降低復晶矽層的反射率的方法
2024-03-23 13:18:05
專利名稱：降低復晶矽層的反射率的方法
技術領域：
本發明是有關於半導體裝置(semiconductor device)的製程技術，特別是有關於利用在單一晶圓式化學氣相沉積的反應室(single-wafer chemicalvapot deposition chamber)，亦即以同步製程(in-situ process)來降低復晶矽層(polysilicon layer)反射率的方法。
為了降低光線的反射而解決上述問題，業者提出一種在復晶矽層以及光阻層之間設置防反射層(knti-reflection layer；AL)的方法，亦即在塗布先阻層之前，於上述復晶矽層等高反射率的材料的表面先以化學氣相沉積法或是旋塗法(spin coating)，以形成習稱的底部防反射塗覆物(bottom anti-reflection coating；BARC)，以下舉一例子以說明相關的傳統技術。
參閱
圖1所示，其顯示傳統技術形成具有低反射率的復晶矽層表面的流程圖，用步驟S301-S305來表示。
首先，在步驟S301的中，將半導體基底放置於批式化學氣相沉積(batch-type chemical vapor deposition)的反應室內。
在步驟S302中，顯示將SiH4導入批式反應室內，以在半導體基底上方形成復晶矽層。
接著，在步驟S303中，表示將上述半導體基底移至電漿加強型化學氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor depositionPECVD)反應室。
然後，在步驟S304中，顯示在電漿加強型化學氣相沉積的反應室中，沉積氮氧矽化合物層，以在復晶矽層表面形成防反射層。
然後，步驟S305中則是顯示進行傳統的微影製程(PhotolithograPhy)以及蝕刻步驟(etching)，以得到想要的復晶矽圖案，例如柵極電極(gateelectrode)。
傳統技術利用批式化學氣相沉積的反應室能夠在多數片的半導體基底(半導體晶圓)的表面，同時形成復晶矽層，而節省每一片半導體晶圓的製程時間及製作成本。其主要缺陷在於由於近年來先進技術的電路密度漸漸地縮小化，已難以承受半導體製程技術不精確，例如利用批式化學氣相沉積的反應室沉積的復晶矽層通常均一度不佳。
再者，由於批式化學氣相沉積的反應室的具有相對大的容積，因此，進行沉積復晶矽層的過程中，會產生大量的顆粒及殘留物質，有可能在後續製程產生嚴重的問題。再者，利用傳統技術，分別在不同的化學氣相沉積機臺之中進行沉積，以形成上述復晶矽層以及上述氮氣矽化合物層構成的防反射層，此將導致較長的製程時間。因此，有需要提供一種能夠降低復晶矽層的反射率，並且改良傳統技術的缺點的方法本發明的另一目的是提供一種降低復晶矽層的反射率的方法，達到提升沉積物質的均一度的目的。
本發明的再一目的是提供一種降低復晶矽層的反射率的方法，通過在單一晶圖式化學氣相沉積法處理或是使復晶矽層產生反應而降低反射率，達到縮短製程時間的目的。
本發明的目的是這樣實現的一種降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是它至少包括下列步驟(1)提供一半導體基底；(2)將上述半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應器；(3)導入含矽氣體於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述半導體基底的表面形成復晶矽層；(4)導入氫氣於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以調整上述復晶矽層上表面的晶粒尺寸；(5)導入氧氣於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述復晶矽層上方形成二氧化矽薄膜。
本發明的方法更包括導入氨氣於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以處理上述復晶矽層表面，而形成氮化矽薄膜的步驟。它更包括導入一氧化二氮於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以處理所述復晶矽層表面而形成氮氧矽化合物薄膜的步驟。所述復晶矽層的厚度介於500-2500埃之間。所述復晶矽層的沉積溫度大介於350-680℃之間。所述復晶矽層的沉積壓力介於150-400mtorr之間。
本發明的方法它還包括下列步驟將上述半導體基底移至電漿加強型化學氣相沉積的反應室；以及在所述二氧化矽薄膜表面形成氮氧矽化物薄膜。所述含矽氣體選自甲矽烷。
本發明還提供另一種降低復晶矽層的反射率的方法，首先，提供一半導體基底。然後，將所述半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應器，接著，導入含矽氣體於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在所述半導體基底的表面形成復晶矽層。然後，導入氨氣以及一氧化二氮於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述復晶矽層上方形成氮氧矽化合物薄膜。
下面結合較佳實施例和附圖進一步說明。
圖2為本發明形成具有低反射率的復晶矽層表面的流程示意圖。
圖3為本發明實施例2形成具有低反射率的復晶矽層表面的流程示意圖。
圖4-圖7為本發明降低復晶矽層的反射率的製程剖面示意圖。
圖8-圖11為本發明實施例2降低復晶矽層的反射率的製程剖面示意圖。
首先，參閱圖4所示，提供由單晶矽材料構成的半導體基底100(半導體晶圓)，然後將其放置於單一晶圓式化學氣相沉積(CVD)的反應室內，例如採用由應用材料公司(Applid materials；AMAT)製造的單一晶圓式機臺，商品名為「TPCC」(Thermal Process Common Centura)接下來，參閱圖5所示，將矽烷(silane)導入上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，在上述半導體基底100表面形成厚度大約介於500-2500埃的復晶矽層102，上述復晶矽層102的沉積溫度控制在350-680℃左右，而沉積壓力控制在150-400mtorr左右。
然後，參閱圖6所示，將氫氣導入上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以調整上述復晶矽層102上表面的矽晶粒的尺寸。之後，將氧氣導入上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，在上述復晶矽層102表面形成二氧化矽薄膜104，因而降低復晶矽層102表面的反射率。
其次，參閱圖7所示，為了更進一步地降低復晶矽層102表面的反射率，最好再將氨氧(NH3)和/或氧化氮(N2O)導入上述單一晶圓式化學氣相沉種的反應室內，以在上述已形成有二氧化矽薄膜104的復晶矽層102上方形成氮化矽或是氮氧矽化合物的含氮薄膜106。
參閱圖2所示顯示本發明實施例1形成具有低反射率的復晶矽層表面的流程示意圖，本發明實施例1通過步驟S401-步驟S405表示。
首先，在步驟S401表示將半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內。
步驟S402表示將SiH4導入反應室內，以在半導體基底上方形成復晶矽層。
接著，步驟S403表示將氫氣導入上述反應室，以調整復晶矽層表面的矽晶粒尺寸。
步驟S404表示將氧氣導入上述反應室，以在上述復晶矽層表面形成二氧化矽薄膜。
最後，在步驟S405中，將氨氣(NH3)和/或一氧化二氮(N2O)導入上述反應室，以降低上述復晶矽層的反射率。
實施例2參閱圖8-圖11所示，為本發明的實施例2的降低復晶矽層的反射率的製程剖面示意圖。
首先，參閱圖8所示，提供一由單晶矽材料構成的半導體基底200(半導體晶圓)，然後將其放置於單一晶圓式化學氣相沉積(CVD)的反應室內，例如採用由應用材料(Applied Materials；AMAT)公司製造的單一晶圓式機臺，商品名為」TPCC」(Thermal Process Common Centura)。
接下來，參閱圖9所示，將矽烷導入上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述半導體基底200表面形成厚度大約介於500-2500埃的復晶矽層202，上述復晶矽層202的沉積溫度控制在350-6800℃左右，而沉積壓力控制在150-400mtorr左右。
然後，參閱圖10所示，將氨氣和/或一氧化二氮導入上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述復晶矽層202形成一由氮化矽或是氮氧矽化合物構成的含氮薄膜204。上述含氮薄膜204能夠降低復晶矽層202的反射率，並且與上述復晶矽層202在同一反應室的中沉積而成。
接著，將上述半導體基底200移至電漿加強型化學氣相沉積(plasmaenhanced chemical vapor depositionPECVD)的反應室，接下來，在上述含氮薄膜204的表面形成由氮氧矽化合物層206，當作防反射層，以更進一步地降低復晶矽層202的反射率。
圖3所示，顯示本發明實施例2形成具有低反射率的復晶矽層表面的流程示意圖，本實施例2通過步驟S501-步驟S505來表示。
首先，在步驟S501表示將半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內。
步驟S502表示將SiH4導入反應室內，以在半導體基底上方形成復晶矽層。
接著，步驟S503表示將氨氣和/或一氧化二氮導入上述反應室，以降低復晶矽層的反射率。
步驟S504表示將半導體基底移至電漿加強型化學氣相沉積的反應室。
最後，步驟S505中，在上述復晶矽層上方沉積氮氧矽化合物層，以當作防反射層。
本發明的特徵及功效本發明是以單一晶圓式化學氣相沉積的反應室，以降低復晶矽層的反射率的方法，能夠提升沉積物質的均一度。
再者，根據本發明的方法，能夠在單一晶圓式化學氣相沉積法，以處理或是使復晶矽層產生反應而降低反射率，因此，本發明的方法能夠縮短製程時間。
雖然本發明已以較佳實拖例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何熟習此項技藝者，在不脫離本發明的精神和範圍內，所作更動與潤飾，都屬於本發明的保護範圍之內。
權利要求
1.一種降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是它至少包括下列步驟(1)提供一半導體基底；(2)將上述半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應器；(3)導入含矽氣體於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述半導體基底的表面形成復晶矽層；(4)導入氫氣於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以調整上述復晶矽層上表面的晶粒尺寸；(5)導入氧氣於上述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以在上述復晶矽層上方形成二氧化矽薄膜。
2.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是它更包括導入氨氣於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以處理上述復晶矽層表面，而形成氮化矽薄膜的步驟。
3.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是它更包括導入一氧化二氮於所述單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以處理所述復晶矽層表面而形成氮氧矽化合物薄膜的步驟。
4.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是所述復晶矽層的厚度介於500-2500埃之間。
5.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是所述復晶矽層的沉積溫度大介於350-680℃之間。
6.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是所述復晶矽層的沉積壓力介於150-400mtorr之間。
7.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是它還包括下列步驟將上述半導體基底移至電漿加強型化學氣相沉積的反應室；以及在所述二氧化矽薄膜表面形成氮氧矽化物薄膜。
8.根據權利要求1所述的降低復晶矽層的反射率的方法，其特徵是所述含矽氣體選自甲矽烷。
全文摘要
一種降低復晶矽層的反射率的方法，首先提供一半導體基底；接著，將半導體基底放置於單一晶圓式化學氣相沉積的反應器；然後，導入含矽氣體於單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，在半導體基底的表面形成復晶矽層；導入氫氣於單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，以調整復晶矽層上表面的晶粒尺寸；導入氧氣於單一晶圓式化學氣相沉積的反應室內，在復晶矽層上方形成二氧化矽薄膜。具有降低復晶矽層的反射率的功效。
文檔編號H01L21/314GK1476055SQ02129780
公開日2004年2月18日 申請日期2002年8月13日 優先權日2002年8月13日
發明者李世達 申請人:矽統科技股份有限公司