柵極的WSi工藝

1 CVD WSix工藝介紹在存儲器電路生產(chǎn)中，特別是在DRAM、FLASH和SRAM器件工藝過程中，通過在多晶硅上淀積WSix，經(jīng)退火工藝后形成“Polycide”，復(fù)合柵結(jié)構(gòu)，降低多晶硅柵的電阻率從而提高器件的速度。工藝流程如圖1所示：WSix薄膜最重要的優(yōu)點是電阻率低。在Applied Material P5000設(shè)備上，WSix薄膜淀積后(未退火)的電阻率通?？刂圃?50-900cm。薄膜電阻率首先取決于硅含量，控制薄膜電阻率主要的工藝參數(shù)是SiH4與WF6的分壓比、淀積溫度、淀積速率。通常總流量中SiH4的含量越高，薄膜電阻率就越高。因為SiH4的含量越高，更多的硅含量就會組合進最終的WSix薄膜中。相反減少氣體總流量中SiH4含量可以減少薄膜電阻率。提高淀積溫度也會增加薄膜的電阻率，因為溫度越高導(dǎo)致更多的硅會組合進薄膜中，相反溫度越低，電阻率就越低。 淀積速率也是影響薄膜電阻率的一個重要因素，淀積速率越高(意味著提高了總反應(yīng)氣體流量)，薄膜電阻率就越低；同樣降低淀積速率，會增加薄膜的電阻率，這是因為淀積速率越低，更多的硅會組合進WSix薄膜中。2 CVD設(shè)備調(diào)試本工藝在P5000硅化鎢腔進行，腔體結(jié)構(gòu)如圖2所示:如圖2所示，在真空環(huán)境中，加熱燈通過輻射對置于基座上的硅片均勻加熱，調(diào)節(jié)控制參數(shù)使系統(tǒng)自動控制加熱功率，硅片穩(wěn)定在工藝所需的溫度，隨后工藝氣體分兩路進入氣體盒并均勻分布在腔體內(nèi)，反應(yīng)生成WSix，并均勻淀積于硅片表面。調(diào)試腔體后，對影響工藝的顆粒、漏率、抽速等幾項指標(biāo)進行檢測，數(shù)據(jù)如表1所示，滿足工藝要求。3 CVD WSix工藝調(diào)試3.1 AMAT P5000 CVD WSix主要工藝規(guī)范AMAT P5000 CVD WSix主要工藝規(guī)范如下：淀積速率:50-200nmmin電阻率：淀積后 50-900cm退火后(爐管退火1000在N2中持續(xù)30min。) 70cm反射率(480 nm在200nm薄膜上)：115120應(yīng)力(多晶硅上)：淀積后 6-9E9 dynescm2退火后(爐管退火1000在N2中持續(xù)30min。)9-13E9 dynescm2均勻性(1，49points，去邊6mm測量)a：片間均勻性 25b：片內(nèi)均勻性 20薄膜不開裂、不剝落3.2 本組的AMAT P5000 CVD WSix工藝指標(biāo)經(jīng)過工藝調(diào)試，本組的AMAT P5000 CVD WSix達到的工藝指標(biāo)如表2所示。4 復(fù)合柵工藝調(diào)試41 復(fù)合柵的WSix厚度、方塊電阻調(diào)試由于本室沒有專門的爐管用于WSix退火，因此想改用RTP設(shè)備來用于WSix退火。按照IMEC的350nm厚度的復(fù)合柵工藝，相關(guān)工藝參數(shù)如下：首先要調(diào)整的是厚度200nm與150nm的WSix。根據(jù)淀積速率，200nmWSix的淀積工藝參數(shù)設(shè)定如下：ARGON 400sccm SiH4 400sccmWF6L 25sccm 工藝壓力7999Pa工藝時兩極板間距1143cm 淀積溫度400淀積時間 76s(200nm WSix)、57s(150nm WSix)實驗數(shù)據(jù)如表3。42 RTP退火條件調(diào)試由于無WSix RTP退火后的工藝資料，我們只能通過淀積200nm WSix薄膜，RTP退火后測方塊電阻，如表4，用得到的電阻率驗證退火條件。根據(jù)IMEC工藝規(guī)范退火電阻率p100cm，上面的工藝條件只有110030s和114010s，兩個條件滿足要求，出于對溫度的考慮，最后選擇110030s作為多晶復(fù)合柵的退火條件。43 復(fù)合柵工藝調(diào)試復(fù)合柵模塊制作工藝分5個步驟：多晶淀積(200nm和150nm兩個條件)多晶注入摻雜(P 30keV 4E15和P 30keV 5E15)清洗(Full Clean Mercury20s20HF DipDI Rinse & Spin Dry)CVD WSix淀積(200nm和150nm兩個條件)復(fù)合柵RTP退火(110030 s)摻雜多晶方塊電阻測試實驗結(jié)果如表5:5 復(fù)合柵退火由表6所示200nm WSix+150nm的注入摻雜(P30keV 4E15)多晶所組成的復(fù)合柵退火后方塊電阻和片內(nèi)均勻性符合IMEC工藝規(guī)范退火后復(fù)合柵方塊電阻Rs5口(130nm工藝，對于11Onm工藝的復(fù)合柵工藝，CVD WSix的顆粒、氟殘留、熱穩(wěn)定和復(fù)合柵的高AR都會帶來影響。對于工藝尺寸11Onm的復(fù)合柵工藝，新的解決方法是用PVD