用于制造半導(dǎo)體裝置的方法
【專利說明】
[0001] 相關(guān)申請的交叉引用
[0002] 本申請要求2014年3月17日向韓國知識產(chǎn)權(quán)局提交的申請?zhí)枮?10-2014-0031047的韓國專利申請的優(yōu)先權(quán)，其全部內(nèi)容通過引用合并于此。
技術(shù)領(lǐng)域
[0003] 本發(fā)明構(gòu)思的各種實施例涉及一種用于制造半導(dǎo)體裝置的方法，且更具體地涉 及用于制造包括具有薄厚度的均勻金屬硅化物層的半導(dǎo)體裝置的方法。
【背景技術(shù)】
[0004] 數(shù)字裝置的穿進(jìn)速率不斷增長，并且存在針對具有超高集成度、超高速度和超低 功率的存儲器件的需求，所述存儲器件內(nèi)置在數(shù)字裝置中以便在有限面積中以高速度處理 大量數(shù)據(jù)。
[0005] 為了滿足需求，已經(jīng)推薦了將電阻材料用作存儲媒介的可變電阻式存儲器件。 可變電阻式存儲器件的典型示例是鐵電隨機(jī)存取存儲器（FRAM)、磁阻RAM(MRAM)或相變 RAM(PCRAM) 〇
[0006] 可變電阻式存儲器件典型地可以由切換器件和電阻器件形成，并且可以利用單電 平單元（SLC)或多電平單元（MLC)來實現(xiàn)。
[0007] 具體地，PCRAM包括相變材料層，該相變材料層通過熱量被穩(wěn)定化成結(jié)晶狀態(tài)或非 晶狀態(tài)，并且在這兩種不同電阻狀態(tài)之間進(jìn)行切換。
[0008] 在下文中，將參照附圖描述PCRAM的通用結(jié)構(gòu)。
[0009] PCRAM具有在半導(dǎo)體襯底上順序形成切換器件層、歐姆接觸層、下電極、相變材料 層和上電極的結(jié)構(gòu)。
[0010] PCRAM結(jié)構(gòu)中的歐姆接觸層被提供以降低切換器件層和下電極之間的電接觸電 阻，并且通?？梢园ń饘俟杌飳印?br>[0011] 金屬硅化物層可以通過物理氣相沉積（PVD)方法或直流等離子體輔助化學(xué)氣相 沉積（CVD)方法來形成。
[0012] 通過PVD方法產(chǎn)生的金屬硅化物層可以通過下列步驟來形成：厚厚地沉積金屬 層，并且對金屬層執(zhí)行后熱處理工藝。然而，后熱處理使得難以形成均勻的金屬硅化物層。
[0013] 當(dāng)金屬硅化物層通過直流等離子體輔助CVD方法形成時，金屬通過氣相反應(yīng)來生 長，并且同時金屬硅化物層通過與硅（Si)表面的反應(yīng)來形成。在通過等離子體或高溫沉積 增加金屬反應(yīng)時，由于差的臺階覆蓋性的原因直流等離子體輔助CVD方法難以形成均勻的 金屬硅化物層。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0014] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種制造包括歐姆接觸層的半導(dǎo)體裝置的方 法。該方法可以包括：在處理腔室中設(shè)置半導(dǎo)體襯底；將所述處理腔室的內(nèi)部溫度增加至 用于熱解源氣體的預(yù)定溫度；通過將所述源氣體供應(yīng)至所述處理腔室的內(nèi)部以及熱解所述 源氣體的離子來將所述源氣體的經(jīng)熱解的離子余留在所述半導(dǎo)體襯底上；以及通過將反應(yīng) 氣體供應(yīng)至所述處理腔室的內(nèi)部來形成所述歐姆接觸層，以及將所述惰性氣體供應(yīng)至所述 處理腔室以形成等離子體氛圍，其中，所述反應(yīng)氣體在等離子體氛圍中與從所述源氣體熱 解的非金屬離子進(jìn)行反應(yīng)。
[0015] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種在可相變隨機(jī)存取存儲器（PCRAM)的切 換器件層上制造歐姆接觸層的方法。該方法可以包括：提供化學(xué)氣相沉積（CVD)腔室；設(shè)置 襯底，在所述CVD腔室中把所述切換器件層形成在所述襯底上；將所述CVD腔室的溫度增加 至第一溫度；將包括金屬材料和其他材料的源氣體供應(yīng)至所述CVD腔室，其中，所述源氣體 通過所述腔室的所述第一溫度熱解；將反應(yīng)氣體和惰性氣體供應(yīng)至所述CVD腔室，其中，所 述反應(yīng)氣體與切換器件上的要從其去除的其他材料進(jìn)行反應(yīng)；以及利用凈化氣體凈化所述 腔室的內(nèi)部。
[0016] 根據(jù)本發(fā)明的示例性實施例，提供了一種制造半導(dǎo)體裝置的方法。該方法可以包 括：將預(yù)定溫度的包括金屬材料的源氣體供應(yīng)至腔室中的半導(dǎo)體襯底，并且將所述源氣體 沉積在所述半導(dǎo)體襯底上；以及通過反應(yīng)氣體與沉積的材料進(jìn)行反應(yīng)來去除除了所述金屬 材料之外的沉積在所述半導(dǎo)體襯底上的材料。
[0017] 下面在標(biāo)題為"【具體實施方式】"的部分中描述這些和其他特征、方面和實施例。
【附圖說明】
[0018] 根據(jù)結(jié)合附圖所作出的以下詳細(xì)說明，將更容易理解本公開的主題的上面和其他 方面、特征和其他優(yōu)點，在附圖中：
[0019] 圖1是圖示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的半導(dǎo)體裝置的示意性截面圖；
[0020] 圖2是圖示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的制造半導(dǎo)體裝置的方法的流程圖；
[0021] 圖3是圖示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的制造設(shè)備的示意性圖示，其中，在所 述制造設(shè)備執(zhí)行半導(dǎo)體裝置的歐姆接觸層制造方法；以及
[0022] 圖4是圖示根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的在半導(dǎo)體裝置的制造方法中處理氣 體的供應(yīng)模式的波形圖。
【具體實施方式】
[0023] 本文參照示例性實施例（以及中間結(jié)構(gòu)）的示意圖示來描述示例性實施例。照此， 可預(yù)計到由于例如制造技術(shù)和/或公差導(dǎo)致的圖示的形狀的變化。因而，示例性實施例不 應(yīng)當(dāng)被解釋為局限于本文所示的特定形狀，而是可以包括例如由制造導(dǎo)致的形狀偏差。在 附圖中，為了清楚，層和區(qū)域的長度和寬度可以被夸大。同樣的附圖標(biāo)記在附圖中表示同樣 的元件。還將理解，當(dāng)一個層被稱為在另一個層或襯底"上"時，它可以直接在另一個層或 襯底上，或者還可以存在中間層。在本說明書中還應(yīng)當(dāng)注意，"連接/耦接"不僅指的是一個 部件與另一個部件直接耦接，還指一個部件經(jīng)由中間部件與另一個部件間接耦接。另外，只 要未特意提及，單數(shù)形式可以包括復(fù)數(shù)形式，且反之亦然。
[0024] 本文參照本發(fā)明構(gòu)思的實施例的截面圖和/或平面圖示來描述本發(fā)明構(gòu)思。然 而，本發(fā)明構(gòu)思的實施例不應(yīng)當(dāng)被解釋為對本發(fā)明構(gòu)思進(jìn)行限制。盡管將示出和描述本發(fā) 明構(gòu)思的一些實施例，但是本領(lǐng)域中的普通技術(shù)人員將理解，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的原理 和精神的情況下，可以對這些示例性實施例作出改變。
[0025] 在下文中，將描述本發(fā)明構(gòu)思的示例性實施例，例如，PCRAM。圖1圖示了根據(jù)本發(fā) 明構(gòu)思的一個實施例的半導(dǎo)體裝置。
[0026] 參見圖1，根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的半導(dǎo)體裝置10可以包括：形成在半導(dǎo) 體襯底110上的切換器件層120 ;形成在切換器件層120上的歐姆接觸層130 ;形成在歐姆 接觸層130上的下電極140 ;形成在下電極140上的相變材料層150 ;以及形成在相變材料 層150上的上電極160。
[0027] 提供了在半導(dǎo)體裝置10的結(jié)構(gòu)中的歐姆接觸層130以降低切換器件層120和下 電極140之間的電阻?？梢蕴峁W姆接觸層130以覆蓋形成在半導(dǎo)體襯底上的切換器件層 120的上表面和側(cè)壁。切換器件層120可以具有柱狀結(jié)構(gòu)且包括硅材料。這是因為歐姆接 觸層130增加了與下電極140的接觸面積以降低與下電極140的接觸電阻，并且由于接觸 電阻的降低的原因而增加了ON電流。
[0028] 歐姆接觸層130可以包括金屬硅化物層。例如，歐姆接觸層130可以由硅化鈦層 形成。
[0029] 附圖標(biāo)記111、113和115分別表示柵極絕緣層、柵電極以及中間介電層。
[0030] 將參照圖1至圖3描述根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思的一個實施例的形成半導(dǎo)體裝置的歐姆接 觸層的工藝。
[0031] 首先，把包括切換器件層120的半導(dǎo)體襯底110布置在處理腔室20中（S110)。處 理腔室20可以是化學(xué)氣相沉積（CVD)腔室。
[0032] 接下來，升高在處理腔室20中的溫度（S120)。例如，處理腔室20的內(nèi)部可以以 5°C/秒至20°C/秒的速率被設(shè)置成450°C至1000°C的溫度。溫度可以是用于形成金屬硅 化物層的源氣體的熱解溫度。此外，處理腔室20的壓力可以是約0. 5~20托（Torr)。
[0033] 源氣體G1經(jīng)由第一管道L1被供應(yīng)至處理腔室20的內(nèi)部（S130)。源氣體G1可以 從由包含金屬前體和有機(jī)金屬前體的氣體組成的組中選擇。例如，源氣體G1可以是TiCl4 氣體，并且可以以1至l〇〇〇sccm (標(biāo)況毫升每分鐘）的流動速率提供至處理腔室20的內(nèi)部。
[0034] 如上所述，由于在處理腔室20中建立了高溫環(huán)境，所以當(dāng)把源氣體G1供應(yīng)到處理 腔室中時，源氣體G1的前體可以在處理腔室20內(nèi)部被熱解成金屬離子和非金屬離子，并且 金屬離子和非金屬離子可以沉積在切換器件層120上。例如，當(dāng)源氣體G1包括TiCl4氣體 時，Ti金屬離子和CI離子可以被熱解并且被吸收在具有切換器件層120的半導(dǎo)體襯底110 上。
[0035] 接下來，在給定時間內(nèi)經(jīng)由第二管道L2把反應(yīng)氣體G2供應(yīng)至處理腔室20內(nèi)部 (S140)，并且同時在處理腔室20中建立等離子體氛圍（S150)。反應(yīng)氣體G2可以包括從由 H2氣體、NH3氣體和F氣體組成的組中選擇的至少一種。
[0036] 在等離子體氛圍中，反應(yīng)氣體G2可以與余留在半導(dǎo)體襯底110上的離子中的一種 進(jìn)行反應(yīng)。例如，當(dāng)反應(yīng)氣體G2包括H2氣體時，H2氣體可以在等離子體氛圍中與余留在半 導(dǎo)體襯底110上的C1離子（C〇進(jìn)行反應(yīng)，因此可以去除C1離子