專利名稱：金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種淀積方法，具體涉及一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體制造工藝中，金屬前層層間介質(zhì)充當(dāng)了第一層金屬與硅之間的介質(zhì)材料。第一層金屬與硅之間的金屬前層層間介質(zhì)(Pre-metal Dielectric)的制作工藝包括以下的步驟金屬前層層間介質(zhì)氧化物淀積，利用化學(xué)氣相淀積方法在硅片襯底表面淀積一層充當(dāng)介質(zhì)材料的氧化物；氧化物磨拋，用化學(xué)機械拋光方法(CMP)磨拋氧化物；金屬前層層間介質(zhì)刻蝕，將用來淀積金屬的溝槽刻蝕在金屬前層層間介質(zhì)氧化物上；金屬材料的淀積，在所述溝槽中淀積上金屬(一般為氮化鈦TiN)。層間介質(zhì)氧化物的淀積方法一般采用化學(xué)氣相淀積(CVD)的方法，具體又包括等離子體增強化學(xué)氣相淀積(PECVD)，準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積(SACVD)以及高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD)。PECVD—般在真空腔中進(jìn)行，當(dāng)源氣體流過氣體主機的淀積中部時就會產(chǎn)生等離子體。SACVD —般在準(zhǔn)常壓下進(jìn)行。而HDPCVD是通過等離子體在低壓下以高密度混合氣體的形式直接接觸到反應(yīng)腔中硅片的表面，其優(yōu)點是可在相對低的淀積溫度下，制備出能夠填充高深寬比間隙的膜。但是HDPCVD的缺點是高密度的等離子體對器件容易造成等離子損傷，破壞器件的可靠性以及穩(wěn)定性。為了平衡HDPCVD帶來的等離子體損害以及更好的利用HDPCVD優(yōu)秀的填隙能力， 現(xiàn)有技術(shù)中有一種HDPCVD與PECVD相結(jié)合的層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，具體的說，如圖 1-3所示，該方法包括應(yīng)用HDPCVD的方法淀積一部分磷摻雜層間介質(zhì)103，并保證淀積的該部分層間介質(zhì)的高度高于多晶硅柵102，如圖1所示，該多晶硅柵102包括內(nèi)部的多晶硅以及其外面的氮化硅保護層；然后再應(yīng)用PECVD的方法淀積完成剩余部分的層間介質(zhì)104。 上述方法的缺點在于下層的HDPCVD方法淀積的第一層間介質(zhì)103與上層的PECVD方法淀積的第二層間介質(zhì)104之間的接合部位105容易受到酸的損害。具體的說是因為，由于 HDPCVD方法淀積的第一層間介質(zhì)103中含有磷離子，如圖2所示，而PECVD方法淀積的第二層間介質(zhì)104中則不含磷離子，這就導(dǎo)致下層的磷離子趨向于向上層擴散，進(jìn)而積累在上下兩種方法淀積的層間介質(zhì)的接合部位105，如圖3所示。由于高磷摻雜濃度的薄膜的酸刻蝕速度相對比較快，在對層間介質(zhì)進(jìn)行刻蝕以得到淀積金屬的溝槽101 (該溝槽101的位置在后續(xù)工藝中將淀積為金屬，例如氮化鈦)的過程中，酸性化學(xué)材料在上述接合部位105的腐蝕速率要大于其他的部位，于是在上下兩層層間介質(zhì)的接合部位105腐蝕出裂縫。進(jìn)而在后續(xù)的金屬淀積步驟中，在上述的裂縫處填充上金屬材料，這種現(xiàn)象是很危險的，嚴(yán)重時會導(dǎo)致不同溝槽中的金屬的非正常短接。采用HDPCVD與SACVD (準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積，減壓化學(xué)氣相淀積)相結(jié)合的層間介質(zhì)氧化物的淀積方法同樣存在上述技術(shù)問題
發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)問題，提供一種通過在進(jìn)行PECVD或者 SACVD方法淀積金屬前層層間介質(zhì)氧化物前，對應(yīng)用HDPCVD方法淀積的層間介質(zhì)氧化物進(jìn)行富氧等離子體處理，使薄膜中游離的磷離子形成穩(wěn)定的磷氧鍵，而不向以PECVD或者 SACVD方法淀積的另外一層層間介質(zhì)氧化物中擴散，進(jìn)而避免了不同淀積方法淀積層間介質(zhì)氧化物的結(jié)合部位在后續(xù)的化學(xué)處理工序中被過腐蝕的，一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案如下一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，包括以下步驟應(yīng)用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方法，在成型有多晶硅柵的襯底表面淀積一層磷摻雜第一層間介質(zhì)層，該第一層間介質(zhì)的最低高度高于所述多晶硅柵；對已經(jīng)淀積的所述第一層間介質(zhì)層進(jìn)行富氧等離子體處理，使其中的磷離子形成磷氧鍵；應(yīng)用等離子體增強化學(xué)氣相淀積或者準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積的方法淀積一層第二層間介質(zhì)層，該第二層間介質(zhì)層與所述第一層間介質(zhì)層共同構(gòu)成金屬前層層間介質(zhì)氧化物。優(yōu)選的，所述高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方法淀積的磷摻雜所述第一層間介質(zhì)層中磷的含量為3. 5-6% (重量百分比)。優(yōu)選的，所述第一層間介質(zhì)層的高度為80-200納米。優(yōu)選的，所述富氧等離子體處理為利用&氣體，或者O3氣體，或者&和O3的混合氣體解離產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行的處理。優(yōu)選的，所述富氧等離子體處理的處理溫度為400-480攝氏度。優(yōu)選的，所述富氧等離子體處理的處理時間為100-200秒。優(yōu)選的，所述富氧等離子體處理的&或者O3氣體的流量為大于5000立方厘米/ 分鐘。本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法具有以下的有益效果本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，通過在進(jìn)行等離子體增強化學(xué)氣相淀積PECVD或者準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積SACVD方法淀積層間介質(zhì)氧化物前，對高密度等離子體化學(xué)氣相淀積HDPCVD方法淀積的層間介質(zhì)氧化物進(jìn)行富氧等離子體處理，使磷離子由于形成穩(wěn)定的磷氧鍵，而不向以PECVD或者SACVD方法淀積的另外一層層間介質(zhì)中擴散， 避免了在后續(xù)的化學(xué)處理工序中由于摻雜濃度過高而導(dǎo)致的界面過腐蝕。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中利用HDPCVD與PECVD或者SACVD相結(jié)合的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法淀積出的層間介質(zhì)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)中利用HDPCVD與PECVD或者SACVD相結(jié)合的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法淀積出的層間介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)示意圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)中利用HDPCVD與PECVD或者SACVD相結(jié)合的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法淀積出的層間介質(zhì)的另外一張分子結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是利用本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法淀積出的層間介質(zhì)的分子結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施例方式本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，通過在進(jìn)行等離子體增強化學(xué)氣相淀積PECVD或者準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積SACVD方法淀積層間介質(zhì)氧化物前，對高密度等離子體化學(xué)氣相淀積HDPCVD方法淀積的層間介質(zhì)氧化物進(jìn)行富氧等離子體處理，使磷離子由于形成穩(wěn)定的磷氧鍵，而不向以PECVD方法淀積的另外一層層間介質(zhì)氧化物中擴散，進(jìn)而避免了該結(jié)合部位在后續(xù)的化學(xué)處理工序中被過腐蝕的。為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案、及優(yōu)點更加清楚明白，以下參照附圖并舉實施例， 對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明。實施例1圖4顯示了本發(fā)明的一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法。在成型第一層金屬之前，已經(jīng)成型有多晶硅柵的硅片襯底需要進(jìn)行包括以下處理步驟在成型有多晶硅柵的硅片上進(jìn)行金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積，即利用化學(xué)氣相淀積方法在硅片表面淀積一層充當(dāng)介質(zhì)材料的氧化物(硅氧化物)；氧化物磨拋，用化學(xué)機械拋光方法(CMP)磨拋氧化物；金屬前層層間介質(zhì)刻蝕，將用來淀積金屬的溝槽刻蝕在金屬前層層間介質(zhì)氧化物上。其中，金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法一般采用化學(xué)氣相淀積(CVD)的方法，具體又包括等離子體增強化學(xué)氣相淀積(PECVD)，準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積(SACVD)以及高密度等離子體化學(xué)氣相淀積(HDPCVD)。PECVD —般在真空腔中進(jìn)行，當(dāng)源氣體流過氣體主機的淀積中部時就會產(chǎn)生等離子體。SACVD與PECVD的淀積效果相近。但是，HDPCVD是通過等離子體在低壓下以高密度混合氣體的形式直接接觸到反應(yīng)腔中硅片襯底的表面，其優(yōu)點是可在相對低的淀積溫度下，制備出能夠填充高深寬比間隙的膜。但是HDPCVD的缺點是高密度的等離子體對器件容易造成等離子損傷，破壞器件的可靠性以及穩(wěn)定性。為了填充高深寬比間隙，同時減少高密度混合氣體對硅片造成損害，本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)的淀積方法具體包括以下步驟首先，應(yīng)用HDPCVD的方法，在成型有多晶硅柵的硅片表面淀積一層磷摻雜第一層間介質(zhì)層201，該第一層間介質(zhì)層201的高度為80-200納米(nm)，高于硅片上的多晶硅柵， 該層第一層間介質(zhì)層201中的磷離子的含量為3. 5-6% (重量百分比)。然后，對已經(jīng)淀積的所述第一層間介質(zhì)層201進(jìn)行富氧等離子體處理，使其中的磷離子形成磷氧鍵，從而使得磷元素固定在所述第一層間介質(zhì)層201內(nèi)部；具體的說所述富氧等離子體處理為利用對O2或者O3氣體，或者A和O3的混合氣體進(jìn)行解離，產(chǎn)生的等離子體對所述第一層間介質(zhì)層201進(jìn)行的處理。所述富氧等離子體處理的處理溫度為 400-480攝氏度，處理時間為100-200秒，O2或者O3氣體，或者仏和O3的混合氣體的流量為大于5000立方厘米/分鐘(sccm)。最后，應(yīng)用PECVD或者SACVD的方法淀積完成一層第二層間介質(zhì)層202，該第二層間介質(zhì)層202與所述第一層間介質(zhì)層201共同構(gòu)成金屬前層層間介質(zhì)氧化物。本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，通過在進(jìn)行PECVD或者SACVD方法淀積層間介質(zhì)氧化物前，對HDPCVD方法淀積的層間介質(zhì)氧化物進(jìn)行富氧等離子體處理，使磷離子由于形成穩(wěn)定的磷氧鍵，而不向以PECVD或者SACVD方法淀積的另外一層層間介質(zhì)氧化物中擴散，避免了在后續(xù)的化學(xué)處理工序中由于摻雜濃度過高而導(dǎo)致的界面過腐蝕。其中，所述后續(xù)的化學(xué)處理工序是指，金屬前層層間介質(zhì)刻蝕，以在后續(xù)工藝淀積金屬形成導(dǎo)線的刻蝕步驟，該步驟中包括需要用酸性化學(xué)材料腐蝕層間介質(zhì)氧化物的化學(xué)處理工序。 以上所述僅為本發(fā)明的較佳實施例而已，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明保護的范圍之內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，其特征在于，包括以下步驟應(yīng)用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方法，在成型有多晶硅柵的襯底表面淀積一層磷摻雜第一層間介質(zhì)層，該第一層間介質(zhì)層的最低高度高于所述多晶硅柵；對已經(jīng)淀積的所述第一層間介質(zhì)層進(jìn)行富氧等離子體處理，使其中的磷離子形成磷氧鍵；應(yīng)用等離子體增強化學(xué)氣相淀積或者準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積的方法淀積一層第二層間介質(zhì)層，該第二層間介質(zhì)層與所述第一層間介質(zhì)層共同構(gòu)成金屬前層層間介質(zhì)氧化物。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積方法，其特征在于，所述高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方法淀積的磷摻雜所述第一層間介質(zhì)層中磷的含量為3. 5-6% (重量百分比)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的淀積方法，其特征在于，所述第一層間介質(zhì)層的高度為 80-200 納米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1至3任一所述的淀積方法，其特征在于，所述富氧等離子體處理為利用化氣體，或者O3氣體，或者A和O3的混合氣體解離產(chǎn)生的等離子體進(jìn)行的處理。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淀積方法，其特征在于，所述富氧等離子體處理的處理溫度為400-480攝氏度。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淀積方法，其特征在于，所述富氧等離子體處理的處理時間為 100-200 秒。1
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的淀積方法，其特征在于，所述富氧等離子體處理的O2或者O3 氣體的流量為大于5000立方厘米/分鐘。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，包括以下步驟應(yīng)用高密度等離子體化學(xué)氣相淀積的方法，在成型由多晶硅柵的襯底表面淀積一層磷摻雜第一層間介質(zhì)層；對已經(jīng)淀積的所述第一層間介質(zhì)層進(jìn)行富氧等離子體處理，使其中的磷離子形成磷氧鍵；應(yīng)用等離子體增強化學(xué)氣相淀積或者準(zhǔn)常壓化學(xué)氣相淀積的方法淀積一層第二層間介質(zhì)層，該第二層間介質(zhì)層與所述第一層間介質(zhì)層共同構(gòu)成金屬前層層間介質(zhì)氧化物。本發(fā)明的金屬前層層間介質(zhì)氧化物的淀積方法，通過對HDPCVD方法淀積的層間介質(zhì)進(jìn)行富氧等離子體處理，使游離磷離子由于形成穩(wěn)定的磷氧鍵，避免了在后續(xù)的化學(xué)處理工序中由于摻雜濃度過高而導(dǎo)致的界面過腐蝕。
文檔編號C23C16/40GK102485951SQ201010568440
公開日2012年6月6日 申請日期2010年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月1日
發(fā)明者李敏 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司