專利名稱：：一種多晶柵的生長方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及CMOS工藝中多晶柵的制作，尤其涉及多晶柵由非晶轉(zhuǎn)換成多晶的生長方法。
背景技術(shù)：
：目前CMOS工藝制作中，MOS管的控制柵極均是制作為多晶柵。隨著CMOS制作工藝特征尺寸的減小，制作的多晶柵厚度也不斷在減薄。同時，制作的多晶柵厚度的誤差裕度也在不斷減小。在0.18um的制作工藝下，多晶柵常規(guī)厚度為2000埃(A),誤差裕度為土200A;在0.13um的制作工藝下，多晶柵常規(guī)厚度為1750A，誤差裕度為±200A;在90nm的制作工藝下，多晶柵常規(guī)厚度為1250A，誤差裕度為土100A;在65nm的制作工藝下，多晶柵作的厚度為1000A;誤差裕度為土40A。因此，隨著制作工藝特征尺寸不斷減小，誤差裕度的不斷減小使得多晶柵表面的平整度對多晶柵厚度的影響愈來愈大，即多晶柵表面平整度直接決定著多晶柵厚度的均勻性。然而，在制作工藝特征尺寸小的情況下，例如制作工藝特征尺寸為65nm或65nm以下，多晶柵厚度的均勻性也很大程度影響著制作的半導體器件的均勻性。因此，為保證小的制作工藝特征尺寸下制作出的半導體器件具有良好的均勻性，必須保證制作出的多晶柵具有良好的平整度。目前不同制作工藝特征尺寸下多晶柵的制作方法中多晶柵的生長方法都大致相同，即在一定真空度的密封室內(nèi)在約62(TC下，利用硅烷(SiH4)來生長多晶態(tài)硅柵。然而這種傳統(tǒng)的多晶柵的生長方法制作的多晶柵表面平整度較低。由于小特征尺寸下，多晶柵厚度的均勻性直接受多晶柵表面平整度的影響，因此傳統(tǒng)多晶柵生長方法制作出的多晶柵的良率較低，相應(yīng)地，制作出的半導體器件均勻性較差。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的在于提供一種多晶柵的生長方法，以解決傳統(tǒng)多晶柵生長方法存在的表面平整度低的問題，進一步解決小特征尺寸下多晶柵表面平整度較低導致的良率低和制作的半導體器件均勻性差的問題。為達到上述目的，本發(fā)明的多晶柵的生長方法，它是在具有一定真空度的密封反應(yīng)室內(nèi)，在一定溫度條件下，利用硅化合物的反應(yīng)物來沉積多晶柵。它具體包括以下步驟步驟l:在密封反應(yīng)室真空度為0.081托，溫度為520~570攝氏度下，控制硅化合物的反應(yīng)物流速在100~700標況毫升每分下，生長非晶態(tài)硅柵；步驟2:充入退火惰性氣體，在退火溫度為700850攝氏度和退火時間為1030分鐘的退火條件下對步驟1中生長出的非晶態(tài)硅柵進行退火，將非晶態(tài)硅柵轉(zhuǎn)化成多晶硅柵。其沖，惰性退火氣體為氮氣，氮氣的流量為530標況升每分。硅化合物的反應(yīng)物為硅烷。較佳地，步驟1中反應(yīng)室的真空度為0.6托，溫度為545攝氏度，硅化合物的反應(yīng)物流速為350標況毫升每分。較佳地，步驟2中退火溫度為800攝氏度，退火時間為IO分鐘。與傳統(tǒng)多晶柵的生長方法相比，本發(fā)明的多晶柵生長的方法先生成非晶態(tài)的硅柵，然后退火形成與傳統(tǒng)多晶柵微觀結(jié)構(gòu)相同的多晶柵，本發(fā)明方法生長的多晶柵的平整度相對傳統(tǒng)多晶柵的平整度有了大幅度的提高，從而可有效提高小特征尺寸下多晶柵良率和制作的半導體器件的平整度和均勻性。以下結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明的多晶柵的生長方法作進一步詳細具體的說明。圖l是本發(fā)明兩種不同溫度和退火條件下形成的多晶柵表面平整度變化圖。圖2是本發(fā)明三種不同溫度和退火條件下形成的多晶柵表面平整度變化圖。具體實施例方式為滿足65nm及65nm以下特征尺寸的多晶柵要求，達到提高多晶柵表面平整度的目的，本發(fā)明的多晶柵的生長方法，它是在具有一定真空度的密封反應(yīng)室內(nèi)，在一定溫度條件下，利用硅化合物的反應(yīng)物來沉積多晶柵。它具體包括以下步驟步驟1:在密封反應(yīng)室真空度為0.081托，溫度為520-570攝氏度下，控制硅化合物的反應(yīng)物流速在100-700標況毫升每分下，生長非晶態(tài)硅柵；步驟2:充入退火惰性氣體，在退火溫度為700-850攝氏度和退火時間為10~30分鐘的退火條件下對步驟1中生長出的非晶態(tài)硅柵進行退火，將非晶態(tài)硅柵轉(zhuǎn)化成多晶硅柵。常規(guī)情況下，密封反應(yīng)室的真空度是越高越好，即密封反應(yīng)室內(nèi)潔凈度越高越好，可有效避免生長的非晶態(tài)硅柵受密封反應(yīng)室內(nèi)雜質(zhì)污染，然而潔凈度高的設(shè)備價格也相對昂貴些，在保證生長的硅柵質(zhì)量的前提下，考慮成本的條件下可選擇適中的真空度。本發(fā)明多晶柵的生長選擇在0.6托的真空環(huán)境下進行，基于65nm的制作工藝特征尺寸進行制作。其中，硅化合物的反應(yīng)物選擇硅烷；步驟2中惰性退火氣體采用氮氣。請參閱圖1中反應(yīng)室溫度分別為520攝氏度和570攝氏度生長出非晶態(tài)硅柵在不同退火溫度和退火時間下，最后形成的多晶柵表面平整度的變化圖。圖1中縱坐標是光學橢偏儀測量出的多晶柵表面的折射率，折射率越小示意著多晶柵表面平整度越高，橫坐標中退火時間為分鐘(M)。從圖1中可看出570攝氏度時生長出的非晶態(tài)硅柵在相同的退火條件下形成的多晶柵的平整度均高于520攝氏度時生長出的非晶態(tài)硅柵退火形成的多晶柵的平整度。請參閱圖2，這三個不同溫度下生長出非晶態(tài)的硅柵在不同退火條件下形成多晶柵的表面平整度圖。從圖2中可看出，545攝氏度下生成的非晶態(tài)硅柵在不同的退火條件下形成的多晶柵表面的平整度均高于520攝氏度和570攝氏度下生長的非晶態(tài)硅柵在不同退火條件下形成的多晶柵表面的平整度。本發(fā)明在不同生長溫度經(jīng)退火制作的多晶柵平整度與傳統(tǒng)多晶柵制作出的多晶柵平整度對比結(jié)果，請參閱表1。表l中測出的平整度均方根值RMS是采用原子力顯微鏡測量在620攝氏度生長出的多晶柵表面平整度和本發(fā)明520、545和570攝氏度下生長出的非晶態(tài)硅柵分別經(jīng)過退火后形成的多晶柵表面平整度。由表1中的數(shù)據(jù)可以看出，本發(fā)明方法制作出的多晶柵表面平整度均高于傳統(tǒng)方法制得的多晶柵表面平整度。表1的數(shù)據(jù)也顯示出570攝氏度下生長出的非晶態(tài)硅柵經(jīng)退火后形成的多晶柵表面的平整度高于520攝氏度下生長出的非晶態(tài)硅柵經(jīng)退火后形成的多晶柵表面的平整度，與圖1的結(jié)果一致。由表1的數(shù)據(jù)還可看出545攝氏度生長出的非晶態(tài)經(jīng)過退火后形成的多晶柵表面的平整度高于其他溫度環(huán)境生長非晶態(tài)硅柵經(jīng)退火后形成的多晶柵表面平整度。表1<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>由圖2可看出545攝氏度下生長出的非晶態(tài)硅柵在退火條件為800攝氏度，退火時間為IOM時形成的多晶柵具有最佳表面平整度，與表l數(shù)據(jù)顯示結(jié)果一致。為測試退火后形成的多晶柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在545攝氏度生長條件和在800攝氏度和IOM的退火條件下形成的多晶柵在不同的退火條件下進行了再次退火，請見圖2中545。C+800t:30min所示的曲線，該條曲線折射率比較平緩。由此可證明退火后形成的多晶柵結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。在生長非晶態(tài)硅柵時，密封反應(yīng)室內(nèi)通入的硅化合物的反應(yīng)氣體硅烷的速率在350標況毫升每分，這個速率可根據(jù)不同制作條件例如不同的反應(yīng)室設(shè)備進行調(diào)整，以保證生長的非晶態(tài)硅柵的生長速率適宜。在退火時，一定條件下為保證退火氣體充足，氮氣的流速控制在100-700標況毫升每分。本發(fā)明的多晶柵的生長方法，并不僅局限于工藝條件的具體數(shù)值，通過先生成非晶態(tài)硅柵后再退火轉(zhuǎn)換成傳統(tǒng)多晶柵微結(jié)構(gòu)的多晶柵的表面平整度易高于直接形成的多晶柵表面的平整度。本發(fā)明的多晶柵生長是依據(jù)具體設(shè)備根據(jù)上述所述溫度條件和退火條件進行制作。實驗數(shù)據(jù)證明采用該多晶柵生長方法制作的多晶柵表面的平整度相對傳統(tǒng)方法制作的多晶柵表面有顯著的提高，從而可有效提高小特征尺寸下多晶柵良率和制作的半導體器件的平整度和均勻性。權(quán)利要求1、一種多晶柵的生長方法，它是在具有一定真空度的密封反應(yīng)室內(nèi)，在一定溫度條件下，利用硅化合物的反應(yīng)物來沉積多晶柵，其特征在于，它包括以下步驟步驟1在所述密封反應(yīng)室真空度為0.08～1托，溫度為520～570攝氏度下，控制所述硅化合物的反應(yīng)物流速在100～700標況毫升每分下，生長非晶態(tài)硅柵；步驟2充入退火惰性氣體，在退火溫度為700～850攝氏度和退火時間為10～30分鐘的退火條件下對步驟1中生長出的非晶態(tài)硅柵進行退火，將非晶態(tài)硅柵轉(zhuǎn)化成多晶硅柵。2、如權(quán)利要求1所述的多晶柵的生長方法，其特征在于，所述惰性退火氣體為氮氣。3、如權(quán)利要求2所述的多晶柵的生長方法，其特征在于，所述氮氣的流量為5~30標況升每分。4、如權(quán)利要求1所述的多晶柵的生長方法，其特征在于，所述硅化合物的反應(yīng)物為硅烷。5、如權(quán)利要求1所述的多晶柵的生長方法，其特征在于，所述步驟l中反應(yīng)室的真空度、為0.6托，溫度為545攝氏度，硅化合物的反應(yīng)物流速為350標況毫升每分。6、如權(quán)利要求1所述的多晶柵的生長方法，其特征在于，所述步驟2中退火溫度為800攝氏度，退火時間為IO分鐘。全文摘要本發(fā)明提供一種多晶柵的生長方法，它包括以下步驟步驟1在密封反應(yīng)室真空度為0.08～1托，溫度為520～570攝氏度下，控制硅化合物的反應(yīng)物流速在100～700標況毫升每分下，生長非晶態(tài)硅柵；步驟2充入退火惰性氣體，在退火溫度為700～850攝氏度和退火時間為10～30分鐘的退火條件下對步驟1中生長出的非晶態(tài)硅柵進行退火，將非晶態(tài)硅柵轉(zhuǎn)化成多晶硅柵。本發(fā)明通過先形成非晶態(tài)的硅柵然后通過退火形成一定微結(jié)構(gòu)的多晶柵，該多晶柵表面相對傳統(tǒng)方法直接生長的多晶柵表面平整度有顯著提高，從而可有效提高小特征尺寸下多晶柵良率和制作的半導體器件的平整度和均勻性。文檔編號H01L21/20GK101515544SQ20081003381公開日2009年8月26日申請日期2008年2月22日優(yōu)先權(quán)日2008年2月22日發(fā)明者何有豐,樸松源,杰白申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司