專利名稱：形成具有多晶硅-硅化鈦結構的柵極的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及半導體元件的制造方法，特別是涉及形成具有多晶硅-硅化鈦結構的柵極的方法，在上述多晶硅-硅化鈦結構中，硅化鈦層形成在多晶硅層上。
一般MOS(金屬氧化物半導體)晶體管的柵極是用摻雜的多晶硅膜形成的。然而，由于半導體器件的高度集成化，柵極的線寬以及其它圖形都做得非常微小。最近，結構的微小化達到元件的線寬為0.15微米(μm)以下的程度。與此相適應，通常作為柵極材料使用的摻雜的多晶硅，由于其比電阻特性高，延遲時間長，因此，對于要求快速動作的元件，難以適用。這個問題，隨著半導體器件的高度集成化成為一個深刻的問題。因此，對于1GDRAM以上的半導體元件，主要采用由多晶硅膜和硅化鈦膜層疊結構組成的多晶硅-硅化鈦結構的柵極。


圖1A至圖1E為說明先前的多晶硅-硅化鈦結構的柵極形成方法的截面圖。
參見圖1A，在半導體基底11上，用熱生長方式或蒸鍍方式，形成柵極氧化膜12，在該柵極氧化膜12上，再形成摻雜的多晶硅膜13。其次，如圖1B所示，在多晶硅膜13上，使用硅化鈦靶(TiSix)，采用物理氣相沉積(PVD)法，蒸鍍一層非晶體的硅化鈦。(TiSix)膜14。然后，如圖1C所示，在給定溫度下，進行數(shù)秒鐘的快速熱處理(RTP)，使非晶相的硅化鈦膜14相變(phasetransformation)為晶相的硅化鈦膜14a。
再參見圖1D，為了進行通常的自調整接觸(SACself-aligned contact)工序等后續(xù)工序，在TiSi2膜14a上，按照柵極的形狀，形成一個屏蔽絕緣膜15。這里，屏蔽絕緣膜15是用氧化膜或氮化膜制成的。接著，對屏蔽絕緣膜15的屏蔽層進行腐蝕，并對TiSi2膜14a和多晶硅膜13進行腐蝕，形成柵極100。
再參見圖1E，為了除去腐蝕造成的損傷，并提高柵極氧化膜12的可靠性，要利用再氧化工序，對圖1D的結構進行氧化，在柵極100的側面和基底11的表面上，形成氧化膜16。這里，再氧化工序一般是在800℃以上的溫度下，通過熱氧化工序進行的。
但是，在進行上述再氧化工序時，由于TiSi2膜14a的快速氧化，柵極100的硅化鈦(TiSi2)膜14a的側面會過度氧化；這樣，形成柵極100的TiSi2膜14a的線寬減少，柵極100的形態(tài)變形，如圖1E所示。由于這樣，難以進行用以形成源極和漏極的注入雜質離子的工序，而且柵極100電阻增加，結果，使元件的可靠性降低。
因此，本發(fā)明的目的是要提供一種在柵極再氧化工序時，可防止柵極的異常氧化，同時可以減少柵極電阻的多晶硅-硅化鈦結構(titanium polycidestructure)的柵極的形成方法。
為了達到本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明在半導體基底上，依次形成柵極氧化膜，多晶硅膜和硅化鈦膜；在上述TiSi2膜上，按照柵極的形狀，形成屏蔽絕緣膜；以上述屏蔽絕緣膜作為蝕刻掩模，對上述TiSi2膜和多晶硅膜進行腐蝕，形成柵極；和利用再氧化工序，對上述基板進行氧化，在上述柵極的側面和上述基板表面上，形成厚度均勻的氧化膜；上述再氧化工序，是在750℃以下的溫度下，利用在干燥氣氛下進行氧化的方法進行的。
另外，再氧化工序是在700℃～750℃的溫度下進行的，氧化膜的膜厚為30?！?0埃，最好為50埃。
通過以下結合附圖對優(yōu)選實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述以及其它目的、特點會更明顯。附圖中圖1A～圖.1E為用于說明現(xiàn)有技術的多晶硅-硅化鈦結構的柵極形成方法的截面圖；圖2A～圖2E為用于說明本發(fā)明實施例的多晶硅-硅化鈦結構的柵極形成方法的截面圖；圖3為表示多晶硅膜和硅化鈦(TiSi2)膜的氧化速度與溫度的倒數(shù)(1/T)的關系的圖。
以下，根據(jù)附圖來詳細說明本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖2A～圖2E為用于說明根據(jù)本發(fā)明的實施例的多晶硅-硅化鈦結構的柵極形成方法的截面圖。
參見圖2A，在半導體基底21上，用熱成長方式或蒸鍍方式形成柵極氧化膜22，在柵極氧化膜22上，再蒸鍍形成摻雜的多晶硅膜23。其次，如圖2B所示，在多晶硅膜23上，采用使用硅化鈦(TiSix)靶的物理氣相沉積(PVD)法，蒸鍍形成非晶相的硅化鈦(TiSix)膜24。接著，如圖2C所示，在給定溫度下，在數(shù)秒鐘內進行快速熱處理(RTP)，將非晶體的TiSix膜24相變?yōu)榫嗟墓杌?TiSi2)膜24a。
再參見圖2D，為了進行通常的自調整接觸(SAC)工序等后續(xù)工序，在TiSi2膜24a上，按照柵極的形態(tài)，形成屏蔽絕緣膜25。這里，屏蔽絕緣膜25是由氧化膜或氮化膜或者氧化膜與氮化膜的復合膜形成的。其次，以屏蔽絕緣膜25作為蝕刻掩模，對TiSi2膜24a和多晶硅膜23進行腐蝕，形成柵極200。
又參見圖2E，為了除去由蝕刻工藝造成的損傷，并恢復柵極氧化膜22的可靠性，通過再氧化工序，對圖2D的結構再進行氧化，在柵極200的側面和基底21的表面上形成氧化膜26。這里，為了使氧化膜26的厚度均勻，應在TiSi2膜24a和多晶硅膜23的氧化速度一致的溫度范圍內，進行再氧化工序。
例如，分別在700℃，750℃，800℃，850℃的溫度下進行再氧化工序的實驗結果顯示，在800℃和850℃下，TiSi2膜24a的氧化速度比多晶硅膜23的氧化速度高。因此，如現(xiàn)有技術(參見圖1E)那樣，會發(fā)生TiSi2膜24a的側面氧化過度的現(xiàn)象。另一方面，如圖2E所示，在700℃和750℃下TiSi2膜24a和多晶硅膜23的氧化速度大致是一致的，因此，在柵極200的側面上，可以形成厚度均勻的氧化膜26，如圖2E所示。
圖3為表示由上述實驗得出的多晶硅膜23和TiSi2膜24a的氧化速度，與溫度的倒數(shù)(1/T)的關系的圖。如圖3所示，當溫度增加時，TiSi2膜的氧化速度也增加；而在750℃以下，多晶硅膜23和TiSi2膜24a的氧化速度大致是一致的。但是，在700℃以下，氧化速度太慢，工序時間長。因此，再氧化工序最好在700℃～750℃溫度下進行。
另外，分別在700℃，750℃，800℃的溫度下，利用在潮濕氣氛下進行氧化的方法，進行再氧化工序的另一實驗結果顯示，在700℃和750℃下，在圖2E所示的多晶硅膜23和TiSi2膜24a的側面上，都能形成比較均勻的氧化膜26。相反，在800℃溫度下，TiSi2膜24a的氧化速度快，因此，會發(fā)生如現(xiàn)有技術(參見圖1E)那樣的、TiSi2膜24a的側面氧化過度的現(xiàn)象。但是，與在干燥氣氛下進行的氧化比較，由于在潮濕氣氛下進行氧化時的氧化均勻性差、氧化速度快，因此，再氧化工序最好采取在干燥的氣氖下氧化的方法進行。
根據(jù)上述實驗結果可知，再氧化工序最好是在700℃～750℃下，利用在干燥的氣氛下進行氧化的方法進行，這樣可形成厚度均勻的氧化膜26。另外，氧化膜26的膜厚為30(埃)～60埃，最好為50埃。
根據(jù)本發(fā)明，通過在TiSi2膜和多晶硅膜的氧化速度一致的溫度范圍內，利用在干燥氣氛下進行氧化的方法進行再氧化工序，可以防止TiSi2膜的過度氧化。與此相適應，可以防止柵極的異常氧化，用于形成源極和漏極的注入雜質離子的工序容易進行，柵極電阻可以減小。結果，可以提高元件的可靠性。
本發(fā)明不是僅限于上述實施例。在不偏離本發(fā)明精神的范圍內，可以作各種改變。
權利要求
1.一種形成具有多晶硅-硅化物結構的柵極的方法，該方法包括下列步驟在半導體基底上，依次形成柵極氧化膜，多晶硅膜和硅化鈦膜；在上述TiSi2膜上，按照柵極的形狀，形成屏蔽絕緣膜；以上述屏蔽絕緣膜作為蝕刻掩模，對上述TiSi2膜和多晶硅膜進行腐蝕，形成柵極；和利用再氧化工序，對上述基板進行氧化，在上述柵極的側面和上述基板表面上，形成厚度均勻的氧化膜；其特征為，上述再氧化工序，是在750℃以下的溫度下，利用在干燥氣氛下進行氧化的方法進行的。
2.如權利要求1所述的方法，其特征為，上述再氧化工序是在700℃～750℃溫度下進行的。
3.如權利要求1所述的方法，其特征為，上述氧化膜的膜厚為30?！?0埃。
4.如權利要求3所述的方法，其特征為，上述氧化膜的膜厚大致為50埃。
5.如權利要求1所述的方法，其特征為，形成上述硅化鈦膜的步驟包括在上述多晶硅膜上，沉積一層非晶相的硅化鈦膜的步驟；和對上述非晶相的硅化鈦膜進行熱處理，使該硅化鈦膜相變?yōu)榫嗟墓杌伳さ牟襟E。
6.如權利要求5所述的方法，其特征為，上述非晶相的硅化鈦膜，是用物理氣相沉積方式沉積形成的。
7.如權利要求5所述的方法，其特征為，上述熱處理是利用快速熱處理工序進行的。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種在柵極的再氧化工序中防止柵極異常氧化,同時,可以減小柵極電阻的多晶硅－硅化物結構的柵極形成方法。包括依次形成柵極氧化膜、多晶硅膜和硅化鈦膜;在硅化鈦膜上,按照柵極的形狀,形成屏蔽絕緣膜。接著,對屏蔽絕緣膜的屏蔽層進行腐蝕,對硅化鈦膜和多晶硅膜進行腐蝕,形成柵極。又利用再氧化工序,對基板進行氧化,在上述柵極的側面和上述基板表面上,形成厚度均勻的氧化膜。
文檔編號H01L21/28GK1255739SQ99124899
公開日2000年6月7日 申請日期1999年11月26日 優(yōu)先權日1998年11月26日
發(fā)明者張世億, 金泰均, 呂寅碩, 李相圭 申請人:現(xiàn)代電子產(chǎn)業(yè)株式會社