产生以下两方面影响：

一、柱状结构造成的影响

当多晶硅层进行离子植入时，很可能会产生沟道效应，离子可以轻松的穿过晶界在多晶硅层和介电层之间界面处积累。在随后的热处理过程中，掺杂剂会沿着晶界进一步扩散，到达更低的电位点，通常晶界和多晶硅层/介电层界面会导致串联电阻Rs不均匀，例如，磷在氧化物多晶硅层表面的堆积。所有以上问题最终会导致硼穿透和多晶硅耗尽。

二、表面粗糙度造成的影响

表面粗糙度影响后续制程中多晶硅的刻蚀和边缘粗糙度(LineEdgeRoughness,LER)，导致阈值电压(Vt)不均匀。

目前，通过降低沉积压力和温度来降低多晶硅沉积的速度，这样可以产生很少的晶界和光滑的多晶硅表面，然后这种方法对多晶硅表面的改进效果很有限。

因此，急需一种新的制造方法，以克服现有技术中的不足。

发明内容

在发明内容部分中引入了一系列简化形式的概念，这将在具体实施方式部分中进一步详细说明。本发明的发明内容部分并不意味着要试图限定出所要求保护的技术方案的关键特征和必要技术特征，更不意味着试图确定所要求保护的技术方案的保护范围。

为了解决现有技术中存在的问题，本发明提出了一种多晶硅薄膜的沉积方法，包括下列步骤：提供衬底；在所述衬底上形成硅种子层；在所述硅种子层上沉积大晶粒多晶硅层；在所述大晶粒多晶硅层上沉积小晶粒多晶硅层。

进一步，在超高真空条件下，向反应腔内通入硅烷，形成所述硅种子层。

进一步，所述反应腔内压力为E-5torr～E-7torr。

进一步，通过增加反应气体的流量形成所述大晶粒多晶硅层。

进一步，所述反应气体为硅烷。

进一步，所述大晶粒多晶硅层的厚度为100～200埃。

进一步，通过逐渐增大反应腔内的压力，以形成所述小晶粒多晶硅层。

进一步，增大后的所述反应腔内的最终压力为2～5托。

综上所示，根据本发明的制造工艺沉积形成叠层多晶硅薄膜，能有效改善多晶硅薄膜特征尺寸(Criticaldimension，简称CD)均匀性，防止离子注入时沟道效应的产生，降低多晶硅耗尽效应，进而提高了器件的性能和良品率。

附图说明

本发明的下列附图在此作为本发明的一部分用于理解本发明。附图中示出了本发明的实施例及其描述，用来解释本发明的原理。

附图中：

图1为根据本发明示例性实施例的方法依次实施的工艺流程图；

图2为现有技术多晶硅薄膜结构与本发明实施例所形成多晶硅薄膜的结构的对比图。

具体实施方式

在下文的描述中，给出了大量具体的细节以便提供对本发明更为彻底的理解。然而，对于本领域技术人员而言显而易见的是，本发明可以无需一个或多个这些细节而得以实施。在其他的例子中，为了避免与本发明发生混淆，对于本领域公知的一些技术特征未进行描述。

为了彻底理解本发明，将在下列的描述中提出详细的步骤，以便阐释本发明提出的制造工艺。显然，本发明的施行并不限定于半导体领域的技术人员所熟习的特殊细节。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在所述特征、整体、步骤、操作、元件和/或组件，但不排除存在或附加一个或多个其他特征、整体、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组合。

[示例性实施例]

下面将结合附图对本发明进行更详细的描述，其中标示了本发明的优选实施例，应该理解本领域技术人员可以进行修改在此描述的本发明，而仍然实现本发明的有利效果。

首先，执行步骤101，提供衬底，在衬底上形成硅种子层。