WSix复合栅薄膜工艺开发

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:557

(中国电子科技集团公司第58研究所，江苏无锡 214035)

摘要：本文对cvd wsix制造设备及工艺进行了详细的描述，以大量的实验数据为依据，开发出适合本科研生产线wsix复合栅薄膜的工艺标准。

关键词：wsix；“polycide”复合栅；电阻率；rtp退火

中图分类号：tn405 文献标识码：a 文章编号：1681-1070(2005)03-37-04

1 cvd wsix工艺介绍

在存储器电路生产中，特别是在dram、flash和sram器件工艺过程中，通过在多晶硅上淀积wsix，经退火工艺后形成“polycide”，复合栅结构，降低多晶硅栅的电阻率从而提高器件的速度。工艺流程如图1所示：

wsix薄膜最重要的优点是电阻率低。在applied material p5000设备上，wsix薄膜淀积后(未退火)的电阻率通常控制在750-900ω·cm。

薄膜电阻率首先取决于硅含量，控制薄膜电阻率主要的工艺参数是sih4与wf6的分压比、淀积温度、淀积速率。通常总流量中sih4的含量越高，薄膜电阻率就越高。因为sih4的含量越高，更多的硅含量就会组合进最终的wsix薄膜中。相反减少气体总流量中sih4含量可以减少薄膜电阻率。

提高淀积温度也会增加薄膜的电阻率，因为温度越高导致更多的硅会组合进薄膜中，相反温度越低，电阻率就越低。淀积速率也是影响薄膜电阻率的一个重要因素，淀积速率越高(意味着提高了总反应气体流量)，薄膜电阻率就越低；同样降低淀积速率，会增加薄膜的电阻率，这是因为淀积速率越低，更多的硅会组合进wsix薄膜中。

2 cvd设备调试

本工艺在p5000硅化钨腔进行，腔体结构如图2所示:

如图2所示，在真空环境中，加热灯通过辐射对置于基座上的硅片均匀加热，调节控制参数使系统自动控制加热功率，硅片稳定在工艺所需的温度，随后工艺气体分两路进入气体盒并均匀分布在腔体内，反应生成wsix，并均匀淀积于硅片表面。

调试腔体后，对影响工艺的颗粒、漏率、抽速等几项指标进行检测，数据如表1所示，满足工艺要求。

3 cvd wsix工艺调试

3.1 amat p5000 cvd wsix主要工艺规范

amat p5000 cvd wsix主要工艺规范如下：

淀积速率:50-200nm／min
电阻率：淀积后 50-900μω·cm
退火后(炉管退火1000℃在n2中持续30min。) 70μω·cm
反射率(@480 nm在—200nm薄膜上)：115％—120％
应力(多晶硅上)：
淀积后 6-9e9 dynes／cm2
退火后(炉管退火1000℃在n2中持续30min。)9-13e9 dynes／cm2
均匀性(1σ，49points，去边6mm测量)
a：片间均匀性 <2．5％
b：片内均匀性 <2．0％
薄膜不开裂、不剥落

3.2 本组的amat p5000 cvd wsix工艺指标

经过工艺调试，本组的amat p5000 cvd wsix达到的工艺指标如表2所示。

4 复合栅工艺调试

4．1 复合栅的wsix厚度、方块电阻调试

由于本室没有专门的炉管用于wsix退火，因此想改用rtp设备来用于wsix退火。按照imec的350nm厚度的复合栅工艺，相关工艺参数如下：

首先要调整的是厚度200nm与150nm的wsix。

根据淀积速率，200nmwsix的淀积工艺参数设定如下：

●argon 400sccm sih4 400sccm
●wf6l 2．5sccm 工艺压力79．99pa
●工艺时两极板间距1．143cm 淀积温度400℃
●淀积时间 76s(200nm wsix)、57s(150nm wsix)

实验数据如表3。

4．2 rtp退火条件调试

由于无wsix rtp退火后的工艺资料，我们只能通过淀积200nm wsix薄膜，rtp退火后测方块电阻，如表4，用得到的电阻率验证退火条件。根据imec工艺规范退火电阻率p<100μω·c