專利名稱：制造半導(dǎo)體器件的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造半導(dǎo)體器件的方法，特別涉及利用具有不同構(gòu)造的雙層硅化鎢膜形成柵極來制造半導(dǎo)體器件的方法，該方法尤其適用于制造高集成度的半導(dǎo)體器件。
通常，當(dāng)僅用多硅晶在半導(dǎo)體器件上形成柵極時，則半導(dǎo)體器件的集成度越高，字線(work line)的電阻將越大，因而，半導(dǎo)體器件的工作速度越低。
如上所述，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)一種能防止上述電阻增加，工作速度降低的制造半導(dǎo)體器件的方法。在這種方法中，用諸如鎢等具有低電阻的金屬硅化物層疊在柵極上。
下文將更詳細(xì)地描述上述傳統(tǒng)的制造方法。
圖1是半導(dǎo)體器件的剖面圖，它示出制造具有用硅化鎢膜形成柵極的半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法。
在該傳統(tǒng)的方法中，首先用LOCOS方法在硅襯底1上形成元件隔離氧化膜(未示出)。
然后，如圖1所示，在硅襯底1上形成柵氧化膜2，并沉積多硅晶膜3于柵氧化膜2上。此后，在多硅晶膜3上沉積具有低阻抗的硅化鎢膜4。
下面討論制造半導(dǎo)體器件傳統(tǒng)方法中存在的上述問題。
首先，因為柵電阻必須較低以實現(xiàn)半導(dǎo)體器件的高集成度和高速工作，故在傳統(tǒng)的制造半導(dǎo)體器件的方法中，與多硅晶膜相比，必須相對較厚。
而且，在傳統(tǒng)的制造半導(dǎo)體器件的方法中，當(dāng)多硅晶膜為了改善其形貌布局而必須降低厚度時，硅化鎢膜的厚度必須增加。
因此，當(dāng)在高溫下進(jìn)行后續(xù)工藝時，包含在硅化鎢內(nèi)的氟原子將擴(kuò)散到柵氧化膜內(nèi)，以至于加快了柵氧化膜的退化，從而使半導(dǎo)體器件的得益率和可靠性降低。
本發(fā)明已提出克服現(xiàn)有技術(shù)的上述問題，因此，本發(fā)明的目的在于提供一種制造半導(dǎo)體器件的方法，用以降低器件的柵極電阻，改善其形貌布局。另外，該方法應(yīng)使器件的得益率和可靠性有所改進(jìn)，從而適用于器件的高集成度。
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供一種制造半導(dǎo)體器的方法，該方法包含下列步驟準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底；在半導(dǎo)體襯底上形成柵氧化膜，在柵氧化膜上形成多硅晶膜；在多硅晶膜上形成具有非晶構(gòu)造的下硅化鎢膜，并形成具有非晶構(gòu)造和多個小晶粒的上硅化鎢膜，在小晶粒之間限定有間隙，上硅化鎢膜順序形成在下硅化鎢膜上，下硅化鎢膜和上硅化鎢膜均用低壓化學(xué)沉淀方法形成；借助上、下硅化鎢的熱處理使下硅化鎢膜和上硅化鎢膜的非晶構(gòu)造同時結(jié)晶，并伴隨有氧化膜形成在上硅化鎢膜中多個結(jié)晶的小晶粒表面。
從下面參照附圖對實施例的描述，本發(fā)明的其它目的和方面將變得明了，其中圖1是半導(dǎo)體器件的剖面圖，它示出制造具有用硅化鎢膜形成柵極的半導(dǎo)體器件的傳統(tǒng)方法；圖2A至2C是半導(dǎo)體器件的剖面圖，它們示出用根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法形成柵極的工藝。
下文將參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明。
圖2A至2C示出用根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的方法形成柵極的工藝。
在根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的方法中，首先，在硅襯底11上用LOCOS方法形成元件隔離氧化膜(未示出)。
此后，如圖2A所示，在硅襯底11上形成柵氧化膜12，并在柵氧化膜12上沉積多硅晶13。
然后，在約440℃和480℃之間的溫度下用低壓化學(xué)氣相沉淀(LPVCD)法把WF6和SiH4氣體沉積在多硅晶膜13上，以便形成總厚度約在1300到1500之間的膜。除這兩層膜之外，在多硅晶膜13上形成厚度約在700至800之間的非晶構(gòu)造的下硅化鎢膜14。另外，在下硅化鎢膜14上形成厚度約在500至800之間的非晶構(gòu)造的上硅化鎢膜15，后者如圖2B所示，具有多個晶粒。
然后，如圖2C所示，把下硅化鎢膜14和上硅化鎢膜15在氧環(huán)境下用約700℃至900℃的溫度進(jìn)行熱處理，以便進(jìn)行結(jié)晶。
在這種情況下，氧在上述結(jié)晶過程中，被注入到上硅化鎢膜15內(nèi)小晶粒的非晶硅層之間，同時薄薄地氧化結(jié)晶的晶粒系統(tǒng)的表面，從而在表面上形成薄的氧化膜16。
氧化膜16捕獲上硅化鎢膜15內(nèi)的氟原子，從而防止后續(xù)工藝過程中氟原子從上硅化鎢膜15擴(kuò)散到柵氧化膜12上。
另一方面，觀察到的柵極的電阻值Rs相對于多硅晶膜和成雙形成硅化鎢膜的厚度如下。
首先，當(dāng)多硅晶膜13的厚度約為700，上和下硅化鎢膜整體厚度約為1300時，測得電阻Rs約在9Ω/□。
而，當(dāng)多硅晶膜13的厚度約為1000，上和下硅化鎢膜整體厚度約為1000時，測得電阻Rs約在13Ω/□。
另外，當(dāng)多硅晶膜13的厚度約為700，上和下硅化鎢膜整體厚度約為1300時，測得電阻Rs約在11Ω/□。
同時，在使用雙硅化物膜的半導(dǎo)體器件中，根據(jù)時間測得柵氧化膜的擊穿幾乎與現(xiàn)有技術(shù)的情況相同。
也即，在用根據(jù)本發(fā)明方法制造的半導(dǎo)體器件中，柵電阻被顯著地降低，而與現(xiàn)有技術(shù)的半導(dǎo)體器件相比，柵氧化膜的擊穿特性并沒有降低。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明制造半導(dǎo)體器的方法具有如下的有利效果。
在根據(jù)本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法中，當(dāng)把雙層硅化鎢膜在氧環(huán)境下進(jìn)行熱處理時，周圍的氟注入到氧化膜中，并被氧化膜捕獲，從而在上硅化鎢膜內(nèi)小晶粒的表面上形成薄的氧化膜，所以使在后繼的高溫工藝過程期間，包含于上硅化鎢膜內(nèi)的氟原子向下面柵氧化膜的擴(kuò)散得以防止。
因此，根據(jù)用本發(fā)明制造半導(dǎo)體器件的方法，不僅降低了柵極的電阻，而且改善了形貌布局，因為硅化鎢膜甚至在它們的厚度增加時也使柵極氧化膜的退化得以防止。
所以，由于本發(fā)明能降低柵極的電阻，改善布局，而使本發(fā)明的制造半導(dǎo)體器件的方法適用于高集成度的半導(dǎo)體器件。
雖然為了圖示說明揭示了本發(fā)明的較佳實施例，但該技術(shù)領(lǐng)域的熟練人員將理解，可以進(jìn)行各種變化、補(bǔ)充和替換，而不偏離如所附權(quán)利要求書中揭示的本發(fā)明的范圍和精神。
權(quán)利要求
1.一種制造半導(dǎo)體器件的方法，其特征在于，該方法包含下列步驟準(zhǔn)備半導(dǎo)體襯底；在所述半導(dǎo)體襯底上形成柵氧化膜，并在所述柵氧化膜上形成多硅晶膜；在所述多硅晶膜上形成非晶構(gòu)造的下硅化鎢膜，并形成非晶構(gòu)造的具有多個小晶粒的上硅化鎢膜，在各小晶粒之間限定有間隙，其中所述上硅化鎢膜順序形成在所述下硅化鎢膜上，所述下硅化鎢膜和所述上硅化鎢膜均用化學(xué)氣相沉淀方法形成；通過把所述下硅化鎢膜和所述上硅化鎢膜進(jìn)行熱處理，使所述下硅化鎢膜和所述上硅化鎢膜的非晶構(gòu)造同時結(jié)晶，并伴隨有氧化膜形成所述上硅化鎢膜內(nèi)多個結(jié)晶的小晶粒的表面。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述化學(xué)氣相沉積法使用低壓化學(xué)氣相沉積法。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于形成所述下硅化鎢膜和所述上硅化鎢膜的氣體包含WF6和SiH4。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，用于形成所述下硅化鎢膜和所述上硅化鎢膜的氣體包含WF6和SiH2Cl2。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述下硅化鎢膜和上硅化鎢膜均在400℃至500℃之間的溫度下形成。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化膜包含有存在于所述上硅化鎢膜內(nèi)的氟。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱處理在700℃至900℃之間的溫度下進(jìn)行。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述熱處理在氧環(huán)境下進(jìn)行。
全文摘要
本發(fā)明揭示的制造半導(dǎo)體器件的方法尤其適用于高集成度的半導(dǎo)體器件。在該方法中，在形成于半導(dǎo)體襯底柵氧化膜上的多硅晶膜上形成有非晶構(gòu)造的下硅化鎢膜。在下硅化鎢膜上，形成具有多個小晶粒的上硅化鎢膜，在各小晶粒之間限定有間隙。然后，在氧環(huán)境下通過熱處理在結(jié)晶的晶粒上形成氧化膜。
文檔編號H01L21/02GK1148261SQ9610692
公開日1997年4月23日 申請日期1996年7月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月30日
發(fā)明者林載圻, 金鐘哲 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社