Полициды сформированные методом ХОГФ силицида вольфрама

В отличие от ХОГФ вольфрама, который используется для заполнения контактных окон (и который никогда не подвергается воздействию температур выше 500 °С) пленки силицида вольфрама (WSi_x) осаждаются на поликристаллический кремний во время формирования затворов. Этот означает, что эти пленки должны быть способны выдержать обработки при температурах 800-1000 °С, во время оплавления БФСС, активации примеси в областях стока/истока и окисления поликремния. Пленки силицида вольфрама нашли также применение в качестве адгезионного слоя для ХОГФ вольфрама. При использовании силицида вольфрама для формирования затворной структуры вначале пленки силицида вольфрама осаждается поверх легированного поликристаллического кремния, а затем эта многослойная структура травится для формирования полицидной затворной структуры. ХОГФ осаждение силицида вольфрама является наилучшим кандидатом для этого процесса по следующим причинам: а) этот процесс может создавать пленки силицида вольфрама высокой чистоты без необходимости использования высоковакуумного оборудования; б) процесс имеет приемлемую производительность; в) процесс обеспечивает лучшее покрытие ступеньки по сравнению с методами физического осаждения; г) процесс обеспечивает хорошую однородность по пластине и между пластинами. Первой химической реакцией, которая использовалась для осаждения силицида вольфрама, была реакция гексафторида вольфрама с моносиланом:

WF₆(г) + 2SiH₄(г) ® WSi₂(тв) + 6HF(г) + H₂(г)

Осаждение силицида вольфрама по этой реакции выполняется при давлении 50-300 мТорр температуре от 300 до 400 °С. Эта реакция подобна реакции восстановления гексафторида вольфрама моносиланом, которая используется для осаждения пленок вольфрама. Для того, чтобы осаждался силицид вольфрама а не вольфрам, необходимо использовать более высокие скорости потоков моносилана. Осажденная таким способом пленка силицида вольфрама имеет избыточное содержание кремния, однако, несмотря на это она склонна к растрескиванию и отслаиванию от нижележащего поликремния во время высокотемпературных операций. Избыток кремния позволяет исключить потребление кремния и отслаивание. Обычно используются соотношение потоков SiH₄/WF₆ 10:1 для обеспечения осаждения пленки WSi_x, с x равным 2.2-2.6. Свежеосажденные пленки силицида вольфрама имеют высокое удельное сопротивление (~500 мкОм•см), но после быстрого термического отжига при температуре 900 °С оно падает до 50 мкОм•см. С увеличением содержания кремния удельное сопротивление пленок силицида вольфрама возрастает.

Было обнаружено, что пленки силицида вольфрама, полученные с использованием моносилана, имеют высокое содержание фтора (~10²⁰ см^-3). Это создает проблемы, когда такие пленки используются с подзатворным оксидом кремния толщиной менее 20 нм, потому что наблюдаются смещение порогового напряжения и снижение пробивных напряжения оксида кремния. Эти проблемы возникают из-за того, что часть фтора внедряется в подзатворный диэлектрик во время отжига затворной структуры. Поэтому был разработан альтернативный процесс осаждения силицида вольфрама с использованием дихлорсилана:

WF₆(г) + 3.5SiH₂Cl₂(г) ® WSi₂(тв) + 1.5SiCl₄(г) + 6HF(г) + HCl(г)

Дихлорсилановый процесс также выполняется при пониженном давлении при температуре 570-600 °С. Содержание фтора в пленках, полученных по такой реакции намного меньше, чем силановом процессе, а содержание хлора, также достаточно низкое. Удельное сопротивление обоих пленок сравнимое. Использование дихлорсилана обеспечивает лучшее покрытие ступенек, при этом скорость осаждения от трех до пяти раз выше, чем в силановом процессе. Кроме того, отслаивание также намного слабее.

Под воздействием высокотемпературной обработки в кислородной среде на пленке силицида вольфрама будет вырастать плотный адгезивный слой оксида кремния, в то время как нижележащая структура остается неповрежденной. Это происходит за счет реакции кислорода с избыточным кремнием, поглощенным пленкой силицида.

Осаждение силицида вольфрама проводится в реакторе с холодными стенками. Вначале использовались реакторы групповой обработки, но затем стали использоваться реакторы поштучной обработки.

Дата добавления: 2015-07-26; просмотров: 183; Нарушение авторских прав

Мы поможем в написании ваших работ!