DE10115228B4 - Steuerung des anormalen Wachstums bei auf Dichlorsilan (DCS) basierenden CVD-Polycid WSix-Filmen - Google Patents
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Abstract
Verfahren
zur Herstellung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms, wonach:
eine Polysiliziumschicht auf einer Unterlagenschicht ausgebildet wird, dann die Polysiliziumschicht einem Diffusionsprozeß (Fremdstoff-Dotierungsprozess) unterworfen wird, welcher bei einer ersten Temperatur, die gleich ist mit oder kleiner ist als 530°C, ausgeführt wird, bei der die Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen eingeschränkt wird;
die Temperatur der Polysiliziumschicht auf eine zweite Temperatur, die gleich ist mit oder höher liegt als 620°C, erhöht wird;
die Polysiliziumschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um eine Übergangsschicht auszubilden;
die Polysiliziumschicht mit Dichlorsilan (DCS) gespült wird, um eine zweite Materialschicht auf der Polysiliziumschicht auszubilden, wobei die Übergangsschicht Anhafteigenschaften zwischen der zweiten Materialschicht und der Polysiliziumschicht liefert;
eine Kombination aus DCS und Wolframfluorid (WF6) gebildet wird, um eine massige zweite Materialschicht auf der Übergangsschicht niederzuschlagen;
die massige zweite Materialschicht mit DCS gespült wird, um Fremdstoffe zu entfernen; und
die massige zweite Materialschicht mit Silan...
eine Polysiliziumschicht auf einer Unterlagenschicht ausgebildet wird, dann die Polysiliziumschicht einem Diffusionsprozeß (Fremdstoff-Dotierungsprozess) unterworfen wird, welcher bei einer ersten Temperatur, die gleich ist mit oder kleiner ist als 530°C, ausgeführt wird, bei der die Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen eingeschränkt wird;
die Temperatur der Polysiliziumschicht auf eine zweite Temperatur, die gleich ist mit oder höher liegt als 620°C, erhöht wird;
die Polysiliziumschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um eine Übergangsschicht auszubilden;
die Polysiliziumschicht mit Dichlorsilan (DCS) gespült wird, um eine zweite Materialschicht auf der Polysiliziumschicht auszubilden, wobei die Übergangsschicht Anhafteigenschaften zwischen der zweiten Materialschicht und der Polysiliziumschicht liefert;
eine Kombination aus DCS und Wolframfluorid (WF6) gebildet wird, um eine massige zweite Materialschicht auf der Übergangsschicht niederzuschlagen;
die massige zweite Materialschicht mit DCS gespült wird, um Fremdstoffe zu entfernen; und
die massige zweite Materialschicht mit Silan...
Description
- HINTERGRUND DER ERFINDUNG
- Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms nach Anspruch 1 und Anspruch 10.
- Aus der
US 5,817,576 ist ein Verfahren zur Verarbeitung eines Substrats, wie beispielsweise eines Halbleiterwafers, in einer Vakuumverarbeitungskammer bekannt, bei welchem Verfahren die folgenden Schritte durchgeführt werden: Niederschlagen eines Materials auf einer Oberfläche des Substrats unter Verwendung einer Gasmischung, Spülen der Kammer mit darin enthaltenen Restgasen, indem SiH4 in die Kammer eingeleitet wird. Es wird dann in bevorzugter Weise WSix auf einem Halbleiterwafer niedergeschlagen, und zwar unter Verwendung einer Mischung aus WF6, Dichlorsilan und einem Edelgas, und es wird dann die Kammer nachfolgend gespült, um das restliche WF6 und Dichlorsilan zu entfernen, indem SiH4 in die Kammer eingeleitet wird. Ein weiteres Verfahren zur Verarbeitung eines Substrats in einer Vakuumbehandlungskammer umfaßt einen Schritt, bei dem die Kammer vorbereitet wird, indem SiH4 in die Kammer eingeleitet wird, bevor ein Material auf der Oberfläche eines Substrats niedergeschlagen wird. - Die gemäß diesem bekannten Verfahren verarbeiten oder behandelten Halbleiterwafer zeigen einheitlichere Schichtwiderstandswerte und eine reduzierte Filmspannung.
- Bei Halbleiterherstellungsprozessen wurden DCS-(Dichlorsilan (SiH2Cl2))-basierte WSix-Filme auf Grund von deren niedrigen Widerstandseigenschaften begehrenswert. Derartige Filme sind speziell für die Verwendung bei der Ausbildung von Gate-/Bitleitungszwischenschichten für Transistoren verantwortlich. Jedoch führten herkömmliche Versuche zur Herstellung solcher Filme, wie sie in dem US-Patent Nr. 5,786,027 (Rolfson) und in dem US-Patent Nr. 5,425,392 (Thakur et al.) offenbart sind, zu einem anormalen Wachstum des Polysiliziums in den kristallisierten Zonen des Wafers, was wiederum die Produktionsausbeute vermindert.
- Bei dem herkömmlichen Versuch wird zu Beginn eine Polysiliziumkristallkeimschicht auf einem darunterliegenden Substrat beispielsweise über einer aktiven Zone eines Transistors niedergeschlagen. Die Transistor-Gateschichten und/oder Bitleitungen werden über der Polysiliziumschicht vermittels der Ausbildung einer DCS-Kristallkeimschicht unter Verwendung eines DCS-Gasniederschlagsverfahrens vorgesehen. Als nächstes wird die siliziumreiche DCS-Schicht einem Kristallisationskernbildungsprozeß unterzogen, indem diese WSix ausgesetzt wird, gefolgt von einem massiven Niederschlagen von Wolfram und Polysiliziumschichten. Darauf folgt eine DCS--Nachspülung, die dazu dient, um Fremdstoffe, wie z.B. Cl und F zu beseitigen, die als ein Ergebnis der Kristallisationskernbildung und dem massiven Niederschlagen der WSix-Schicht verblieben sind. Es wird dann eine Monosilan-(SiH4)-Nachspülung durchgeführt, um hohe Spannungen zu beseitigen, die zwischen dem Wolfram und den Polysiliziumschichten vorhanden sind und die zu einer Abschälung der Schichten führen können. Im allgemeinen gilt, je länger die Monosilan-Spülung durchgeführt wird, desto größer ist die Verbesserung hinsichtlich der Spannungsreduzierung. Danach werden Gate- und/oder Bitleitungsmuster über der resultierenden Struktur ausgebildet und es werden nachfolgende Schichten hergestellt.
- Während der Ausbildung der Polysiliziumschicht wird das Substrat bis auf die Zersetzungstemperatur des DCS-Gases erhitzt, das heißt 620°C, um den Flächenwiderstand in der Schicht zu reduzieren. Jedoch hat dies zur Folge, daß die darunterliegende Polysiliziumschicht kristallisiert wird, was wiederum zu deren anormalern Wachstum führt. Dies kann seinerseits Spannungsbrüche hervorrufen, welche verheerende Wirkungen haben, das heißt Oberflächensprünge oder Risse, die dann in den nachfolgenden Stufen des Prozesses entstehen.
- Während darüber hinaus die Monosilan-Spülung dazu dient, die Spannung zwischen dem WSix und den Polysiliziumschichten zu reduzieren, verursacht sie auch eine weitere Infusion von Si in die darunterliegende Polysiliziumschicht, was in gleicher Weise zu deren anormalem Wachstum führen kann, und zwar begleitet von den erwähnten nachteiligen Wirkungen auf den Prozeß und auf die Vorrichtungsausbeute.
- ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
- Um den Einschränkungen der herkömmlichen Versuche zu begegnen, ist es Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms anzugeben, bei dem die Effekte des anormalen Polysiliziumwachstums gemildert oder beseitigt werden können.
- Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die in den Ansprüchen 1 und 10 aufgeführten Merkmale gelöst.
- Vorteilhafte Ausgestaltungen und Weiterbildungen des erfindungsgemäßen Verfahrens ergeben sich aus den Unteransprüchen.
- Eine erste Annäherung umfaßt das Niederschlagen der Unterlegungs-Polysiliziumschicht bei einer Temperatur, bei der die Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen vermieden wird. Eine zweite Annäherung reduziert den Behandlungsgrad oder Wert (z.B. die Zeitperiode und/oder den Konzentrationswert) für die Monosilan-SiH4-Nachspülung, um die Infusion von Silizium in die Unterlegungs-Polysiliziumschicht zu vermeiden und auch das resultierende anormale Wachstum von Polysilizium zu vermeiden.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms nach dem Anspruch 1 geschaffen, wonach eine Polysiliziumschicht auf einer Unterlagenschicht ausgebildet wird, dann die Polysiliziumschicht einem Diffusionsprozeß (Fremdstoff-Dotierungsprozess) unterworfen wird, welcher bei einer ersten Temperatur, die gleich ist mit oder kleiner ist als 530°C, ausgeführt wird, bei der die Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen eingeschränkt wird;
die Temperatur der Polysiliziumschicht auf eine zweite Temperatur, die gleich ist mit oder höher liegt als 620°C, erhöht wird;
die Polysiliziumschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um eine Übergangsschicht auszubilden; die Polysiliziumschicht mit Dichlorsilan (DCS) gespült wird, um eine zweite Materialschicht auf der Polysiliziumschicht auszubilden, wobei die Übergangsschicht Anhafteigenschaften zwischen der zweiten Materialschicht und der Polysiliziumschicht liefert;
eine Kombination aus DCS und Wolframfluorid (WF6) gebildet wird, um eine massige zweite Materialschicht auf der Übergangsschicht niederzuschlagen;
die massige zweite Materialschicht mit DCS gespült wird, um Fremdstoffe zu entfernen; und
die massige zweite Materialschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um die Spannung zwischen der Polysiliziumschicht und der zweiten Materialschicht zu mildern, wobei der Spülvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit Silan (SiH4) hinsichtlich der Zeitdauer derart begrenzt wird, die kleiner ist als 10 Sekunden, so dass ein anormales Wachsen der darunter liegenden Polysiliziumschicht in wesentlichen vermieden wird. - Alternativ kann der Waschvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit Silan (SiH4) hinsichtlich der Konzentration begrenzt werden, um ein anormales Wachstum der Unterlegungs-Polysiliziumschicht im wesentlichen zu vermeiden.
- Die erste Temperatur liegt somit bei oder ist kleiner als 530°C. Die zweite Temperatur ist in bevorzugter Weise gleich mit oder größer als 620°C, um den spezifischen Widerstand in dem resultierenden doppelschichtigen Halbleiterfilm zu reduzieren.
- Die Polysiliziumschicht wird in bevorzugter Weise nachfolgend ihrem Niederschlagen vorgereinigt, wobei der Niederschlagsvorgang bei atmosphärischem Druck vorgenommen werden kann.
- Die zweite Materialschicht umfaßt Wolframsilizid WSix.
- Nachfolgend dem Spülvorgang der Polysiliziumschicht mit Dichlorsilan (DCS) wird die Kristallisationskernbildung der zweiten Materialschicht durchgeführt, um die Korngröße der zweiten Materialschicht zu reduzieren. Nachfolgend dem Spülvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit Dichlorsilan bzw. Wolframfluorid kann die Kristallisationskernbildung der zweiten massigen Materialschicht vorgenommen werden, um die Korngröße eines oberen Abschnitts der zweiten massigen Materialschicht zu reduzieren. Das erste Waschmittel weist somit Silan SiH4 auf und das zweite Waschmittel weist Dichlorsilan (DCS) Si H2Cl2 und Wolframfluorid WF6 auf.
- Gemäß einem zweiten Aspekt umfaßt die vorliegende Erfindung ein Verfahren zur Ausbildung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms. Eine Polysiliziumschicht wird auf einem darunterliegenden Substrat bei einer ersten Temperatur ausgebildet. Die Temperatur der Polysiliziumschicht wird auf eine zweite Temperatur angehoben. Die Polysiliziumschicht wird mit Silan (DCS) gespült, um eine Übergangsschicht zu bilden. Die Polysiliziumschicht wird als nächstes mit Dichlorsilan gespült, um eine zweite Materialschicht über der Polysiliziumschicht auszubilden, wobei die Übergangsschicht Anhafteigenschaften zwischen der zweiten Materialschicht und der Polysiliziumschicht liefert. Eine Kombination aus Dichlorsilan und Wolframfluorid wird auf der resultierenden Struktur angewendet, um eine massige zweite Materialschicht auf der Übergangsschicht niederzuschlagen. Die zweite massige Materialschicht wird mit Dichlorsilan gespült, um Verunreinigungen zu beseitigen. Die zweite massige Materialschicht wird mit Dichlorsilan gespült, um die Spannung zwischen der Polysiliziumschicht und der zweiten Materialschicht zu mildern, wobei die Behandlung mit Silan begrenzt wird, um ein anormales Wachstum der Unterlagen-Polysiliziumschicht im wesentlichen zu vermeiden.
- Bei einer bevorzugten Ausführungsform wird der Schritt der Ausbildung einer Polysiliziumschicht in einem Diffusionsprozeß durchgeführt, der bei einer ersten Temperatur ausgeführt wird, um eine Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen zu vermeiden.
- Die Behandlung mit dem ersten Waschmaterial wird in bevorzugter Weise hinsichtlich der Zeitdauer begrenzt und/oder hinsichtlich der Konzentration begrenzt, um dadurch ein anormales Wachstum der Unterlagen-Polysiliziumschicht im wesentlichen zu vermeiden.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
- Die vorangegangen erläuterten Ziele und andere Ziele, Merkmale und Vorteile der Erfindung ergeben sich spezieller aus der Beschreibung von bevorzugten Ausführungsformen der Erfindung, wie sie in den anhängenden Zeichnungen veranschaulicht sind, in denen gleiche Bezugszeichen gleiche Teile bei allen unterschiedlichen Ansichten bezeichnen. Die Zeichnungen sind nicht notwendigerweise maßstabsgetreu dargestellt, sondern sollen vielmehr die Prinzipien der Erfindung veranschaulichen.
-
1 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung eines DCS-basierten WSix-Films gemäß der vorliegenden Erfindung; -
2 ist ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung der Polysiliziumschicht bei einer gesteuerten Temperatur, um eine Kristallisation des Polysiliziums zu vermeiden, nach der vorliegenden Erfindung; -
3 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zur Herstellung einer Sperrschicht auf der Kristallisationskernbildungsschicht, um die Infusion von Silizium während eines nachfolgenden Monosilan-Spülvorganges zu verhindern, gemäß der vorliegenden Erfindung. - DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Gemäß der vorliegenden Erfindung wird das anormale Wachstum von Polysilizium gemildert und/oder beseitigt, wodurch die Vorrichtungsausbeute erhöht. wird. Bei einem ersten Verfahren wird die Temperatur, bei der der Niederschlag des Polysiliziums stattfindet, auf einen Wert eingestellt, bei dem eine Kristallisierung des Polysiliziums im wesentlichen vermieden wird. Bei einem zweiten Verfahren wird die Monosilan-(SiH4)-Spülung, die dazu verwendet wird, um die Spannung zwischen dem WSix und den Polysiliziumschichten zu reduzieren, in ihrer Einwirkung (exposure) begrenzt (z.B. die Zeitdauer und/oder die Konzentration), um dadurch ein anormales Wachstum der Unterlagen-Polysiliziumschicht im wesentlichen zu vermeiden. Bei einem dritten Verfahren ist eine obere Kristallisationskernbildungsschicht auf der massigen DCS-Schicht vorgesehen, um die Infusion von Silizium während des nachfolgenden Monosilan-Spülvorganges zu verhindern und um darüber hinaus eine Verarbeitung bei einer hohen Temperatur zu erlauben, um den spezifischen Widerstand zu reduzieren.
- Die Tabelle I zeigt einen Plan, welcher die Schritte einer bevorzugten Technik darstellt, um DCS-basierte Polycid-WSix Filme auszubilden. Die Tabelle liefert Einzelheiten über den Prozeßfluß, inklusive dem Druck der Kammer (in Einheiten von Pa) und den Konzentrationen der verschiedenen Prozeßgase (in Einheiten von sccm), und zwar für jeden Schritt des Prozesses.
- Tabelle I – DCS-gestützte WSix -Filmausbildung
-
- Es wird auf das Flußdiagramm von
1 Bezug genommen. Die Bezugszeichen von1 entsprechen denjenigen der Tabelle I. - Zu Beginn wird ein Substrat, welches im voraus einer Polysiliziumschichtausbildung und einem Vorreinigungsprozeß unterzogen worden ist, in eine Prozeßkammer mit atmosphärischem Druck und Raumtemperatur angeordnet. Während des Auspumpprozesses
102 wird in der Prozeßkammer ein Vakuum erzeugt, beispielsweise bis zu einem Druck von 133 × 10–3 Pa. Während eines Aufheizprozesses104 wird die Temperatur des Substrats auf 620°C angehoben, einer Temperatur, die für eine Zersetzung der DCS-Schicht ausreichend ist. - Bei dem Schritt
106 wird als nächstes ein Vorspülvorgang mit Monosilan (SiH4) mit einer Konzentration von 300 sccm vorgenommen, wobei die Konzentration beispielsweise durch einen Massenströmungsregler reguliert wird. Während dieses Schrittes wird der Druck auf einem Wert kleiner als 0,931 Pa gehalten. Eine bevorzugte Zeitdauer liegt in der Größenordnung von 40 Sekunden. Die Zeitdauer kann vermindert werden, um den Herstellungsdurchsatz zu erhöhen. Jedoch sollte jegliche Verminderung der Behandlungszeit durch eine entsprechende Erhöhung der Monosilankonzentration kompensiert werden. - Als nächstes wird bei dem Schritt
108 ein DCS-Vorspülprozeß bei einem Druck von 1 eine Wellenlinie 0,532 Pa vorgenommen (beispielsweise 0,1596 Pa) und mit einer Konzentration von 1200 sccm (beispielsweise 100 sccm) von DCS, 01000 sccm (beispielsweise 500 sccm) Ar und 130 sccm (beispielsweise 2 sccm) von WF6. Der DCS-Vorspülvorgang dient dazu, einen DCS-Kristallkeim einzuführen, auf dem eine massige DCS-Schicht bei dem nachfolgenden Masseniederschlagsschritt niedergeschlagen werden kann. Die DCS-Kristallkeimschicht liefert Anhafteigenschaften zwischen der Unterlagen-Polysiliziumschicht und dem massigen WSix-Film. - Während der Kristallisationskernbildung bei dem Schritt
110 wird eine siliziumreiche Schicht in der Größenordnung von 10,0 nm in der Tiefe ausgebildet, um als eine Übergangsschicht zwischen der Unterlegungs-Polysiliziumschicht und der nachfolgenden Masse-DCS-Schicht zu dienen. Der Kristallisationskernbildungsschritt dient dazu, die Korngröße der Wolframsilizid (WSix)-Schicht zu vermindern, und zwar an deren Zwischenschicht mit der darunterliegenden Polysiliziumschicht, wodurch eine Zwischenschicht mit der Polysiliziumschicht mit einem niedrigen spezifischen Widerstand geschaffen wird und ferner eine geeignete Grundlage für eine massige Wolframsilizidschicht vorgesehen wird, die über der Kristallisationskernbildungsschicht auszubilden ist. Als Beispiel kann der Kristallisationskernbildungsschritt während 12 Sekunden durchgeführt werden, und zwar mit einer DCS-Konzentration in der Größe von 106 sccm und mit einer WF6-Konzentration in der Größenordnung von 5,5 sccm. - Nachfolgend der Ausbildung der Kristallisationskernbildungsschicht wird ein Massenniederschlagen von Dichlorsilanwolframsilizid (DCS-WSix) auf der resultierenden Struktur vorgesehen, was bei dem Schritt
112 erfolgt. Während dieses Schrittes wird das Gate oder die Bitleitung über der Kristallisationskernbildungsschicht bis zu einer gewünschten Dicke wachsengelassen. Die Korngröße der massigen DCS-Schicht wird dadurch gesteuert, indem die jeweiligen Konzentrationen der DCS- und WF6-Gase eingestellt werden. Als ein Beispiel kann die Massenniederschlagsdauer für eine Minute dauern, und zwar bei Konzentrationen von DCS in der Größenordnung von 180 sccm und von WF6 in der Größenordnung von 13 sccm. - Als nächstes wird bei dem Schritt
114 ein DCS-Spülprozeß durchgeführt, um Fremdstoffe, wie beispielsweise Cl und F, zu beseitigen, die als ein Ergebnis der früheren Kristallisationskernbildungs- und Massenniederschlagsprozesse zurückgeblieben sind. Wie in der Tabelle dargestellt ist, wird während dieses Schrittes die WF6-Konzentration aufgehoben, während die DCS-Konzentration weiter verbleibt, und zwar beispielsweise auf 175 sccm, und zwar für eine Spülperiode, beispielsweise in der Größenordnung von 10 Sekunden. Das DCS-Gas reagiert mit den verbliebenen Fremdstoffen, um diese zu beseitigen, um den resultierenden spezifischen Widerstand der DCS-Schicht zu verbessern. - Nachfolgend diesem Vorgang wird bei dem Schritt
116 ein Monosilan-(SiH4)-Nachspülvorgang durchgeführt, um eine Spannung zu beseitigen (und ein mögliches Abschälen), die zwischen dem Wolfram und den Polysiliziumschichten erzeugt wurde. Als ein Beispiel kann der Monosilan-Nachspülvorgang für eine Dauer von drei Sekunden bei einer Konzentration von 300 sccm von SiH4 durchgeführt werden. Im allgemeinen gilt, wenn die Zeit des Monosilan-Nachspülvorganges zunimmt, nimmt die Verbesserung in der Spannungsreduzierung zwischen den Schichten genauso zu. Jedoch resultiert dieser Prozeß in einer Infusion von Si in die darunter liegende Polysiliziumschicht, was ein anormales Wachstum der Schicht verursachen kann, was dann zur Rißbildung und Ausbauchung der nachfolgenden oberen Schichten führt. Aus diesem Grund wird bei diesem Prozeß der vorliegenden Erfindung die Zeitdauer des Monosilan-Nachspülvorganges auf eine Dauer begrenzt, bei der im wesentlichen ein anormales Wachstum der darunter liegenden Polysiliziumschicht vermieden wird, wobei die Begrenzung auf eine Dauer von weniger als 10 Sekunden erfolgt. Alternativ kann die Konzentration bei dem Monosilan-Nachspülvorgang derart reduziert werden, um eine Überinfusion von Silizium in die darunter liegende Polysiliziumschicht zu vermeiden. - Nachfolgend dem Monosilan-Nachspülvorgang werden durch eine Auspumpprozedur
118 die Reaktionsgase in der Kammer ausgetrieben und es wird der Druck herab bis auf den Umgebungsdruck vermindert. Der verarbeitete Wafer kann dann für eine nachfolgende Verarbeitung entnommen werden. -
2 zeigt ein Flußdiagramm einer bevorzugten Ausführungsform des Prozesses der vorliegenden Erfindung. Wie oben erläutert wurde, kann während des Monosilan-Nachspülvorganges (Schritt116 ) die Infusion von Silizium in die darunter liegende Polysiliziumschicht deren anormales Wachstum bewirken, was zu einer Rißbildung oder Aufbauchung oder Aufwölbung der oberen Schichten führt. Jedoch wird bei der vorliegenden Erfindung berücksichtigt, daß durch die Steuerung der Temperatur des Niederschlagsvorganges der originalen Polysiliziumschicht die Polysiliziumschicht widerstandsfähiger gegenüber einem solchen nachfolgenden Wachstum gemacht werden kann, welches aus der Siliziuminfusion resultiert. Gemäß2 kann bei dem Schritt202 die Temperatur, bei der der Diffusionsprozeß für die Ausbildung des Polysiliziums erfolgt, auf eine Temperatur von weniger als 550°C begrenzt werden. Bei einer Temperatur von weniger als 550°C wird die resultierende Struktur der Polysiliziumschicht amorph; während bei Temperaturen höher als 550°C die Struktur kristallin wird. Eine amorphe Struktur ist widerstandsfähiger gegenüber einem nachfolgenden Wachstum, und zwar auf Grund der späteren Infusion von Silizium während des Monosilan-Nachspülvorganges, und zwar im Vergleich mit einer kristallinen Struktur. Aus diesem Grund werden bei der vorliegenden Erfindung während des Schrittes204 von2 Maßnahmen für die Duffusion und das Wachstum der Polysiliziumschicht bei einer gesteuerten Temperatur, wie beispielsweise 530°C getroffen, um eine Kristallisation des Polysiliziums zu vermeiden oder einzuschränken. Nachfolgend diesen Vorgängen wird irgendeine resultierende Oxidschicht bei dem Schritt206 entfernt und die Polysiliziumschicht ist für eine Wolfram-DCS-Verarbeitung bereit, und zwar in Einklang mit dem Prozeß von1 . -
3 zeigt ein Flußdiagramm einer anderen bevorzugten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Bei dieser Ausführungsform ist eine zweite Kristallisationskernbildungsschicht über der Massen-DCS-Schicht vorgesehen, um die Kornstruktur des oberen Abschnitts der Masseschicht zu reduzieren. Nachfolgend dem DCS-Nachspülschritt114 und vor dem Monosilan-Nachspülschritt116 wird während des Schrittes208 eine zweite Kristallisationskernbildungsschicht ausgebildet. Die Prozeßeinzelheiten sind beispielsweise ähnlich denjenigen, die weiter oben für die Verarbeitung der ersten Kristallisationskernbildungsschicht beschrieben wurden. Auf diese Weise wird die Korngröße der Masseschicht in dem oberen Abschnitt der Masseschicht reduziert. Somit verhindert, wenn der Monosilan-Spülvorgang bei dem Schritt116 durchgeführt wird, die relativ kleine Korngröße der oberen Kristallisationskernbildungsschicht, daß das Silizium in die darunter liegenden Polysiliziumschicht hinein diffundiert, wodurch ein anormales Wachstum der darunter liegenden oder Unterlegungs-Polysiliziumschicht gemildert und/oder verhindert wird. Ein Vorteil dieser Maßnahme besteht darin, daß diese die Verwendung einer Hochtemperatur-Polysiliziumschicht erlaubt, beispielsweise einer Polysiliziumschicht, die bei einer Diffusionstemperatur ausgebildet wird, die höher liegt als 550°C und daher kristallisiertes Polysilizium enthält, da dabei eine geringere Gefahr einer Infusion von Silizium während des Monosilan- Nachspülvorganges besteht, und zwar auf Grund der kleinen Korngröße der oberen Kristallisationskernbildungsschicht. - Während die Erfindung speziell unter Hinweis auf bevorzugte Ausführungsformen veranschaulicht und beschrieben wurde, sei darauf hingewiesen, daß für Fachleute vielfältige Änderungen in der Form und in den Details vorgenommen werden können, ohne jedoch dabei den Rahmen der Erfindung, wie er durch die anhängenden Ansprüche festgelegt ist, zu verlassen.
Claims (7)
- Verfahren zur Herstellung eines doppelschichtigen Halbleiterfilms, wonach: eine Polysiliziumschicht auf einer Unterlagenschicht ausgebildet wird, dann die Polysiliziumschicht einem Diffusionsprozeß (Fremdstoff-Dotierungsprozess) unterworfen wird, welcher bei einer ersten Temperatur, die gleich ist mit oder kleiner ist als 530°C, ausgeführt wird, bei der die Kristallisation des Polysiliziums im wesentlichen eingeschränkt wird; die Temperatur der Polysiliziumschicht auf eine zweite Temperatur, die gleich ist mit oder höher liegt als 620°C, erhöht wird; die Polysiliziumschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um eine Übergangsschicht auszubilden; die Polysiliziumschicht mit Dichlorsilan (DCS) gespült wird, um eine zweite Materialschicht auf der Polysiliziumschicht auszubilden, wobei die Übergangsschicht Anhafteigenschaften zwischen der zweiten Materialschicht und der Polysiliziumschicht liefert; eine Kombination aus DCS und Wolframfluorid (WF6) gebildet wird, um eine massige zweite Materialschicht auf der Übergangsschicht niederzuschlagen; die massige zweite Materialschicht mit DCS gespült wird, um Fremdstoffe zu entfernen; und die massige zweite Materialschicht mit Silan (SiH4) gespült wird, um die Spannung zwischen der Polysiliziumschicht und der zweiten Materialschicht zu mil dern, wobei der Spülvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit Silan (SiH4) hinsichtlich der Zeitdauer derart begrenzt wird, dass sie kleiner als 10 Sekunden ist, so dass ein anormales Wachsen der darunter liegenden Polysiliziumschicht in wesentlichen vermieden wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem der Spülvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit Silan (SiH4) hinsichtlich der Konzentration von Silan (SiH4) begrenzt wird, um ein anormales Wachsen der darunter liegenden Polysiliziumschicht zu vermeiden.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nachfolgend der Ausbildung der Polysiliziumschicht ein Vorreinigungsvorgang der Polysiliziumschicht durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Ausbildung einer Polysiliziumschicht bei Atmosphärendruck durchgeführt wird.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die zweite Materialschicht Wolframsilizid (WSix) aufweist.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nachfolgend dem Spülvorgang der Polysiliziumschicht mit DCS ein Kristallisationskernbildungsprozeß der zweiten Materialschicht durchgeführt wird, um die Korngröße der zweiten Materialschicht zu reduzieren.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem nachfolgend dem Spülvorgang der massigen zweiten Materialschicht mit DCS ein Kristallisationskernbildungsprozeß der massigen zweiten Materialschicht durchgeführt wird, um die Korngröße der zweiten Materialschicht, insbesondere die Korngröße eines oberen Abschnitts der massigen zweiten Materialschicht zu reduzieren.
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