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WSix复合栅薄膜工艺开发

发布时间:2008/6/5 0:00:00 访问次数:558

(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

(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

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