[发明专利]一种栅极制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种栅极制造方法。

背景技术

在大规模集成电路(LSI)中，为了形成低电阻的栅极电极以满足较高操作速度的需要，人们开发了大量栅极电极结构，比如，最早采用在栅介质层上形成金属铝作为栅极电极，金属铝具有较小的电阻，但是铝、硅的共熔点很低(577℃)，所以只能用于后阶段的金属化。

后来，发展出了在栅介质层上形成掺杂多晶硅(DOPOS)作为硅栅极电极，这种硅栅极电极具有较小的电阻，进一步的，在硅栅极电极的基础上还发展出了多晶硅化物结构的栅极。请参看图1a-图1b，图1a-图1b为现有技术多晶硅化物结构的栅极制造方法示意图。如图1a所示，首先在位于半导体衬底100上的栅介质层101上形成掺杂多晶硅层102；其后在掺杂多晶硅层102上形成硅化钨层103；接着对硅化钨层103进行快速热退火制程以形成均匀的硅化钨层；如图1b所示，再接着图案化所述硅化钨层103和多晶硅层102；最后，通过普通高温炉退火氧化，在图案化后的硅化钨层103a与多晶硅层102a的侧壁形成侧墙104，以获得栅极电极。现有技术中，图案化多晶硅层102和硅化钨层103通常采用各向异性的等离子体干法刻蚀，以使形成的栅极轮廓尽可能的垂直于半导体衬底的表面，但等离子体干法刻蚀会在栅介质层101和多晶硅层102上造成损伤，因此，通过上述氧化步骤还可使器件的损伤得以恢复。由于硅化钨层103中的钨原子在500℃以下的温度内均较为活泼，在图案化硅化钨层103a完成后，图案化的硅化钨层103a的侧壁上的钨原子会与附着于半导体器件表面的氧气发生反应生成钨氧化物。上述在图案化后的硅化钨层103a的侧壁上生成的钨氧化物会导致栅极侧壁粗糙不平，影响器件的性能。

为避免图案化的硅化钨层103a的侧壁上生成钨氧化物，现有技术中通常在进行上述图案化步骤后，氧化生成侧墙前立刻进行快速热退火。在快速热退火的过程中，N₂流量5L/min，腔体内O₂的含量为ppm(ppm为体积浓度单位，1ppm表示一百万分之一的体积)级别，气体压力为比常压760托高20托，退火时间5s～30s，快速热退火的高温炉内的温度会以50-150℃/秒的速度迅速升至800℃，可极大的缩短炉内温度停留在400-600℃间的时间，使得图案化的硅化钨层103a侧壁上的钨与氧发生反应生成钨氧化物的机会大大减少，同时在快速热退火中通过热辐射迅速对器件表面加热，使图案化得硅化钨层中的硅原子向其侧壁移动，从而使得其侧壁不会再在后续的退火过程中生成钨氧化物。但该种方法必须经历两次退火，且两次退火需使用不同的高温炉(普通高温炉和快速升温炉)，因此现有的方法需动用的设备多，且耗时较长，导致生产效率较低。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种栅极制造方法，以解决现有技术中用于解决图案化的硅化钨层侧壁上易生成钨氧化物问题的方法动用设备多，耗时较长，生产效率低的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供一种栅极制造方法，包括以下步骤：

提供一半导体衬底，在所述半导体衬底上依次形成栅介质层，多晶硅层、硅化钨层；

图案化所述硅化钨层、多晶硅层；

还包括：对图案化的所述硅化钨层和所述多晶硅层进行普通高温炉退火，工艺条件为：N₂流量≥25L/分钟，使腔体内2～4分钟后O₂的含量为ppm级别，温度为650～850℃，高温炉排气端的压力为87pa～385pa，退火时间15-25分钟；在普通高温炉内执行氧化工艺，在所述硅化钨层和所述多晶硅层的侧壁形成侧墙。

可选的，所述氧化工艺的气氛为O₂，O₂流量为8-15L/分钟，温度≥800℃。

可选的，在所述多晶硅层上形成硅化钨层后，图案化所述硅化钨层和多晶硅层前，还包括：对所述硅化钨层进行快速热退火制程以形成均匀的硅化钨层。

可选的，所述硅化钨层的厚度为1100至1300埃。

本发明方法中，普通高温炉退火氧化步骤不但可氧化生成侧墙，修复等离子体干法刻蚀时对所述栅介质层和所述多晶硅层造成的损伤，同时该步骤还可抑制所述硅化钨层中的钨与氧发生反应生成钨氧化物。相较于现有技术，本发明方法减少了一次快速热退火步骤，减少了工艺步骤和使用设备，缩短了工艺时间，极大的提高了生产效率。

附图说明

图1a-图1b为现有技术多晶硅化物结构的栅极制造方法示意图；