專利名稱：用于減少柵極結構中摻雜劑向外擴散的方法和裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及制造集成電路用柵極的方法和裝置。更具體地說，本發明涉及用于在處理柵極結構時使柵極結構中摻雜劑向外擴散減小為最少的方法和裝置。本發明還涉及可減少摻雜劑向外擴散的柵極結構。
隨著對集成電路(如動態隨機存取存儲器DRAM集成電路)的需求，有效生產集成電路的需要不斷增加。生產集成電路時在整個過程中必須保持集成工藝的集成度，這樣可以增加集成電路的整體產量。
當形成柵極結構(如一柵極層互連)時，柵極結構的硅層中的摻雜劑在約800℃的高溫下進行的退火處理時可以垂直擴散到柵極結構的硅化物層中。退火工藝可以用來驅使摻雜劑利用柵極結構產生一源極或一漏極，本領域的技術人員應明白這一點。


圖1是一簡圖，示出了集成電路中傳統的柵極結構所包含的各個層。典型地，一柵極結構104是集成電路(如DRAM集成電路)的一部分。柵極結構104包括一基底106。基底106一般是由硅形成，并包括與帶有柵極結構的集成電路的形成有關的其它各層。例如，基底106可以包括各種絕緣層和導電層。
一柵極氧化物層108覆蓋在基底106上，一摻雜硅層110形成于柵極氧化物層108之上，摻雜硅層110(典型地是多晶硅層)是用硼、磷、或砷之類的摻雜劑來摻雜的。一硅化物層116覆蓋在摻雜硅層110上。一般地，硅化物層116電阻相對較低，通常由硅化物(如，鈦硅化物或鎢硅化物)形成。
在摻雜硅層110中存在的摻雜劑，在退火工藝中(如在約高于800℃的溫度下)，可能會垂直擴散或遷移到硅化物層116中。據發現在退火過程中擴散到硅化物層116中的摻雜劑是約大于硅化物層116中摻雜劑的整個含量的50％，例如在50-70％范圍內。
當摻雜劑擴散到硅化物層116中時，使硅化物層的電阻相對較低，到達硅化物層116的摻雜劑容易通過硅化層116側向擴散。因為硅化物層一般覆蓋在鄰近、獨特的摻雜區域，例如，在雙重功能柵極(dual workfunction gate)之上，它們摻雜有不同的摻雜劑，所以，摻雜劑通過硅化物層側向擴散會污染其它的區域。同樣，摻雜劑在硅層110內的側向擴散也會污染不同摻雜的區域。摻雜區域的污染一般會影響已含摻雜區域的器件的性能。所以，退火通常被限制，以減少在硅層110中的摻雜劑沿垂直方向和側向擴散到硅化物層116中的擴散量。也就是，必須限制集成電路制造工藝的熱預算，以減少污染。
雖然減少集成電路制造工藝的熱預算一般會有效地減少摻雜區域的污染，但這并不是理想的辦法。例如，當熱預算被減少時，高溫步驟，也就是在高于900℃的溫度下進行的步驟，在整個集成電路中會被縮短。這種步驟用來例如恢復位錯、使電介質重流動、激活摻雜結等。而且，對于DRAM，減少可恢復的位錯量，由于增加了器件泄漏，它明顯地損壞(減少)DRAM的保持時間。保持時間是DRAM單元保持其存儲電荷的時間，它受存儲電荷的泄漏率的限制。
所以，所需要的是用于減少在柵極結構中摻雜劑擴散的方法和裝置，而不會影響包含柵極結構的集成電路的集成度和性能。
本發明提供了一種制造集成電路中包括阻檔層的柵極結構的方法和裝置。根據本發明的一個方面，一種用于集成電路中摻雜劑擴散減至最少的方法包括形成一基底在基底上形成一柵極氧化物層；在柵極氧化物層上形成一層狀硅結構。一硅化物形成于層狀硅結構之上。在一個實施例中，形成層狀硅結構包括在柵極氧化物層上沉積一摻雜硅層；在第一硅層上形成一第一氧化物層；氮化第一氧化物層；和蝕刻氮化的第一氧化物層，以暴露第一硅層的晶界處的氮化物。然后，一第二硅層或一硅化物層可以沉積在第一硅層的晶界處暴露的氮化物之上。在這一實施例中，氮化第一氧化物層使氮至少擴散到第一摻雜硅層的一部分中。
在另一實施例中，該方法包括在柵極氧化物層上沉積一第一摻雜硅層；和執行一化學氣相沉積，以在第一摻雜硅層上形成氧氮化物膜。一旦氧氮化物膜已形成，氧氮化物膜被蝕刻，以暴露第一硅層晶界上的氮化物。氧氮化物膜被蝕刻以后，在第一硅層晶界上被暴露的氮化物上沉積一第二硅層或一硅化物層。
根據本發明的另一方面，集成電路芯片上的一柵極結構包括一基底，它包括一結區域；和一柵極氧化物層，該柵極氧化物層覆蓋基底結區域的至少一部分。柵極結構還包括一形成于柵極氧化物層之上的層狀硅結構形成于層狀硅結構之上的硅化物層。在一個實施例中，層狀硅結構包括至少一第一摻雜硅層和一第二摻雜硅層。在這一實施例中，層狀硅結構可以包括一阻擋膜，它夾在第一硅層和第二硅層之間。在另一實施例中，硅結構包括一帶有阻擋膜的單硅層，阻擋膜夾在硅層和硅化物層之間。
在另一實施例中，層狀硅結構包括一第一摻雜多晶硅層和一第二多晶硅層。在又一實施例中，層狀硅結構的厚度約在1000埃至2000埃之間。
根據本發明的又一方面，一種集成電路芯片上的柵極結構包括一基底；一柵極氧化物層，它至少部分形成于基底之上；和一層狀硅結構，它包括一第一摻雜硅層和一第一阻擋層，后者用于控制從第一摻雜硅層的摻雜劑擴散量。層狀硅結構形成于柵極氧化物層之上，一硅化物層形成于層狀硅結構之上。在一個實施例中，層狀硅結構包括一第二硅層；一第三硅層；一第二阻擋膜；和一第三阻擋膜。
在下面對本發明的詳細說明以及附圖中可以看出本發明的這些和其它特征以及優點。
聯系附圖，通過下面的介紹，就能更好地理解本發明及其優點，其中圖1是一簡圖，示出了集成電路中傳統的柵極結構的各層；圖2A是一簡圖，示出了集成電路中一第一柵極結構，它帶有本發明一實施例的一阻擋層；圖2B是一簡圖，示出了集成電路中一第二柵極結構，它帶有本發明一實施例的多個阻擋層；圖2C是一簡圖，示出了本發明一實施例中雙重功能柵極的一部分；圖3是一流程圖，示出了制造本發明一實施例中集成電路內帶有一阻擋層的柵極結構的方法的有關步驟；圖4A是一簡圖，示出了本發明一實施例中的一第一硅層形成之前的柵極結構；圖4B是一簡圖，示出了圖4A所示柵極結構在本發明一實施例中的一第一硅層形成之后的柵極情況；圖4C是一簡圖，示出了圖4B所示柵極結構在本發明一實施例中一氧化物層沉積在第一硅層上以后的情況；
圖4D是一簡圖，示出了圖4C所示柵極結構在本發明一實施例中氧化物層被氮化并蝕刻以后的情況；圖4E是一簡圖，示出了圖4D所示柵極結構在本發明一實施例中一硅化物層沉積在第一硅層上以后的情況；圖5是一流程圖，示出了制造本發明一第二實施例中集成電路內帶有一阻擋層的柵極結構的方法的有關步驟。
下面將參考附圖中的幾個說明性實施例，詳細介紹本發明。在下面的描述中，為了提供對本發明透徹的了解，提出了許多具體的細節。然而，對于熟悉該技術的人很明顯，在沒有某些或所有這些細節時也可以實施本發明。在其它方面，為了簡明，對一些熟知的結構和步驟沒有進行描述。
為了減少在退火過程中摻雜劑向外擴散到柵極結構(如，一柵極互連結構)中硅化物層內的量，根據本發明的一個方面，在柵極結構中，形成一阻擋層，以阻止摻雜劑的擴散。圖2A是一簡圖，示出了集成電路中的一第一柵極結構，它帶有本發明一實施例的一阻擋層。必須知道的是，它僅作為說明性的實例，柵極的有些特征圖形被擴大、而其它的又沒有示出。
如圖所示，柵極結構204是集成電路的一部分。這種集成電路是隨機存取存儲器(RAM,random access memory)，動態隨機存取存儲器(DRAM,dynamic random access memory)、同步動態隨機存取存儲器(SDRAM,synchronous dynamic random access memory)和只讀存儲器(ROM,read onlymemory)。其它集成電路，如專用集成電路(ASIC,application specificintegrated circuit)，歸并動態隨機存取存儲器邏輯電路(嵌入式DRAM)或任何其它邏輯電路，也可以采用。
典型地，多個集成電路并列地形成于晶片上，當處理結束以后，切割晶片，將集成電路分成單個芯片，芯片組裝起來，形成用于消費性產品(如計算機系統、單元式電話、個人數字助手或其它電器)中的最終產品。
柵極結構形成于一基底206上(如硅晶片)。其它基底(如砷化鎵，鍺，絕緣體上的硅或其它半導體材料)也可采用。基底可以或多或少地摻雜有具有預定電導率的摻雜劑，以取得理想的電特性。基底206可以包括許多其它與柵極204的形成有關的層，最普通的，柵極結構204的集成電路就是其一部分。如，基底206可以包括絕緣層、導電層和各種結區域，熟悉該技術的人都會知道這一點。
一柵極氧化物層208覆蓋在基底206上。柵極氧化物層208一般可用于任何合適的材料形成，如熱生長氧化物或氮化的氧化物。一硅層210形成于柵極氧化物層208。硅層210，它可以是多晶硅層，如摻雜有摻雜劑(如硼，磷，砷)的多晶硅層。一阻擋層212位于硅層210上面，在上述實施例中，它是氮化物，它位于硅層210的晶界內，如在硅層210內并特別接近硅層210的上表面。
在與用柵極結構204形成一源極或一漏極有關的退火過程中，阻擋層212起著減少摻雜劑從硅層210垂直地和側向向外擴散的量的作用。必須知道的是阻擋層212在退火時控制摻雜劑擴散，同時還保持一低的接觸電阻。在退火過程中高溫處理時(約高于900℃的處理溫度)，阻擋層212基本保持其完整性。
在阻擋層212上設置有一硅化物層214。一般地，硅化物層214的電阻低，在一個實施例中，硅化物層214可以由鈦的硅化物(TiSix)。其它的硅化物，如鎢的硅化物(WSix)，鉬的硅化物(MoSix)，鉭的硅化物(TaSix)，鈷的硅化物(CoSix)，或其它的硅化物，也可以采用。
阻擋層212減小摻雜劑從硅層210垂直向硅化物層214擴散的量，硅層210,214和阻擋層212一起形成一層狀硅結構220，層狀硅結構220可以包括基本任意數量的硅層和阻擋層。后面將參考圖2B介紹帶有硅結構且包括多個硅層和阻擋層的柵極結構。
如圖所示，柵極結構204可以還包括一介電層218，它形成于硅化物層214之上。一般地，介電層218可以用來隔離柵極結構的不同層和包括有柵極結構204的集成電路的其它層。介電層對后續工藝可以起著蝕刻停止層的作用，如形成一無邊接觸。
柵極結構204的尺寸(如厚度)一般變化很大。柵極結構204中每層的厚度取決于柵極結構204所應用的場合。如，0.175微米DRAM代的各層厚度可以小于0.25微米DRAM代的各層厚度。在一個實施例中，柵極氧化物層208的厚度在約30埃至約100埃，如在約60埃至約65埃之間。在這一實施例中，層狀硅結構的厚度在約1000埃至約2000埃之間，而硅化物層214的厚度在約500埃至約2000埃之間。
下面參考圖2B，根據本發明的實施例，介紹帶有多個阻擋層的一第二柵極結構的結構。一柵極結構234，類似于圖2A所示的柵極結構204，可以是集成電路(如一DRAM)的一部分。柵極結構234包括一基底236。一柵極氧化物層238覆蓋在基底236之上。在上述實施例中。在柵極氧化物層238上形成了一多層硅結構220。
多層硅結構包括多個硅層240,244,248以及多個阻擋層242,246,250。每個硅層240,244,248可以由合適的硅(如多晶硅)形成。一般地，硅層240，它基本上直接覆蓋在柵極氧化物層238之上，摻雜有摻雜劑(如硼、磷、或砷)。每個硅層244,248可以摻雜也可以不摻雜。如果硅層244,248中任何一個被摻雜，在上述實施例中，硅層244,248的摻雜與硅層240不同，如，用不同的摻雜劑來摻雜。然而，必須知道的，在另一實施例中，所有硅層240,244,248用基本相同的摻雜劑來摻雜。
阻擋層242,246一般位于硅層240,244,248之間，具體地說，如圖所示，阻擋層242位于硅層240,244之間，阻擋層246位于硅層244,248之間。一阻擋層，如位于硅層240之上的阻擋層242，可以是一氮化物膜，它位于硅層240頂部附近的晶界內。在一個實施例中，阻擋層是用氮化處理來形成的，后面將參考圖3詳細介紹這一點。
阻擋層242是用來減少在退火處理時從硅層240垂直向外擴散的摻雜劑量。多阻擋層242,246,250基本在層狀硅結構220上產生阻擋層矩陣，以更好地控制從硅結構擴散出去的摻雜劑量。換句話說，通過在硅結構220中提供多個阻擋層242,246,250，可以更好地控制柵極結構234中摻雜劑的垂直和側向擴散。
一硅化物層256，它可以由包括(但不局限于)鈦硅化物或鎢硅化物在內的硅化物形成。如上所述，硅結構220中的阻擋層242,246,250減少了摻雜劑從硅層240擴散到硅化物層256中的量。在一個實施例中，柵極結構234可以包括一介電層258，它形成于硅化物層256之上。介電層258一般可以用于將柵極結構234的不同層和包含柵極結構234的集成電路的其它層隔離開。
使用阻擋層來控制摻雜劑擴散的柵極結構可以用于各種不同場合。因為阻擋層可以減少向硅化物層的垂直擴散和通過硅化物層的側向擴散，在雙重功能的柵極中帶有阻擋層的柵極結構的使用尤其有用。圖2C是一簡圖，它示出本發明一實施例中一雙重功能的柵極的一部分。為了便于顯示，雙重功能的柵極的一些特征被夸大，而其它特征卻沒有顯示出來。
一雙重功能柵極270包括一結區域272，它可以是半導體晶片基底(未顯示)的一部分。結區域272包括摻雜區272a,272b。摻雜區域272a包括具有一第一電導率的摻雜劑，摻雜區域272b包括具有一第二電導率的摻雜劑。在上述實施例中，區域272a可以是p-摻雜，而區域272b可以是n-摻雜。一非摻雜區域272c位于區域272a,272b之間，基本用于防止區域272a中的摻雜劑和區域272a中的摻雜劑混合。
如圖所示，一柵極氧化層276直接形成于結區域272之上。一第一摻雜硅層280位于柵極氧化物層276之上。一般地，摻雜區域280a,280b彼此各不相同。間接覆蓋在區域272a之上的區域280a的摻雜和區域272a相同，如，區域272a和區域280a都是p-摻雜，而區域280b和區域272b(區域280b間接覆蓋在區域272b之上)都是n-摻雜。
一第一阻擋層膜284覆蓋在摻雜硅層280之上。阻擋層由一種材料構成，其厚度足以防止摻雜硅層280中的摻雜劑從側向和垂直方向擴散。換句話說，第一阻擋膜284，阻礙在退火處理時摻雜劑在垂直方向和側向的擴散。在一個實施例中，阻擋膜包括在摻雜硅層280的晶界處的氮化物。
一第二硅層288，它可以是摻雜的也可以是未摻雜的，覆蓋在第一阻擋膜284之上。在一實施例中，如圖所示，一第二阻擋膜290覆蓋在第二硅層288之上，以控制垂直方向上摻雜劑的擴散。硅層280,288和阻擋膜284,290一起形成一層狀硅結構，如上所述。
一硅化物層296覆蓋在硅層之上。通過使用阻擋膜284,290基本上減少了向硅化物層296中的摻雜劑擴散。如果摻雜劑允許垂直擴散到硅化物層296中，那么，硅化物層296中的側向摻雜劑擴散就會發生。然而，由于包括有阻擋膜284和290，垂直方向擴散到硅化物層296中的摻雜劑量，以及通過硅化物層296的側向摻雜劑擴散量都會減少。結果，在雙重功能柵極270中可以保持有不同區域298a,298b。
在沒有阻擋層的柵極結構中，在高于800℃的溫度下進行的退火處理過程中，擴散或遷移到一硅化物層中的摻雜劑量據觀察約大于摻雜硅層中摻雜劑總量的50％，如約在50％-70％之內。由于有了阻擋層，擴散到硅化物層中的摻雜劑量據觀察約小于摻雜硅層中摻雜劑總量的20％，如在約4％-約15％之內。
圖3是一流程圖，示出了與一種可以用于制造一本發明一實施例中的集成電路中的柵極結構(如圖2A所示柵極結構204，該柵極結構包含一阻擋層)有關的各步驟。工藝302從提供一基底(如一半導體晶片基底)的步驟304開始。基底基本上由硅形成，它還可以包括與集成電路的整體形成有關的各層。這種層可以包括(但不局限于)金屬化層和氧化物層。
在步驟306中，一柵極氧化物層沉積在基底上。一旦柵極氧化物被沉積，然后工藝轉向步驟308，在基底上形成一硅層，更具體地說，在柵極氧化物層之上形成此硅層。一般地，如上所述，硅層可以由任何合適的硅(例如，多晶硅)來形成。被摻雜的硅層可以用任何合適的摻雜方法來摻雜，如即時(in-situ)摻雜或摻雜劑注入以后緊接著進行退火處理，熟悉該技術的人員會理解這一點。盡管用于摻雜硅層的摻雜劑可以是各種各樣的，但是在一個實施例中，摻雜劑包括磷、硼和砷。
在步驟310中，接著在多晶硅層上形成一阻擋層。阻擋層包括一氧化物層。氧化物層可以是一硅的二氧化物(SiO2)層，它可以用任何合適的方法在硅層表面上生長。典型地，氧化物層可以用在約900℃至約1100℃(如約925℃)的氧氣中的快速熱氧化(RTO,rapid thermal oxidation)的方法來生長，例如約在60秒內。雖然氧化物層的厚度可以有很大變化，但是在一個實施例中，氧化物層的厚度在約40埃至約50埃之間。
在步驟310中，一旦已生長氧化物層，工藝轉向步驟312，其中，在氧化物層上進行氮化處理。換句話說，氧化物被氮化。氧化物一般可以用任何合適的的方法來氮化，如使用氨氣(NH3)(或其它合適的含氮氣體)的快速熱氮化(RTN,rapidthermal nitridization)，其溫度范圍是約900℃-約1100℃(約1050℃)，持續時間為約20秒-約120秒，如約30秒。
當氧化物層被氮化時，氮化物(如硅的氮化物)(SiNx)形成于硅層之上的硅層的晶界上。也就是，在氧化物層和下面的硅層的晶界之間形成一SiNx界面。一般地，氮化物沿硅層的晶界擴散。在一些實施例中，如，當硅層的厚度相當薄時，當氧化物被氮化時，氮化物可以基本穿透整個硅層。當氮化物基本穿透整個硅層時，垂直摻雜劑擴散和側向摻雜劑擴散明顯減少，如在雙重功能柵極中，如上面參考圖2C所敘述的。
在步驟314中，對氧化層的氮化結束以后，氮化的氧化物層被剝離或蝕刻，以暴露硅層晶界內的氮化物。晶界內的被暴露的氮化物形成阻擋層。它可以阻止硅層下面和硅層上面之間沿垂直方向的摻雜劑擴散。可以理解，阻擋層還可以減少側向摻雜劑擴散量。
在步驟318中，判定是否在新的硅層上形成另外的硅層。如果判定是要形成另外的硅層，這表明需要在柵極結構之中形成一較厚的整體硅層。一般地，整體硅層是一層狀結構，因為整體硅層包括至少兩個單個硅層，各硅層之間形成有阻擋層。在一實施例中，一厚的整體硅層可以用來在柵極結構中提供多個阻擋層，以進一步減小在柵極結構中的垂直和側向擴散量。在另一實施例中，一硅層包括一單個硅層，它上面形成有一阻擋膜，可以用來減少垂直和側向擴散。
如果在步驟318中的判斷是在現有的硅層上要形成至少一個另外的硅層，接著工藝返回步驟308，在基底上(或者更具體地說，在阻擋層上)形成一新硅層。另外，當判斷是不要形成另外的硅層，接著工藝轉至步驟320，在硅層上形成一硅化物層。然后，在步驟322中，執行另外的處理來完成對柵極結構的處理。一般地，另外的處理可以包括(但不局限于)沉積一絕緣層。如在硅化物層上沉積一介電層，光刻圖案，干蝕刻，側壁間隔物形成；和結摻雜。一旦另外處理完成之后，制造柵極結構的工藝就完成了。
下面參考圖4A-4E，將根據本發明一實施例介紹使用上面參考圖3所敘述的步驟來制造柵極結構。必須知道的是它們僅是作為示例，柵極結構的一些特征，具體地說，是阻擋層的尺寸，被夸大了，而其它圖形卻未顯示出來。柵極結構402的制造從基底404的形成開始。在基底上形成一柵極氧化物層408。
在柵極氧化物層408上形成一摻雜氮化物層412。一氧化物層416沉積在摻雜硅層412之上，以促進阻擋層的形成。在氧化物層416的氮化過程中，如參考圖3所敘述的，氮化物基本被移植到摻雜硅層412的晶界414內。在氧化物層416被剝離以后，一形成在摻雜層412的晶界414之內的阻擋層414′(它可以是一膜)被暴露。一硅化物層422沉積在阻擋層414′之上。一般地，各種其它層可以與柵極結構402有關，包括一介電層(未顯示)，它通常沉積在硅化物層422之上。
參考圖5，下面將根據本發明一實施例介紹可以用來制造一包括阻擋層的柵極結構的一第二工藝。工藝502從步驟504(形成一基底)開始。基底可以包括各種與集成電路(柵極結構是其一部分)的整體形成有關的層。
基底形成以后，在步驟506中，一柵極氧化物層沉積在基底之上。在步驟508中，一硅層沉積在基底之上，或者更具體地說是沉積在柵極氧化物層之上。一般地，硅層是一被摻雜的硅層，它可以是(但不局限于)摻雜的多晶硅層。
一旦沉積硅層以后，在步驟510中，使用化學氣相沉積工藝在硅層上沉積一氧氮化物膜。正如本領域的技術人員所知道的那樣，可以利用多種不同的化學氣相沉積工藝，包括低壓化學氣相沉積(LPCVD,low pressure chemicalvapor deposition)和等離子體增強化學氣相沉積(PECVD,plasma enhancedchemical vapor deposition)，來沉積氧氮化物膜。
在步驟512中，氧氮化物層被剝離或蝕刻，以暴露硅層晶界區內的氮化物。晶界上被暴露的氮化物形成一阻擋層，它可以防止在下面的硅層下面的硅層和后面在晶界上沉積的各層之間的垂直方向摻雜劑擴散。應當理解，阻擋層也可以減少側向摻雜劑的擴散。
在步驟516中，要作出一個判斷，判斷是否要在阻擋層上形成另外的硅層。如果步驟516中的判斷是要在現有硅層上至少形成一個另外的硅層，接著，工藝轉向步驟508，在基底上(或者，更具體地說，在阻擋層上)形成一新硅層。另外，當判斷是不要形成另外硅層，然后，工藝轉向步驟518，在阻擋層上沉積一硅化物層。最后，在步驟520中，執行另外的處理來完成柵極結構的處理。一般地，另外的處理可以包括(但不局限于)沉積一絕緣層，如在硅化物層上沉積一介電層，光刻，蝕刻和結摻雜。一旦另外處理已完成，制造一柵極結構的第二工藝就完成了。
盡管僅介紹了本發明的幾個實施例，應當理解，在不背離本發明的精神和范疇的前提下，本發明還可以用其它具體形式來實施。例如，一包括阻擋層的柵極結構可以適合用于包含在集成電路(如一動態隨機存取存儲器)(DRAM)中的雙重功能柵極的制造。然而，一般地，包括阻擋層的柵極結構可以適合于多種應用。
如上所述，阻擋層要么用一氧化物層(氮化后蝕刻)來形成，要么用一氧氮化物層(用CVD工藝沉積，然后蝕刻)來完成。然而，可以理解，在不背離本發明的精神范疇的前提下，可以用任何合適的方法來在層狀硅結構中形成一阻擋層。
如上所述，柵極互連結構(如雙重功能柵極中的柵極互連結構)中的硅層可以由任何合適的硅來形成。例如，在一個實施例中，硅層可以是多晶硅層。同樣，阻擋層可以用基本上任何可以控制從摻雜硅層的摻雜劑擴散的材料來形成。
一般地，一層狀硅結構可以包括任意多個不同硅層。硅結構中的的硅層數目基本上取決于硅結構的整體理想厚度，以及各層和阻擋層的厚度。如上所述，硅結構的厚度可以在很大范圍變化。例如，厚度可以在約1000埃至約2000埃之間。同樣，硅層和阻擋層的厚度變化范圍也很大。在一個實施例中，每個硅層的厚度約在100埃至500埃之間，而每個阻擋層的厚度在約50埃至約80埃之間。
雖然，基本上直接覆蓋在一柵極氧化物層上的硅層一般是摻雜的，但后續硅層并不必須摻雜。當一些后續硅層被摻雜時，這些硅層的摻雜通常和基本與柵極氧化物層接觸的硅層不同。
另外，層狀硅結構的最上層稱作硅結構的上層，也就是說，硅化物直接沉積的層，然而，可以理解，在不離開本發明的精神和范疇的前提下最上層也可以夾在硅層之間。所以，本實施例僅作為說明性的，而不是局限性的，本發明并不局限于這里所給出的細節，在所附權利要求的范疇內以及其等同物的整個范疇內，對本發明可進行修改。
權利要求
1．一種用于減少集成電路中摻雜劑向外擴散的方法，該方法包括形成一基底；在基底上形成一柵極氧化物層；在柵極氧化物層上形成一層狀硅結構，該層狀硅結構設置成用于阻止摻雜劑擴散，和在層狀硅結構上形成一硅化物層。
2．如權利要求1所述的方法，其中，形成一層狀硅結構包括在柵極氧化物層上沉積一第一摻雜硅層；在第一硅層上形成一第一氧化物層；氮化第一氧化物層；和蝕刻氮化的第一氧化物層，其中，蝕刻氮化的第一氧化物層暴露第一硅層晶界處的氮化物。
3．如權利要求2所述的方法，其中，氮化第一氧化物層向第一摻雜硅層擴散氮。
4．如權利要求3所述的方法，其中在第一硅層上形成第一氧化物層包括在約900℃-約1000℃的一第一工藝溫度下生長第一氧化物層；以及氮化氧化物層包括在約900℃-約1100℃的一第二工藝溫度下氮化氧化物層。
5．如權利要求2所述的方法，包括在第一硅層邊界處暴露的氮化物上沉積一第二硅層；在第二硅層上形成一第二氧化物層；氮化第二氧化物層；和蝕刻氮化的第二氧化物層，其中，蝕刻氮化的第二氧化物層暴露第二硅層的晶界處的氮化物。
6．如權利要求1所述的方法，其中，形成一層狀硅結構包括在柵極氧化物層上沉積一第一摻雜硅層；執行化學氣相沉積以在第一摻雜硅層上形成一氧氮化物膜；和蝕刻氧氮化物膜，其中，蝕刻氧氮化物膜暴露第一硅層的晶界處的氮化物。
7．一種集成電路芯片上的柵極結構，包括一基底，其中，基底包括一結區域；一柵極氧化物層，它至少部分形成于基底的結區域之上；一層狀結構，形成于柵極氧化物層之上，其中層狀結構設置成用來減少柵極結構的擴散；和在層狀硅結構之上形成的一硅化物層。
8．如權利要求7所述的柵極結構，其中，層狀硅結構包括至少一第一摻雜硅層。
9．如權利要求8所述的柵極結構，其中，層狀硅結構還包括一阻擋膜，它位于第一硅層和硅化物層之間。
10．如權利要求9所述的柵極結構，其中，阻擋膜的厚度在約50埃至約80埃之間。
11．如權利要求9所述的柵極結構，其中，阻擋膜包括硅的氧氮化物。
12．如權利要求9所述的柵極結構，其中，柵極結構是雙重功能柵極，集成電路是一隨機存取存儲器集成電路。
13．如權利要求8所述的柵極結構，其中，第一硅層是用從由硼、磷、砷構成的摻雜劑組中選擇出的摻雜劑來摻雜。
14．如權利要求9所述的柵極結構，其中，層狀硅結構還包括一第二硅層，位于阻擋膜和硅化物層之間；和一第二阻擋膜，位于第二硅層和硅化物之間。
15．如權利要求14所述的柵極結構，其中，層狀硅結構包括一第一摻雜多晶硅層和一第二多晶硅層。
16．如權利要求7所述的的柵極結構，其中，層狀硅結構的厚度在約1000埃～約1500埃之間。
17．一種集成電路芯片上的柵極結構，包括一基底；一柵極氧化物層，它至少部分形成于基底之上；一層狀硅結構，形成于柵極氧化物層之上，其中，層狀硅結構包括一第一摻雜硅層和一第一阻擋膜，第一阻擋膜設置成用來防止第一摻雜硅層向外擴散；和一硅化物層，其形成于層狀硅結構之上。
18．如權利要求17所述的柵極結構，其中，層狀硅結構包括一第二硅層。
19．如權利要求18所述的柵極結構，其中，層狀硅結構還包括一第二阻擋膜，它位于第二硅層之上。
20．如權利要求19所述的柵極結構，其中，集成電路是一數字隨機存取存儲器集成電路。
全文摘要
一種用于減少集成電路中摻雜劑向外擴散的方法,該方法包括:形成一基底;在基底上形成一柵極氧化物層;在柵極氧化物層上形成一層狀硅結構,該層狀硅結構設置成用于阻止摻雜劑擴散,和在層狀硅結構上形成一硅化物層。還公開了可以減少摻雜劑擴散的柵極結構。
文檔編號H01L21/8238GK1213845SQ9811873
公開日1999年4月14日 申請日期1998年8月26日 優先權日1997年9月29日
發明者斯蒂芬·K·洛, 克里斯廷·德姆, 克里斯托弗·C·帕克斯 申請人:西門子公司, 國際商業機器公司