本发明专利技术公开了一种栅结构，包括：在沟槽中形成的栅氧；在栅氧之上的第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅，所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为0～2E20atm/cm3；在所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅之上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅，该第二层多晶硅或无定型硅填满所述沟槽；所述第二层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为1.0E20～10E20atm/cm3。本发明专利技术还公开了一种所述栅结构的制造方法。本发明专利技术能够改善栅氧的漏电特性,提高器件的性能。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及半导体集成电路领域，特别是涉及一种栅结构。本专利技术还涉及所述栅结构的制造方法。
技术介绍
在目前的半导体工艺方法中，有这样一种工艺方法，在硅片上先形成沟槽，然后进行氧化，生成一层氧化膜作为栅氧化膜(下述简称“栅氧”)，之后再生长一层掺磷的高掺杂多晶硅或无定型硅，用高掺杂多晶硅或无定型硅填满整个沟槽(参见图1)。在整个沟槽填满后再进行回刻，将没有沟槽处的高掺杂多晶硅或无定型硅全部刻掉，而在沟槽里留下的高掺杂多晶硅或无定型硅就用来作为栅极，而无定型硅经过后续的高温工艺后会变为多晶硅。上述栅氧工艺的处理基本上是一种单层膜单浓度结构。为了提高器件的速度，就要求增加多晶硅或无定型硅中掺磷的浓度来降低多晶硅或无定型娃的电阻，但当掺磷超过一定的浓度，而且掺磷多晶娃或无定型娃超过一定厚度(由于沟槽要求全部填满)时，回刻之后的表面形状就有许多的凹陷(参见图2)，这种凹陷会带来两方面的问题1.如果发生在栅氧化膜的附近，那么此处的栅氧化膜就会在回刻中受到损伤，并且此处多晶硅或无定型硅的凹陷在后续工艺中还会带来其他问题，如后续离子注入会透过该处，造成器件性能的变化大，工艺稳定性差。2.当凹陷发生在沟槽的中心时，使沟槽中心本来较深的凹陷变得更深，当栅接触孔落在沟槽中时，会带来接触孔性能的不稳定，甚至在后来生成金属膜时形成空洞，影响器件的性能。而且，利用单层膜栅结构制作器件，当该单层膜的掺杂浓度高时，经过后续工艺后，该多晶硅栅-栅氧-硅基板的界面容易漏电，在高性能器件设计中栅氧的漏电特性不能满足要求。 为了解决以上问题，中国技术专利ZL 02261131. 2 (授权公告号CN2694476Y，授权公告日2005年4月20日)公开了一种多层膜设计结构，具体是在栅氧化膜成长之后，依次成长一层掺磷浓度低的多晶娃、一层掺磷浓度高的多晶娃、一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅。第一层掺磷浓度低的多晶硅在回刻后表面比较平整，以保证栅氧化膜附近在回刻后不出现凹陷，使栅不受到损伤；在第三层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅的回刻速率低，减少回刻后沟槽中心的凹陷深度，使之在后来成长金属膜时不形成空洞。同时通过调整第一、第二层多晶硅的掺磷浓度和厚度，可以保证在回刻后获得等同的栅极电阻。但该专利在对该栅氧的漏电问题没有提出具体的研究和解决方案。中国专利技术专利申请CN101958342A(申请号:200910057613. 8，申请公布日:2011年I月26日)中，公开了一种多层膜设计结构，具体是在栅氧化膜成长之后，依次成长一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅；一层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅。该专利申请对栅氧的漏电问题有帮助，但方案中由于工艺的限制，特别是第一层膜淀积的无定型硅在刻蚀完成之前不能被高温处理(形成一定尺寸的结晶影响反刻的效果)没有披露，对在第一层膜后通过淀积一些氧化物以更好的阻挡第二层中的磷的扩散也没有披露。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种栅结构，能够改善栅氧的漏电特性，提高器件的性能；为此本专利技术还要提供一种所述栅结构的制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术的栅结构，包括在沟槽中形成的栅氧；在栅氧之上的第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅，所述第一层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为O 2E20atm/cm3 ;在所述第一层多晶硅或无定型硅之上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅，该第二层多晶硅或无定型硅填满所述沟槽；所述第二层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为1. 0E20 10E20atm/cm3，优选 2E20 5E20atm/cm3。所述栅结构的制造方法，包括以下步骤步骤一、完成沟槽刻蚀并经过表面处理后，利用热氧化完成栅氧化膜的淀积，形成栅氧；步骤二、进行第一层掺磷低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的淀积，所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为O 2E20atm/cm3 ；步骤三、进行第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅的淀积，所述第二层多晶硅或无定型娃的掺磷浓度为1. 0E20 10E20atm/cm3 ;且第二层多晶娃或无定型娃淀积后让多晶硅或无定型硅填满所述沟槽；步骤四、利用干法刻蚀将硅片表面需要去除的多晶硅或无定型硅全部刻掉，得到沟槽中填满多晶硅或无定型硅的栅结构。所述栅结构还包括位于第二层之上的第三层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型娃，第三层多晶娃或无定型娃的掺磷浓度为O lE20atm/cm3。当包括第三层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅时，在进行第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅的淀积之后，进行第三层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的淀积，然后再利用干法刻蚀将所述沟槽两端侧表面需要去除的多晶硅或无定型硅全部刻掉，得到沟槽中填满多晶硅或无定型硅的栅结构。本专利技术由于改变了目前半导体器件栅氧的结构，直接与栅氧接触的是含磷浓度最低或不掺杂的多晶硅或无定型硅，掺磷浓度低于或等于2E20atm/cm3，通过处理可使得直接与栅氧接触的硅在回刻后表面比较平整，以保证栅氧附近在回刻后不出现凹陷，减少对栅氧的损伤。同时由于直接与栅氧接触的是含磷浓度最低或不掺杂的多晶硅或无定型硅，也有抑制位于其上的第二层掺磷浓度高的多晶硅中的杂质扩散的作用，从而改善栅氧的漏电特性， 提高器件的性能。附图说明下面结合附图与具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明图1是现有方法中采用一层多晶硅或无定型硅填满沟槽的示意图；图2是通过回刻去除图1中多余多晶硅或无定型硅后的示意图；图3是实施例一在栅氧上淀积两层多晶硅或无定型硅的示意图4是将图3中需要去除的多晶硅或无定型硅全部刻掉后的示意图；图5是实施例二在栅氧上淀积三层多晶硅或无定型硅的示意图；图6是将图5中需要去除的多晶硅或无定型硅全部刻掉后的示意图；图7是实 施例三在栅氧上淀积两层多晶硅或无定型硅的示意图；图8是通过光刻保护图7中至少需要开接触孔的部分多晶硅或无定型硅的示意 图；图9是将图7中需要去除的多晶硅或无定型硅刻掉后的示意图；图10为栅氧漏电特性曲线图。具体实施例方式实施例一参见图3、4所示，所述栅结构包括在沟槽3中形成的栅氧4 ;在栅氧4之上的第 一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅50，所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶 硅或无定型硅50的掺磷浓度为0 2E20atm/cm3，当掺磷浓度为“0”时即可以不掺磷；第一 层多晶硅或无定型硅50的厚度为200埃 2500埃；在所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的 多晶硅或无定型硅50之上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅51，所述第二层多晶 娃或无定型娃51的掺磷浓度为1. 0E20 10E20atm/cm3。第二层多晶娃或无定型娃51的 厚度由器件的沟槽深度决定，至少要将沟槽3完全填充。在上述栅结构中，第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅50在干法刻 蚀中刻蚀速率相对慢，在回刻后表面比较平整，能保证栅氧附近在回刻后不出现凹陷或凹 陷很小，减少对栅氧的损伤。同时该第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅50 也有抑制其上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅51中的杂质扩散的作用，从而改 善多晶硅栅-栅氧-硅基板之间的界面状态，改善栅氧的漏电特性，提高器件的性能。第 二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种栅结构，包括：在沟槽中形成的栅氧；其特征在于：还包括在栅氧之上的第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅，所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为0～2E20atm/cm3；在所述第一层多晶硅或无定型硅之上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅，该第二层多晶硅或无定型硅填满所述沟槽；所述第二层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为1.0E20～10E20atm/cm3。
【技术特征摘要】
1.一种栅结构，包括在沟槽中形成的栅氧；其特征在于还包括在栅氧之上的第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅，所述第一层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为O 2E20atm/cm3 ;在所述第一层多晶硅或无定型硅之上的第二层掺磷浓度高的多晶硅或无定型硅，该第二层多晶硅或无定型硅填满所述沟槽；所述第二层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为1. 0E20 10E20atm/cm3。2.根据权利要求1所述的栅结构，其特征在于还包括位于第二层多晶硅或无定型硅之上的第三层掺磷浓度低或不掺磷的多晶硅或无定型硅，该第三层多晶硅或无定型硅的掺憐浓度为O lE20atm/cm3。3.根据权利要求2所述的栅结构，其特征在于所述第三层多晶硅或无定型硅的厚度为1000埃至5000埃。4.根据权利要求1-3任一所述的栅结构，其特征在于所述第二层多晶硅或无定型硅的掺磷浓度为2E20 5E20atm/cm3。5.根据权利要求1-3任一所述的栅结构，其特征在于所述第一层多晶硅或无定型硅的厚度为200 2500埃，所述第二层多晶硅或无定型硅的厚度大于等于第一层多晶硅或无定型硅的厚度的2倍。6.根据权利要求1-3任一所述的栅结构，其特征在于还包括在所述第一层多晶硅或无定型硅之上，且位于所述第二层多晶硅或无定型硅之下的厚度为10 100埃的氧化硅膜。7.—种如权利要求1所述栅结构的制造方法，包括以下步骤 步骤...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖胜安，
申请(专利权)人：上海华虹NEC电子有限公司，
类型：发明
国别省市：
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