專利名稱：一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及集成電路制造領(lǐng)域，尤其涉及一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法。
背景技術(shù)：
在半導(dǎo)體集成電路制造工藝中，通過一系列的光刻、蝕刻、淀積和平坦化等工藝在襯底上形成器件，并在所述器件上形成連接各個器件的金屬互連結(jié)構(gòu)，所述器件和金屬互連結(jié)構(gòu)通過前金屬介電質(zhì)層中的接觸插塞連接。其中，前金屬介電質(zhì)層(Pre-Metal Dielectric，簡寫為PMD)界于多晶硅與第一個金屬層的介電質(zhì)，其覆蓋于器件之上，用做器件與金屬互連結(jié)構(gòu)的絕緣層。通常利用磷硅玻璃來做為半導(dǎo)體前金屬介電質(zhì)層，硼磷硅玻璃 (Boro-phospho-silicate Glass，簡寫為BPSG)，即摻雜了硼和磷的二氧化硅作為第一層金屬前介電質(zhì)(PMD)以及金屬層間介電質(zhì)(IMD)在IC制造中有著廣泛的應(yīng)用。該前金屬介電質(zhì)層需要一定的填充孔洞的能力，在技術(shù)節(jié)點(diǎn)為0. 13nm以下時(shí)，通常采用HDPCVD的方法來實(shí)現(xiàn)，HDPCVD (High Density Plasma Chemical Vapor D印osition，高密度等離子體化學(xué)氣相沉積)法具有濺射(Sputtering，簡寫為S)與淀積(D印osition，簡寫為D)兩個功能， 通過控制S/D的比例，可以使得該制程具有一定的填充能力。通常可以將前金屬介電質(zhì)層的淀積過程劃分為兩個大的步驟，如圖1所示，第一步為孔洞填充過程，該步驟的特點(diǎn)為淀積速率小(〈20A/S)，具有較高的S/D比值(>0. 40)， 主要目的為空洞的填充；第二步為主體薄膜淀積過程，該步驟的特點(diǎn)為淀積速率大 O600A/S)，具有較低的S/D比值(<0. 2)，其主要目的是為其后續(xù)的平坦化工藝而淀積一定厚度的薄膜。上述前金屬介電質(zhì)層的分步淀積過程即能夠滿足孔洞的填充，又能夠很好地平衡機(jī)臺加工晶片的效率。然而，由于兩步淀積的薄膜其淀積參數(shù)設(shè)定相差較大，薄膜的性質(zhì)也有一定的差異，其中差異比較大的一個參數(shù)即為薄膜的應(yīng)力，較低淀積速率的薄膜其應(yīng)力現(xiàn)對較大，而較高淀積速率的薄膜應(yīng)力較小。兩種應(yīng)力差異較大的薄膜結(jié)合在一起時(shí)，它們的粘合力較差，從而容易產(chǎn)生顆粒的缺陷。該顆粒缺陷是指在進(jìn)行淀積薄膜的過程中，不但會在晶圓上進(jìn)行淀積，同時(shí)也會在反應(yīng)腔的內(nèi)壁上進(jìn)行淀積，即反應(yīng)腔內(nèi)壁上不僅存在有應(yīng)力較大淀積速率小的第一層薄膜，也存在有應(yīng)力較小淀積速率大的第二層薄膜。這種高低應(yīng)力組合的薄膜之間的粘結(jié)力相對較差，從而在加工晶片的過程中，容易從反應(yīng)腔內(nèi)壁剝離而掉落到晶片中形成顆粒缺陷，影響半導(dǎo)體的良率。

發(fā)明內(nèi)容
針對上述存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，用以改善工藝過程中的顆粒缺陷，提高產(chǎn)品良率。本發(fā)明的目的是通過下述技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的 一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，包括下列步驟在半導(dǎo)體基體表面淀積孔洞填充層；
在孔洞填充層上方淀積過渡層，以增加其前序薄膜和其后續(xù)薄膜之間的粘合力；以及在過渡層上方進(jìn)行主體薄膜淀積，為其后續(xù)的平坦化工藝淀積一定厚度的薄膜。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，過渡層通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法來沉積。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，過渡層的淀積速率在孔洞填充層的淀積速率和主體薄膜的淀積速率之間。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，過渡層的淀積速率在50A/S與80A/S之間。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，淀積孔洞填充層的淀積速率〈20A/S，濺射與淀積的比值>0. 40，壓應(yīng)力>200MPa。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，主體薄膜的淀積速率>600A/S，濺射與淀積的比值<0. 20，壓應(yīng)力<100MPa。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，淀積過渡層的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4:30-40sccm, O2 100_200sccm，PH3:10_15sccm，He :400-600sccm,高頻頻率 6000-7000W，低頻頻率1000-3000W，中頻頻率6000-7000W，薄膜沉積厚度為200-500A。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，淀積孔洞填充層的淀積參數(shù)還包括 通入氣體:SiH4 :10-20sccm, O2 :50_100sccm，PH3 :l-4sccm, He :300-400sccm,高頻頻率 3000-5000W，低頻頻率1000-3000W，中頻頻率5000-7000W，薄膜沉積厚度為1000-2000A。上述前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，淀積主體薄膜的淀積參數(shù)還包括通入氣體SiH4 :50-80sccm, O2 :200-300sccm, PH3 :15_30sccm，He :800-1000sccm,高頻頻率 6000-7000W，低頻頻率1000-3000W，中頻頻率6000-7000W，薄膜沉積厚度為4000-6000A。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明進(jìn)行前金屬介電質(zhì)層薄膜的淀積，可以減小顆粒缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品良率。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)中前金屬介電質(zhì)層的淀積方法的流程示意框圖； 圖2是本發(fā)明前金屬介電質(zhì)層的淀積方法的流程示意框圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合原理圖和具體操作實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步說明。如圖2所示，本發(fā)明前金屬介電質(zhì)層的淀積方法包括下列步驟(1)先在半導(dǎo)體基體表面淀積孔洞填充層PMDl ； (2)在孔洞填充層PMDl上方淀積過渡層，以增加其前序薄膜和其后續(xù)薄膜之間的粘合力；C3)在過渡層上方進(jìn)行主體薄膜PMD2淀積，為其后續(xù)的平坦化工藝淀積一定厚度的薄膜。該過渡層薄膜的淀積速率介于PMDl和PMD2之間，且采用通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法(HDPCVD)來沉積，主要目的就是為了增強(qiáng)其與PMD1、 PMD2之間的粘合力。過渡層的淀積速率在孔洞填充層PMDl的淀積速率和主體薄膜PMD2的淀積速率之間，具體是在50A/S與80A/S之間。本實(shí)施例中的淀積孔洞填充層的淀積速率〈20A/S，濺射與淀積的比值>0. 40，壓應(yīng)力>200MPa。主體薄膜PMD2的淀積速率>600A/S，濺射與淀積的比值<0. 20，壓應(yīng)力<100MPa。淀積過渡層的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 :30-40sccm, O2 100-200sccm, PH3 :10-15sccm, He :400-600sccm，高頻頻率 6000-7000W，低頻頻率 1000-3000W，中頻頻率 6000-7000W,薄膜沉積厚度為200-500A。淀積孔洞填充層PMDl的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 10-20sccm, O2 50-100sccm, PH3 :l-4sccm, He :300-400sccm，高頻頻率 3000-5000W，低頻頻率 1000-3000W， 中頻頻率5000-7000W，薄膜沉積厚度為1000-2000A。淀積主體薄膜PMD2的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 :50-80sccm, O2 200-300sccm, PH3 :15_30sccm，He :800-1000sccm,高頻頻率 6000-7000W，低頻頻率 1000-3000W,中頻頻率6000-7000W，薄膜沉積厚度為4000-6000A。綜上所述，采用本發(fā)明進(jìn)行前金屬介電質(zhì)層薄膜的淀積，可以減小顆粒缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品良率。以上對本發(fā)明的具體實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)描述，但本發(fā)明并不限制于以上描述的具體實(shí)施例，其只是作為范例。對于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，任何對該前金屬介電質(zhì)層的淀積方法進(jìn)行的等同修改和替代也都在本發(fā)明的范疇之中。因此，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍下所作出的均等變換和修改，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，包括下列步驟 在半導(dǎo)體基體表面淀積孔洞填充層；在孔洞填充層上方淀積過渡層，以增加其前序薄膜和其后續(xù)薄膜之間的粘合力；以及在過渡層上方進(jìn)行主體薄膜淀積，為其后續(xù)的平坦化工藝淀積一定厚度的薄膜。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，過渡層通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法來沉積。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，過渡層的淀積速率在孔洞填充層的淀積速率和主體薄膜的淀積速率之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，過渡層的淀積速率在50A/S與80A/S之間。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，淀積孔洞填充層的淀積速率〈20A/S，濺射與淀積的比值>0. 40，壓應(yīng)力>200MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，主體薄膜的淀積速率>600A/S，濺射與淀積的比值<0. 20，壓應(yīng)力<100MPa。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，淀積過渡層的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 :30-40sccm, O2 100_200sccm，PH3 :10_15sccm，He 400-600sccm,高頻頻率6000-7000W，低頻頻率1000-3000W，中頻頻率6000-7000W，薄膜沉積厚度為200-500A。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，淀積孔洞填充層的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 :10-20sccm, O2 :50-100sccm，PH3 :l-4sccm, He 300-400sccm,高頻頻率3000-5000W，低頻頻率1000-3000W，中頻頻率5000-7000W，薄膜沉積厚度為1000-2000A。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述的前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其特征在于，淀積主體薄膜的淀積參數(shù)還包括通入氣體=SiH4 :50-80sccm, O2 :200_300sccm，PH3 :15_30sccm，He 800-1000sccm,高頻頻率 6000-7000W，低頻頻率 1000-3000W，中頻頻率 6000-7000W，薄膜沉積厚度為4000-6000A。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種前金屬介電質(zhì)層的淀積方法，其中，包括下列步驟在半導(dǎo)體基體表面淀積孔洞填充層；在孔洞填充層上方淀積過渡層，以增加其前序薄膜和其后續(xù)薄膜之間的粘合力；以及在過渡層上方進(jìn)行主體薄膜淀積，為其后續(xù)的平坦化工藝淀積一定厚度的薄膜。過渡層通過高密度等離子體化學(xué)氣相沉積法來沉積。過渡層的淀積速率在孔洞填充層的淀積速率和主體薄膜的淀積速率之間。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果在于采用本發(fā)明進(jìn)行前金屬介電質(zhì)層薄膜的淀積，可以減小顆粒缺陷的產(chǎn)生，提高產(chǎn)品良率。
文檔編號H01L21/768GK102446839SQ20111032233
公開日2012年5月9日 申請日期2011年10月21日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月21日
發(fā)明者張文廣, 徐強(qiáng), 鄭春生, 陳玉文 申請人:上海華力微電子有限公司