專利名稱：硅化鎢層的形成方法
背景技術(shù)：
1.發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明一般涉及硅化鎢層的形成方法，且本發(fā)明更具體涉及使用鎢源氣體和含氯的硅源氣體沉積硅化鎢層(WSix)的方法。
2.相關(guān)技術(shù)描述隨著半導(dǎo)體裝置變得高度集成化，在單個(gè)芯片上形成的圖案變得更小，而且圖案間的間隔變得更窄。這些超細(xì)圖案因常規(guī)使用多晶硅作為柵極和位線的布線材料而產(chǎn)生問題。即，由于這些圖案的尺寸更小，多晶硅的電阻率增加了，這能造成多晶硅的RC時(shí)間延遲和IR電壓降低。因此，已經(jīng)建議用特性與多晶硅相似但電阻率小很多(例如，小幾倍到幾十倍)的復(fù)晶矽化物(polycide)作為超大規(guī)模集成電路(VLSI)的柵極和位線布線材料。更具體地，已經(jīng)將多晶硅和難熔金屬硅化物的復(fù)合層用作布線電極的復(fù)晶矽化物。
已經(jīng)采用難熔金屬例如鎢(W)、鉬(Mo)、鈦(Ti)和鉭(Ta)的硅化物，作為適用于制造VLSI電路的低電阻布線材料。將硅化物粘合到以高密度雜質(zhì)摻雜的多晶硅上，由此，形成具有復(fù)晶矽化物結(jié)構(gòu)的柵極。優(yōu)選地，用低壓化學(xué)氣相沉積(LPCVD)法進(jìn)行難熔金屬硅化物的沉積。當(dāng)結(jié)合到多晶硅上時(shí)，硅化鎢呈現(xiàn)優(yōu)良的自鈍化性、對(duì)含濕化學(xué)品的穩(wěn)定性、表面粗糙度、粘附力、抗氧化和可再現(xiàn)性。
使用前體氣體甲硅烷(SiH4)和六氟化鎢(WF6)形成硅化鎢(WSix)薄膜，并經(jīng)(LPCVD)沉積在半導(dǎo)體基底上。然而，有某些伴隨LPCVD加工的缺陷。這種缺陷之一是，不能將硅化鎢共形地沉積到基底的梯狀部分。另一缺陷是，可觀量的氟殘留在硅化鎢薄膜中，這又會(huì)導(dǎo)致制造半導(dǎo)體裝置時(shí)的操作缺陷。即，當(dāng)半導(dǎo)體晶片后來暴露在退火期間超過850℃的高溫時(shí)，殘留的氟離子經(jīng)多晶硅層移入較低氧化硅層。這樣增加了氧化硅層的有效厚度。導(dǎo)致帶氧化硅層的半導(dǎo)體裝置電特性不一致。
為此，已有用二氯甲硅烷(DCS；Si2HCl2)代替甲硅烷沉積硅化鎢層的建議。和用甲硅烷沉積的硅化鎢層(以下稱為“MS硅化鎢層”)相比，用二氯甲硅烷沉積的硅化鎢層(以下稱為“DCS硅化鎢層”)呈現(xiàn)優(yōu)良的梯狀覆蓋性及低氟含量。
鑒于這些優(yōu)點(diǎn)，已經(jīng)在MS硅化鎢層之上優(yōu)選DCS硅化鎢層作為字線(及，柵極)和位線的布線材料。然而，DCS硅化鎢層不是沒有其缺陷。即，以下因素產(chǎn)生的各種問題，當(dāng)二氯甲硅烷氣體與六氟化鎢(WF6)氣體反應(yīng)時(shí)，氯原子團(tuán)殘留在薄膜的表面和內(nèi)部。


圖1是顯示DCS硅化鎢層常規(guī)沉積方法的流程圖。
參考圖1，將硅晶片，即在其最上區(qū)域具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底，載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)裝置的加工室中(步驟S1)。然后，將六氟化鎢(WF6)氣體和二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體導(dǎo)入該加工室，以便在多晶硅層表面上形成硅化鎢晶核(步驟3)。然后，在壓力約1-1.5乇，沉積時(shí)間10-25秒以及溫度450-700℃的反應(yīng)條件下，按約13∶180的比率將六氟化鎢(WF6)氣體和二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體導(dǎo)入該加工室。結(jié)果，帶硅化鎢核的多晶硅層表面上沉積了硅化鎢層(步驟5)。然后，進(jìn)行約10秒的后沖洗加工，以便減少約300sccm流速將甲硅烷(SiH4)氣體導(dǎo)入該加工室所帶來的應(yīng)力(步驟7)。
圖2A是顯示DCS硅化鎢層沉積后，硅化鎢層和多晶硅層中氯曲線(profile)的曲線圖，而圖2B是顯示進(jìn)行退火加工后，硅化鎢層和多晶硅層中氯曲線(profile)的曲線圖。
通常，于620℃沉積DCS硅化鎢層，這比MS硅化鎢層的沉積溫度高約200℃。而且，該DCS硅化鎢層呈現(xiàn)柱狀結(jié)構(gòu)，其中共存著六方相和四面體配位位置。另外，DCS硅化鎢層具有體心立方結(jié)構(gòu)，其中一個(gè)鎢原子與8個(gè)硅原子兩兩之間形成共價(jià)鍵。未包括在共價(jià)鍵中的額外硅起堆垛層錯(cuò)作用。起堆垛層錯(cuò)作用的硅與二氯甲硅烷氣體分解出的氯結(jié)合，從而形成氯化硅晶體。氯斷開了Si-H和Si-Si鍵，使得其與硅結(jié)合，并且額外硅重新與氯結(jié)合。因此，如圖2A所示，作為連續(xù)解離和結(jié)晶結(jié)合的多米諾現(xiàn)象的結(jié)果，氯從硅化鎢層擴(kuò)散到下方的多晶硅層中，使得氯以SiClx晶體形式集中到硅化鎢層和多晶硅層之間的界面上。
另外，在約800℃進(jìn)行完退火加工后，硅化鎢層由于四面體配位位置晶體結(jié)構(gòu)而有了穩(wěn)定的化學(xué)計(jì)量，由此，在多晶硅層區(qū)域中視為SiClx晶體的氯的量增加，該層具有較充足量的硅(參見圖2B)。
如上述，按照常規(guī)DCS鎢沉積法，實(shí)質(zhì)量的SiClx晶體殘留在多晶硅層的薄膜中和表面中，由此，出現(xiàn)“銀河”現(xiàn)象(即，在光學(xué)顯微鏡中所觀察到的閃爍點(diǎn)集合)，這是由于SiClx晶體散射光所致，因此，產(chǎn)生視覺缺陷。此視覺缺陷影響隨后的光刻法，使其難于進(jìn)行這種光刻法。
另外，包含在DCS硅化鎢層和多晶硅層中的氯原子以SiClx晶體的形式擴(kuò)散到硅化物層的內(nèi)部，結(jié)果，使多晶硅層異常生長(zhǎng)。
即，盡管多晶硅層的結(jié)晶溫度為約530-550℃，但多晶硅層最初以無定形態(tài)沉積，并且在沉積DCS硅化鎢層時(shí)，在加工室中于約620℃進(jìn)行多晶硅層結(jié)晶。這時(shí)，DCS硅化鎢層中包含的額外硅與氯結(jié)合形成SiClx晶體。在此狀態(tài)下，作為連續(xù)解離和結(jié)晶結(jié)合多米諾現(xiàn)象的結(jié)果，SiClx晶體從硅化鎢層擴(kuò)散到下方的多晶硅層中。由于SiClx晶體、從Si-Si鍵或Si-H鍵解離的硅向多晶硅層擴(kuò)散，從而，引起多晶硅層的生長(zhǎng)和結(jié)晶。具體地，在沉積DCS硅化鎢層后進(jìn)行的甲硅烷后沖洗加工連續(xù)將額外硅供給到硅化鎢層中。因此，在DCS硅化鎢層沉積加工后以及在完成甲硅烷后沖洗之后，源于額外硅擴(kuò)散，將局部發(fā)生無定形態(tài)多晶硅層的生長(zhǎng)和結(jié)晶。因此，多晶硅層經(jīng)形成于其上的硅化鎢層突出，由此造成已知稱作“模糊現(xiàn)象”的裂紋。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供硅化鎢層的形成方法，該方法包括，將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中，通過將用于還原氯原子團(tuán)的氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，預(yù)沖洗多晶硅層的表面，將硅源氣體、鎢源氣體和該氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在多晶硅層的表面上形成硅化鎢的晶核，并將硅源氣體、鎢源氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層上沉積硅化鎢層。
根據(jù)本發(fā)明的再一方面，提供硅化鎢層的形成方法，該方法包括，將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中，通過將用于還原氯原子團(tuán)的氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，預(yù)沖洗多晶硅層的表面，將硅源氣體、鎢源氣體和該氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在多晶硅層的表面上形成硅化鎢的晶核，并將該硅源氣體、鎢源氣體和該氫化合物導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層上沉積硅化鎢層。
按照本發(fā)明，當(dāng)通過把例如六氟化鎢(WF6)氣體和二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體導(dǎo)入該加工室，而在多晶硅層上沉積硅化鎢層時(shí)，還向該加工室中導(dǎo)入例如B2H6，PH3，AsH3和/或NH3的氫化合物氣體。結(jié)果，從二氯甲硅烷氣體解離的氯原子團(tuán)通過該氫化合物被還原成氯化氫，并與廢氣引起被去除。因此，可以避免多晶硅層中SiClx晶體所引起的視覺缺陷和異常生長(zhǎng)。
優(yōu)選實(shí)施方案詳述圖3是冷壁型等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(PECVD)裝置的示意圖，該裝置可用于進(jìn)行根據(jù)本發(fā)明一個(gè)或多個(gè)實(shí)施方案的方法。
參見圖3，PECVD裝置具有加工室23，位于加工室23中且半導(dǎo)體基底18，例如硅晶片置于其上的接受器20，安裝在接受器20下面用于恒溫加熱該半導(dǎo)體基底18的加熱器21，向加工室23施加壓力并控制壓力的壓力控制部分30，用于將反應(yīng)氣體40、41和42供應(yīng)到加工室23的氣體管線(未標(biāo)數(shù)字)，以及RF電源48。
加熱器21可包括，例如鹵素?zé)艋蛱沾杉訜崞?，且壓力控制部?0可包括真空泵(未示出)。
氣體管線可配備調(diào)節(jié)氣體流速和量的質(zhì)量流量控制器(MFC)閥門，且反應(yīng)氣體可經(jīng)這些閥門供應(yīng)到混合室22中。
在混合室22中混合反應(yīng)氣體40、41和42以及惰性載氣38，然后將它們經(jīng)過噴淋頭24供入加工室23中。此時(shí)，經(jīng)噴淋頭24供應(yīng)的反應(yīng)氣體通過與RF電源48連接的兩個(gè)電極44和46輝光放電，使得反應(yīng)氣體轉(zhuǎn)變成等離子體。將混合氣體16所轉(zhuǎn)變成的等離子體供應(yīng)到半導(dǎo)體基底的表面上，這樣在半導(dǎo)體基底上沉積了一層。將未反應(yīng)氣體經(jīng)一吹送機(jī)構(gòu)34導(dǎo)入過濾器36，并通過排氣管線37將其排到外部。
圖4為流程圖，用于解釋根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施方案的硅化鎢層沉積方法。同時(shí)參見圖3，將在其最上層上具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底18載入PECVD裝置的載荷閉鎖艙(loadlock chamber)(未示出)的盒中。然后，泵壓使載荷閉鎖艙的壓力直至200毫乇，以便使載荷閉鎖艙維持在真空狀態(tài)。用輸送裝置，例如機(jī)械手將半導(dǎo)體基底18輸送到加工室23中的接受器20上(步驟S10)。
然后，用加熱器21將半導(dǎo)體基底18到約450-700℃的溫度，優(yōu)選加熱到約500-600℃的溫度。此時(shí)，加工室23中的壓力保持在約1000-1500毫乇。半導(dǎo)體基底18的溫度對(duì)其上形成的層的均一性和該層的生長(zhǎng)速率有重要影響。特別是，當(dāng)硅化鎢的沉積溫度攀升時(shí)，該薄膜中的氯含量增加。由于氯含量增加，削弱了硅化鎢層的表面張力。表面張力影響該層的步進(jìn)覆蓋，這使得需要精確控制半導(dǎo)體基底18的溫度。另外，為了使反應(yīng)氣體40、41和42容易轉(zhuǎn)變成等離子氣體或?yàn)榱耸蛊淙菀纂x子化，需要將加工室23中的壓力降低到真空壓力。
然后，將流速13sccm的鎢源氣體40、流速180sccm的硅源氣體42和流速10sccm的氫化合物氣體在混合室22中與惰性載氣38一起混合。將這樣混合的氣體16經(jīng)過噴淋頭24導(dǎo)入加工室23中(步驟S12)。此時(shí)，考慮使得該層組成比為WSix(x＝2)的溫度條件，調(diào)節(jié)硅源氣體的量。優(yōu)選，以約1∶14∶1的比率供應(yīng)鎢源氣體40、硅源氣體42和氫化合物氣體41。按照本實(shí)施方案，供應(yīng)5-30sccm的鎢源氣體40，供應(yīng)150-200sccm的硅源氣體42，并供應(yīng)5-100sccm的氫化合物氣體41。
該鎢源氣體可為六氟化鎢(WF6)氣體，且該硅源氣體42可為二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體。另外，該硅源氣體42可為二甲基二氯硅烷(DMDCS)氣體或三甲基氯硅烷(TMCS)氣體。這些源氣體可單獨(dú)使用或以它們的混合物使用。惰性載氣38可以是氬氣、氮?dú)饣蚝?。這些惰性載氣也可以單獨(dú)使用或以它們的混合物使用。
在沉積硅化鎢層的同時(shí)，氫化合物氣體41防止從二氯甲硅烷氣體42解離的氯原子團(tuán)與硅結(jié)合形成SiClx晶體，并進(jìn)一步防止氯原子團(tuán)的相互作用。即，氫化合物氣體41將由二氯甲硅烷氣體42產(chǎn)生的氯原子團(tuán)還原為氯化氫(HCl)，使得能將氯原子團(tuán)與廢氣一起排出到外部。該氫化合物氣體41可為，例如B2H6，PH3，AsH3和/或NH3。優(yōu)選使用包括硼(B)、磷(P)或砷(As)的氫化合物氣體，其作為一種硅化鎢層中的摻雜劑。例如，當(dāng)采用B2H6氣體作為氫化合物氣體41時(shí)，其中的硼(B)在硅化鎢層中起p-型摻雜劑的作用，以致產(chǎn)生低Fermy水平，即一種接收器水平，從而增加空穴密度。結(jié)果，能降低硅化鎢層的電阻率。同樣，當(dāng)采用PH3氣體作為氫化合物氣體41時(shí)，其中的(P)起在硅化鎢層中n-型摻雜劑的作用，以致電子的密度增加，從而降低硅化鎢層的電阻率。
此后，通過RF電源48向加工室23施加RF功率。在將RF功率施加到加工室23時(shí)，注入加工室23的混合氣體16通過兩個(gè)電極44和46被輝光放電，以致混合氣體16解離或離子化。解離或離子化的混合氣體16結(jié)合到半導(dǎo)體基底18的表面，從而在半導(dǎo)體基底上沉積硅化鎢層(步驟14)。此時(shí)，從二氯甲硅烷氣體42解離的氯原子團(tuán)被氫化合物氣體例如B2H6氣體41還原成氯化氫，由此，在硅化鎢層中不出現(xiàn)這些氯原子團(tuán)。
然后，在關(guān)掉RF供應(yīng)源后，通過向加工室23中以流速120sccm提供氫化合物氣體41例如B2H6氣體70-120秒(步驟S16)，對(duì)硅化鎢層的表面進(jìn)行后沖洗加工。進(jìn)行該后處理加工以便釋放應(yīng)力并防止結(jié)合到硅化鎢層表面。
接著，將加工室23的壓力泵至20毫乇，以便在加工室23中形成高真空態(tài)，并用傳送裝置將半導(dǎo)體基底18輸送到載荷閉鎖艙中。當(dāng)已經(jīng)將晶片載入載荷閉鎖艙中的盒內(nèi)后，經(jīng)與該載荷閉鎖艙連接的通風(fēng)管線向該載荷閉鎖艙供應(yīng)排出氣體，如氮?dú)饣驓鍤?，直到該載荷閉鎖艙中的壓力達(dá)到760乇。然后，載荷閉鎖艙進(jìn)行排氣通風(fēng)，使得可從該P(yáng)ECVD裝置中取出那些晶片(步驟S18)。
按照本發(fā)明的第一實(shí)施方案，當(dāng)沉積硅化鎢層時(shí)，將能夠還原氯原子團(tuán)的氫化合物氣體例如B2H6氣體導(dǎo)入加工室。因此，從二氯甲硅烷氣體解離的氯原子團(tuán)被氫化合物氣體還原成氯化氫(HCl)，并和廢氣一起排到外部。結(jié)果，氯沒有與硅化鎢層中的硅結(jié)合，從而避免了在硅化鎢中形成SiClx晶體。因此，有可能避免SiClx晶體引起的視覺缺陷(即，“銀河”現(xiàn)象)，并避免SiClx晶體擴(kuò)散所引起的低級(jí)多晶硅層的異常生長(zhǎng)(即，模糊現(xiàn)象)。
另外，由于B2H6氣體和PH3氣體分別含硼和磷，它們作為硅化鎢層中的摻雜劑，所以，能降低硅化鎢層的電阻率。
圖5是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的硅化鎢層沉積方法的流程圖。
參考圖5，將最上區(qū)域具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底裝載在加工室中的接受器上(步驟20)。然后，將該半導(dǎo)體基底加熱到約450-約700℃，優(yōu)選到約500-600℃，且加工室中的壓力保持在約1000-1500毫乇。在維持此壓力和溫度的條件下，通過將氫化合物氣體例如B2H6氣體以約120sccm的流速導(dǎo)入加工室約60秒，對(duì)多晶硅層表面進(jìn)行預(yù)沖洗加工(步驟S22)。進(jìn)行該預(yù)沖洗加工是為了釋放應(yīng)力及促進(jìn)晶核形成。按照本發(fā)明實(shí)施方案，通過用B2H6氣體進(jìn)行預(yù)沖洗加工，將B2H6粘合到多晶硅的表面。
然后，將混合氣體導(dǎo)入該室，并且該混合氣體包括流速約1sccm的六氟化鎢(WF6)，流速約300sccm的二氯甲硅烷(Si2HCl2)，流速約60sccm的B2H6，以及流速約20sccm的氬。然后，將RF功率施加到該加工室，形成混合氣體的等離子反應(yīng)，使得厚度不超過約200硅化鎢晶核沉積在多晶硅層的表面上(步驟S24)。此時(shí)，通過與粘附到多晶硅層表面的氫原子團(tuán)反應(yīng)，從二氯甲硅烷氣體解離的氯原子團(tuán)被還原成氯化氫。以此方式，可將氯原子團(tuán)與廢氣一起排出加工室外部。因此，在多晶硅層沒有累積氯。
然后，將流速約13sccm的六氟化鎢(WF6)氣體、流速約180sccm的二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體和流速約200sccm的氬氣導(dǎo)入加工室中，使得硅化鎢層經(jīng)等離子反應(yīng)沉積到多晶硅層上，達(dá)到約1000的厚度(步驟S26)。
然后，關(guān)閉RF源，并通過以流速約120sccm將B2H6氣體供入該加工室約70-120秒，對(duì)硅化鎢層表面進(jìn)行后沖洗加工(步驟S28)。進(jìn)行該后沖洗加工，以便釋放應(yīng)力并進(jìn)一步防止氯原子團(tuán)結(jié)合到硅化鎢層的表面上。
此后，將半導(dǎo)體基底輸送到PECVD裝置的載荷閉鎖艙中，并且當(dāng)該載荷閉鎖艙通風(fēng)時(shí)，從該P(yáng)ECVD裝置取出該基底(步驟S30)。
圖6是曲線圖，顯示根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案的硅化鎢層和多晶硅層中的氯曲線。線A代表根據(jù)常規(guī)DCS硅化鎢層沉積方法的硅化鎢層和多晶硅層中的氯曲線。線B代表根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施方案，將PH3氣體用作氫化合物氣體情況下的硅化鎢層和多晶硅層中的氯曲線。在用PH3氣體預(yù)沖洗多晶硅層表面后，通過將PH3氣體與六氟化鎢氣體和二氯甲硅烷氣體混合，進(jìn)行約20秒的成核加工。
正如可從圖6曲線看到的，用PH3氣體預(yù)沖洗多晶硅層表面后，當(dāng)通過導(dǎo)入PH3氣體進(jìn)行成核加工時(shí)，在硅化鎢層和多晶硅層之間界面的兩側(cè)，氯的密度降低。
即，當(dāng)PH3粘附到多晶硅層表面上以后進(jìn)行成核加工時(shí)，從二氯甲硅烷氣體所產(chǎn)生的氯原子團(tuán)與粘附在多晶硅層表面的氫原子團(tuán)反應(yīng)，使得氯原子團(tuán)被還原成氯化氫。因此，氯傾向于不堆疊在多晶硅層上，且因此，多晶硅層表面上和附近氯的密度降低。
圖7是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施方案的硅化鎢層沉積方法的流程圖。
參考圖7，將最上區(qū)域具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底裝載到加工室中的接受器上(步驟S50)。然后，將該半導(dǎo)體基底加熱到約450-700℃的溫度，優(yōu)選加熱到約500-600℃的溫度，并將加工室的壓力維持在約1000-1500毫乇。
在維持以上壓力和溫度的同時(shí)，通過以流速約120sccm將氫化合物氣體例如B2H6氣體導(dǎo)入該加工室60秒，對(duì)多晶硅層表面進(jìn)行預(yù)沖洗加工(步驟S52)。進(jìn)行預(yù)沖洗加工是為了釋放應(yīng)力并促進(jìn)成核。按照本發(fā)明的實(shí)施方案，通過用B2H6氣體進(jìn)行預(yù)沖洗，B2H6被粘附到多晶硅的表面。
然后，將混合氣體導(dǎo)入該室，其包括流速約1sccm的六氟化鎢(WF6)，流速約300sccm的二氯甲硅烷(Si2HCl2)，流速約60sccm的B2H6，以及流速約20sccm的氬。然后，將RF源施加到該加工室，形成混合氣體的等離子反應(yīng)，使得厚度不超過約200硅化鎢晶核沉積在多晶硅層的表面上(步驟S54)。此時(shí)，通過與粘附到多晶硅層表面的氫原子團(tuán)反應(yīng)，從二氯甲硅烷氣體解離的氯原子團(tuán)被還原成氯化氫。以此方式，可將氯原子團(tuán)與廢氣一起排出加工室外部。因此，在多晶硅層沒有累積氯。
然后，將流速約13sccm的六氟化鎢(WF6)氣體、流速約180sccm的二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體、流速約10sccm的B2H6氣體和流速約200sccm的氬氣導(dǎo)入加工室中。從而通過前述氣體的等離子體反應(yīng)，在多晶硅層上沉積厚度約1000的硅化鎢層(步驟S56)。從二氯甲硅烷氣體解離的氯原子團(tuán)被B2H6氣體還原成氯化氫(HCl)，并與廢氣一起被排出外部，由此，在硅化鎢層中不存在排出的氯原子團(tuán)。另外，包含于B2H6氣體中的硼(B)在硅化鎢層中起p-型摻雜劑的作用，因此，增加了空穴密度并降低了硅化鎢層的電阻率。
然后，關(guān)閉RF源，并通過以流速約120sccm將B2H6氣體供應(yīng)到該加工室約70-120秒，對(duì)硅化鎢層表面進(jìn)行后沖洗加工(步驟S58)。進(jìn)行該后沖洗加工，以便釋放應(yīng)力并進(jìn)一步防止氯原子團(tuán)結(jié)合到硅化鎢層的表面上。
此后，將半導(dǎo)體基底輸送到PECVD裝置的載荷閉鎖艙中，并且當(dāng)該載荷閉鎖艙通風(fēng)時(shí)，從該P(yáng)ECVD裝置取出該基底(步驟S60)。
如上述，按照本發(fā)明的硅化鎢層沉積方法，將氫化合物氣體例如B2H6氣體、PH3氣體、AsH3氣體或NH3氣體與鎢源氣體例如六氟化鎢(WF6)氣體、和硅源氣體例如二氯甲硅烷(Si2HCl2)氣體一起導(dǎo)入PECVD裝置的加工室中。硅源氣體中的氯原子團(tuán)被氫化合物氣體還原成氯化氫，使得能將其與廢氣一起排出外部。因此，能夠避免由SiClx晶體引起的視覺缺陷和由SiClx晶體擴(kuò)散引起的下方多晶硅層的異常生長(zhǎng)。
另外，當(dāng)用B2H6，PH3，和AsH3作為氫化合物氣體時(shí)，這些氣體所含的硼、磷或砷在硅化鎢層中起p-型摻雜劑或n-型摻雜劑作用，從而增加電子密度或空穴密度。因此，能減少硅化鎢層的電阻率。
盡管參考本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方案詳述了本發(fā)明，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，能夠不背離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明范圍，而就此作出各種變化、替代和變更。
權(quán)利要求
1.一種形成硅化鎢層的方法，包括將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中；并并將硅源氣體、鎢源氣體和氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，以便在多晶硅層上沉積硅化鎢層，其中該硅源氣體包含氯，且其中用該氫化合物氣體的氫原子團(tuán)還原該硅源氣體的氯原子團(tuán)。
2.權(quán)利要求1的方法，其中將該氯原子團(tuán)還原成氫氯化合物，且其中該方法進(jìn)一步包括，從該加工室中排出該氫氯化合物。
3.權(quán)利要求1的方法，其中該硅源氣體包括二氯甲硅烷(Si2HCl2)、二甲基二氯硅烷(DMDCS)和三甲基氯硅烷(TMCS)中的至少一種。
4.權(quán)利要求1的方法，其中該鎢源氣體包括六氟化鎢(WF6)氣體。
5.權(quán)利要求1的方法，其中該氫化合物包括B2H6、PH3、AsH3和NH3中的至少一種。
6.權(quán)利要求1的方法，其中以約1∶14∶1的比率提供該鎢源氣體、硅源氣體和氫化合物氣體。
7.權(quán)利要求1的方法，其中在約450-700℃的溫度，和約1000-1500毫乇的壓力下沉積該硅化鎢層。
8.權(quán)利要求6的方法，進(jìn)一步包括，在沉積硅化鎢層后，通過向該加工室中導(dǎo)入氫化合物氣體，對(duì)該硅化鎢層的表面進(jìn)行后沖洗加工。
9.權(quán)利要求6的方法，其中該化學(xué)氣相沉積裝置為冷壁型化學(xué)氣相沉積裝置。
10.一種硅化鎢層的形成方法，包括將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中；通過將氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，預(yù)沖洗該多晶硅層的表面；將硅源氣體、鎢源氣體和該氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層的表面上形成硅化鎢的晶核；并且將該硅源氣體和該鎢源氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層上沉積硅化鎢層，其中該硅源氣體包括氯，且其中用該氫化合物氣體的氫原子團(tuán)還原該硅源氣體的氯原子團(tuán)。
11.權(quán)利要求10的方法，其中將該氯原子團(tuán)還原成氫氯化合物，且其中該方法進(jìn)一步包括，從該加工室中排出該氫氯化合物。
12.權(quán)利要求10的方法，其中該硅源氣體包括二氯甲硅烷(Si2HCl2)、二甲基二氯硅烷(DMDCS)和三甲基氯硅烷(TMCS)中的至少一種。
13.權(quán)利要求10的方法，其中該鎢源氣體包括六氟化鎢(WF6)氣體。
14.權(quán)利要求10的方法，其中該第二氫化合物氣體包括B2H6、PH3、AsH3和NH3中的至少一種。
15.權(quán)利要求10的方法，其中以約1∶14∶1的比率提供該鎢源氣體、硅源氣體和氫化合物氣體。
16.權(quán)利要求10的方法，進(jìn)一步包括，在沉積硅化鎢層后，通過向該加工室中導(dǎo)入氫化合物氣體，對(duì)該硅化鎢層的表面進(jìn)行后沖洗加工。
17.一種硅化鎢層的形成方法，包括將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中；通過將氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，預(yù)沖洗該多晶硅層的表面；將硅源氣體、鎢源氣體和該氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層的表面上形成硅化鎢的晶核；并且將該硅源氣體、該鎢源氣體和該氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中，使得在該多晶硅層上沉積硅化鎢層，其中該硅源氣體包括氯，且其中用該氫化合物氣體的氫原子團(tuán)還原該硅源氣體的氯原子團(tuán)。
18.權(quán)利要求17的方法，其中將該氯原子團(tuán)還原成氫氯化合物，且其中該方法進(jìn)一步包括，從該加工室中排出該氫氯化合物。
19.權(quán)利要求17的方法，其中該硅源氣體包括二氯甲硅烷(Si2HCl2)、二甲基二氯硅烷(DMDCS)和三甲基氯硅烷(TMCS)中的至少一種。
20.權(quán)利要求17的方法，其中該鎢源氣體包括六氟化鎢(WF6)氣體。
21.權(quán)利要求17的方法，其中氫化合物包括B2H6、PH3、AsH3和NH3中的至少一種。
22.權(quán)利要求17的方法，其中以約1∶14∶1的比率提供該鎢源氣體、硅源氣體和氫化合物氣體。
23.權(quán)利要求17的方法，其中在約450-700℃的溫度，和約1000-1500毫乇的壓力下沉積該硅化鎢層。
24.權(quán)利要求17的方法，進(jìn)一步包括，在沉積硅化鎢層后，通過向該加工室中導(dǎo)入氫化合物氣體，對(duì)該硅化鎢層的表面進(jìn)行后沖洗加工。
全文摘要
本發(fā)明提供一種硅化鎢層形成方法,將具有多晶硅層的半導(dǎo)體基底載入等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積裝置的加工室中。將硅源氣體、鎢源氣體和用于還原氯原子團(tuán)的氫化合物氣體導(dǎo)入該加工室中,從而在該多晶硅層上沉積硅化鎢層。該硅源氣體的氯原子團(tuán)被氫化合物氣體還原成氯化氫,并與廢氣一起除去。
文檔編號(hào)H01L21/02GK1377064SQ02107970
公開日2002年10月30日 申請(qǐng)日期2002年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2001年3月23日
發(fā)明者元濟(jì)亨 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社