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Die vorliegende Erfindung bezieht
sich auf das Gebiet der Halbleiterherstellung, und insbesondere
auf ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von amorphen
Filmen und Polysiliziumfilmen mit einer verbesserten Stufenüberdeckung.
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Dünnfilme
aus kristallinem Polysilizium (Polysilizium) und aus amorphem Silizium
werden durchgehend bei den vielen Verfahren zur Herstellung von Halbleiter-integrierten
Schaltungen verwendet. Diese Filme werden beispielsweise bei der
Fertigung von Gate-Elektroden,
Säulen-
oder Grabenkondensatoren, Emittern, Kontakten, Sicherungen und Antisicherungen
verwendet. Wenn die Vorrichtungsabmessungen auf unter 0,25 μm (0,25 Mikron)
abnehmen, um die Packungsdichte zu steigern, nehmen auch die Seitenverhältnisse
(Seitenverhältnis
= Tiefe/Breite) von Löchern,
Kontaktlöchern
und Gräben
in der integrierten Schaltung zu. Um Öffnungen mit großem Seitenverhältnis zu
füllen
(Seitenverhältnisse ≥ bis 2,5),
sind Abscheidungsprozesse, die eine gute Stufenüberdeckung ermöglichen
(Stufenüberdeckung
% = Filmdicke an einer Stufenoberfläche/Filmdicke auf einer ebenen
Fläche × 100%)
erforderlich, um ein vollständiges
Füllen
des Lochs ohne Erzeugung von Hohlräumen zu ermöglichen.
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Ein aktuelles Verfahren, das eine
geeignete Stufenüberdeckung
bereitstellt, ist die chemische Gasphasenabscheidung bei niedrigem
Druck (LPCVD). Bei den LPCVD-Verfahren
werden die Reaktionsbehälter
auf einen relativ niedrigen Druck zwischen 13 und 133 Pascal (100
bis 1000 mTorr) evakuiert. Die niedrigen Drucke, die den LPCVD-Prozessen zugeordnet
sind, führen
zur Abscheidung von Siliziumfilmen mit niedrigen Raten (etwa 10
nm/min (100 Ångström (Å)/Minute)
für undotierte
Filme und etwa 2 nm/Minute (20 Å/Minute)
für dotierte
Filme). Die niedrigen Abscheidungsraten ermöglichen das Abscheiden von
Filmen mit guter Stufenüberdeckung.
Wenn Dotiermittel vom n-Typ in ein LPCVD-Chargensystem eingebracht
werden, um einen in situ dotierten Film zu erzeugen, erhält man eine schlechte
Stufenüberdeckung.
Es ist eine weitere Reduzierung der Abscheidungsrate erforderlich,
um eine gute Stufenüberdeckung
zu erhalten. Obwohl LPCVD-Verfahren
Filme hoher Qualität
bilden können,
erfordern ihre niedrigen Abscheidungsraten die Behandlung von mehreren
Wafern (d. h. bis zu 100) zur gleichen Zeit in einem Reaktionsbehälter in
Chargenbauweise. Ein Problem beim Behandeln einer Vielzahl von Wafern
in einer einzigen Maschine zu ein und derselben Zeit besteht darin,
dass es schwierig ist, gleichförmige
Filmdicken und Dotiermittelzusammensetzungen von Wafer zu Wafer
und von Charge zu Charge zu erhalten. Eine Ungleichförmigkeit
in der Filmdicke und den Dotierprofilen kann die elektrischen Eigenschaften
des hergestellten Films und deshalb die Leistung und Betriebssicherheit
der hergestellten Vorrichtung drastisch beeinträchtigen. Das Steuern der Gleichförmigkeit
der Filmdicke und des Flächenwiderstands
wird eine noch größere Herausforderung
für LPCVD-Chargensysteme,
wenn die Wafergröße auf 300
mm und darüber
gesteigert wird.
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Zur Herstellung von Filmen aus Polysilizium und
amorphem Silizium mit genauer Gleichförmigkeit von Dicke und Dotierung
quer über
einen Wafer und von Wafer zu Wafer werden Einzelwafer-CVD-Prozesse
eingesetzt. Ein Einzelwafer-CVD-Prozess zur Herstellung einer Siliziumschicht
auf einem Siliziumwafer ist in der US Serial No. 97/742,954, eingereicht am
9. August 1991 mit dem Titel Low Temperature High Pressure Silicon
Deposition Method
, übertragen auf die vorliegende
Zessionarin, beschrieben. Bei einem solchen Verfahren wird ein Druck
zwischen 1333 bis 46663 Pascal (10 bis 350 Torr) in einer Reaktionskammer
erreicht und aufrechterhalten. In die Kammer wird Wasserstoffgas mit
etwa 10 l/min zusammen mit weniger als 525 sccm (SiH4)
eingeführt
(Silanpartialdruck ist kleiner als 533 Pascal (4 Torr)), während das
Substrat auf eine Temperatur zwischen 600 und 750°C erhitzt wird.
Bei diesen Bedingungen wird ein undotierter Polysiliziumfilm bei
einer Rate von bis zu etwa 200 nm/min (2000 Å/min) abgeschieden. Der bei
dem Einzelverfahren verwendete höhere
Druck erhöht
die Abscheidungsrate des Polysiliziumfilms. Ein Phosphor-in-situ-dotierter Polysiliziumfilm
kann durch Einbringen von 300 sccm von 1%-Phosphin (PH3)
in Wasserstoff (PH3-Partialdruck von etwa
3 Pascal (0,023 Torr)) in das Gasgemisch und durch Erhitzen des
Substrats auf eine Temperatur von etwa 650°C abgeschieden werden. Bei einem
solchen Verfahren kann ein polykristalliner Siliziumfilm, der etwa
1,5 × 1021/cm3 Phosphor enthält, mit
einer Rate von bis zu etwa 150 nm/min (1500 Å/Minute) abgeschieden werden.
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Ein Problem bei den oben erwähnten Einzelwafer-CVD-Prozessen
besteht darin, dass die Stufenüberdeckung
schlecht ist und deshalb nicht zum Füllen von Öffnungen mit großem Seitenverhältnis verwendet
werden kann, ohne die Bildung von Hohlräumen zu verursachen. Hohlräume können Funktionssicherheitsprobleme
und Ausfälle
bei den hergestellten integrierten Schaltungen herbeiführen. Wenn Dotiermittel
in das Gasgemisch eingeschlossen sind, um einen in situ dotierten
Siliziumfilm mit niedrigem spezifischen Widerstand herzustellen,
wird zusätzlich
auch die Stufenüberdeckung
schlechter.
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W. A. Bryant, Thin Solid Films
, Band
60, 1979, S. 19 bis 25, beschreibt die Kinetik der Abscheidung von
Silizium durch Silanpyrolyse bei niedrigen Temperaturen und Atmosphärendruck.
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Die JP-A-05 206 034 und US-5,607,724
beziehen sich auf ein Verfahren zum Abscheiden von nicht dotiertem
oder dotiertem Silizium bei hohen Wachstumsraten.
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Die US-5,141,892 bezieht sich auf
ein Verfahren zum Abscheiden einer dotierten Schicht aus Polysilizium über einer
abgestuften Oberfläche
eines Halbleiterwafers.
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Man möchte deshalb ein Verfahren
zum Abscheiden eines in situ dotierten Siliziumfilms einer Einzelwafer-CVD-Vorrichtung
mit einer hohen Abscheidungsrate und mit einer guten Stufenüberdeckung
haben, so dass Öffnungen
mit großem
Seitenverhältnis
hohlraumfrei in einem für
die Fertigung brauchbaren Zeitraum gefüllt werden können.
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Die vorliegende Erfindung stellt
somit ein Verfahren zur Ausbildung einer dotierten Siliziumschicht
auf einem Substrat bereit, wobei das Verfahren die Schritte aufweist:
Anordnen eines Substrats in einer Reaktionskammer, wobei das Substrat
eine Öffnung
mit einem Seitenverhältnis
von wenigstens 2 : 1 hat, Erzeugen eines Abscheidedrucks von 2666 bis
39997 Pa (20 bis 300 Torr) in der Reaktionskammer, Erhitzen des
Substrats auf eine Temperatur von 550 bis 620°C, Einströmenlassen eines Silizium enthaltenden
Gases in die Reaktionskammer, um einen Partialdruck des Silizium
enthaltenden Gases in der Reaktionskammer von 533 bis 5333 Pa (4
bis 40 Torr) zu erhalten, und Einströmenlassen eines Dotiergases
in die Reaktionskammer, um einen Partialdruck des Dotiergases von ≤ 2,7 Pa (0,020
Torr) zu erhalten, wodurch die Öffnung
mit einem dotierten Siliziumfilm gefüllt wird.
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In weiterer Hinsicht stellt die vorliegende
Erfindung Verfahren, wie sie in den Ansprüchen 9 und 11 der beiliegenden
Ansprüche
beansprucht sind, sowie eine Vorrichtung bereit, wie sie in Anspruch
10 beansprucht ist.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden von gleichförmigen amorphen
Siliziumfilmen und Polysiliziumfilmen mit hoher Abscheiderate und
hoher Qualität
sowie einer guten Stufenüberdeckung
quer über die
Oberflä che
eines Substrats. Erfindungsgemäß wird ein
Substrat in einer Einzelwafer-Reaktionskammer
für die
chemische Gasphasenabscheidung angeordnet. Die Reaktionskammer wird
dann auf einen verringerten Druck zwischen 2666 und 39997 Pa (20 bis
300 Torr) evakuiert. Anschließend
wird das Substrat auf eine Temperatur zwischen 550 und 620°C erhitzt.
Als Nächstes
wird ein Silizium enthaltendes Gas in die Reaktionskammer eingeführt, um
einen Partialdruck des Silizium enthaltenden Gases zwischen 533
und 5333 Pa (4 und 40 Torr) zu erzeugen. In das Gasgemisch kann
ein Dotiergas eingeschlossen werden, um einen Dotiergas-Partialdruck
zwischen 0 und 2,7 Pa (0 und 0,020 Torr) zu erzeugen, damit ein
in situ dotierter Siliziumfilm gebildet wird. Zur Umwandlung von
amorphem Silizium in polykristallines Silizium kann gewünschtenfalls
eine anschließende
Glühbehandlung
zum Einsatz kommen. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann
zur Bildung von amorphen Siliziumfilmen und Polysiliziumfilmen mit
gleichförmiger
Dicke und Dotiermittelprofilen verwendet werden. Das Verfahren der
vorliegenden Erfindung kann zur Bildung von amorphem Silizium und
Polysilizium mit verbesserter Stufenüberdeckung bei Öffnungen
mit großem
Seitenverhältnis
und zur Optimierung des Verfahrens verwendet werden. Das Verfahren
der vorliegenden Erfindung kann zum Füllen von Öffnungen mit großem Seitenverhältnis mit
amorphem oder polykristallinem Silizium (≥ 2,0) verwendet werden, ohne
dass darin Hohlräume
geschaffen werden.
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Die vorliegende Erfindung wird nun
weiter beispielsweise unter Bezug auf die folgenden Zeichnungen
beschrieben, in denen:
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1a eine
Darstellung einer Schnittansicht eines Substrats ist, in dem eine Öffnung mit
großem Seitenverhältnis ausgebildet
ist,
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1b eine
Darstellung einer Schnittansicht ist, die die Bildung einer Siliziumschicht über dem Substrat
von 1a zeigt,
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1c eine
Darstellung einer Schnittansicht ist, die die Bildung eines doppellagigen
Siliziumfilms über
dem Substrat von 1a zeigt,
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2 ein
Ablaufdiagramm ist, welches den Siliziumabscheidungsprozess der
vorliegenden Erfindung darstellt,
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3 eine
Darstellung eines Einzelwaferreaktors für die chemische Gasphasenabscheidung
ist,
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4 ein
Ablaufdiagramm ist, das ein Verfahren zur Optimierung eines Siliziumabscheideprozesses
für spezielle
Herstellungsanforderungen veranschaulicht,
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5a eine
Schnittansicht eines Substrats mit einer Öffnung mit sich verjüngenden
Seitenwänden
und einem großen
Seitenverhältnis
ist,
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5b eine
Schnittansicht eines Substrats mit einer Öffnung mit einem breiten Mittelabschnitt und
einem großen
Seitenverhältnis
ist,
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6a ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Stufenüberdeckung
und dem einzigen Parameter X für
zwei unterschiedliche Substratmuster zeigt, und
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6b ein
Diagramm ist, das die Beziehung zwischen der Abscheidungsrate (Rd)
und der Abscheidungstemperatur für
einen gegebenen Abscheidungsprozess zeigt.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung eines in situ dotierten amorphen
Silizium- oder Polysiliziumdünnfilms
mit einer hohen Abscheidungsrate und einer verbesserten Stufenüberdeckung.
In der folgenden Beschreibung werden zahlreiche spezifische Einzelheiten
angegeben, wie spezifische Dicke usw., damit die vorliegende Erfindung
voll verstanden wird. Es ist jedoch für den Fachmann offensichtlich,
dass die vorliegende Erfindung ohne diese speziellen Einzelheiten
ausgeführt
werden kann. Andererseits werden die bekannten Anlagen und Verfahren
für die
chemische Gasphasenabscheidung (CVD) nicht im Einzelnen beschrieben,
um die vorliegende Erfindung nicht unnötig zu verdecken.
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Die vorliegende Erfindung beschreibt
ein Verfahren und eine Vorrichtung zum Abscheiden eines gleichförmigen amorphen
Films aus Silizium oder polykristallinem Silizium (Polysilizium)
mit einer hohen Abscheidungsrate, einer hohen Qualität sowie mit
einer guten Stufenüberdeckung
quer über
die Oberfläche
eines Substrats. Die vorliegende Erfindung verwendet einen hohen
Gesamtdruck, einen hohen Siliziumgas-Partialdruck und eine reduzierte Temperatur,
um eine gute Stufenüberdeckung
zu erreichen. Erfindungsgemäß wird ein
Substrat in eine Reaktionskammer für die chemische Gasphasenabscheidung
für einen
Einzelwafer eingebracht. Die Reaktionskammer wird dann auf einen
reduzierten Druck zwischen 2666 und 39997 Pa (20 bis 300 Torr) evakuiert.
Anschließend
wird das Substrat auf eine Temperatur zwischen 550 und 620°C erhitzt.
Als Nächstes
wird ein Silizium enthaltendes Gas in die Reaktionskammer mit Mengenströmen zwischen
500 bis 1500 sccm zur Erzeugung eines Partialdrucks des Silizium
enthaltenden Gases zwischen 533 und 5333 Pa (4 und 40 Torr) eingeführt. In
die Reaktionskammer kann mit einem Mengenstrom zwischen 0 und 2,0
sccm ein Dotiergas geführt
werden, um einen Dotiergas-Partialdruck zwischen 0 und 2,7 Pa (0
bis 0,020 Torr) zu erzeugen. Zur Umwandlung von amorphem Silizium
in polykristallines Silizium kann ein Glühschritt verwendet werden,
falls dies erwünscht ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren
kann zum Abscheiden von amorphem Silizium- und Polysiliziumdünnfilmen
verwendet werden, die eine gleichförmige Dicke und gleichförmige Dotierprofile
sowie eine glatte obere Fläche
haben. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung kann dazu verwendet
werden, Öffnungen
mit großem
Seitenverhältnis
(≥ 2,0) mit
einer hohen Abscheidungsrate (≈ 100
nm/min (1000 Å/Minute))
zu füllen,
ohne dass darin Hohlräume
erzeugt werden.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung
wird ein Substrat 100 bereitgestellt. Das Substrat 100 ist
vorzugsweise ein Wafer aus monokristallinem Silizium. Das Substrat 100 muss
jedoch nicht notwendigerweise ein Siliziumwafer sein, es kommen
auch andere Arten von Substraten infrage, wie Galliumarsenid oder
Quarz. Das Substrat 100 hat gewöhnlich eine Vielzahl von voneinander
beabstandeten Formen oder Löchern 102.
Die Formen 102 können
sich, ohne jedoch darauf beschränkt
zu sein, aufgrund von in einem Substrat ausgebildeten Gräben, aus
auf dem Substrat gewachsenen Feldoxidbereichen und aus Kontakt-
und Durchgangsöffnungen
ergeben, die in einer dielektrischen Zwischenschicht (ILD) ausgebildet
sind. Das Verfahren der vorliegenden Erfindung ist ideal für das Abscheiden
von Siliziumfilmen in Öffnungen
mit großem
Seitenverhältnis
während der
Ausbildung von Graben- und/oder
Säulenkondensatoren
bei der Fertigung von modernen hochdichten dynamischen Speichern
mit wahlfreiem Zugriff (DRAMS) geeignet. Obwohl die vorliegende
Erfindung für
die Verwendung bei der Herstellung von integrierten Schaltungen
ideal geeignet ist, ist die vorliegende Erfindung in gleicher Weise
bei der Herstellung anderer Produkte anwendbar, beispielweise von,
jedoch ohne darauf beschränkt
zu sein, Flachbildschirmen. Für
die Zwecke der vorliegenden Erfindung ist ein Substrat 100 als
das Material definiert, auf dem ein Siliziumfilm der vorliegenden
Erfindung abgeschieden wird.
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Das Verfahren der vorliegenden Erfindung wird
in Bezug auf das Ablaufschema von 2 beschrieben
und erläutert.
Bei dem ersten Schritt nach der Erfindung wird, wie im Block 200 gezeigt
ist, ein Substrat, beispielsweise ein Substrat 100, in
einem Einzelsubstratreaktor 300 angeordnet, wie er beispielsweise
in 3 gezeigt ist. Der
in 3 gezeigte Einzelsubstratreaktor 300 hat
eine Oberseite 312, Seitenwände 314 und eine Unterseite 318,
die eine Kammer 319 begrenzen, in die ein Einzelwafer oder Substrat 100 geladen
werden kann. Die Kammer 319 ist für die Handhabung von Wafern
bis zu 200 mm ausgelegt und hat ein Volumen von etwa zehn Litern und
wird beispielsweise in dem Einzelwaferkammergerät Centura von Applied Material
verwendet. Natürlich
können
auch Kammern mit größerem Volumen
zur Handhabung größerer Wafer,
beispielsweise 300 mm, falls erwünscht,
verwendet werden. Außerdem
sind alle hier angegebenen Mengenströme auf eine Zehn-Liter-Kammer beschränkt, wobei
der Fachmann die Notwendigkeit erkennt, die Durchsätze für Reaktoren
mit anderem Volumen anzupassen. Wesentlich ist, die hier vorgesehenen
Partialdrucke der Gase zu benutzen.
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Das Substrat 100 wird auf
einem Sockel oder Suszeptor 322 angeordnet, der von einem
Motor (nicht gezeigt) gedreht wird, um für das Substrat 100 eine
zeitgemittelte Umgebung bereitzustellen, die zylindersymmetrisch
ist. Ein den Suszeptor umgebender Vorheizring 324 wird
von der Seitenwand 314 gehalten und umschließt den Suszeptor 322 und
das Substrat 100. Durch Löcher (nicht gezeigt), die durch den
Suszeptor 322 hindurchgehend ausgebildet sind, gehen Hubfinger 323 für einen
Eingriff an der Unterseite des Substrats 100 hindurch,
um es von dem Suszeptor 322 abzuheben. Das Substrat 100 und
der Vorheizring 324 werden durch Licht aus einer Vielzahl
von Lampen 326 mit hoher Intensität erhitzt, die außerhalb
des Reaktors 310 angeordnet sind. Die Lampen 326 mit
hoher Intensität
sind vorzugsweise Wolframhalogenlampen, die Infrarot-(IR-)Licht
mit einer Wellenlänge
von etwa 1,1 μm
(1,1 Mikron) erzeugen. Die Oberseite 312 und die Unterseite 318 des Reaktors 310 sind
im Wesentlichen für
Licht transparent, damit das Licht von den externen Lampen 326 in
den Reaktor 310 eintreten und den Suszeptor 322, das
Substrat 100 und den Vorheizring 324 erhitzen kann.
Für die
Oberseite 312 und die Unterseite 318 wird Quarz
verwendet, da er für
Licht mit sichtbarer und IR-Frequenz transparent ist, weil es sich
um ein relativ hochfestes Material handelt, das über sich eine große Druckdifferenz
aushalten kann, und weil er eine niedrige Ausgasrate hat. Ein geeigneter
Oberseitentemperatursensor und ein geeigneter Unterseitentemperatursensor,
beispielsweise Pyrometer, sind für
die Messung der Temperatur des Substrats 100 bzw. die Temperatur
des Suszeptors 322 angeordnet.
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Als Nächstes wird entsprechend dem
Block 202 in 2 die
Kammer 319 über
einen Auslasskanal 332 durch eine Pumpe (nicht gezeigt)
evakuiert, um den Druck in der Kammer 319 vom Atmosphärendruck
auf einen Abscheidedruck zu verringern. Der Abscheidedruck ist der
Gesamtdruck in der Kammer 319, wenn ein Siliziumfilm der
vorliegenden Erfindung abgeschieden wird. Die vorliegende Erfindung verwendet
einen relativ hohen Abscheidedruck, um die Abscheiderate bei verbesserter
Stufenüberdeckung
zu erhöhen.
Der Abscheidedruck der vorliegenden Erfindung liegt zwischen 2666
und 39997 Pa (20 und 300 Torr), wobei ein Druck zwischen 19998 und
26664 Pa (150 und 200 Torr) bevorzugt wird. Je höher der Abscheidedruck ist,
desto höher
ist die Abscheiderate. Eine Erhöhung
des Abscheidedrucks erhöht
die Stufenüberdeckung
des Verfahrens bei einer festgelegten Wachstumsrate.
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Wie im Block 204 dargestellt
ist, werden als Nächstes
das Substrat 100, der Vorheizring 324 und der
Suszeptor 322 durch die Lampen 326 auf eine Abscheidetemperatur
zwischen 550 und 620°C
erhitzt, wobei in etwa 590 bis 600°C bevorzugt werden. Wenn die
Abscheidetemperatur abnimmt, nimmt die Abscheiderate ab, und die
Stufenüberdeckung
wird besser. Die genaue kristallographische Art des abgeschiedenen
Siliziums hängt
von der Abscheidetemperatur ab. Die relativ niedrigen Abscheidetemperaturen,
die bei der vorliegenden Erfindung verwendet werden, führen nur
zur Abscheidung von amorphem Silizium, bei höheren Abscheidetemperaturen
(größer als
610°C) kann
jedoch etwas Polysilizium in dem Film eingeschlossen sein.
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Wie in Block 206 von 2 gezeigt ist, werden danach
Reaktionsteilnehmergase in die Reaktionskammer 319 eingeführt. Der
Abscheidedruck und die Abscheidetemperatur werden in den spezifizierten
Bereichen gehalten, während
die Reaktionsteilnehmergase in die Reaktionskammer 319 strömen, um
einen Siliziumfilm abzuscheiden. Während des Abscheidens strömen die
Reaktionsteilnehmergase aus einem Gaseinlasskanal 328,
quer über
den Vorheizring 324, wo die Gase erhitzt werden, quer über die
Oberfläche
des Substrats 100 in Richtung der Pfeile 330,
um Siliziumfilme darauf abzuscheiden, und durch den Auslasskanal 332 ab.
Der Gaseinlasskanal 328 ist über eine Leitung 334 mit
einer Gasversorgung verbunden, die durch Behälter 336 dargestellt
ist, und die ein Gas oder ein Gemisch von Gasen bereitstellt. Die
Gaskonzentrationen und/oder der Mengenstrom durch die Leitung 334 und
jeden der Kanäle 338 und 332 werden
so gewählt,
dass Behandlungsgasströme
und Konzentrationsprofile erzeugt werden, die die Behandlungsgleichförmigkeit optimieren.
Obwohl die Drehung des Substrats und die thermischen Gradienten,
die durch die Wärme aus
den Lampen 326 verursacht werden, den Strom der Gase in
dem Reaktor 300 merklich beeinträchtigen, ist die dominante
Form des Strömungsprofils eine
laminare Strömung
von dem Gaseinlasskanal 328 und quer über den Vorheizring 324 und
das Substrat 320 zum Auslasskanal 332.
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Nach der bevorzugten Ausgestaltung
der vorliegenden Erfindung gehören
zu den Reaktionsteilnehmergasen ein Silizium enthaltendes Gas, ein verdünntes Dotiermittelgas
und ein Trägergas.
Nach der vorliegenden Erfindung wird das Silizium enthaltende Gas
in die Behandlungskammer 319 zur Erzeugung eines relativ
hohen Partialdrucks des Silizium enthaltenden Gases eingeführt, der
größer ist
als 4 Torr und kleiner ist als 5333 Pa (40 Torr), wobei ein Partialdruck
zwischen 1333 und 2666 Pa (10 und 20 Torr) bevorzugt wird. Es wird ein
relativ hoher Durchsatz zwischen 500 und 1500 sccm, bevorzugt etwa 900
sccm des Silizium enthaltenden Gases verwendet. Der hohe Partialdruck
des Silizium enthaltenden Gases erhöht die Abscheidungsrate des
Films. Ein zu hoher Partialdruck des Silizium enthaltenden Gases
kann jedoch zu einer Abscheidung von Teilchen und Silizium an den
Kammerseitenwänden
führen. Das
Silizium enthaltende Gas ist vorzugsweise Silan (SiH4),
es kann jedoch auch ein anderes Silizium enthaltendes Gas, beispielsweise,
jedoch ohne Beschränkung
darauf, Disilan (Si2H6),
Dichlorsilan (SiCl2H2),
Trichlorsilan (SiCl3H) und Tetrachlorsilan (SiCl4) sein.
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Nach der vorliegenden Erfindung ist
vorzugsweise ein Dotiermittelgas in dem Reaktionsteilnehmergasgemisch
enthalten, um einen in situ dotierten Siliziumfilm zu erzeugen.
In die Reaktionskammer 319 wird ein Dotiermittelgas geführt, um
einen Partialdruck des Dotiermittelgases zwischen 0 und 2,7 Pa (0
und 0,02 Torr) zu erzeugen, wobei 2 Pa (0,015 Torr) bevorzugt werden.
(Natürlich
ist der spezifische Widerstand des abgeschiedenen Siliziumfilms
umgekehrt proportional zum Konzentrationsverhältnis Dotiermittelgas/Siliziumgas.
Je höher
das Konzentrationsverhältnis
aus Dotiermittelgas/Siliziumgas ist, desto geringer ist der spezifische
Widerstand des Films). Es kann ein relativ niedriger Partialdruck
für das
Dotiermittelgas (weniger als 2,7 Pa (0,02 Torr)) bei der vorliegenden
Erfindung verwendet werden, da die relativ niedrige Behandlungstemperatur
und der hohe Abscheidedruck, die bei der vorliegenden Erfindung
zur Anwendung kommen, den Einschluss von Dotiermittel in dem Siliziumfilm erhöhen. Wie
oben erwähnt,
verringert die Zugabe eines Dotiermittelgases die Stufenüberdeckung
des Films. Indem man die Abscheidetemperatur bei der vorliegenden
Erfindung relativ niedrig hält,
ist weniger Dotiermittelgas erforderlich, um einen Film mit geringem
spezifischen Widerstand zu erzeugen, als es erforderlich wäre, um einen
Film mit gleichem spezifischen Widerstand bei höheren Temperaturen herzustellen.
Auf diese Weise wird die Stufenüberdeckung
eines dotierten Siliziumfilms verbessert. Die vorliegende Erfindung
verwendet vorzugsweise einen Dotiermittelgasdurchsatz zwischen 0,10
und 2,0 sccm, wobei 1,0 sccm bevorzugt ist. Das Dotiermittelgas
wird vorzugsweise in einem Trägergas,
wie Wasserstoff, verdünnt,
um 1% verdünntes
Dotiermittelgas zu bilden (d. h. verdünntes Dotiermittelgas = 1%
Dotiermittelgas und 99% Trägergas).
Das verdünnte Dotiermittelgas
wird in die Reaktionskammer 319 mit einem Mengenstrom zwischen
10 und 200 sccm und vorzugsweise mit einem Mengenstrom von 100 sccm eingeführt. Das
bevorzugte Dotiermittelgas ist Phosphin (PH3),
falls erwünscht
können
jedoch auch andere Dotiermittelgase, beispielsweise, ohne Beschränkung darauf,
Arsin (AsH3) verwendet werden.
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Das Silizium enthaltende Gas und
das verdünnte
Dotiermittelgas werden in die Reaktionskammer 319 mit einem
Trägergas,
beispielsweise, jedoch ohne Beschränkung darauf, Wasserstoff,
Helium, Argon und Stickstoff, eingeführt. Das Silizium enthaltende
Gas und das verdünnte
Dotiermittelgas werden einem Trägergas
zugefügt,
das in die Reaktionskammer 319 mit einem Durchsatz zwischen
4 und 12 slm (Standardliter pro Minute) und vorzugsweise mit einem
Mengenstrom von 8 slm strömt.
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Die Reaktionsteilnehmergase werden
in die Reaktionskammer 319 eingeführt, bis ein Siliziumfilm 104 mit
einer gewünschten
Dicke T über
dem Substrat 100 abgeschieden ist. Danach kann, falls erwünscht, wie
im Block 208 gezeigt, das Substrat 100 glühbehandelt
werden. Das Substrat 100 kann glühbehandelt werden, damit der
abgeschiedene amorphe Silizium- oder amorphe/Polysiliziumfilm 104 in polykristallines
Silizium mit niedrigem Widerstand umgewandelt wird. Auf diese Weise
kann ein amorpher Siliziumfilm bei einer relativ niedrigen Temperatur
abgeschieden werden, um die Stufenüberdeckung des Films zu verbessern
und um eine vollständige
Lochfüllung
zu gewährleisten,
während
er danach durch Glühbehandlung
in einen polykristallinen Siliziumfilm mit niedrigem Widerstand
umgewandelt wird. Zur Glühbehandlung
des Substrats 100 können alle
bekannten Verfahren und Vorrichtungen verwendet werden. Beispielsweise
kann das Substrat 100 in dem Ofen bei etwa 850°C über 30 Minuten
in einer Stickstoffumgebung geglüht
werden. Obwohl die Glühbehandlung
des Substrats 100 einen zusätzlichen Schritt erfordert,
benötigen
viele Herstellungsprozesse für
integrierte Schaltungen, wie DRAM-Prozesse, anschließende Glühbehandlungen
aus anderen Gründen,
beispielsweise zur Silicidbildung, so dass der Glühbehandlungsschritt
eingeschlossen werden kann, ohne die Durchsatzleistungen zu beeinträchtigen.
Die Verwendung des Glühbehandlungsschrittes
nach der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Bildung eines polykristallinen
Films mit geringem Widerstand bei einer Öffnung mit großem Seitenverhältnis ohne
Hohlraumbildung.
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Mit dem Verfahren der vorliegenden
Erfindung kann ein Polysilizium- oder amorpher Siliziumfilm hoher
Qualität
mit einer hohen Dotiermitteldichte (> 2 × 1020/cm3) und deshalb
mit einem niedrigen spezifischen Widerstand (zwischen 0,7 und 1,0 mΩ-cm) bei
einer hohen Abscheiderate (zwischen 50 und 120 nm/min (500 und 1200 Å/Minute))
sowie mit einer hervorragenden Stufenüberdeckung (zwischen 80 bis
95%) gebildet werden. Die vorliegende Erfindung kann zuverlässig zum
Füllen
von Öffnungen
in dem Substrat 100 verwendet werden, die eine Breite ≥ 0,28 μm (0,28 Mikron)
und ein Seitenverhältnis ≥ 2,0 bei einer
hohen Abscheiderate, ohne darin Hohlräume zu erzeugen, aufweisen.
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Ein weiteres neues Merkmal der vorliegenden
Erfindung ist die neue empirische Beziehung zwischen Stufenüberdeckung
und einem einzigen Parameter X, der definiert ist zu:
wobei (Siliziumgas)
pp der Partialdruck des Silizium enthaltenden
Gases, (Dotiermittelgas)
pp der Partialdruck
des Dotiermittelgases, ∂ 0,7
bis 0,85 und Rd die Abscheidungsrate ist.
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Je größer der Wert von X ist, desto
besser ist die Stufenüberdeckung
des Abscheidungsprozesses. Für
einen gegebenen Abscheidungsprozess kann die Stufenüberdeckung
dadurch verbessert werden, dass der Partialdruck des Siliziumgases
erhöht,
der Partialdruck des Dotiermittelgases verringert und die Abscheidungsrate
gesenkt wird, oder Kombinationen davon. Die Abscheidungsrate (Rd) hängt von
den Abscheidebedingungen, nämlich
Temperatur, Druck und Partialdruck des Silizium- und Dotiermittelgases
ab, ist jedoch ein Wert, der gesteuert und gemessen werden kann.
Zusätzlich
ist bei dem CVD-Prozess die Dotiermittelkonzentration in dem Film
ein Potenzgesetz der Dotiermittelgaskonzentration mit einer Potenzkonstanten ∂. (Die Potenzkonstante ∂ beträgt gewöhnlich 0,7
bis 0,85 und unter den Bedingungen der vorliegenden Erfindung etwa 0,75.
Die Potenzkonstante ∂ kann
durch Messen der Konzentration von Silizium zu Dotiermittel in dem Film
bestimmt werden, wobei beispielsweise ein SIMS-Verfahren für unterschiedliche
Konzentrationen von Silizium zu Dotiermittelgas in dem Reaktionsteilnehmergasgemisch
verwendet wird. Eine Auftragung der Silizium-zu-Dotiermittel-Konzentration
in dem Film über
der Silizium-zu-Dotiermittel-Konzentration
in dem Gasgemisch kann dann angefertigt werden, wobei dann die sich
ergebende Neigung oder das Verhältnis
des Diagramms die Potenzkonstante ∂ ist). Die neue Beziehung zwischen
der Stufenüberdeckung
und einem einzigen Parameter X, der aus allen Abscheidungsparametern
besteht, kann zum Optimieren der Abscheidungsbedingungen für einen
speziellen Prozess verwendet werden. D. h., dass die Abscheidungsrate,
der spezifische Widerstand des Films und die Stufenabdeckung des
abgeschiedenen Siliziumfilms entsprechend dem einzigen oben definierten
Parameter X zugeschnitten werden können, um den Filmabscheidungsprozess so
zu optimieren, dass er speziellen Herstellungsanforderungen für integrierte
Schaltungen genügt.
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Ein Verfahren zum Optimieren der
Abscheidungsbedingungen der vorliegenden Erfindung für spezielle
Herstellungserfordernisse unter Verwendung des einzigen Parameters
X der vorliegenden Erfindung ist in dem Ablaufdiagramm
400 von
4 angegeben. Der erste Schritt,
wie im Block
402 angegeben, besteht darin, die Beziehung
zwischen dem ein zigen Parameter X und der Stufenüberdeckung für ein spezifisches
Substratmuster oder eine spezifische Topographie zu bestimmen. Dies
kann beispielsweise durch Abscheiden eines Films
510 und einem
ersten Satz von Bedingungen (d. h. der Partialdruck des Siliziumgases
und der Partialdruck des Dotiermittelgases) über einem Substrat, beispielsweise
im Substrat
500 in
5a erreicht
werden. Die Abscheiderate und die Stufenabdeckung können dann
leicht durch direkte Messung bestimmt werden. Es ist daran zu erinnern,
dass die Stufenüberdeckung
definiert ist als:
wobei
T
S die Filmdicke an einer Stufenfläche (d.
h. der Seitenwand
504) und
T
F die
nominale Filmdicke auf einer ebenen Oberfläche (beispielsweise der Oberfläche
508)
sind.
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Dann wird der Wert von X unter Verwendung der
oben definierten Gleichung berechnet (d. h. X wird gelöst zur Verwendung
des Dotiermittelgas-Partialdrucks, des Siliziumgas-Partialdrucks und
der Abscheiderate). Die Stufenüberdeckung
für den
Wert von X wird dann als Punkt in einem Diagramm der Stufenüberdeckung über X aufgetragen.
Dieser Prozess wird dann mehrere Male auf einem Substrat mit ähnlichen
Mustern wiederholt, um zusätzliche
Stufenüberdeckungswerte
für unterschiedliche
Werte von X zu erhalten (d. h. unterschiedliche Prozessbedingungen).
Nachdem man eine ausreichende Anzahl von Stufenüberdeckungs-/X-Punkten erhalten hat
(wenigstens drei) kann ein Diagramm 602, das die Beziehung
zwischen Stufenüberdeckung
und dem einzigen Parameter X definiert, für das spezielle Substratmuster
erstellt werden.
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Natürlich sollte ein unterschiedliches
Diagramm der Stufenüberdeckung über X für jedes
unterschiedliche Substratmuster erstellt werden. Der Grund dafür besteht
darin, dass die Stufenüberdeckung
für einen
gegebenen Satz von Prozessbedingungen sich abhängig von dem spezifischen Substratmuster
bzw. der spezifischen Topographie ändert. Beispielsweise hat das
in 5a gezeigte Substrat 500 Öffnungen 502 mit
sich verjüngenden
Seitenwänden 504.
D. h., dass jede Öffnung 502 Seitenwände 504 hat,
die mit etwa 94° (α) vom Boden 506 der Öffnung 502 im
Winkel angeordnet sind. Ein leichtes Neigen der Seitenwand 504 verbessert
die Stufenüberdeckung
eines Films für
einen gegebenen Prozess, verglichen mit einer Öffnung, die einen 90°-Winkel hat.
Einige Substratmuster, wie das in 5b gezeigte
Substrat 520, das Öffnungen 522 hat,
die in der Mitte breiter sind als am Boden oder oben, machen es
sehr schwierig, eine gute Stufenüberdeckung
zu erhalten, unabhängig welche
Prozessbedingungen verwendet werden. Der auf diesen Substraten ausgebildete
Siliziumfilm 524 hat eine niedrigere Stufenüberdeckung
für einen
gegebenen Wert X als ein Substrat mit dem leicht zu füllenden Muster,
wie das Substrat 500. Da die Stufenüberdeckung für einen
gegebenen Satz von Prozessbedingungen (d. h. Wert X) sich abhängig von
dem Substratmuster oder der Topographie ändert, ist es erforderlich,
für jedes
unterschiedliche Substratmuster ein anderes Diagramm zu erzeugen.
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Wie im Block 404 angegeben
ist, bestimmt als Nächstes
ein Verfahrensingenieur, welche Stufenüberdeckung erforderlich ist,
um die Öffnungen 502 in
dem Substrat 500 geeignet zu füllen. Wenn die Stufenüberdeckung
spezifiziert ist, wie es im Block 406 angegeben ist, wird
das in 6a gezeigte Diagramm
verwendet, um den Wert X zu bestimmen, der die spezifizierte Stufenüberdeckung
ergibt.
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Anschließend wird, wie im Block
406 angegeben
ist, eine Abscheiderate für
den Prozess spezifiziert. Die Abscheiderate (Rd) wird gewöhnlich vom Durchsatz
(Anzahl von behandelten Wafern/Zeit) vorgegeben, der den Prozess
am kosteneffektivsten macht. Zusätzlich
wird zu dieser Zeit der Dotiergas-Partialdruck spezifiziert. Der
Dotiergas-Partialdruck wird durch den für den Siliziumfilm gewünschten
spezifischen Widerstand vorgegeben. Wenn einmal die Abscheiderate,
der Dotiergas-Partialdruck und der Wert X festgelegt sind, kann
der Partialdruck für
das Silizium enthaltende Gas durch Verwendung der neuen Gleichung
X der Anmelderin ermittelt werden, was in Block
408 angegeben
ist. Zu erwähnen ist,
dass gewünschtenfalls
anstelle der Partialdrucke die Gasdurchsätze verwendet werden können, da der
Partialdruck eines Gases in Beziehung zu seinem Durchsatz besteht.
D. h., der Partialdruck eines
wobei
der Gas-A-Durchsatz der Durchsatz des Gases A, der Gesamtdurchsatz
der Gesamtdurchsatz von allen Gasen in die Reaktionskammer, P
T der Gesamtdruck in der Reaktionskammer
ist.
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Danach wird, wie im Block 410 angegeben, die
Abscheidetemperatur des Prozesses bestimmt. Die Abscheidetemperatur
kann dadurch bestimmt werden, dass zuerst ein Diagramm 510 der
Abscheiderate über
der Abscheidetemperatur erstellt wird, wie es in 6b gezeigt ist. Das Diagramm 610 kann dadurch
hergestellt werden, dass die Bedingungen in den Blöcken 406 und 408 konstant
gehalten werden und dann die unterschiedlichen Wachstumsraten der bei
unterschiedlichen Temperaturen gebildeten Filme gemessen werden.
Es sollten wenigstens drei unterschiedliche Temperatur-/Wachstumsratenpunkte
verwendet werden, um das in 6b gezeigte
Diagramm zu erstellen. Danach wird, wie in Block 412 angegeben
ist, das Diagramm mit der Abscheidungsrate über der Temperatur von 6b dazu verwendet, die Temperatur
zu bestimmen, die erforderlich ist, um die in Block 408 spezifizierte
Abscheidungsrate zu erhalten. Wenn die aus dem Diagramm von 6b bestimmte Abscheidungstemperatur
innerhalb des spezifizierten Temperaturbereichs von 550 bis 620°C liegt,
ist die Temperatur akzeptabel, und es werden, wie im Block 414 angegeben
ist, die Prozessbedingungen eingestellt, wie sie in den Blöcken 406, 408 und 410 bestimmt
wurden. Wenn die Temperatur, die erforderlich ist, um die gewünschte Abscheidungsrate
zu erhalten, jedoch außerhalb
des akzeptierbaren Bereichs liegt, müssen die in Block 406 spezifizierten
Bedingungen neu bewertet werden. D. h., dass die Anforderungen an
die Abscheidungsrate oder an die Dotierdichte reduziert werden müssen, um
einen durchführbaren
Prozess zu erhalten. Dabei kann nicht nur der Einzelparameter X
der vorliegenden Erfindung zur Optimierung der Abscheidungsbedingungen
verwendet werden, sondern er kann auch zur Bestimmung verwendet
werden, ob ein Prozess noch durchführbar ist oder nicht.
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Der einzige Parameter X und der Optimierungsprozess
der vorliegenden Erfindung können zum
Einstellen der Abscheidungsbedingungen für den Siliziumabscheidungsprozess
verwendet werden, um die Prozessfertigung zu maximieren. Wenn beispielsweise
ein Siliziumfilm auf einem Substrat abgeschieden werden soll, bei
dem es schwierig ist, die Öffnungen
zu füllen,
beispielsweise bei einem Substrat 100 mit Öffnungen 102 mit
einem großen Seitenverhältnis (≥ 2 : 1) und
einer Breite W ≤ 0,5 μm, einer
Tiefe von 1,2 μm
und vertikalen Seitenwänden (90°), zeigt
die Beziehung zwischen der Stufenüberdeckung und dem einzigen
Parameter X an, dass die Abscheidungsraten und/oder die Dotierdichte
reduziert werden müssen,
um die Stufenüberdeckung
(> 95%) des abgeschiedenen
Films zu maximieren, damit eine vollständige Lochfüllung gewährleistet ist. D. h., dass,
wenn schwierig zu füllende Öffnungen
vorliegen, Abscheidebedingungen gewählt werden müssen, um
den Wert X zu steigern, damit die Stufenüberdeckung erhöht wird.
Es kann ein Siliziumfilm, der bei einer Temperatur von etwa 590°C, bei einem Abscheidedruck
von etwa 26664 Pa (200 Torr), bei einem Silanteildruck von etwa
2200 Pa (16,5 Torr) (Silanstrom von 900 sccm), bei einem Phosphinpartialdruck
von etwa 0,5 Pa (0,0037 Torr) (1% wasserstoffverdünnter Phosphinstrom
von 20 sccm) und bei einem Gesamtwasserstoffstrom von 10 slm abgeschieden
wurde, dazu verwendet werden, einen mittleren dotierten (etwa 5,6 × 1019/cm3) Siliziumfilm
bei einer Abscheidungsrate von etwa 50 nm/min (500 Å/Minute)
mit einer Stufenüberdeckung > 95% zu erzeugen, die
die Öffnungen 102 im
Substrat 100 vollständig
füllen
kann.
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Wenn ein Siliziumfilm auf einem Substrat
abgeschieden werden soll, das leicht zu füllende Öffnungen oder Formen hat, beispielsweise
das Substrat 500, welches Öffnungen 502 mit einer
Breite von 0,32 μm
(0,32 Mikron) und einer Tiefe von 0,8 μm (0,8 Mikron) und mit einer
Neigung der Seitenwände 504 von
94° hat,
zeigt die Beziehung zwischen der Stufenüberdeckung und dem einzigen
Parameter X an, dass die Abscheidungsrate und/oder die Dotierdichte des
Films erhöht
werden können,
da die Stufenüberdeckungsanforderungen
reduziert sind. D. h., dass, wenn ein leicht zu füllendes
Substrat vorliegt, Abscheidungsbedingungen verwendet werden können, die
geringere Werte von X vorsehen, da die Anforderungen an die Stufenüberdeckung
verringert sind. An dem Substrat 500 kann ein Siliziumfilm 510 mit
einer hohen Abscheidungsrate (annähernd 110 nm/min (1100 Å/Minute))
und mit einer hohen Dotierdichte (> 2,0 × 1020/cm3) abgeschieden
werden und die Öffnungen 502 vollständig füllen, indem
folgende Abscheidungsbedingungen verwendet werden: Silanpartialdruck
von etwa 1733 Pa (13 Torr) (Silandurchsatz von etwa 900 sccm), Phosphinpartialdruck
von etwa 2 Pa (0,015 Torr) (1% wasserstoffverdünnter Phosphinstrom bei etwa
100 sccm), Abscheidungstemperatur von etwa 620°C und Abscheidungsdruck von
etwa 21332 Pa (160 Torr).
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Zusätzlich kann die Beziehung zwischen
der Stufenüberdeckung
und dem einzigen Parameter X dazu verwendet werden, Prozesse auszulegen,
bei denen doppelschichtige oder mehrfachschichtige Siliziumfilme
in Öffnungen
mit einem hohen Seitenverhältnis
(≥ 2,0) abgeschieden
werden, um den Durchsatz des Siliziumabscheidungsprozesses zu verbessern.
Beispielsweise angenommen, ein spezieller IC-Herstellungsprozess
macht einen Siliziumfilm 110 von 800 nm (8000 Å) Dicke
T erforderlich und eine Öffnung 102 mit
einer Breite W von 0,25 μm
(0,25 Mikron) und einer Tiefe D von 759 nm (7500 Å) (Seitenverhältnis etwa
3,0) muss vollständig
gefüllt
werden. Bei einem solchen Prozess kann, wie in 1c gezeigt ist, eine erste Schicht von
einer mitteldotierten amorphen Siliziumschicht 112 (Niedrigtemperatur-Siliziumschicht)
auf eine Dicke von etwa 150 nm (1500 Å) abgeschieden werden, um
die Stufenüberdeckung des
Films zu maximieren. D. h., dass bei dem ersten Abscheidungsschritt
ein hoher Partialdruck des Silizium enthaltenden Gases (zwischen
533 und 5333 Pa (4 und 40 Torr)) verwendet wird und die Abscheidungsrate
und der Dotierpegel des Films reduziert werden, wie es durch die
Beziehung der Stufenüberdeckung
und dem einzigen Parameter X spezifiziert ist, um die Stufenüberdeckung
zu maximieren und um eine vollständige
Lochfüllung
zu gewährleisten. (Es
ist nur ein Siliziumfilm von etwa 125 nm (1250 Å) erforderlich, um die Öffnung zu
füllen,
da das Loch von den Seitenwänden
aus gefüllt
wird, d. h. eine Filmdicke von W/2 erforderlich ist, um eine Öffnung mit
einer Breite W zu füllen).
Wenn das Loch einmal ausreichend gefüllt ist und/oder die Stufenüberdeckungsanforderungen
gelockert worden sind, kann die Menge des Siliziumfilms 114 (restliche
650 nm (6500 Å))
mit einem Verfahren abgeschieden werden, dass durch die obige Gleichung
spezifiziert ist, um eine Polysiliziumschicht 114 mit hoher
Dotierung bei einer hohen Abscheidungsrate zu bilden. Auf diese
Weise werden die Dotiercharakteristika, die Stufenüberdeckung
und die Abscheiderate jeder Schicht 112 und 144 des
Verbundfilms 110 entsprechend dem einzigen Parameter X
so optimiert, dass sie einem speziellen Zweck angepasst sind, um
den gesamten Prozess zu optimieren. Auf diese Weise kann der neue
Parameter X dazu verwendet werden, den Waferdurchsatz zu maximieren
und eine vollständige Lochfüllung bei
allen Herstellungsanforderungen zu gewährleisten.
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Der Einzelsubstratreaktor der vorliegenden Erfindung
hat vorzugsweise eine Software, die in einem nicht flüchtigen
Speicher, beispielsweise einem ROM, EPROM, usw. gespeichert ist
und die maschinenlesbar und von einem Prozessor, beispielsweise einem
Mikroprozessor, ausführbar
ist. Die Software wird verwendet, um verschiedene Vorrichtungen,
wie Pumpen, Lampen, Werte und Durchsatzregulierer in dem Reaktor
zu steuern, damit die gewünschten
Abscheidebedingungen erzeugt werden. Die Software hat vorzugsweise
einen Algorithmus oder eine Subroutine, die eine Beziehung zwischen
der Stufenüberdeckung
und dem einzigen Parameter X benutzt, um einen Operator dabei zu
unterstützen,
einen Siliziumabscheidungsprozess so zu optimieren und durchzuführen, dass
er den speziellen Herstellungsanforderungen genügt. Die Software kann dazu verwendet
werden, die idealen Gaspartialdrucke (oder -durchsätze) und
Dotiermittelprofile zu bestimmen, die erforderlich sind, um den
Herstellungsanforderungen zu genügen.
Diese Software und der Prozessor können dazu verwendet werden,
die Gasströme
und andere Prozessparameter, wie die Temperatur und den Druck, zu
steuern, um einen optimalen Siliziumfilm-Abscheideprozess durchzuführen.
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Die vorliegende Erfindung hat einen
neuartigen Prozess der Ausbildung eines Siliziumfilms bei einer
hohen Abscheidungsrate mit einer verbesserten Stufenüberdeckung
in einem Einzelsubstratreaktor beschrieben. Die vorliegende Erfindung
hat ebenfalls ein Verfahren und einen einzigen Parameter beschrieben,
die dazu verwendet werden können,
optimale Prozessbedingungen zu bestimmen, um einen Abscheidungsprozess
für spezielle
Herstellungsanforderungen zu optimieren. Obwohl die vorliegende Erfindung
bezüglich
spezifischer Beispiele beschrieben worden ist, sollen diese Beispiele
nur als Veranschaulichung und nicht als Begrenzung angesehen werden,
wobei der Rahmen der vorliegenden Erfindung durch die beiliegenden
folgenden Ansprüche bestimmt
werden soll.
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Somit wurden ein neues Verfahren
und eine neue Vorrichtung zur Ausbildung eines gleichförmigen Siliziumfilms
mit niedrigem spezifischen Widerstand bei hoher Abscheidungsrate
und mit verbesserter Stufenüberdeckung
beschrieben.