[发明专利]钨生长控制设备及方法

说明书

技术领域

本发明涉及半导体器件制造领域，更具体地说，本发明涉及一种钨生长控制设备及相应的钨生长控制方法。

背景技术

在化学气相沉积金属钨过程中，成核层的形成是至关重要的，其反应的化学关系式如下：

2WF₆+3SiH₄→2W+6H₂+3SiF₄

由于钨成膜中的反应气体WF₆(六氟化钨)具有很强的侵蚀性，一旦WF₆先进入腔室与硅片反应，WF₆将击穿阻挡层，与前层的硅Si/钛Ti等反应，造成器件失效，WF₆流量越大，时间越长侵蚀越严重。另一方面，如果让SiH₄(四氢硅)先进腔室，就会有空气形核的情况发生，造成颗粒的问题。且此时间控制只有零点几秒，所以控制需要非常精确。

由于气体流量控制器(Mass Flow Controller，简称MFC)在实际使用过程中，在开的过程中，有一定延迟/稳定的时间，一旦WF₆和SiH₄两者的气体流量控制器的延迟时间异常，就会造成严重后果。

在一般的化学气相沉积金属钨过程中，通常不对WF₆/SiH₄气体开始的时间做精确控制。对WF₆的气体流量控制器和/或SiH₄的气体流量控制器的反应时间有很高的技术要求，一旦WF₆的气体流量控制器和/或SiH₄的气体流量控制器的反应时间有延迟，发生问题后更换气体流量控制器。

在现有技术的改进方案中，提出了一种在腔口安装转向阀(divert valve)的方案。在该改进方案中，当气体流量控制器开启后，所有WF₆/SiH₄气体都排入废气处理管道；然后切换转向阀(divert valve)，气体同时进入腔室。但是，此方法会造成气体浪费，而且存在切换阀容易堵塞不工作等严重问题。

因此，希望能够提出一种技术方案，其在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中存在上述缺陷，提供一种在确保产品无侵蚀和颗粒问题产生的同时不会造成气体浪费及切换阀容易堵塞不工作等问题的钨生长控制方法及相应的钨生长控制设备。

根据本发明的第一方面，提供了一种钨生长控制设备，其包括：WF₆的气体流量控制器、SiH₄的气体流量控制器以及检测控制仪器；其中WF₆的气体流量控制器控制WF₆气体的流量，SiH₄的气体流量控制器控制SiH₄气体的流量；检测控制仪器检测WF₆的气体流量控制器的反应时间以及SiH₄的气体流量控制器的反应时间，并且根据检测结果控制气体进入腔室时间。由此可以尽量以确保SiH₄和WF₆气体同时进入腔室。

优选地，对于SiH₄的气体流量控制器的反应时间大于WF₆的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放WF₆气体流之前，让SiH₄先流一段时间；对于SiH₄的气体流量控制器的反应时间小于WF₆的气体流量控制器的反应时间的情况，检测控制仪器执行控制使得在开放SiH₄气体流之前，让WF₆先流一段时间。

优选地，所述钨生长控制设备利用从SiH₄的气体流量控制器开启到SiH₄气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示SiH₄的气体流量控制器的反应时间，并且利用从WF₆的气体流量控制器开启到WF₆气体流量达到设定流量的预定比例的时间段来表示WF₆的气体流量控制器的反应时间。