DE10213287A1 - Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht - Google Patents

Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht

Info

Publication number
DE10213287A1
DE10213287A1 DE10213287A DE10213287A DE10213287A1 DE 10213287 A1 DE10213287 A1 DE 10213287A1 DE 10213287 A DE10213287 A DE 10213287A DE 10213287 A DE10213287 A DE 10213287A DE 10213287 A1 DE10213287 A1 DE 10213287A1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
gas
tungsten
source gas
process chamber
tungsten silicide
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
DE10213287A
Other languages
English (en)
Other versions
DE10213287B4 (de
Inventor
Jai-Hyung Won
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mosaid Technologies Inc
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of DE10213287A1 publication Critical patent/DE10213287A1/de
Application granted granted Critical
Publication of DE10213287B4 publication Critical patent/DE10213287B4/de
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/455Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for introducing gases into reaction chamber or for modifying gas flows in reaction chamber
    • C23C16/45512Premixing before introduction in the reaction chamber
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/42Silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23CCOATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/4401Means for minimising impurities, e.g. dust, moisture or residual gas, in the reaction chamber

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Es wird ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasmaunterstützten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung geladen. Ein Siliziumquellengas, ein Wolframquellengas und ein Wasserstoffverbindungsgas zum Reduzieren einer Chlorradikalen werden in die Prozeßkammer eingeleitet, um dadurch die Wolframsilizidschicht auf der Polysiliziumschicht niederzuschlagen. Die Chlorradikale des Siliziumquellengases wird in Wasserstoffchlorid durch das Wasserstoffverbindungsgas reduziert und wird zusammen mit einem Abgas entfernt.

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG 1. Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft allgemein ein Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht und die vorliegende Erfindung betrifft spezieller ein Verfahren zum Niederschlagen einer Wolframsilizidschicht (WSix) unter Verwendung eines Wolf­ ramquellengases und eines Siliziumquellengases, welches Chlor enthält.
2. Beschreibung des Standes der Technik
Mit der Zunahme der hohen Integration von Halbleitervorrichtungen wird die Größe der Muster, die auf einzelnen Chips ausgebildet werden, kleiner und es wird ein Intervall zwischen den Mustern enger. Diese ultrafeinen Muster erzeugen Probleme in Verbindung mit der herkömmlichen Verwendung von Polysilizium als ein Verdrah­ tungsmaterial für eine Gateelektrode und eine Bitleitung. Das heißt, mit zunehmend kleiner werdender Größe der Muster wird der spezifische Widerstand von Polysilizium erhöht, was seinerseits zu einer RC-Zeitverzögerung und einem IR-Spannungsabfall führen kann. Aus diesem Grund wurde Polycid, welches Eigenschaften ähnlich denjeni­ gen von Polysilizium besitzt, jedoch einen sehr viel kleineren spezifischen Widerstand hat (z. B. ein Vielfaches bis mehrere 10-fach mal kleiner) als ein Verdrahtungsmaterial für die Gateelektrode und für die Bitleitung einer VLSI-Schaltung vorgeschlagen. Um dies spezifischer auszudrücken, wurde eine zusammengesetzte Schicht aus Polysilizium und einem hochschmelzenden Metallsilizid als ein Polycid der Verdrahtungselektroden verwendet.
Silizide von hochschmelzenden Metallen, wie beispielsweise Wolfram (W), Mo­ lybdän (Mo), Titan (Ti) und Tantal (Ta) wurden für die Verwendung als Niedrigwider­ standsverdrahtungsmaterial angepaßt, welches für die Herstellung der VLSI-Schaltung geeignet ist. Silizide werden an Polysilizium gebunden, die mit hochdichten Fremdstof­ fen dotiert werden, wodurch eine Gateelektrode mit einer Polycidstruktur gebildet wird. In bevorzugter Weise wird ein chemisches Niederdruckdampfniederschlagsverfahren (LPCVD) zum Niederschlagen der hochschmelzenden Metallsilizide verwendet. Wolf­ ramsilizid zeitigt, wenn es an Polysilizium gebunden ist, verbesserte Eigenschaften in bezug auf eine Eigenpassivierung, Stabilität gegen feuchte Chemikalien, Oberflächen­ rauheit, Adhäsion, Antioxidation und Reproduzierbarkeit.
Es werden Wolframsilizid-(WSix)-Dünnfilme unter Verwendung von Monosilan (SiH4) und Wolframhexafluorid (WF6) als ein Zwischenstoffgas ausgebildet und auf Halbleitersubstraten durch das LPCVD-Verfahren niedergeschlagen. Es ergeben sich jedoch bestimmte Nachteile in Verbindung mit dem LPCVD-Prozeß. Einer dieser Nachteile besteht darin, daß Wolframsilizid nicht einheitlich auf einen gestuften Ab­ schnitt eines Substrats niedergeschlagen werden kann. Ein anderer Nachteil besteht darin, daß eine erhebliche Menge des Fluors in dem niedergeschlagenen Wolframsili­ ziddünnfilm zurückbleibt, was seinerseits zu Betriebsdefekten bei der hergestellten Halbleitervorrichtung führen kann. Das heißt, wenn der Halbleiterwafer später einer Temperatur ausgesetzt wird, die 850°C überschreitet, und zwar während eines Anlaß­ prozesses, bewegen sich die verbliebenen Fluorionen in eine untere Siliziumoxidschicht, und zwar durch eine Polysiliziumschicht hindurch. Eine effektive Dicke der Siliziumoxidschicht wird somit erhöht, was zu nicht konsistenten elektrischen Eigen­ schaften der Halbleitervorrichtung mit der Siliziumoxidschicht führt.
Es wurde aus diesem Grund vorgeschlagen, die Wolframsilizidschicht unter Ver­ wendung von Chlorsilan (DCS; Si2HCl2) anstelle von Monosilan niederzuschlagen. Eine Wolframsilizidschicht, die unter Verwendung von Dichlorsilan niedergeschlagen wird (im folgenden als eine "DCS-Wolframsilizidschicht" bezeichnet), zeitigt eine er­ höhte Stufenbedeckung und einen niedrigen Fluorgehalt, verglichen mit einer Wolfram­ silizidschicht, die unter Verwendung von Monosilan (im folgenden als "MS-Wolfram­ silizidschicht" bezeichnet) niedergeschlagen wurde.
Im Hinblick auf diese Vorteile wurde die DCS-Wolframsilizidschicht gegenüber der MS-Wolframsilizidschicht bevorzugt, und zwar als Verdrahtungsmaterial für eine Wortleitung (das heißt die Gateelektrode) und eine Bitleitung. Jedoch ist die DCS-Wolf­ ramsilizidschicht nicht ohne Nachteile. Das heißt, es ergeben sich vielfältige Probleme aus der Tatsache, daß dann, wenn das Dichlorsilangas mit dem Hexafluorid-(WF6)-Gas reagiert, Chlorradikale auf der Oberfläche und an einem inneren Abschnitt eines Dünn­ films verbleiben.
Fig. 1 zeigt ein Flußdiagramm, welches ein herkömmliches Verfahren zum Nie­ derschlagen einer DCS-Wolframsilizidschicht veranschaulicht.
Gemäß Fig. 1 wird ein Siliziumwafer, das heißt, ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht an einer obersten Zone desselben in eine Prozeßkammer eines plasmaunterstützten chemischen Dampfniederschlagsgerätes (PECVD) (Schritt S1) ge­ laden. Dann werden Hexafluorid-(WF6)-Gas und Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas in die Prozeßkammer eingeleitet, um einen Wolframsilizidkem auf einer Oberfläche der Poly­ siliziumschicht auszubilden (Schritt S3). Dann werden unter Reaktionsbedingungen gemäß einem Druck von etwa 1 bis 1,5 Torr, einer Niederschlagszeit von 10 bis 25 Se­ kunden und einer Temperatur von 450 bis 700°C, Hexafluorid-(WF6)-Gas und Dichlor­ silan-(Si2HCl2)-Gas in die Prozeßkammer in einem Verhältnis von etwa 13 : 180 einge­ leitet. Als ein Ergebnis wird eine Wolframsilizidschicht auf der Oberfläche der Polysili­ ziumschicht niedergeschlagen die einen Wolframsilizidkern besitzt (Schritt SS). Dann wird ein Nachspülprozeß für etwa 10 Sekunden durchgeführt, um die Spannung durch Einleiten von Monosilan-(SiH4)-Gas in die Prozeßkammer (Schritt S7) bei einer Strö­ mungsrate von etwa 300 sccm zu reduzieren.
Fig. 2A zeigt einen Graphen, der ein Chlorprofil in der Wolframsilizidschicht und der Polysiliziumschicht zeigt, wenn die DCS-Wolframsilizidschicht niedergeschlagen worden ist, und Fig. 2B zeigt einen Graphen, der ein Chlorprofil in der Wolframsilizid­ schicht und der Polysiliziumschicht zeigt, nachdem ein Anlaßprozeß bzw. Temperungs­ prozeß durchgeführt worden ist.
Im allgemeinen wird die DCS-Wolframsilizidschicht bei einer Temperatur von 620°C niedergeschlagen, die um etwa 200°C höher liegt als eine Niederschlagstemperatur der MS-Wolframsilizidschicht. Auch zeigt die DCS-Wolfram­ silizidschicht eine säulenartige Struktur, bei der eine Hexagonalphase und eine Tetrahe­ dralseite koexistieren. Zusätzlich besitzt die DCS-Wolframsilizidschicht eine körper­ zentrierte kubische Struktur, bei der eine Kovalenzbindung zwischen einem Wolframatom und acht Siliziumatomen gebildet ist. Übermäßiges Silizium, welches in der Kovalenzbindung nicht involviert ist, wirkt als ein Stapelfehler. Silizium, welches als Stapelfehler wirkt, wird an das Chlor gebunden, welches aus dem Dichlorsilangas dissozüert, wodurch ein Siliziumchlorkristall gebildet wird. Das Chlor bricht die Si-H- und Si-Si-Bindungen auf, um an das Silizium gebunden zu werden, und es wird über­ mäßiges Silizium an das Chlor rückgebunden. Daher wird, wie in Fig. 2A dargestellt ist, das Chlor aus der Wolframsilizidschicht in die darunter liegende Polysiliziumschicht diffundiert, und zwar als Ergebnis eines Dominoeffektes einer fortwährenden Dissozia­ tion und Kristallbindung, so daß das Chlor in der Form von SiClx-Kristallen an einer Zwischenschicht zwischen der Wolframsilizidschicht und der Polysiliziumschicht kon­ zentriert wird.
Darüber hinaus besitzt die Wolframsilizidschicht nach dem Temperungsprozeß bei einer Temperatur von etwa 800°C eine stabile Stöchiometrie, und zwar auf Grund der kristallinen Tetraederstruktur, wodurch eine Menge des Chlors, welches als SiClx- Kristalle betrachtet wird, in einer Zone der Polysiliziumschicht zunimmt, die eine relativ ausreichende Menge an Silizium enthält (siehe Fig. 2B).
Wie oben beschrieben wurde, verbleibt gemäß dem herkömmlichen DCS-Wolf­ ramniederschlagsverfahren eine wesentliche Menge des SiClx-Kristalls in dem Dünn­ film zurück und in einer Fläche der Polysiliziumschicht, wodurch eine Milchstraßener­ scheinung auftritt (das heißt eine Ansammlung von blinkenden Punkten, wenn man eine Betrachtung mit Hilfe eines optischen Mikroskops durchführt), die durch ein Streuen des Lichtes auf Grund des SiClx-Kristalls auftritt, wodurch dann ein Sichtdefekt resul­ tiert. Der Sichtdefekt beeinflußt die nachfolgenden fotolithographischen Prozesse, wo­ durch es schwierig wird, solche fotolithographischen Prozesse durchzuführen.
Zusätzlich diffundieren die Chloratome, die in der DCS-Wolframsilizidschicht und in der Polysiliziumschicht enthalten sind, zu einer Innenseite der Silizidschicht hin, und zwar von SiClx-Kristallen und als ein Ergebnis fängt die Polysiliziumschicht an, anormal zu wachsen.
Das heißt während die Kristallisationstemperatur der Polysiliziumschicht bei ca. 530 bis 550°C liegt, wird die Polysiliziumschicht anfänglich in einem amorphen Zu­ stand niedergeschlagen und es wird die Kristallisation der Polysiliziumschicht in der Prozeßkammer bei einer Temperatur von ca. 620°C durchgeführt, wenn die DCS-Wolf­ ramsilizidschicht niedergeschlagen wird. Zu diesem Zeitpunkt wird das überschüssige Silizium, welches in der DCS-Wolframsilizidschicht enthalten ist, an Chlor gebunden, wobei ein SiClx-Kristall entsteht. In diesem Zustand diffundiert das SiClx-Kristall aus der Wolframsilizidschicht in die darunter liegenden Polysiliziumschicht als ein Ergebnis der Dominoerscheinung einer fortlaufenden Dissoziation und Kristallbindung. Auf Grund der SiClx-Kristalle diffundiert das Silizium, welches aus der Si-Si-Bindung oder der Si-H-Bindung dissozüert, zu der Polysiliziumschicht hin, wodurch ein Wachstum und eine Kristallisation der Polysiliziumschicht verursacht werden. Insbesondere liefert der Monosilan-Nachspülprozeß, der durchgeführt wird, nachdem die DCS-Wolframsili­ zidschicht niedergeschlagen wurde, fortlaufend übermäßiges Silizium in die Wolfram­ silizidschicht hinein. Daher tritt, nachdem der DCS-Wolframsilizidschicht-Nieder­ schlagsprozeß und der Monosilan-Nachspülprozeß beendet worden sind, das Wachstum und die Kristallisation der Polysiliziumschicht in den amorphen Zustand örtlich aus der Diffusion von Überschußsilizium auf. Demzufolge ragt die Polysiliziumschicht durch die Wolframsilizidschicht hindurch, die darauf ausgebildet ist, was zu einem Riß oder Bruch führt, der als "Trübungserscheinung" bekannt ist.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbil­ dung einer Wolframsilizidschicht geschaffen, welches Verfahren das Einladen eines Halbleitersubstrats mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasma­ verstärkten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung umfaßt, und das Einleiten eines Siliziumquellengases, eines Wolframquellengases und eines Wasserstoffverbindungsga­ ses zum Reduzieren der Chlorradikalen, in die Prozeßkammer, um die Wolframsilizid­ schicht auf der Polysiliziumschicht niederzuschlagen.
Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht geschaffen, welches das Einladen eines Halb­ leitersubstrats mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasmaver­ stärkten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung umfaßt, das Vorspülen einer Ober­ fläche der Polysiliziumschicht umfaßt, indem ein Wasserstoffverbindungsgas eingeleitet wird, um die Chlorradikalen zu reduzieren, und zwar in die Prozeßkammer, das Einlei­ ten eines Siliziumquellengases, eines Wolframquellengases und eines Wasserstoffver­ bindungsgases in die Prozeßkammer, um dadurch einen Wolframsilizidkern an der Oberfläche der Polysiliziumschicht auszubilden, und wobei das Siliziumquellengas und das Wolframquellengas in die Prozeßkammer eingeleitet werden, um die Wolframsili­ zidschicht auf der Polysiliziumschicht niederzuschlagen.
Gemäß einem noch anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfah­ ren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht geschaffen, welches das Einladen eines Halbleitersubstrats mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasma­ verstärkten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung umfaßt, ferner das Vorspülen einer Oberfläche der Polysiliziumschicht durch Einleiten eines Wasserstoffverbin­ dungsgases, um eine Chlorradikale zu reduzieren, und zwar Einleiten in die Prozeß­ kammer, Einleiten eines Siliziumquellengases, eines Wolframquellengases und des Wasserstoffverbindungsgases in die Prozeßkammer, um dadurch einen Wolframsilizid­ kern auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht zu bilden, und Einleiten des Silizium­ quellengases, des Wolframquellengases und des Wasserstoffverbindungsgases in die Prozeßkammer, um dadurch die Wolframsilizidschicht auf der Polysiliziumschicht nie­ derzuschlagen.
Wenn gemäß der vorliegenden Erfindung die Wolframsilizidschicht auf der Poly­ siliziumschicht niedergeschlagen wird, indem beispielsweise Hexafluorid-(WF6)-Gas und Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas in die Prozeßkammer eingeleitet werden, wird auch ein Wasserstoffverbindungsgas, wie beispielsweise B2H6, PH3,AsH3 und/oder NH3, in die Prozeßkammer eingeleitet. Als ein Ergebnis werden die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas dissozüeren, und zwar durch die Wasserstoffverbindung, in Wasser­ stoffchlorid reduziert und werden zusammen mit einem Abgas beseitigt. Demzufolge können Sichtdefekte, die durch die SiClx-Kristalle und ein anormales Wachstum der Polysiliziumschicht verursacht werden, vermieden werden.
KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
Die oben erläuterten und weitere Aspekte und Vorteile der vorliegenden Erfin­ dung ergeben sich klarer aus der folgenden detaillierten Beschreibung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 ein Flußdiagramm eines herkömmlichen Prozesses zum Nieder­ schlagen einer DCS-Wolframsilizidschicht;
Fig. 2A einen Graphen, der ein Chlorprofil in einer Wolframsilizidschicht und einer Polysiliziumschicht zeigt, wenn die DCS-Wolframsili­ zidschicht in der herkömmlichen Weise niedergeschlagen wird;
Fig. 2B einen Graphen, der ein Chlorprofil in einer Wolframsilizidschicht und einer Polysiliziumschicht zeigt, und zwar nachdem eine Temperung bzw. Anlassen bei dem herkömmlichen Prozeß durchgeführt worden ist;
Fig. 3 eine schematische Ansicht, die ein chemisches Dampfnieder­ schlagsgerät wiedergibt, welches dazu verwendet werden kann, um ein Verfahren gemäß einer oder gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung durchzuführen;
Fig. 4 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Niederschlagen einer Wolframsilizidschicht gemäß einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 5 ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Niederschlagen einer Wolframsilizidschicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
Fig. 6 einen Graphen, der ein Chlorprofil darstellt, welches in einem Wolframsilizid und einer Polysiliziumschicht gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung vorhanden ist; und
Fig. 7 einen Graphen eines Verfahrens zum Niederschlagen einer Wolf­ ramsilizidschicht gemäß der dritten Ausführungsform der vorlie­ genden Erfindung.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht einer plasmaverstärkungs-chemischen Nie­ derschlagsvorrichtung (PECVD) vom Kühlwandtyp, die zur Durchführung eines Ver­ fahrens gemäß einem oder gemäß mehreren Ausführungsformen der vorliegenden Er­ findung verwendet werden kann.
Gemäß Fig. 3 besitzt die PECVD-Vorrichtung eine Prozeßkammer 23, einen Sus­ zeptor 20, der in der Prozeßkammer 23 positioniert ist und auf dem ein Halbleitersubstrat 18, wie beispielsweise ein Siliziumwafer platziert wird, eine Heizvor­ richtung 21, die unter dem Suszeptor 20 installiert ist, um das Halbleitersubstrat 18 auf eine konstante Temperatur aufzuheizen, einen Drucksteuerabschnitt 30 zum Anlegen eines Drucks an die Prozeßkammer 23 und zum Steuern des Druckes, Gasleitungen (nicht numeriert) zum Zuführen von Reaktionsgasen 40, 41 und 42 in die Prozeßkam­ mer 23 und eine HF-Stromversorgungsquelle 48.
Die Heizvorrichtung 21 kann beispielsweise eine Halogenlampe oder eine Kera­ mikheizvorrichtung sein und der Drucksteuerabschnitt 30 kann eine Vakuumpumpe (nicht gezeigt) enthalten.
Die Gasleitungen können mit Massenströmungssteuerventilen (MFC) zum Ein­ stellen einer Strömungsrate und einer Menge der Gase ausgerüstet sein und die Reaktionsgase können in eine Mischkammer 22 über derartige Ventile zugeführt wer­ den.
Die Reaktionsgase 40, 41 und 42 und ein inertes Trägergas 38 werden in der Mischkammer 22 gemischt und werden dann in die Prozeßkammer 23 über einen Brausekopf 24 zugeführt. Zu diesem Zeitpunkt erfahren die Reaktionsgase, die über den Brausekopf 24 zugeführt werden, eine Glimmentladung anhand von zwei Elektroden 44 und 48, die mit der HF-Stromversorgungsquelle 48 verbunden sind, so daß die Reaktionsgase in ein Plasma umgesetzt werden. Ein gemischtes Gas 16, welches in ein Plasmagas umgesetzt wurde, wird dann auf eine Oberfläche des Halbleitersubstrats auf­ geleitet und es wird somit eine Schicht auf dem Halbleitersubstrat niedergeschlagen. Nicht reagiertes Gas wird in ein Filter 36 geleitet, und zwar über einen Gebläsemecha­ nismus 34 und wird nach außen hin durch eine Belüftungsleitung 37 belüftet oder aus­ getragen.
Fig. 4 zeigt ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines Verfahrens zum Niederschla­ gen der Wolframsilizidschicht gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung. Auch gemäß Fig. 3 wird ein Halbleitersubstrat 18, welches eine Polysiliziumschicht an einer obersten Schicht aufweist, in eine Kassette einer Ladever­ riegelungskammer (nicht gezeigt) der PECVD-Vorrichtung geladen. Dann wird der Druck der Ladeblockierkammer auf 200 m Torr aufgepumpt, um die Ladeblockierkam­ mer in einem Vakuumzustand zu halten. Das Halbleitersubstrat 18 wird dann auf den Suszeptor 20 in der Prozeßkammer 23 mit Hilfe einer Fördervorrichtung überführt, wie beispielsweise mit Hilfe eines Roboterarmes (Schritt S10).
Dann wird die Heizvorrichtung 21 dazu verwendet, um das Halbleitersubstrat 18 auf eine Temperatur von etwa 450 bis 700°C aufzuheizen, bevorzugt auf eine Temperatur von etwa 500 bis 600°C. Zu diesem Zeitpunkt wird der Druck in der Pro­ zeßkammer 23 auf etwa 1000 bis 1500 m Torr gehalten. Die Temperatur des Halbleiter­ substrats 18 hat einen wichtigen Einfluß auf die Gleichmäßigkeit einer Schicht, die dar­ auf ausgebildet ist, und auch auf die Wachstumsrate der Schicht. Speziell, wenn die Niederschlagstemperatur des Wolframsilizids ansteigt, nimmt der Gehalt des Chlors in dem dünnen Film zu. Wenn der Gehalt an Chlor zunimmt, wird eine Oberflächenspan­ nung der Wolframsilizidschicht geschwächt. Die Oberflächenspannung beiwirkt eine Stufenbedeckung der Schicht, was es dann erforderlich macht, in präziser Weise die Temperatur des Halbleitersubstrats 18 zu steuern. Zusätzlich muß, damit die Reaktions­ gase 40, 41 und 42 in einfacher Weise in ein Plasmagas umgesetzt werden können oder einfach ionisiert werden können, der Druck in der Prozeßkammer 23 auf einen Vaku­ umdruck abgesenkt werden.
Dann wird ein Wolframquellengas (thungsten source gas) 40 mit einer Strömungs­ rate von 13 sccm, ein Siliziumquellengas 42 mit einer Strömungsrate von 180 sccm und ein Wasserstoffverbindungsgas mit einer Strömungsrate von 10 sccm in der Misch­ kammer 22 miteinander und mit einem Inertträgergas 38 gemischt. Das so gemischte Gas 16 wird in die Prozeßkammer 23 über den Brausekopf 24 eingeleitet (Schritt S12). Zu diesem Zeitpunkt wird die Menge des Siliziumquellengases 42 unter Betrachtung der Temperaturbedingungen derart eingestellt, daß das Zusammensetzverhältnis der Schicht gleich ist WSix (x = 2). In bevorzugter Weise werden das Wolframquellengas, das Sili­ ziumquellengas 42 und das Wasserstoffverbindungsgas 41 in einem Verhältnis von 1 : 14 : 1 zugeführt. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform werden 5 bis 30 sccm des Wolframquellengases 40 zugeführt, 150 bis 200 sccm des Siliziumquellengases 42 zu­ geführt und 5 bis 100 sccm des Wasserstoffverbindungsgases 41 zugeführt.
Das Wolframquellengas kann aus einem Wolframhexafluorid-(WF6)-Gas beste­ hen und das Siliziumquellengas kann aus einem Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas bestehen. Zusätzlich kann das Siliziumquellengas 42 aus einem Dimethyldifluorsilan-(DMDCS)- Gas oder einem Trimethylchlorsilan-(TMCS)-Gas bestehen. Diese Quellengase können einzeln oder als Mischung aus denselben verwendet werden. Das inerte Trägergas 38 kann Argongas, Stickstoffgas oder Heliumgas sein. Die inerten Trägergase können ebenfalls einzeln oder als Mischung derselben verwendet werden.
Während die Wolframsilizidschicht niedergeschlagen wird, verhindert das Was­ serstoffverbindungsgas 41 die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas 42 dissozüeren, sich mit dem Silizium zu verbinden, um ein SiClx-Kristall zu bilden, und verhindert ferner, daß Chlorradikale miteinander reagieren. Das heißt, das Wasserstoff­ verbindungsgas 41 reduziert die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas 42 erzeugt werden und in Wasserstoffchlorid (HCl) umgesetzt werden, so daß die Chlorradikalen nach außen hin zusammen mit dem Abgas ausgetragen werden können. Das Wasser­ stoffverbindungsgas 41 kann beispielsweise aus B2H6, PH3, AsH3 und/oder NH3 be­ stehen. In bevorzugter Weise wird ein Wasserstoffverbindungsgas verwendet, welches Bor (B), Phosphor (P) oder Arsen (As) enthält, die als Dotierungsstoff in der Wolfram­ silizidschicht wirken. Wenn beispielsweise B2H6-Gas als Wasserstoffverbindungsgas 41 verwendet wird, reagiert das Bor (B) desselben als p-leitender Dotierungsstoff in der Wolframsilizidschicht, so daß ein niedriger Fermy-Pegel, das heißt ein Akzeptorpegel erzeugt wird, wodurch die Lochdichte erhöht wird. Als ein Ergebnis kann der spezifi­ sche Widerstand der Wolframsilizidschicht abgesenkt werden. Wenn in ähnlicher Weise PH3-Gas als Wasserstoffverbindungsgas 41 verwendet wird, reagiert der Phosphor (P) desselben als n-leitender Dotierungsstoff in der Wolframsilizidschicht, so daß die Dichte der Elektronen erhöht wird, wodurch der spezifische Widerstand der Wolframsi­ lizidschicht abgesenkt wird.
Danach wird HF-Energie an die Prozeßkammer 23 über die HF-Energiequelle 48 angelegt. Wenn die HF-Energie an die Prozeßkammer 23 angelegt wird, erfolgt in dem gemischten Gas 16, welches in die Prozeßkammer 23 eingeleitet wurde, eine Glühentla­ dung vermittels zweier Elektroden 44 und 46, so daß das gemischte Gas 16 dissozüert oder ionisiert. Das dissoziierte oder ionisierte Mischgas 16 wird an der Oberfläche des Halbleitersubstrats 18 gebunden, wodurch die Wolframsilizidschicht auf dem Halblei­ tersubstrat 18 niedergeschlagen wird (Schritt S14). Zu diesem Zeitpunkt werden die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas 42 dissozüeren, in Wasserstoffchlorid durch das Wasserstoffverbindungsgas 41 reduziert, beispielsweise B2H6-Gas, wodurch die Chlorradikalen in der Wolframsilizidschicht nicht mehr vorhanden sind.
Dann, nachdem die HF-Energie ausgeschaltet worden ist, wird der Nachspülpro­ zeß in bezug auf die Oberfläche der Wolframsilizidschicht durchgeführt, indem das Wasserstoffverbindungsgas 41, wie beispielsweise B2H6-Gas, in die Prozeßkammer 23 mit einer Strömungsrate von 120 sccm für 70 bis 120 Sekunden eingeleitet wird (Schritt S16). Der Nachspülprozeß wird so ausgeführt, um Spannung abzubauen und um die Chlorradikalen daran zu hindern, an der Oberfläche der Wolframsilizidschicht gebunden zu werden.
Als nächstes wird der Druck in der Prozeßkammer 23 auf 20 m Torr von einem Hochvakuumzustand in der Prozeßkammer 23 aus hochgepumpt und es wird das Halb­ leitersubstrat 18 in die Ladeblockierkammer mit Hilfe der Fördervorrichtung gefördert. Wenn die Wafer in der Kassette in der Ladeblockierkammer eingeladen worden sind, wird ein Belüftungsgas, wie beispielsweise Stickstoff oder Argon, der Ladeblockier­ kammer durch eine Belüftungsleitung zugeführt, die mit der Ladeblockierkammer ver­ bunden ist, bis der Druck in der Ladeblockierkammer 760 Torr erreicht. Dann wird die Ladeblockierkammer belüftet, so daß die Wafer aus der PECVD-Vorrichtung entfernt werden können (Schritt S18).
Gemäß der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung wird Wasser­ stoffverbindungsgas, wie beispielsweise B2H6-Gas, welches eine Chlorradikale redu­ zieren kann, in die Prozeßkammer eingeleitet, wenn die Wolframsilizidschicht niederge­ schlagen wird. Es werden daher die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas disso­ züeren, in Wasserstoffchlorid (HCl) durch das Wasserstoffverbindungsgas reduziert und werden nach außen mit einem Abgas ausgetragen. Als ein Ergebnis wird Chlor nicht an Silizium in der Wolframsilizidschicht gebunden, wodurch die Ausbildung von SiClx- Kristallen in dem Wolframsilizid vermieden wird. Es ist demzufolge möglich, visuelle Defekte zu vermeiden (das heißt die Milchstraßenerscheinung), die durch die SiClx- Kristalle verursacht werden, und es ist möglich, ein anormales Wachstum (das heißt die Trübungserscheinung) der unteren Polysiliziumschicht zu vermeiden, welches durch die Diffusion der SiClx-Kristalle verursacht wird.
Zusätzlich kann, da das B2H6-Gas und das PH3-Gas, die Bor bzw. Phosphor ent­ halten, welches als Dotierungsstoff in der Wolframsilizidschicht wirken, der spezifische Widerstand der Wolframsilizidschicht abgesenkt werden.
Fig. 5 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Niederschlagen einer Wolf­ ramsilizidschicht gemäß einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 5 wird ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht an einer obersten Zone desselben auf einen Suszeptor in einer Prozeßkammer geladen (Schritt S20). Dann wird das Halbleitersubstrat auf eine Temperatur von ca. 450 bis 700°C auf­ geheizt, in bevorzugter Weise auf eine Temperatur von etwa 500 bis 600°C, und es wird der Druck in der Prozeßkammer auf etwa 1000 bis 1500 m Torr gehalten. Während der­ artige Druck- und Temperaturbedingungen aufrecht erhalten werden, wird ein Vorspül­ prozeß in bezug auf die Oberfläche der Polysiliziumschicht durchgeführt, indem ein Wasserstoffverbindungsgas, beispielsweise B2H6-Gas, in die Prozeßkammer mit einer Strömungsrate von etwa 120 sccm für etwa 60 Sekunden eingeleitet wird (Schritt S22). Der Vorspülprozeß wird durchgeführt, um eine Spannung abzubauen und um die Kristallkernbildung zu fördern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsfarm haftet B2H6 an der Oberfläche des Polysiliziums an, und zwar durch das Durchführen des Vorspül­ prozesses unter Verwendung des B2H6-Gases.
Dann wird eine Gasmischung in die Kammer eingeleitet und diese enthält Hexafluorid (WF6), und zwar in einer Strömungsrate von etwa 1 sccm, Dichlorsilan (Si2HCl2) mit einer Strömungsrate von etwa 300 sccm, B2H6 mit einer Strömungsrate von etwa 60 sccm und Argon mit einer Strömungsrate von etwa 20 sccm. Es wird dann HF-Energie an die Prozeßkammer angelegt, um eine Plasmareaktion des Mischgases in solcher Weise durchzuführen, daß ein Silizidkristallkern mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 200 A auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht niedergeschlagen wird (Schritt S24). Zu diese Zeitpunkt werden die Chlorradikalen, die aus einer Dissoziation des Dichlorsilangases resultieren, in Wasserstoffchlorid reduziert, indem sie mit einem Wasserstoffradikalen reagieren, welches an der Oberfläche der Polysiliziumschicht an­ haftet. Auf diese Weise kann das Chlorradikal nach außen hin von der Prozeßkammer zusammen mit dem Abgas ausgetragen werden. Es wird demzufolge kein Chlor in der Polysiliziumschicht angesammelt.
Als nächstes wird Hexafluorid-(WF6)-Gas mit einer Strömungsrate von etwa 13 sccm, das Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas mit einer Strömungsrate von etwa 180 sccm und Argongas mit einer Strömungsrate von etwa 200 sccm in die Prozeßkammer eingeleitet, derart, daß die Wolframsilizidschicht durch die Plasmareaktion auf der Polysilizium­ schicht in einer Dicke von etwa 1000 Å niedergeschlagen wird (Schritt S26).
Dann wird die HF-Energie ausgeschaltet und es wird der Nachspülprozeß in bezug auf die Oberfläche der Wolframsilizidschicht durchgeführt, indem B2H6-Gas in die Prozeßkammer mit einer Strömungsrate von etwa 120 sccm für ca. 70 bis 120 Sekunden eingeleitet wird (Schritt S28). Der Nachspülprozeß wird derart ausgeführt, um die Spannung abzubauen und um ferner zu verhindern, daß Chlorradikale an der Oberfläche der Wolframsilizidschicht gebunden werden.
Danach wird das Halbleitersubstrat in die Ladeblockierkammer der PECVD-Vor­ richtung gefördert und wird aus der PECVD-Vorrichtung entnommen, woraufhin die Ladeblockierkammer belüftet wird (Schritt S30).
Fig. 6 zeigt einen Graphen, der ein Chlorprofil in der Wolframsilizidschicht und in der Polysiliziumschicht gemäß der zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfin­ dung zeigt. Eine Linie A repräsentiert ein Chlorprofil der Wolframsilizidschicht und der Polysiliziumschicht gemäß dem herkömmlichen DCS-Wolframsilizidschicht-Nieder­ schlagsverfahren. Die Linie B repräsentiert das Chlorprofil in der Wolframsilizidschicht und in der Polysiliziumschicht gemäß dem Niederschlagsverfahren nach der vorliegen­ den Erfindung, und zwar für den Fall, bei dem PH3-Gas als Wasserstoffverbindungsgas verwendet wird. Nach der Vorspülung der Oberfläche der Polysiliziumschicht unter Verwendung des PH3-Gases wurde ein Kernbildungsprozeß für ca. 20 Sekunden durch­ geführt, indem das PH3-Gas mit dem Wolframhexafluoridgas und dem Dichlorsilangas gemischt wurde.
Wie aus dem Graphen von Fig. 6 erkannt werden kann, wurde dann, wenn der Kernbildungsprozeß durch Einleiten des PH3-Gases nach dem Vorspülen der Oberflä­ che der Polysiliziumschicht unter Verwendung des PH3-Gases ausgeführt wurde, die Dichte des Chlors auf beiden Seiten einer Zwischenschicht reduziert, und zwar zwi­ schen der Wolframsilizidschicht und der Polysiliziumschicht.
Das heißt, wenn der Kernbildungsprozeß ausgeführt wird, nachdem PH3 auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht angehaftet hat, reagieren die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas erzeugt werden, mit den Wasserstoffradikalen, die an der Oberflä­ che der Polysiliziumschicht anhaften, so daß die Chlorradikalen in Wasserstoffchlorid reduziert werden. Demzufolge neigt das Chlor nicht mehr dazu, sich in der Polysiliziumschicht zu stapeln und es kann somit die Dichte des Chlors innerhalb und an der Oberfläche der Polysiliziumschicht reduziert werden.
Fig. 7 zeigt ein Flußdiagramm eines Verfahrens zum Niederschlagen einer Wolf­ ramsilizidschicht gemäß einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.
Gemäß Fig. 7 wird ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht an ihrer obersten Zone auf einen Suszeptor in einer Prozeßkammer geladen (Schritt S50). Dann wird das Halbleitersubstrat auf eine Temperatur von etwa 450 bis 700°C aufgeheizt, in bevorzugter Weise auf eine Temperatur von etwa S00 bis 600°C, und es wird der Druck in der Prozeßkammer auf etwa 1000 bis 1500 m Torr gehalten.
Während der zuvor erwähnte Druck und die zuvor erwähnte Temperatur gehalten werden, wird der Vorspülprozeß in bezug auf die Oberfläche der Polysiliziumschicht dadurch ausgeführt, indem das Wasserstoffverbindungsgas, beispielsweise B2H6-Gas, in die Prozeßkammer mit einer Strömungsrate von etwa 120 sccm für 60 Sekunden ein­ geleitet wird. Der Vorspülprozeß wird durchgeführt, um Spannung abzubauen und um die Kernbildung zu fördern. Gemäß der vorliegenden Ausführungsform haftet B2H6 an der Oberfläche des Polysiliziums durch das Ausführen des Vorspülvorgangs unter Ver­ wendung des B2H6-Gases an.
Es wird dann ein Mischgas in die Kammer eingeleitet, welches Hexafluorid (WF6) enthält, und zwar mit einer Strömungsrate von ca. 1 sccm, Dichlorsilan (Si2HCl2) enthält, welches mit einer Strömungsrate von ca. 300 sccm eingeleitet wird, B2H6 enthält, welches mit einer Strömungsrate von ca. 60 sccm eingeleitet wird, und Argon enthält, welches mit einer Strömungsrate von etwa 20 sccm eingeleitet wird. Es wird dann HF-Energie an die Prozeßkammer angelegt, um eine Plasmareaktion des Mischgases in solcher Weise herbeizuführen, daß ein Silizidkeim mit einer Dicke von nicht mehr als etwa 200 Å auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht niedergeschlagen wird (Schritt S54). Dabei werden die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas dis­ sozüeren, in Wasserstoffchlorid reduziert, und zwar auf Grund einer Reaktion mit einem Wasserstoffradikalen, welches an der Oberfläche der Polysiliziumschicht angehaftet ist. Auf diese Weise können die Chlorradikalen nach außen hin von der Prozeßkammer zu­ sammen mit Abgasen ausgetragen werden. Demzufolge sammelt sich in der Polysiliziumschicht kein Chlor an.
Als nächstes werden in die Prozeßkammer Hexafluorid-(WF6)-Gas mit einer Strömungsrate von ca. 13 sccm eingeleitet, ebenso Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas mit ei­ ner Strömungsrate von ca. 180 sccm, B2H6-Gas mit einer Strömungsrate von etwa 10 sccm und Argongas mit einer Strömungsrate von etwa 200 sccm. Es wird dadurch eine Wolframsilizidschicht auf der Polysiliziumschicht in einer Dicke von etwa 1000 Å nie­ dergeschlagen, und zwar durch die Plasmareaktion der zuvor erwähnten Gase (Schritt S56). Die Chlorradikalen, die aus dem Dichlorsilangas dissozüeren, werden in Wasser­ stoffchlorid (HCl) durch das B2H6-Gas reduziert und werden zusammen mit Abgas nach außen ausgetragen, wodurch die ausgetragenen Chlorradikalen in der Wolframsili­ zidschicht nicht vorhanden sind. Zusätzlich wirkt das Bor (B), welches in dem B2H6- Gas enthalten ist, als ein p-leitender Dotierungsstoff in der Wolframsilizidschicht, wo­ durch die Lochdichte erhöht wird und der spezifische Widerstand der Wolframsilizid­ schicht reduziert wird.
Dann wird die HF-Energie ausgeschaltet und es wird ein Nachspülprozeß in bezug auf die Oberfläche der Wolframsilizidschicht durchgeführt, indem das B2H6-Gas in die Prozeßkammer mit einer Strömungsrate von etwa 120 sccm für 70 bis 120 Sekunden eingeleitet wird (Schritt S58). Der Nachspülprozeß wird ausgeführt, um eine Spannung abzubauen und um ferner die Chlorradikalen daran zu hindern, an der Oberfläche der Wolframsilizidschicht gebunden zu werden.
Danach wird das Halbleitersubstrat in die Ladeblockierkammer der PECVD-Vor­ richtung gefördert und wird aus der PECVD-Vorrichtung entfernt, nachdem die Lade­ blockierkammer belüftet worden ist (Schritt S60).
Wie oben beschrieben ist, wird gemäß dem Niederschlagsverfahren zur Bildung einer Wolframsilizidschicht nach der Erfindung ein Wasserstoffverbindungsgas, wie beispielsweise B2H6-Gas, PH3-Gas, AsH3-Gas oder NH3-Gas in die Prozeßkammer der PECVD-Vorrichtung zusammen mit einem Wolframquellengas eingeleitet, wie bei­ spielsweise Wolframhexafluorid-(WF6)-Gas, und zusammen mit einem Siliziumquel­ lengas, wie z. B. Dichlorsilan-(Si2HCl2)-Gas. Eine Chlorradikale des Siliziumquellen­ gases wird in Wasserstoffchlorid reduziert, und zwar durch das Wasserstoffverbin­ dungsgas, so daß es zusammen mit einem Abgas nach außen hin ausgetragen werden kann. Es können daher Sichtdefekte, verursacht durch SiClx-Kristalle und ein anormales Wachstum der unteren Polysiliziumschicht, welches durch die Diffusion der SiClx- Kristalle verursacht wird, vermieden werden.
Wenn darüber hinaus B2H6-, PH3- und AsH3-Gase als Wasserstoffverbindungs­ gas verwendet werden, wirkt das Bor, das Phosphor oder das Arsen, welches in diesen Gasen enthalten ist, als ein p-leitender Dotierungsstoff oder als ein n-leitender Dotierungsstoff in der Wolframsilizidschicht, wodurch die Elektronendichte oder die Lochdichte erhöht wird. Demzufolge kann der spezifische Widerstand der Wolframsili­ zidschicht abgesenkt werden.
Obwohl die vorliegende Erfindung in Einzelheiten unter Hinweis auf eine bevor­ zugte Ausführungsform derselben beschrieben wurde, sei für Fachleute darauf hinge­ wiesen, daß vielfältige Änderungen, Substitutionen und Abwandlungen vorgenommen werden können, ohne dadurch den Rahmen der Erfindung, wie er durch die anhängen­ den Ansprüche festgehalten ist, zu verlassen.

Claims (24)

1. Verfahren zur Herstellung einer Wolframsilizidschicht, bei dem:
ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasmaunterstützten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung geladen wird; und
ein Siliziumquellengas, ein Wolframquellengas und ein Wasserstoffverbindungs­ gas in die Prozeßkammer eingeleitet werden, um auf der Polysiliziumschicht eine Wolframsilizidschicht niederzuschlagen, wobei das Wolframquellengas Chlor enthält, und wobei eine Chlorradikale des Siliziumquellengases durch eine Was­ serstoffradikale des Wasserstoffverbindungsgases reduziert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Chlorradikalen in eine Wasserstoffchlor­ verbindung reduziert wird und bei dem das Verfahren ferner das Austragen der Wasserstoffchlorverbindung aus der Prozeßkammer umfaßt.
3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Siliziumquellengas wenigstens einen der folgenden Stoffe enthält: Dichlorsilan (Si2HCl2), Dimethyldichlorsilan (DMDCS) und Trimethylchlorsilan (TMCS).
4. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Wolframquellengas ein Wolfram­ hexafluorid-(WF6)-Gas enthält.
5. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wasserstoffverbindung wenigstens einen der Stoffe B2H6, PH3, AsH3 und NH3 enthält.
6. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem das Wolframquellengas, das Siliziumquel­ lengas und das Wasserstoffverbindungsgas in einem Verhältnis von etwa 1 : 14 : 1 zugeführt werden.
7. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Wolframsilizidschicht bei einer Temperatur von etwa 450 bis 700°C bei einem Druck von etwa 1000 bis 1500 m Torr niedergeschlagen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem nach dem Niederschlagen der Wolframsili­ zidschicht ein Nachspülprozeß in bezug auf eine Oberfläche der Wolframsilizid­ schicht durchgeführt wird, indem das Wasserstoffverbindungsgas in die Prozeß­ kammer eingeleitet wird.
9. Verfahren nach Anspruch 6, bei dem die chemische Dampfniederschlagsvorrich­ tung aus einer chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung vom Kaltwandtyp be­ steht.
10. Verfahren zur Herstellung einer Wolframsilizidschicht, wonach
ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasmaunterstützten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung eingeladen wird;
eine Oberfläche der Polysiliziumschicht durch Einleiten eines Wasserstoffverbin­ dungsgases in die Prozeßkammer vorgespült wird;
ein Siliziumquellengas, ein Wolframquellengas und das Wasserstoffverbindungs­ gas in die Prozeßkammer eingeleitet werden, um einen Wolframsilizid-Kristalli­ sationskern auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht zu bilden; und
das Siliziumquellengas und das Wolframquellengas in die Prozeßkammer einge­ leitet werden, um auf der Polysiliziumschicht eine Wolframsilizidschicht nieder­ zuschlagen,
wobei das Siliziumquellengas Chlor enthält und wobei eine Chlorradikale des Si­ liziumquellengases durch eine Wasserstoffradikale des Wasserstoffverbindungs­ gases reduziert wird.
11. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem Chlorradikale in eine Wasserstoffchlorver­ bindung reduziert werden und bei dem das Verfahren ferner das Austragen der Wasserstoffchlorverbindung aus der Prozeßkammer umfaßt.
12. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Siliziumquellengas wenigstens einen der folgenden Stoffe umfaßt: Dichlorsilan (Si2HCl2), Dimethyldichlorsilan (DMDCS) und Trimethylchlorsilan (TMCS).
13. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Wolframquellengas ein Wolfram­ hexafluorid-(WF6)-Gas enthält.
14. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das zweite Wasserstoffverbindungsgas we­ nigstens einen der Stoffe B2H6, PH3, AsH3 und NH3 enthält.
15. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem das Wolframquellengas, das Siliziumquel­ lengas und das Wasserstoffverbindungsgas in einem Verhältnis von etwa 1 : 14 : 1 zugeführt werden.
16. Verfahren nach Anspruch 10, bei dem ferner nach dem Niederschlagen der Wolf­ ramsilizidschicht ein Nachspülprozeß in bezug auf eine Oberfläche der Wolfram­ silizidschicht durchgeführt wird, indem das Wasserstoffverbindungsgas in die Prozeßkammer eingeleitet wird.
17. Verfahren zur Herstellung einer Wolframsilizidschicht, wonach:
ein Halbleitersubstrat mit einer Polysiliziumschicht in eine Prozeßkammer einer plasmaverstärkten chemischen Dampfniederschlagsvorrichtung geladen wird;
eine Oberfläche der Polysiliziumschicht durch Einleiten eines Wasserstoffverbin­ dungsgases in die Prozeßkammer vorgespült wird;
ein Siliziumquellengas, ein Wolframquellengas und das Wasserstoffverbindungs­ gas in die Prozeßkammer eingeleitet wird, um einen Wolframsilizid- Kristallisationskern auf der Oberfläche der Polysiliziumschicht zu bilden; und
das Siliziumquellengas, das Wolframquellengas und das Wasserstoffverbindungs­ gas in die Prozeßkammer eingeleitet werden, um eine Wolframsilizidschicht auf der Polysiliziumschicht niederzuschlagen,
wobei das Siliziumquellengas Chlor enthält und eine Chlorradikale des Silizium­ quellengases durch eine Wasserstoffradikale des Wasserstoffverbindungsgases re­ duziert wird.
18. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Chlorradikale durch eine Wasserstoff­ chlorverbindung reduziert werden und bei dem das Verfahren ferner das Austra­ gen der Wasserstoffchlorverbindung aus der Prozeßkammer umfaßt.
19. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Siliziumquellengas wenigstens einen der Stoffe enthält: Dichlorsilan (Si2HCl2), Dimethyldichlorsilan (DMDCS) und Trimethylchlorsilan (TMCS).
20. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Wolframquellengas ein Wolfram­ hexafluorid-(WF6)-Gas enthält.
21. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Wasserstoffverbindung wenigstens ei­ nen der folgenden Stoffe enthält: B2H6, PH3, AsH3 und NH3.
22. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem das Wolframquellengas, das Siliziumquel­ lengas und das Wasserstoffverbindungsgas in einem Verhältnis von etwa 1 : 14 : 1 eingeleitet werden.
23. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem die Wolframsilizidschicht bei einer Temperatur von ca. 450 bis 700°C unter einem Druck von ca. 1000 bis 1500 m Torr niedergeschlagen wird.
24. Verfahren nach Anspruch 17, bei dem nach dem Niederschlagen der Wolframsili­ zidschicht ein Nachspülprozeß in bezug auf eine Oberfläche der Wolframsilizid­ schicht durchgeführt wird, indem das Wasserstoffverbindungsgas in die Prozeß­ kammer eingeleitet wird.
DE10213287A 2001-03-23 2002-03-25 Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht Expired - Fee Related DE10213287B4 (de)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR2001-15225 2001-03-23
KR10-2001-0015225A KR100447031B1 (ko) 2001-03-23 2001-03-23 텅스텐 실리사이드막의 형성방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE10213287A1 true DE10213287A1 (de) 2002-10-02
DE10213287B4 DE10213287B4 (de) 2006-09-07

Family

ID=19707310

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE10213287A Expired - Fee Related DE10213287B4 (de) 2001-03-23 2002-03-25 Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht

Country Status (6)

Country Link
US (1) US6573180B2 (de)
JP (1) JP2002313748A (de)
KR (1) KR100447031B1 (de)
CN (1) CN1204608C (de)
DE (1) DE10213287B4 (de)
GB (1) GB2373514B (de)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6936538B2 (en) * 2001-07-16 2005-08-30 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for depositing tungsten after surface treatment to improve film characteristics
DE10134461B4 (de) * 2001-07-16 2006-05-18 Infineon Technologies Ag Prozess zur Abscheidung von WSix-Schichten auf hoher Topografie mit definierter Stöchiometrie und dadurch hergestelltes Bauelement
WO2005015622A1 (ja) * 2003-08-11 2005-02-17 Tokyo Electron Limited 成膜方法
KR20050063027A (ko) * 2003-12-19 2005-06-28 주식회사 하이닉스반도체 반도체소자의 게이트 형성방법
KR100652427B1 (ko) * 2005-08-22 2006-12-01 삼성전자주식회사 Ald에 의한 도전성 폴리실리콘 박막 형성 방법 및 이를이용한 반도체 소자의 제조 방법
KR100851236B1 (ko) * 2007-03-06 2008-08-20 피에스케이 주식회사 배기장치 및 이를 포함하는 기판처리장치, 그리고 배기방법
JP2010093637A (ja) * 2008-10-09 2010-04-22 Nec Electronics Corp 遅延回路
US8785310B2 (en) * 2012-01-27 2014-07-22 Tokyo Electron Limited Method of forming conformal metal silicide films
KR20190137988A (ko) 2018-06-04 2019-12-12 안재규 인테리어 화분형 투척소화기
KR102119415B1 (ko) 2018-09-12 2020-06-26 안재규 다용도 투척형 소화기

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4692343A (en) * 1985-08-05 1987-09-08 Spectrum Cvd, Inc. Plasma enhanced CVD
US5231056A (en) * 1992-01-15 1993-07-27 Micron Technology, Inc. Tungsten silicide (WSix) deposition process for semiconductor manufacture
JP2599560B2 (ja) * 1992-09-30 1997-04-09 インターナショナル・ビジネス・マシーンズ・コーポレイション ケイ化タングステン膜形成方法
US5643633A (en) * 1992-12-22 1997-07-01 Applied Materials, Inc. Uniform tungsten silicide films produced by chemical vapor depostiton
JPH07176484A (ja) * 1993-06-28 1995-07-14 Applied Materials Inc 窒化アルミニューム面を有するサセプタをサセプタの浄化後珪化タングステンで処理することによって半導体ウエハ上に珪化タングステンを一様に堆積する方法
KR100209931B1 (ko) * 1996-06-21 1999-07-15 김영환 반도체 소자의 실리사이드 형성방법
EP0841690B1 (de) 1996-11-12 2006-03-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Herstellungsverfahren für eine Wolframnitridschicht und metallische Leiterbahnen
JP3635843B2 (ja) 1997-02-25 2005-04-06 東京エレクトロン株式会社 膜積層構造及びその形成方法
KR19980077336A (ko) * 1997-04-18 1998-11-16 김영환 반도체소자의 도전배선 형성방법
KR19990002649A (ko) * 1997-06-20 1999-01-15 김영환 반도체 소자의 제조 방법
US5946599A (en) * 1997-07-24 1999-08-31 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. Method of manufacturing a semiconductor IC device
JPH1176759A (ja) * 1997-09-08 1999-03-23 Nec Corp 室内の揮発性有機物の除去方法および装置
US6130145A (en) 1998-01-21 2000-10-10 Siemens Aktiengesellschaft Insitu doped metal policide
KR19990074929A (ko) * 1998-03-16 1999-10-05 윤종용 반도체 장치의 실리사이드층 형성방법
JP2000150416A (ja) * 1998-09-01 2000-05-30 Tokyo Electron Ltd タングステンシリサイド膜及びその成膜方法
JP4581159B2 (ja) 1998-10-08 2010-11-17 ソニー株式会社 半導体装置およびその製造方法
JP2001196326A (ja) 2000-01-11 2001-07-19 Tokyo Electron Ltd タングステンシリサイド膜の成膜方法及びゲート電極/配線の作製方法
DE10063717C1 (de) * 2000-12-20 2002-02-21 Infineon Technologies Ag Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten durch Chemical Vapor Deposition
KR100430473B1 (ko) * 2001-02-06 2004-05-10 삼성전자주식회사 텅스텐 실리사이드 형성방법

Also Published As

Publication number Publication date
GB2373514B (en) 2003-07-16
KR20020075056A (ko) 2002-10-04
CN1204608C (zh) 2005-06-01
US20020137336A1 (en) 2002-09-26
KR100447031B1 (ko) 2004-09-07
GB0206450D0 (en) 2002-05-01
DE10213287B4 (de) 2006-09-07
CN1377064A (zh) 2002-10-30
JP2002313748A (ja) 2002-10-25
US6573180B2 (en) 2003-06-03
GB2373514A (en) 2002-09-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE19820147B4 (de) Verfahren zur Bildung einer leitfähigen Schicht mittels eines atomaren Schichtdepositionsprozesses
DE60305605T2 (de) Schicht bildendes Apparat und Verfahren
DE60004566T2 (de) Verfahren zum abscheiden von dünnen übergangsmetall-nitridfilmen
US6465347B2 (en) Tungsten film forming method
US6537910B1 (en) Forming metal silicide resistant to subsequent thermal processing
DE3413064C2 (de)
DE3709066C2 (de)
US20020155219A1 (en) Plasma treatment of a titanium nitride film formed by chemical vapor deposition
DE69722700T2 (de) Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen von Siliciumschichten
US5940733A (en) Method of making polysilicon/tungsten silicide multilayer composite on an integrated circuit structure
DE4229568A1 (de) Verfahren zum niederschlagen duenner titannitridschichten mit niedrigem und stabilem spezifischen volumenwiderstand
CH689640A5 (de) Plasmagestuetztes CVD-Verfahren fuer Titannitrid unter Einsatz von Ammoniak.
DE10213287B4 (de) Verfahren zur Ausbildung einer Wolframsilizidschicht
US7411254B2 (en) Semiconductor substrate
US6284650B1 (en) Integrated tungsten-silicide processes
US6436820B1 (en) Method for the CVD deposition of a low residual halogen content multi-layered titanium nitride film having a combined thickness greater than 1000 Å
DE10032213B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Kondensators für ein Halbleiterspeicherbauelement
DE112005002353T5 (de) Verfahren zur Herstellung von Sammelleitungen aus Kupfer
DE60019660T2 (de) Verfahren zum Aufbringen einer Sperrschicht
DE10354814B4 (de) Verfahren zum Bilden einer Gate-Elektrode in einem Halbleiterbauelement
DE10063717C1 (de) Verfahren zur Abscheidung dünner Schichten durch Chemical Vapor Deposition
DE10115228B4 (de) Steuerung des anormalen Wachstums bei auf Dichlorsilan (DCS) basierenden CVD-Polycid WSix-Filmen
DE19649684C1 (de) Verfahren zum Erzeugen einer Titanmonophosphidschicht und ihre Verwendung
JPH06188205A (ja) 薄膜形成方法及びその装置
KR100521702B1 (ko) 텅스텐막의 성막방법

Legal Events

Date Code Title Description
OP8 Request for examination as to paragraph 44 patent law
8364 No opposition during term of opposition
8327 Change in the person/name/address of the patent owner

Owner name: MOSAID TECHNOLOGIES INCORPORATED, OTTOWA, CA

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONVERSANT INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT IN, CA

Free format text: FORMER OWNER: SAMSUNG ELECTRONICS CO., LTD., SUWON-SI, GYEONGGI-DO, KR

Effective date: 20110411

R082 Change of representative

Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE

R081 Change of applicant/patentee

Owner name: CONVERSANT INTELLECTUAL PROPERTY MANAGEMENT IN, CA

Free format text: FORMER OWNER: MOSAID TECHNOLOGIES INCORPORATED, OTTOWA, CA

Effective date: 20141120

R082 Change of representative

Representative=s name: BARDEHLE PAGENBERG PARTNERSCHAFT MBB PATENTANW, DE

Effective date: 20141120

R119 Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee