[其他]在多晶硅上具有平滑界面的集成電路

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 87102505
• 申請(qǐng)日: 1987-03-31
• 公開（公告）號(hào): CN87102505A
• 公開（公告）日: 1987-12-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 凱利帕特納姆·維維克·羅
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 得克薩斯儀器公司
• 主分類號(hào): H01L21/70
• 分類號(hào): H01L21/70;H01L27/02;H01L29/92;G11C11/24
• 代理公司: 上海專利事務(wù)所
• 代理人: 景星光

本發(fā)明涉及集成電路和它們的制造方法。

VLSI永久性存儲(chǔ)器和其它高壓集成電路通常應(yīng)用兩層多晶硅，兩層多晶硅之間有一種適當(dāng)?shù)慕^緣層以滿足在經(jīng)受高電場(chǎng)時(shí)僅有很低漏電流的要求，通常，多晶硅層是大約在620℃溫度下用LPCVD法沉積的，而絕緣層可以是在多晶硅1上的熱生長(zhǎng)的氧化物，或者它也可以是氧化物/氮化物/氧化物的復(fù)合薄膜層。

在許多種集成電路結(jié)構(gòu)中，特別是象EPROM和EEPROM這種永久性存儲(chǔ)器中，多晶硅-多晶硅電容器中多晶硅和絕緣層交界面的平滑度是非常關(guān)鍵的，這是因?yàn)橥ǔ．?dāng)氧化物生長(zhǎng)在多晶硅上時(shí)，多晶硅和絕緣層之間的界面是非常粗糙的，正如所熟知的那樣，這些凹凸不平將導(dǎo)至電場(chǎng)強(qiáng)度增加，因此，為了防止擊穿，絕緣層的厚度必須制造得遠(yuǎn)大于界面是完全平滑時(shí)所需的厚度，現(xiàn)有技術(shù)的研究曾試圖介決這個(gè)問題，即提供一平滑的多晶硅一絕緣層界面，但尚未取得顯著的成功。據(jù)申請(qǐng)人所知的現(xiàn)有技術(shù)中最重要的參考文獻(xiàn)匯總?cè)缦乱怨﹨⒖迹?/p>

1.L.Faraone，An????Improved????Fabrication????Process????for????Multi-level????Polysilion????Strceture.RCA????Laboratories（沒有指出日期-顯然這是在內(nèi)部流通而未曾出版的）。

2.Harbek等人，LPCVD????Polycrystalline????Silceon：Growth????and????Physical????Properties????of????In-Situ????Phosphorus????Doped????and????undoped????Films，44RCA????Review287（June????1983）。

3.Chias等人，Developments????in????Thin????Polyoxides????for????Non????Volatile????Memories????Semiconductor????International.April????1985.P156-159。

4.Faraone等人，Characteriyation????of????Thermally????Otidized????n-Polycrystalline????Sillcon.32????IEEE????Transaction????on????Electron????Devices-（March????1985）。

在IEEE會(huì)刊電子器件分冊(cè)（IEEE????Transactions????On????Electron????Device）上刊載的Faraone的一篇論文似乎是現(xiàn)有技術(shù)中最有用的論述，這篇論文包含有改善界面平滑度的重要建議，即下部的多晶硅層應(yīng)該是無定形層面不是多晶硅層，正如現(xiàn)有技術(shù)所熟知的那樣，那就是把沉積的溫度，（例如）從625℃降低到562℃，這樣的沉積層就不再是多晶硅而事實(shí)上是無定形的，這種無定形層和多晶體層相比表面要平滑得多，這是因?yàn)樵诙嗑Ч鑼又校Я＿吔绾途Я６ㄏ虿顒e傾向于產(chǎn)生某些表面的粗糙度。

但是，本發(fā)明的非常關(guān)鍵的論述是在無定形第一硅層被沉積以后，它不應(yīng)該氧化，而是應(yīng)該沉積一層絕緣層，而這一點(diǎn)是已發(fā)表的現(xiàn)有技術(shù)都沒有包括的。這樣做的理由是氧化過程使表面質(zhì)量降低，其理由不僅僅在熱的方面，氧化過程似乎包括氧沿著晶粒邊界擴(kuò)散的增加，而這晶粒邊界擴(kuò)散本身將產(chǎn)生粗糙度，因此，高質(zhì)量絕緣層的化學(xué)蒸氣沉積將在比低溫氧化步驟溫度稍低的溫度下進(jìn)行，但生成的界面平滑度得到極大的改善，因?yàn)檠跹刂Я＿吔鐐魉偷男?yīng)基本上被避免了。因此，本發(fā)明與任何現(xiàn)有技術(shù)方法相比能提供一種非常平滑的界面。

并且，應(yīng)該指出的是在現(xiàn)有技術(shù)平滑界面的討論中沒有象本發(fā)明那樣提出完整的可制造的方法，現(xiàn)有技術(shù)工藝似乎需要非常精確的溫度控制來控制低溫氧化步驟中所用的溫度，這樣精確的控制降低了生產(chǎn)能力。因此，本發(fā)明的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)的改善了生產(chǎn)能力。

并且，本發(fā)明還進(jìn)一步提出硅層不應(yīng)采用擴(kuò)散摻雜（例如，應(yīng)用POCl₃），而應(yīng)該采用注入摻雜，注入摻雜方法使沉積的硅層進(jìn)一步無定形化，因此，在較高溫度絕緣層沉積步驟以后，還能有助于使這一層保持較小的晶粒尺寸。

應(yīng)該指出，無論應(yīng)用現(xiàn)有技術(shù)的氧化工藝或者本發(fā)明的沉積絕緣層的方法，在高溫階段期間總會(huì)出現(xiàn)一些晶粒生長(zhǎng)，本發(fā)明的令人驚奇的結(jié)果是沉積的絕緣層卻保持一種非常平滑的界面，甚至當(dāng)生長(zhǎng)這種晶粒將這種無定形沉積層轉(zhuǎn)換成多晶層時(shí)也是如此。