DE10145960B4 - Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem mehrschichtigen WSix-Film mit einer Struktur mit geringer Korngröße und eine Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht mit einem darauf ausgebildeten mehrschichtigen WSix-Film - Google Patents
Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem mehrschichtigen WSix-Film mit einer Struktur mit geringer Korngröße und eine Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht mit einem darauf ausgebildeten mehrschichtigen WSix-Film Download PDFInfo
- Publication number
- DE10145960B4 DE10145960B4 DE10145960A DE10145960A DE10145960B4 DE 10145960 B4 DE10145960 B4 DE 10145960B4 DE 10145960 A DE10145960 A DE 10145960A DE 10145960 A DE10145960 A DE 10145960A DE 10145960 B4 DE10145960 B4 DE 10145960B4
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- layer
- wsi
- semiconductor device
- range
- film
- 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.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 43
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 229910021420 polycrystalline silicon Inorganic materials 0.000 title claims description 21
- 229920005591 polysilicon Polymers 0.000 title claims description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 23
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 23
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims abstract description 22
- WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N tungsten disilicide Chemical compound [Si]#[W]#[Si] WQJQOUPTWCFRMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 229910021342 tungsten silicide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 15
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 13
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 12
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims abstract description 12
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 claims description 24
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 15
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 12
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 6
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 5
- 238000005979 thermal decomposition reaction Methods 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims 4
- 241000282461 Canis lupus Species 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 88
- 239000010408 film Substances 0.000 description 22
- 229910021332 silicide Inorganic materials 0.000 description 8
- FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N silicide(4-) Chemical compound [Si-4] FVBUAEGBCNSCDD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 6
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 5
- 230000006911 nucleation Effects 0.000 description 4
- 238000010899 nucleation Methods 0.000 description 4
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 3
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 3
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 3
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910008814 WSi2 Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910020968 MoSi2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 1
- 239000003870 refractory metal Substances 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- WNUPENMBHHEARK-UHFFFAOYSA-N silicon tungsten Chemical compound [Si].[W] WNUPENMBHHEARK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005549 size reduction Methods 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
- 230000017105 transposition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/70—Manufacture or treatment of devices consisting of a plurality of solid state components formed in or on a common substrate or of parts thereof; Manufacture of integrated circuit devices or of parts thereof
- H01L21/71—Manufacture of specific parts of devices defined in group H01L21/70
- H01L21/768—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics
- H01L21/76838—Applying interconnections to be used for carrying current between separate components within a device comprising conductors and dielectrics characterised by the formation and the after-treatment of the conductors
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/28—Manufacture of electrodes on semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/268
- H01L21/283—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current
- H01L21/285—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation
- H01L21/28506—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers
- H01L21/28512—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table
- H01L21/28518—Deposition of conductive or insulating materials for electrodes conducting electric current from a gas or vapour, e.g. condensation of conductive layers on semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table the conductive layers comprising silicides
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Insulated Gate Type Field-Effect Transistor (AREA)
- Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
- Electrodes Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Verfahren
zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, auf deren Oberfläche ein
mehrschichtiger Wolframsilicid(WSiX)-Film
ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst:
(a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche;
(b) Ausbilden einer ersten Schicht (2) aus Wolframsilicid auf der Oberfläche;
(c) Ausbilden einer zweiten Schicht (3) aus einem Material, das aus Wolfram oder Silicium ausgewählt ist, auf der ersten Schicht;
(d) Ausbilden einer dritten Schicht (1) aus Wolframsilicid, die dicker ist als die erste Schicht (2) und ein niedrigeres x-Verhältnis aufweist als die erste (2) Schicht, auf der zweiten Schicht (3): und
(e) Wärmebehandeln des aus den Schritten (a)–(d) entstehenden mehrschichtigen Films, um einen WSiX-Film (11) mit einer Vielzahl von Schichten auszubilden.
(a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche;
(b) Ausbilden einer ersten Schicht (2) aus Wolframsilicid auf der Oberfläche;
(c) Ausbilden einer zweiten Schicht (3) aus einem Material, das aus Wolfram oder Silicium ausgewählt ist, auf der ersten Schicht;
(d) Ausbilden einer dritten Schicht (1) aus Wolframsilicid, die dicker ist als die erste Schicht (2) und ein niedrigeres x-Verhältnis aufweist als die erste (2) Schicht, auf der zweiten Schicht (3): und
(e) Wärmebehandeln des aus den Schritten (a)–(d) entstehenden mehrschichtigen Films, um einen WSiX-Film (11) mit einer Vielzahl von Schichten auszubilden.
Description
- ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
- Gebiet der Erfindung
- Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf das Gebiet der Halbleitervorrichtungen und Verfahren zu deren Herstellung.
- Im Allgemeinen werden für die Gatterstrukturen vieler Halbleitervorrichtungen mehrschichtige Gatter- und Verbindungsmaterialien benutzt, die die Eigenschaften polykristallinen Siliciums aufrechterhalten, aber eine Schicht mit hoher Leitfähigkeit obenauf hinzufügen. Zum Beispiel werden häufig zu diesem Zweck Polysilicium- und Wolframsilicidschichten (WSiX) verwendet. Das heißt, Halbleitervorrichtungen, die über einer dielektrischen Gatterschicht ausgebildete polykristalline Siliciumgatter (Polysiliciumgatter) verwenden, treffen auf einen erhöhten Widerstand des Polysilicium, wenn die Größe verringert wird, um eine höhere Schaltungsdichte zu erhalten. Auf Grund der daraus resultierenden relativ hohen Widerstandswerte der Polysiliciumschicht wird oftmals eine Wolframsilicidschicht (WSiX) ausgebildet, um den Widerstand entlang des Polysiliciumgatters zu verringern. Im Allgemeinen beträgt das Verhältnis von Silicium zu Wolfram in der Wolframsiliciumschicht (WSiX) etwa 2,6 zu 1. Anfangs traten Probleme bei der Haftung des Metallsilicids am Polysilicium auf.
- Ein Verfahren zur Herstellung von Halbleitervorrichtungen mit höherer Dichte und verbesserter Leistung wird von McPherson (U5-Patent Nr. 4,816,425) offenbart. McPherson lehrt eine Halbleitervorrichtung mit einem Gatter
11 , das eine mehrschichtige Struktur umfasst, die eine Schicht11a aus polykristallinem Silicium mit einer darüberliegenden Schicht aus hitzebeständigem Metallsilicid11b , wie MoSi2 oder WSi2, beinhaltet. Bei McPherson wird das Problem der Haftung des Metallsilicids am Polysilicium angegangen, indem eine dünne Siliciumoxidbeschichtung11c auf das Polysilicium aufgebracht wird, bevor die Metallsilicidschicht aufgesputtert wird. Die entstehende mehrschichtige Struktur hat einen geringen Widerstand, behält aber die Vorteile von Polysilicium auf Silicium bei. - Chung (US-Patent Nr. 5,646,070) lehrt einen einzelnes Verfahren zur Herstellung einer mehrschichtigen Halbleitervorrichtung, das Wolframsilicid verwendet, aber eine dazwischenliegende Schicht aufnimmt, die eine Verschlechterung der elektrischen Eigenschaften des darunterliegenden Silicids während des Herstellungsprozesses verhindert. Da CVD-Wolfram Fluorchemie beinhaltet, verhindert eine solche Schutzschicht während der Herstellung des Aufgedampften die Wechselwirkung von CVD-Wolfram mit dem darunterliegenden Silicid.
- Keine dieser Mehrschichtverfahren spricht das Modifizieren der WSiX-Schicht selbst an, um die Dichte oder Geschwindigkeit der Vorrichtung zu erhöhen. Eine weitere Reduzierung der Halbleiterabmessungen, während die Leistung aufrechterhalten oder erhöht wird, ist eine weitergehende Zielsetzung der Gestaltung von Halbleitervorrichtungen. Wegen der hohen Anzahl an in Halbleitervorrichtungen eingesetzten Gattern kann eine Verringerung der Gattergröße zu einer wesentlichen Verringerung der Gesamtabmessungen der Halbleitervorrichtung führen, begleiten von einer erhöhten Vorrichtungsdichte und sogar erhöhten Vorrichtungsgeschwindigkeit führen.
- Die Verminderung der Gatterabmessungen erhöht den spezifi schen Widerstand und verringert die Geschwindigkeit. Es gibt zwei gängige Ansätze zur Verringerung des spezifischen Widerstandes. Der erste Ansatz verringert das x-Verhältnis und der zweite Ansatz erhöht die Dicke von WSiX. Diese beiden Ansätze erhöhen jedoch die Korngröße von WSiX und führen zu einer rauhen Oberfläche. Insbesondere erhöht eine Verringerung des x-Verhältnisses von x = 2,3 auf x = 2,1 tatsächlich die Korngröße von WSiX nach dem Glühen. Diese Erhöhung der Korngröße von WSiX führt zu einer erhöhten Oberflächenrauheit. Eine erhöhte Korngröße eines dünnen Films führt auch zu einer erhöhten Seitenwandrauheit nach dem Ätzen des Gatterleiters (GC) sowie einer erhöhten Wahrscheinlichkeit für eine Seitenwandausdehnung des Gatterleiters, wodurch die realisierbare Vorrichtungsdichte verringert wird. Die Verringerung des x-Verhältnisses ist wegen der unerwünschten Erhöhung der Oberflächen- und Seitenwandrauheit als Ansatz zur Erreichung einer Verringerung der Dicke des WSiX nicht durchführbar.
- Die herkömmliche Struktur eines in Halbleitervorrichtungen verwendeten WSiX-Films ist eine einzelne Schicht. Nach dem Glühschritt eines typischen Herstellungsverfahrens für Halbleiterdünnfilme, das eine einzelne WSiX-Schicht verwendet, werden die WSiX-Körner größer und vereinigen sich zu einer Einzelkornschicht, bei der die Korngrenze an die Poly/WSiX- und WSiX/SiN- Grenzflächen heranreichen. Diese größeren Körner führen eine WSiX-Oberfläche mit signifikanter Rauheit ein, was zu Halbleitervorrichtungen mit verringerter Gatterdichte führt. Die Rauheit nach dem Glühen eines WSiX-Films aus dem Stand der Technik mit einem x-Verhältnis von 2,59 und einer Dicke von THK = 59,9 nm ist nicht akzeptabel.
- Die
US 6210813 B1 offenbart einen Metall-Silicid-Film mit mehreren Schichten aus Metall-Silicid und mit Siliciumschichten, die alternierend zwischen jenen ausgebildet sind. - Die
US 5631 479 offenbart ein Halbleiterelement mit einer Gateelektrode, welche einen mehrschichtigen Film umfasst, welcher aus alternierenden Schichten aus WSi0.3 und Wolfram besteht, und welche auf einer aktiven n-Typ GaAs-Schicht ausgebildet ist. - KURZDARSTELLUNG DER ERFINDUNG
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Herstellung von WSiX-Strukturen mit geringer Korngröße im Allgemeinen und im Besonderen zur Herstellung von Gatterleitern bereit.
- Die vorliegende Erfindung stellt ein Verfahren zur Verringerung des spezifischen Widerstandes aber Verhinderung einer höheren Korngröße durch Einführung von mehrschichtigen Strukturen aus WSiX bereit.
- Die vorliegende Erfindung ist insbesondere auf ein Verfahren zur Herstellung eines WSiX-Films mit kleineren Körnern durch die Bereitstellung einer mehrschichtigen WSiX-Struktur gerichtet. Der WSiX-Film wird mit kleineren Körnern nach dem Glühen hergestellt, indem vor dem Glühen eine mehrschichtige WSiX-Struktur eingeführt wird. Hierzu wird eine erste Schicht aus Wolframsilicid auf der Oberfläche des Halbleitersubstrats ausgebildet, wird eine zweite Schicht aus einem Material, das aus Wolfram oder Silicium ausgewählt ist, auf der ersten Schicht ausgebildet und wird eine dritten Schicht aus Wolframsilicid, die dicker ist als die erste Schicht und ein niedrigeres x-Verhältnis aufweist als die erste Schicht, auf der zweiten Schicht ausgebildet.
- An Stelle der einzelnen WSiX-Schicht aus dem Stand der Tech nik, führt die vorliegende Erfindung eine mehrschichtige WSiX-Struktur bei der Abscheidung ein, so dass nach dem Glühen eine mehrschichtige Struktur aus WSiX-Körnern entsteht, bei der jede Schicht eine geringere und gleichmäßigere Korngröße aufweist.
- KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
-
1 stellt die rauhe Oberfläche eines einzelnen WSiX-Dünnfilms gemäß dem Stand der Technik dar. -
2 stellt die tatsächliche Oberflächenrauheit eines einschichtigen WSiX-Films nach dem Glühen dar. -
3 stellt die tatsächliche verringerte Oberflächenrauheit eines mehrschichtigen WSiX-Films gemäss der vorliegenden Erfindung nach dem Glühen dar. -
4a stellt den WSiX-Film mit verringerter Korngröße dar, der nach dem Glühen aus einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsteht, die auf eine anfängliche dreischichtige WSiX-Struktur gerichtet ist. -
4b stellt den WSiX-Film mit verringerter Korngröße dar, der nach dem Glühen aus einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung entsteht, die auf eine fünfschichtige WSiX-Struktur gerichtet ist. -
5 zeigt eine Halbleitervorrichtung mit einem auf einem Halbleiterkörper ausgebildeten, mehrschichtigen WSiX-Film gemäß der vorliegenden. - AUSFÜHRLICHE BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
- Das Verfahren der vorliegenden Erfindung erreicht mehrschichtige WSiX-Filme mit gleichmäßigen kleinen Körnern, die aus der Abscheidung mehrerer dünner WSiX-Schichten entstehen, die durch eine einzelne Si- oder W-chicht zwischen jeder WSiX-Schicht getrennt sind. Bei einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung tritt beim Glühen die Keimbildungsstelle an jeder WSiX/W- oder WSiX/Si-Grenzfläche der mehrschichtigen WSiX-Struktur auf, was nach dem Glühen zu einer mehrschichtigen WSiX-Kornstruktur führt (siehe
4a ). Bei einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung ist die Dicke der zwischen den WSiX-Schichten eingebrachten W- oder Si-Schicht sehr gering, beim Glühen befindet sich die Keimbildungsstelle in der W- oder Si-Schicht, was zu einer mehrschichtigen WSiX-Kornstruktur führt (siehe4b ). Ferner ist nach dem Glühen die Korngröße des mehrschichtigen WSiX geringer als bei der einzelnen WSiX-Schicht aus dem Stand der Technik, so dass nach dem Glühen die Oberfläche des mehrschichtigen WSiX-Films der vorliegenden Erfindung glatter ist als bei dem einschichtigen WSiX aus dem Stand der Technik nach dem Glühen. -
3 zeigt eine mehrschichtige WSiX-Struktur mit einem x-Verhältnis von 1,98, THK (Abmessungsformdicke (dimension shape thickness)) = 79,9 nm nach dem Glühen (830°C/60 Sekunden und 1080°C/94 Sekunden), gemäß der vorliegenden Erfindung. Diese Struktur ist nach dem Glühen glatter als die einzelne WSiX-Struktur, die in2 für den Stand der gezeigt ist, bei der das x-Verhältnis = 2,59, and THK = 59,9 nm nach dem Glühen (830°C/60 Sekunden und 1080°C/94 Sekunden) ist. Wie bemerkt, weist die glattere zweischichtige WSiX-Struktur von3 eine Dicke von THK = 798,9 nm, verglichen mit einer Dicke von THK = 59,9 nm des einschichtigen WSiX-Films aus dem Stand der Technik, wodurch ihre geringere WSiX-Korngröße demonstriert wird. - Bevorzugte Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung verwenden mehrfache WSiX-Schichten, die durch W- oder Si-Schichten getrennt sind. Eine erste Ausführungsform der vorliegenden Erfindung, die in
4a dargestellt ist, umfasst zwei WSiX-Schichten, d.h. Basisschicht2 , die auf der Halbleitervorrichtung abgeschieden ist, und Schicht1 , wobei die Schichten1 und2 durch eine W- oder Si-Schicht3 getrennt sind, was zu einer dreischichtigen Struktur führt. Wenn bei dieser Ausführungsform die Gesamtdicke der Schichten1 ,2 und3 T ist, liegt die Dicke der Schicht3 , W (oder Si), im Bereich von etwa T/5 bis T/2. Das x-Verhältnis der Basisschicht2 kann gleich oder größer als das x-Verhältnis von Schicht1 sein und die Dicke der Schichten kann variieren. Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das x-Verhältnis der Basisschicht2 größer als das von Schicht1 , um eine instabile Gatterelektrizität zu verhindern, und ist die Dicke der Basisschicht2 ist geringer, um einen verringerten spezifischen Widerstand des Films zu erreichen. Somit weist in der bevorzugten Ausführungsform die endgültige zweischichtige Kornstruktur nach der Wärmebehandlung oder dem Glühen (> 1000°C) zwei WSiX-Schichten mit unterschiedlicher Dicke auf. Die WSiX-Schichten haben unterschiedliche Korngrößen, die sich aus ihren unterschiedlichen Dicken ergeben, und innerhalb jeder WSiX-Schicht sind die Korngrößen einheitlich. Ebenfalls in einer bevorzugten Ausführungsform ist die Dicke der Basisschicht2 geringer als bei der anderen WSiX-Schicht1 , um den spezifischen Widerstand des mehrschichtigen Films mit einer festgelegten Gesamtdicke T zu verringern. Wenn die Dicken der beiden WSiX-Schichten1 und2 gleich sind, enthält die entstehende zweischichtige Kornstruktur, wie in4a gezeigt, zwei Schichten mit einheitlichen Körnern4 mit geringerer Größe als die der Körner der einzelnen WSiX-Schicht aus dem Stand der Technik, die in1 gezeigt ist. Die W- (oder Si-) Schicht hat eine ausreichende Dicke, so dass an den WSiX- und W- (oder Si-) Grenzflächen eine Keimbildung auftritt. - Eine zweite Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in
4b dargestellt. Diese zweite Ausführungsform umfasst eine festgelegte Gesamtdicke T aus mindestens drei WSiX-Schichten, d.h. Schichten5 ,6 und Basisschicht7 . Die WSiX-Schichten5 und6 sind durch eine sehr dünne W- oder Si-Schicht8 getrennt, und die WSiX-Schichten6 und7 sind durch eine sehr dünne W- oder Si-Schicht9 getrennt. Die Dicke jeder W- oder Si-Schicht liegt im Bereich von etwa 1 nm bis 2 nm. Diese fünfschichtige Struktur wird nach einer anschließenden Wärmebehandlung (oder einem Glühen) eine mehrschichtige Struktur, und da die Dicke der W- oder Si-Schicht8 ,9 sehr gering ist, tritt die Keimbildung in jeder W- oder Si-Schicht selbst auf. Die Kornstruktur jeder Schicht der entstehenden WSiX-Schichten enthält einheitliche Körner10 , welche eine geringere Größe als die Körner einer vergleichbaren einzelnen WSiX-Schicht aus dem Stand der Technik haben, und welche eine vergleichbare Größe haben wie die Körner, die unter Verwendung der dreischichtigen WSiX-Struktur der ersten Ausführungsform erreicht werden. Die x-Verhältnisse und Dicken der WSiX-Schichten5 ,6 und7 können gleich oder unterschiedlich sein, aber bei einer bevorzugten Ausführungsform ist das x-Verhältnis der Basisschicht7 höher als bei jeder der anderen WSiX-Schichten, um eine instabile Gatterelektrizität zu vermeiden, und ist die Dicke der Basisschicht7 geringer als bei jeder der anderen WSiX-Schichten, um den spezifischen Widerstand dieses mehrschichtigen Films mit festgelegter Gesamtdicke T zu verringern. - Es sollte bemerkt werden, dass in
4a die Gesamtdicke der Schichten 1-3-2 im Bereich von etwa 40 bis 120 nm liegt. In4b liegt die Gesamtdicke der Schichten 5-8-6-9-7 im Bereich von 400 bis 1200 nm. - Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Verfahren zur Herstellung einer dreischichtigen WSiX-Struktur (a) Abscheiden von WSiX durch CVD, (b-1) Abscheidung von W durch CVD oder (b-2) Abscheidung von Si durch thermische Zersetzung, und (c) Abscheidung von WSiX durch CVD, jeweils entsprechend den folgenden Einschränkungen, wenn anwendbar:
- WSiX
-
- (1,5–5 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) SiH2Cl2; in einem Bereich von 400–600°C, für eine Gesamtdicke des WSiX von etwa 400–1200 nm; in einem Bereich von 133–227 Pa. Mithilfe der Einheit sccm wird der Gasfluss in Standard Kubikzentimeter pro Minute, d.h. bei 0°C und atmosphärischem Druck (1013 Pa), angegeben. Es sollte bemerkt werden, dass die Verfahrensdauer von Dicke und Rezeptur abhängt.
- W
-
- (100–140 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) H2, in einem Bereich von etwa 400–600°C; in einem Bereich von 4000–12000 Pa.
- Si
- Ein Si-Film wird durch thermische Zersetzung von SiH oder SiH2Cl2 im Bereich von etwa 400 bis 600°C abgeschieden.
- Es wird eine hohe Strömungsrate (z.B., 100–300 sccm) von SiH2Cl2 benötigt, um sicherzustellen, dass der abgeschiedene Film WSiX und nicht W ist. Während der Abscheidung des Films bildet WSi2 Si im Überschuss, welches sich an den Korngrenzen sammelt. Da in solchen Filmen ein Überschuss an Silicium vorhanden ist, wird die chemische Formel für deren Darstellung als WSiX angegeben.
-
5 zeigt eine Halbleitervorrichtung, die einen mehrschichtigen WSiX-Film11 beinhaltet, der auf einer Polysiliciumschicht12 ausgebildet ist, der auf einem Halbleiterkörper13 aus Silicium, wie eine dielektrische Gatterschicht, bereitgestellt ist. Der WSiX-Film11 wird auf der Polysiliciumschicht mit einem der Verfahren von4a oder4b wie oben beschriebenen ausgebildet. Die Halbleitervorrichtung ist eine Struktur von integrierten Schaltungen, die ein Halbleitersubstrat beinhaltet, auf dem bereis irgendeine Kombination aus aktiven und/oder passiven Einrichtungen ausgebildet wurde und über dem eine Polysiliciumschicht12 ausgebildet wird, um Kontakte und/oder Verbindungen mit der darunter liegenden Struktur von integrierten Schaltungen bereitzustellen. Die Wolframsilicidschicht11 wird auf der Polysiliciumschicht gemäß einem Verfahren wie oben beschrieben ausgebildet. - Aus dem Vorhergehenden wird für Fachleute auf dem Gebiet deutlich, dass, obwohl die vorliegendende Erfindung vollständig durch Beispiele unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen beschrieben wurde, zahlreiche Modifikationen, Ersetzungen und Veränderungen sowie Umstellungen und Kombinationen der vorhergehenden veranschaulichenden Ausführungsformen vorgenommen werden können, ohne vom Geist und Umfang der neuen Aspekte der vorliegenden Erfindung abzuweichen. Es ist selbstverständlich, dass keine Einschränkung des Umfangs der vorliegenden Erfindung im Bezug auf die dargestellten speziellen Ausführungsformen beabsichtigt ist oder abgeleitet werden sollte, sondern dass der Umfang der vorliegenden Erfindung ausschließlich durch die beigefügten Ansprüche definiert werden soll.
Claims (22)
- Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung, auf deren Oberfläche ein mehrschichtiger Wolframsilicid(WSiX)-Film ausgebildet ist, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: (a) Bereitstellen eines Halbleitersubstrats mit einer Oberfläche; (b) Ausbilden einer ersten Schicht (
2 ) aus Wolframsilicid auf der Oberfläche; (c) Ausbilden einer zweiten Schicht (3 ) aus einem Material, das aus Wolfram oder Silicium ausgewählt ist, auf der ersten Schicht; (d) Ausbilden einer dritten Schicht (1 ) aus Wolframsilicid, die dicker ist als die erste Schicht (2 ) und ein niedrigeres x-Verhältnis aufweist als die erste (2 ) Schicht, auf der zweiten Schicht (3 ): und (e) Wärmebehandeln des aus den Schritten (a)–(d) entstehenden mehrschichtigen Films, um einen WSiX-Film (11 ) mit einer Vielzahl von Schichten auszubilden. - Verfahren nach Anspruch 1, das das ein- oder mehrmalige Wiederholen der Schritte (c)–(d) umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Schritte (b) und (d) eine chemische Dampfphasenabscheidung gemäß der chemischen Formel umfassen mit: (1,5–5 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) SiH2Cl2, bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C und einem Druck im Bereich von 133–227 Pa.
- Verfahren nach Anspruch 2, bei dem Schritt (b) umfasst: (i) Abscheiden der Wolframschicht durch chemische Gas phasenabscheidung mit (100–140 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) H2, bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C und bei einem Druck im Bereich von 4000–12000 Pa; oder (ii) Abscheiden der Siliciumschicht durch thermische Zersetzung von entweder SiH oder SiH2Cl2 bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C.
- Verfahren nach Anspruch 4, bei dem die Gesamtdicke der durch Schritt (b) abgeschiedenen ersten Schicht (
2 ) und aller durch Wiederholungen der Schritte (c)–(d) abgeschiedenen Schichten im Bereich von 40–120 nm liegen. - Verfahren nach Anspruch 5, bei dem Schritt (e) einen Glühvorgang bei mehr als 1000°C umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 4, bei dem Schritt (c) entweder ein Abscheiden von Wolfram in einer Dicke im Bereich von 1 nm bis 2 nm oder ein Abscheiden von Silicium in einer Dicke im Bereich von 1 nm bis 2 nm umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem eine Gesamtdicke der ersten (
2 ), zweiten (3 ) und dritten (1 ) Schichten T ist und die zweite Schicht (3 ) eine Dicke im Bereich von T/5 bis T/2 aufweist. - Verfahren nach Anspruch 8, bei dem eine Gesamtdicke der ersten (
2 ), zweiten (3 ) und dritten (1 ) Schichten im Bereich von 40–120 nm liegt. - Verfahren nach Anspruch 8, bei dem Schritt (d) einen Glühvorgang bei mehr als 1000°C umfasst.
- Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht (
12 ) versehen ist, wobei der mehrschichtige Wolframsilicid(WSiX)-Film (11 ) auf einer Oberfläche der besagten Polysiliciumschicht (12 ) ausgebildet wird. - Halbleitervorrichtung, die einen Halbleiterkörper mit einer Oberfläche und einen auf der Oberfläche ausgebildeten mehrschichtigen WSiX-Film umfasst, wobei der mehrschichtige WSiX-Film auf der Oberfläche durch ein Verfahren ausgebildet ist, das die folgenden Schritte umfasst: (a) Ausbilden einer ersten Schicht (
2 ) aus Wolframsilicid auf der Oberfläche der besagten Oberfläche (b) Ausbilden einer zweiten Schicht (3 ) aus einem Material, das aus Wolfram oder Silicium ausgewählt ist, auf der ersten Schicht; (c) Ausbilden einer dritten Schicht (1 ) aus Wolframsilicid, die dicker ist als die erste Schicht (2 ) und ein niedrigeres x-Verhältnis aufweist als die erste (2 ) Schicht, auf der zweiten Schicht (3 ); und (d) Wärmebehandlen des aus den Schritten (a)–(c) entstehenden mehrschichtigen Films, um einen WSiX-Film (11 ) mit einer Vielzahl von Schichten auszubilden. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, die ein der ein- oder mehrmaliges Wiederholen der Schritte (b)–(c) umfasst.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Schritte (a) und (c) eine chemische Dampfphasenabscheidung umfassen mit: (1,5–5 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) SiH2Cl2, bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C und einem Druck im Bereich von 133–227 Pa.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 13, bei der Schritt (b) umfasst: (i) Abscheiden der Wolframschicht durch chemische Gasphasenabscheidung mit (100–140 sccm Gas) WF6 + (60–200 sccm Gas) H2, bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C und bei einem Druck im Bereich von 4000–12000 Pa; oder (ii) Abscheiden der Siliciumschicht durch thermische Zersetzung von entweder SiH oder SiH2Cl2 bei einer Temperatur im Bereich von 400–600°C.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der die Gesamtdicke der durch Schritt (b) abgeschiedenen ersten Schicht (
2 ) und aller durch Wiederholungen der Schritte (c)–(d) abgeschiedenen Schichten im Bereich von 40–120 nm liegen. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 16, bei der Schritt (d) einen Glühvorgang bei mehr als 1000°C umfasst.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 15, bei der Schritt (b) entweder ein Abscheiden von Wolfram in einer Dicke im Bereich von 1 nm bis 2 nm oder ein Abscheiden Silicium in einer Dicke im Bereich von 1 nm bis 2 nm umfasst.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der eine Gesamtdicke der ersten (
2 ), zweiten (3 ) und dritten (1 ) Schichten T ist und die zweite Schicht (3 ) eine Dicke im Bereich von T/5 bis T/2 aufweist. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 19, bei der Schritt (d) einen Glühvorgang bei mehr als 1000°C umfasst.
- Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der eine Gesamtdicke der ersten (
2 ), zweiten (3 ) und dritten (1 ) Schichten im Bereich von 40–120 nm liegt. - Halbleitervorrichtung nach Anspruch 12, bei der die Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht (
12 ) auf einer Oberfläche der Halbleitervorrichtung versehen ist und der mehrschichtige Wolframsilicid(WSiX)-Film (11 ) auf einer Oberfläche der Polysiliciumschicht (12 ) ausgebildet ist.
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
TW090109502 | 2001-04-20 | ||
TW090109502A TW502337B (en) | 2001-04-20 | 2001-04-20 | Method for reducing WSix grain and its structure |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE10145960A1 DE10145960A1 (de) | 2002-10-31 |
DE10145960B4 true DE10145960B4 (de) | 2007-02-15 |
Family
ID=21678020
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE10145960A Expired - Fee Related DE10145960B4 (de) | 2001-04-20 | 2001-09-18 | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem mehrschichtigen WSix-Film mit einer Struktur mit geringer Korngröße und eine Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht mit einem darauf ausgebildeten mehrschichtigen WSix-Film |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (2) | US6551928B2 (de) |
DE (1) | DE10145960B4 (de) |
TW (1) | TW502337B (de) |
Families Citing this family (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7541280B2 (en) * | 2004-08-13 | 2009-06-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co., Ltd. | Method of foming a micromechanical structure |
KR100671627B1 (ko) * | 2004-10-25 | 2007-01-19 | 주식회사 하이닉스반도체 | 플래쉬 메모리소자의 소스 콘택 형성방법 |
CN103811317A (zh) * | 2012-11-07 | 2014-05-21 | 上海华虹宏力半导体制造有限公司 | 一种改善mos管的栅极漏电的方法 |
CN104241103A (zh) * | 2013-06-14 | 2014-12-24 | 无锡华润上华科技有限公司 | 一种wsi复合栅的制造方法 |
CN107204285B (zh) * | 2017-07-07 | 2018-03-30 | 睿力集成电路有限公司 | 薄膜、其形成方法及其形成的栅极导电层 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5631479A (en) * | 1995-04-26 | 1997-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with laminated refractory metal schottky barrier gate electrode |
US6210813B1 (en) * | 1998-09-02 | 2001-04-03 | Micron Technology, Inc. | Forming metal silicide resistant to subsequent thermal processing |
Family Cites Families (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4816425A (en) | 1981-11-19 | 1989-03-28 | Texas Instruments Incorporated | Polycide process for integrated circuits |
EP0491433A3 (en) | 1990-12-19 | 1992-09-02 | N.V. Philips' Gloeilampenfabrieken | Method of forming conductive region on silicon semiconductor material, and silicon semiconductor device with such region |
US5558910A (en) * | 1992-12-22 | 1996-09-24 | Applied Materials, Inc. | Uniform tungsten silicide films produced by chemical vapor deposition |
TW379374B (en) * | 1998-06-19 | 2000-01-11 | Siemens Ag | Method to improve thermal stability of tungsten silicide |
-
2001
- 2001-04-20 TW TW090109502A patent/TW502337B/zh not_active IP Right Cessation
- 2001-07-23 US US09/909,816 patent/US6551928B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2001-09-18 DE DE10145960A patent/DE10145960B4/de not_active Expired - Fee Related
-
2002
- 2002-11-22 US US10/301,707 patent/US20030100184A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5631479A (en) * | 1995-04-26 | 1997-05-20 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Semiconductor device with laminated refractory metal schottky barrier gate electrode |
US6210813B1 (en) * | 1998-09-02 | 2001-04-03 | Micron Technology, Inc. | Forming metal silicide resistant to subsequent thermal processing |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20030100184A1 (en) | 2003-05-29 |
US20020155704A1 (en) | 2002-10-24 |
US6551928B2 (en) | 2003-04-22 |
DE10145960A1 (de) | 2002-10-31 |
TW502337B (en) | 2002-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE3851163T2 (de) | Kontakt in einer Bohrung in einem Halbleiter und Verfahren zu seiner Herstellung. | |
DE69029595T2 (de) | Halbleiterbauelemente mit einem Wolframkontakt und sein Herstellungsverfahren | |
DE60023573T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators mit Tantalpentoxid in einem integrierten Schaltkreis | |
DE19620022C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Diffusionssperrmetallschicht in einer Halbleitervorrichtung | |
EP0600063B2 (de) | Verfahren zur herstellung von halbleiterbauelementen in cmos-technik mit 'local interconnects' | |
DE60118817T2 (de) | Integrierte Schaltung mit einem dielektrischen Schichtverbund und Verfahren | |
DE3901114C2 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Gateelektrode | |
DE69635953T2 (de) | VERFAHREN ZUR HERSTELLUNG EINER Ta205 DIELEKTRISCHEN SCHICHT | |
DE69714659T2 (de) | Halbleiterspeicherbauteil mit Kondensator | |
DE69430405T2 (de) | Verbesserte elektrische Verbindungen zu dielektrischen Materialien | |
DE10065454B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Aluminiumoxidfilms zur Verwendung in einem Halbleitergerät | |
EP0132720B1 (de) | Integrierte Halbleiterschaltung mit einer aus Aluminium oder aus einer Aluminiumlegierung bestehenden äusseren Kontaktleiterbahnebene | |
DE69429951T2 (de) | Herstellungsverfahren für Halbleiteranordnung unter Verwendung der selektiven CVD-Methode | |
DE10163345B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators in einem Halbleiterbauelement | |
DE69102851T2 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Ti/TiN/Al Kontaktes unter Benutzung eines reaktiven Zerstäubungsprozesses. | |
DE19963864A1 (de) | Plasmabehandlung zur Verbesserung der Haftung anorganischer Dielektrika auf Kupfer | |
DE69221430T2 (de) | Verfahren zur Bildung eines Metalleiters für ein Halbleiterbauelement | |
DE102005056262A1 (de) | Verfahren zum Herstellen einer Schichtanordnung, Verfahren zum Herstellen eines elektrischen Bauelementes, Schichtanordnung und elektrisches Bauelement | |
DE19645033C2 (de) | Verfahren zur Bildung eines Metalldrahtes | |
DE19841402B4 (de) | Verfahren zur Herstellung eines Kondensators eines Halbleiterbauelementes | |
DE3785699T2 (de) | Halbleiteranordnung mit zwei durch eine isolationsschicht getrennten elektroden. | |
DE102011052914A1 (de) | Kondensator und Verfahren zu dessen Herstellung | |
DE10145960B4 (de) | Verfahren zur Herstellung einer Halbleitervorrichtung mit einem mehrschichtigen WSix-Film mit einer Struktur mit geringer Korngröße und eine Halbleitervorrichtung mit einer Polysiliciumschicht mit einem darauf ausgebildeten mehrschichtigen WSix-Film | |
DE1811995A1 (de) | Vorrichtung zur Bildung ohmscher Anschluesse bei elektronischen Bauteilen oder Schaltungen | |
DE3027954A1 (de) | Integrierte mos-schaltung mit mindestens einer zusaetzlichen leiterbahnebene sowie ein verfahren zur herstellung derselben |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
8364 | No opposition during term of opposition | ||
R119 | Application deemed withdrawn, or ip right lapsed, due to non-payment of renewal fee |
Effective date: 20110401 |