专利名称：降低复晶硅层的反射率的方法
技术领域：
本发明是有关于半导体装置(semiconductor device)的制程技术，特别是有关于利用在单一晶圆式化学气相沉积的反应室(single-wafer chemicalvapot deposition chamber)，亦即以同步制程(in-situ process)来降低复晶硅层(polysilicon layer)反射率的方法。
为了降低光线的反射而解决上述问题，业者提出一种在复晶硅层以及光阻层之间设置防反射层(knti-reflection layer；AL)的方法，亦即在涂布先阻层之前，于上述复晶硅层等高反射率的材料的表面先以化学气相沉积法或是旋涂法(spin coating)，以形成习称的底部防反射涂覆物(bottom anti-reflection coating；BARC)，以下举一例子以说明相关的传统技术。
参阅
图1所示，其显示传统技术形成具有低反射率的复晶硅层表面的流程图，用步骤S301-S305来表示。
首先，在步骤S301的中，将半导体基底放置于批式化学气相沉积(batch-type chemical vapor deposition)的反应室内。
在步骤S302中，显示将SiH4导入批式反应室内，以在半导体基底上方形成复晶硅层。
接着，在步骤S303中，表示将上述半导体基底移至电浆加强型化学气相沉积(plasma enhanced chemical vapor depositionPECVD)反应室。
然后，在步骤S304中，显示在电浆加强型化学气相沉积的反应室中，沉积氮氧硅化合物层，以在复晶硅层表面形成防反射层。
然后，步骤S305中则是显示进行传统的微影制程(PhotolithograPhy)以及蚀刻步骤(etching)，以得到想要的复晶硅图案，例如栅极电极(gateelectrode)。
传统技术利用批式化学气相沉积的反应室能够在多数片的半导体基底(半导体晶圆)的表面，同时形成复晶硅层，而节省每一片半导体晶圆的制程时间及制作成本。其主要缺陷在于由于近年来先进技术的电路密度渐渐地缩小化，已难以承受半导体制程技术不精确，例如利用批式化学气相沉积的反应室沉积的复晶硅层通常均一度不佳。
再者，由于批式化学气相沉积的反应室的具有相对大的容积，因此，进行沉积复晶硅层的过程中，会产生大量的颗粒及残留物质，有可能在后续制程产生严重的问题。再者，利用传统技术，分别在不同的化学气相沉积机台之中进行沉积，以形成上述复晶硅层以及上述氮气硅化合物层构成的防反射层，此将导致较长的制程时间。因此，有需要提供一种能够降低复晶硅层的反射率，并且改良传统技术的缺点的方法本发明的另一目的是提供一种降低复晶硅层的反射率的方法，达到提升沉积物质的均一度的目的。
本发明的再一目的是提供一种降低复晶硅层的反射率的方法，通过在单一晶图式化学气相沉积法处理或是使复晶硅层产生反应而降低反射率，达到缩短制程时间的目的。
本发明的目的是这样实现的一种降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是它至少包括下列步骤(1)提供一半导体基底；(2)将上述半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应器；(3)导入含硅气体于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述半导体基底的表面形成复晶硅层；(4)导入氢气于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以调整上述复晶硅层上表面的晶粒尺寸；(5)导入氧气于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述复晶硅层上方形成二氧化硅薄膜。
本发明的方法更包括导入氨气于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以处理上述复晶硅层表面，而形成氮化硅薄膜的步骤。它更包括导入一氧化二氮于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以处理所述复晶硅层表面而形成氮氧硅化合物薄膜的步骤。所述复晶硅层的厚度介于500-2500埃之间。所述复晶硅层的沉积温度大介于350-680℃之间。所述复晶硅层的沉积压力介于150-400mtorr之间。
本发明的方法它还包括下列步骤将上述半导体基底移至电浆加强型化学气相沉积的反应室；以及在所述二氧化硅薄膜表面形成氮氧硅化物薄膜。所述含硅气体选自甲硅烷。
本发明还提供另一种降低复晶硅层的反射率的方法，首先，提供一半导体基底。然后，将所述半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应器，接着，导入含硅气体于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在所述半导体基底的表面形成复晶硅层。然后，导入氨气以及一氧化二氮于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述复晶硅层上方形成氮氧硅化合物薄膜。
下面结合较佳实施例和附图进一步说明。
图2为本发明形成具有低反射率的复晶硅层表面的流程示意图。
图3为本发明实施例2形成具有低反射率的复晶硅层表面的流程示意图。
图4-图7为本发明降低复晶硅层的反射率的制程剖面示意图。
图8-图11为本发明实施例2降低复晶硅层的反射率的制程剖面示意图。
首先，参阅图4所示，提供由单晶硅材料构成的半导体基底100(半导体晶圆)，然后将其放置于单一晶圆式化学气相沉积(CVD)的反应室内，例如采用由应用材料公司(Applid materials；AMAT)制造的单一晶圆式机台，商品名为“TPCC”(Thermal Process Common Centura)接下来，参阅图5所示，将硅烷(silane)导入上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，在上述半导体基底100表面形成厚度大约介于500-2500埃的复晶硅层102，上述复晶硅层102的沉积温度控制在350-680℃左右，而沉积压力控制在150-400mtorr左右。
然后，参阅图6所示，将氢气导入上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以调整上述复晶硅层102上表面的硅晶粒的尺寸。之后，将氧气导入上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，在上述复晶硅层102表面形成二氧化硅薄膜104，因而降低复晶硅层102表面的反射率。
其次，参阅图7所示，为了更进一步地降低复晶硅层102表面的反射率，最好再将氨氧(NH3)和/或氧化氮(N2O)导入上述单一晶圆式化学气相沉种的反应室内，以在上述已形成有二氧化硅薄膜104的复晶硅层102上方形成氮化硅或是氮氧硅化合物的含氮薄膜106。
参阅图2所示显示本发明实施例1形成具有低反射率的复晶硅层表面的流程示意图，本发明实施例1通过步骤S401-步骤S405表示。
首先，在步骤S401表示将半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应室内。
步骤S402表示将SiH4导入反应室内，以在半导体基底上方形成复晶硅层。
接着，步骤S403表示将氢气导入上述反应室，以调整复晶硅层表面的硅晶粒尺寸。
步骤S404表示将氧气导入上述反应室，以在上述复晶硅层表面形成二氧化硅薄膜。
最后，在步骤S405中，将氨气(NH3)和/或一氧化二氮(N2O)导入上述反应室，以降低上述复晶硅层的反射率。
实施例2参阅图8-图11所示，为本发明的实施例2的降低复晶硅层的反射率的制程剖面示意图。
首先，参阅图8所示，提供一由单晶硅材料构成的半导体基底200(半导体晶圆)，然后将其放置于单一晶圆式化学气相沉积(CVD)的反应室内，例如采用由应用材料(Applied Materials；AMAT)公司制造的单一晶圆式机台，商品名为”TPCC”(Thermal Process Common Centura)。
接下来，参阅图9所示，将硅烷导入上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述半导体基底200表面形成厚度大约介于500-2500埃的复晶硅层202，上述复晶硅层202的沉积温度控制在350-6800℃左右，而沉积压力控制在150-400mtorr左右。
然后，参阅图10所示，将氨气和/或一氧化二氮导入上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述复晶硅层202形成一由氮化硅或是氮氧硅化合物构成的含氮薄膜204。上述含氮薄膜204能够降低复晶硅层202的反射率，并且与上述复晶硅层202在同一反应室的中沉积而成。
接着，将上述半导体基底200移至电浆加强型化学气相沉积(plasmaenhanced chemical vapor depositionPECVD)的反应室，接下来，在上述含氮薄膜204的表面形成由氮氧硅化合物层206，当作防反射层，以更进一步地降低复晶硅层202的反射率。
图3所示，显示本发明实施例2形成具有低反射率的复晶硅层表面的流程示意图，本实施例2通过步骤S501-步骤S505来表示。
首先，在步骤S501表示将半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应室内。
步骤S502表示将SiH4导入反应室内，以在半导体基底上方形成复晶硅层。
接着，步骤S503表示将氨气和/或一氧化二氮导入上述反应室，以降低复晶硅层的反射率。
步骤S504表示将半导体基底移至电浆加强型化学气相沉积的反应室。
最后，步骤S505中，在上述复晶硅层上方沉积氮氧硅化合物层，以当作防反射层。
本发明的特征及功效本发明是以单一晶圆式化学气相沉积的反应室，以降低复晶硅层的反射率的方法，能够提升沉积物质的均一度。
再者，根据本发明的方法，能够在单一晶圆式化学气相沉积法，以处理或是使复晶硅层产生反应而降低反射率，因此，本发明的方法能够缩短制程时间。
虽然本发明已以较佳实拖例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何熟习此项技艺者，在不脱离本发明的精神和范围内，所作更动与润饰，都属于本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是它至少包括下列步骤(1)提供一半导体基底；(2)将上述半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应器；(3)导入含硅气体于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述半导体基底的表面形成复晶硅层；(4)导入氢气于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以调整上述复晶硅层上表面的晶粒尺寸；(5)导入氧气于上述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以在上述复晶硅层上方形成二氧化硅薄膜。
2.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是它更包括导入氨气于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以处理上述复晶硅层表面，而形成氮化硅薄膜的步骤。
3.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是它更包括导入一氧化二氮于所述单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以处理所述复晶硅层表面而形成氮氧硅化合物薄膜的步骤。
4.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是所述复晶硅层的厚度介于500-2500埃之间。
5.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是所述复晶硅层的沉积温度大介于350-680℃之间。
6.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是所述复晶硅层的沉积压力介于150-400mtorr之间。
7.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是它还包括下列步骤将上述半导体基底移至电浆加强型化学气相沉积的反应室；以及在所述二氧化硅薄膜表面形成氮氧硅化物薄膜。
8.根据权利要求1所述的降低复晶硅层的反射率的方法，其特征是所述含硅气体选自甲硅烷。
全文摘要
一种降低复晶硅层的反射率的方法，首先提供一半导体基底；接着，将半导体基底放置于单一晶圆式化学气相沉积的反应器；然后，导入含硅气体于单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，在半导体基底的表面形成复晶硅层；导入氢气于单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，以调整复晶硅层上表面的晶粒尺寸；导入氧气于单一晶圆式化学气相沉积的反应室内，在复晶硅层上方形成二氧化硅薄膜。具有降低复晶硅层的反射率的功效。
文档编号H01L21/314GK1476055SQ02129780
公开日2004年2月18日 申请日期2002年8月13日 优先权日2002年8月13日
发明者李世达 申请人:矽统科技股份有限公司