專利名稱：可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及氮化硅制作工藝，尤其涉及一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形 成概率的氮化硅制作方法。
背景技術(shù)：
在半導體制造領域，隨著最小特征尺寸(CD)的不斷減小，高密度等離子 體化學氣相淀積(HDP CVD)工藝自20世紀90年代中期開始被先進的芯片工廠 采用以來，以其卓越的填孔能力，穩(wěn)定的淀積質(zhì)量，可靠的電學特性等諸多優(yōu) 點而迅速成為0. 25微米以下先進工藝的主流。但隨著CD尺寸的進一步減小， 當其進入65納米及其以下節(jié)點時，半導體器件間需填充的空隙的最小間距已小 至25納米，此時通過HDP CVD工藝制造直接覆蓋半導體器件的金屬前介質(zhì)層 (PMD )時會在PMD中產(chǎn)生空洞。
在填孔能力、淀積質(zhì)量和電學特性等綜合性能優(yōu)于HDP CVD工藝的絕緣介 質(zhì)填充工藝出現(xiàn)前，只能通過優(yōu)化半導體器件各部件的尺寸或優(yōu)化位于半導體 器件與PMD間的接觸抗蝕層(CESL)來改善PMD中的空洞現(xiàn)象。但半導體器件 的各部件尺寸已被優(yōu)化到極限，故通過優(yōu)化半導體器件各部件的尺寸來改善PMD 中的空洞現(xiàn)象已不可行。當CESL階梯覆蓋率過大時，其會增大半導體器件間需 填充空隙的縱寬比，從而增大了 PMD中產(chǎn)生空洞的概率。故可通過降低CESL的 階梯覆蓋率來改善PMD中的空洞現(xiàn)象。
現(xiàn)CESL通常為氮化硅(SiN),其制作方法包括以下步驟第一預沉積工 藝步驟、第二預沉積工藝步驟、主沉積工藝步驟、吹掃工藝步驟、抬升工藝步 驟和抽風工藝步驟，其中，該第一預沉積工藝步驟的工藝參數(shù)為預沉積溫度 為400攝氏度，氨氣流量為IOO標況毫升每分，硅烷的流量為75標況毫升每分， 氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒；該 第二預沉積工藝步驟的工藝參數(shù)為預沉積溫度為400攝氏度，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每 分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒；該主沉積工藝步驟的工藝參數(shù)為 沉積溫度為400攝氏度，微波功率為55瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅 烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕 斯卡，沉積時間為82.2秒；該吹掃工藝步驟的工藝參數(shù)為吹掃溫度為400攝 氏度，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，吹掃時間為5秒； 該抬升工藝步驟的工藝參數(shù)為溫度為400攝氏度，氮氣流量為20000標況毫 升每分，壓力為800帕斯卡，時間為10秒；該抽風工藝步驟的工藝參數(shù)為處 理溫度為400攝氏度，處理時間為5秒。通過上述工藝制成的氮化硅在半導體 器件的頂端、底部和側(cè)壁的厚度分別為357埃、227埃和179埃，故氮化硅的側(cè) 壁階梯覆蓋率和底端階梯覆蓋率分別為50. 14%和63. 59%,此時該較大值的側(cè)壁 階梯覆蓋率和底端階梯覆蓋率會導致PMD中產(chǎn)生空洞的概率被大大增加。
因此，如何提供一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方 法以通過減小氮化硅在半導體器件上的階梯覆蓋率來減小金屬前介質(zhì)層中產(chǎn)生 空洞的概率，已成為業(yè)界亟待解決的技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅 制作方法，通過所述制作方法可減小半導體器件的階梯覆蓋率，為填充金屬前 介質(zhì)層提供了具有更小縱寬比的間隙，從而可大大減小金屬前介質(zhì)層中空洞形
成概率。
本發(fā)明的目的是這樣實現(xiàn)的 一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的 氮化硅制作方法，該氮化硅制作在已制成半導體器件的硅襯底上，且其在制作 金屬前介質(zhì)層前制作，該氮化硅制作方法包括第一預沉積工藝步驟、至少一主 沉積工藝步驟、吹掃工藝步驟、抬升工藝步驟和抽風工藝步驟，其中，該主沉 積工藝步驟包括第二預沉積工藝步驟、氮化硅沉積工藝步驟和氮氣處理工藝步 驟。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，該氮 化硅制作方法具有多個主沉積工藝步驟。在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，該氮 化硅制作方法包括15個主沉積工藝步驟。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在氮
氣處理工藝步驟中，處理溫度為400至480攝氏度，微波功率為50至60瓦， 氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，處理時間為10秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在第 二預沉積工藝步驟中，預沉積溫度為400至480攝氏度，氨氣流量為50標況毫 升每分，硅烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓 力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在氮 化硅沉積工藝步驟中，沉積溫度為400至480攝氏度，微波功率為50至60瓦， 氨氣流量為50標況毫升每分,硅烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000 標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，沉積時間為5秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在第 一預沉積工藝步驟中，預沉積溫度為400攝氏度，氨氣流量為IOO標況毫升每 分，硅烷的流量為75標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為 800帕斯卡，預沉積時間為5秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在吹 掃工藝步驟中，吹掃溫度為400攝氏度，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓 力為800帕斯卡，吹掃時間為10秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在抬 升工藝步驟中，溫度為400攝氏度，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為 800帕斯卡，時間為10秒。
在上述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中，在抽 風工藝步驟中，抽風溫度為400攝氏度，抽風時間為5秒。
與現(xiàn)有技術(shù)中在完成第 一和第二預沉積工藝步驟后進行連續(xù)的氮化硅沉積 工藝步驟，從而使半導體器件間空隙的縱寬比較大進而增大了金屬前介質(zhì)層中 形成空洞的概率相比，本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅 制作方法在完成第 一沉積步驟后執(zhí)行一或多個由第二預沉積工藝步驟、氮化硅沉積工藝步驟和氮氣處理工藝步驟組成的主沉積工藝步驟，可大大降低氮化硅 在半導體器件上的側(cè)壁和底端階梯覆蓋率，如此可減小金屬前介質(zhì)層中空洞的
形成概率，大大提高了金屬前介質(zhì)層的質(zhì)量。


本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法由以下的 實施例及附圖給出。
圖1為本發(fā)明可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法第一 實施例的流程圖。
具體實施例方式
以下將對本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法 作進一步的詳細描述。
本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法中的氮化 硅制作在已制成半導體器件的硅村底上，且其在制作金屬前介質(zhì)層前制作。
本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法的第 一 實
施例首先進行步驟S10,進行第一預沉積工藝，其工藝參數(shù)為預沉積溫度為400 攝氏度，氨氣流量為IOO標況毫升每分，硅烷的流量為75標況毫升每分，氮氣 流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒。
接著進行步驟Sll,進行15個主沉積工藝步驟，所述主沉積工藝由依次執(zhí) 行的第二預沉積工藝、氮化硅沉積工藝和氮氣處理工藝構(gòu)成，其中，所述第二 預沉積工藝的工藝參數(shù)為預沉積溫度為400攝氏度，氨氣流量為50標況毫升 每分，硅烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力 為800帕斯卡，預沉積時間為5秒；所述氮化硅沉積工藝的工藝參數(shù)為沉積 溫度為400攝氏度，微波功率為55瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的 流量為25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡， 沉積時間為5秒；所述氮氣處理工藝的工藝參數(shù)為處理溫度為400攝氏度， 微波功率為55瓦，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，處理 時間為10秒。接著進行步驟S12,進行吹掃工藝，所述吹掃工藝的工藝參數(shù)為吹掃溫度 為400攝氏度，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，吹掃時 間為10秒。
接著進行步驟S13，進行抬升工藝，所述抬升工藝的工藝參數(shù)為溫度為 400攝氏度，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，時間為10秒。
接著進行步驟S14，進行抽風工藝，所述抽風工藝的工藝參數(shù)為抽風溫度 為400攝氏度，抽風時間為5秒。
通過本發(fā)明的第 一實施例制成的氮化硅在半導體器件頂端、底部和側(cè)壁的 厚度分別為343埃、217埃和166埃，故氮化硅的側(cè)壁階梯覆蓋率和底端階梯覆 蓋率分別為48眉和63.27%,與現(xiàn)有技術(shù)中的50. 14%和63. 59%相比,第一實 施例降低了氮化硅側(cè)壁階梯覆蓋率和底端階梯覆蓋率，從而相對地降低了半導 體器件上間隙的縱寬比，并降低了后續(xù)通過HDP CVD工藝在氮化硅上制作金屬 前介質(zhì)層時在所述金屬前介質(zhì)層中產(chǎn)生空洞的概率。
本發(fā)明的第二實施例與第一實施例的不同之處在于，其在步驟Sll中僅進 行兩個主沉積工藝步驟，所述主沉積工藝由依次執(zhí)行的第二預沉積工藝、氮化 硅沉積工藝和氮氣處理工藝構(gòu)成，其中，所述第二預沉積工藝的工藝參數(shù)為 預沉積溫度為400攝氏度，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標 況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時 間為5秒；所述氮化硅沉積工藝的工藝參數(shù)為沉積溫度為400攝氏度，微波 功率為55瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況毫升每分， 氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，沉積時間為40秒；所述 氮氣處理工藝的工藝參數(shù)為處理溫度為400攝氏度，微波功率為55瓦，氮氣 流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，處理時間為10秒。
本發(fā)明的第三實施例與第一實施例的不同之處在于，其在步驟Sll中僅進 行一個主沉積工藝步驟，所述主沉積工藝由依次執(zhí)行的第二預沉積工藝、氮化 硅沉積工藝和氮氣處理工藝構(gòu)成，其中，所述第二預沉積工藝的工藝參數(shù)為 預沉積溫度為400攝氏度，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標 況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒；所述氮化硅沉積工藝的工藝參數(shù)為沉積溫度為400攝氏度，微波 功率為55瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況毫升每分， 氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，沉積時間為85秒；所述 氮氣處理工藝的工藝參數(shù)為處理溫度為400攝氏度，微波功率為55瓦，氮氣 流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，處理時間為10秒。
本發(fā)明的第四實施例與第一實施例一樣均在步驟S12中進行了 15個主沉積 工藝步驟，第四實施例與第一實施例的不同之處在于第二預沉積工藝、氮化硅 沉積工藝和氮氣處理工藝的工藝參數(shù)有所不同。所述第二預沉積工藝的工藝參 數(shù)為預沉積溫度為480攝氏度，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為 25標況毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉 積時間為5秒；所述氮化硅沉積工藝的工藝參數(shù)為沉積溫度為480攝氏度， 微波功率為50瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況毫升每 分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，沉積時間為5秒； 所述氮氣處理工藝的工藝參數(shù)為處理溫度為480攝氏度，孩i波功率為50瓦， 氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，處理時間為10秒。
實驗數(shù)據(jù)表明，本發(fā)明的第二至第四實施均可有效的降低氮化硅側(cè)壁階梯 覆蓋率和底端階梯覆蓋率，進而降低了后續(xù)通過HDP CVD工藝在氮化硅上制作 金屬前介質(zhì)層時在所述金屬前介質(zhì)層中產(chǎn)生空洞的概率。
綜上所述，本發(fā)明的可以減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法在完成第一沉積步驟后執(zhí)行多個由第二預沉積工藝步驟、氮化硅沉積工藝 步驟和氮氣處理工藝步驟組成的主沉積工藝步驟，可大大降低氮化硅在半導體 器件上的側(cè)壁和底端階梯覆蓋率，如此可減小金屬前介質(zhì)層中空洞的形成概率， 大大提高了金屬前介質(zhì)層的質(zhì)量。
權(quán)利要求
1、一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法，該氮化硅制作在已制成半導體器件的硅襯底上，且其在制作金屬前介質(zhì)層前制作，該氮化硅制作方法包括第一預沉積工藝步驟、至少一主沉積工藝步驟、吹掃工藝步驟、抬升工藝步驟和抽風工藝步驟，其特征在于，該主沉積工藝步驟包括第二預沉積工藝步驟、氮化硅沉積工藝步驟和氮氣處理工藝步驟。
2、 如權(quán)利要求1所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，該氮化硅制作方法具有多個主沉積工藝步驟。
3、 如權(quán)利要求2所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，該氮化硅制作方法具有15個主沉積工藝步驟。
4、 如權(quán)利要求3所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，在氮氣處理工藝步驟中，處理溫度為400至480攝氏度， 微波功率為50至60瓦，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡， 處理時間為10秒。
5、 如權(quán)利要求3所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，在第二預沉積工藝步驟中，預沉積溫度為400至480:攝氏 度，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況毫升每分，氮氣流量 為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒。
6、 如權(quán)利要求3所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，在氮化硅沉積工藝步驟中，沉積溫度為400至480攝氏度， 微波功率為50至60瓦，氨氣流量為50標況毫升每分，硅烷的流量為25標況 毫升每分，氮氣流量為20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，沉積時間為5 秒。
7、 如權(quán)利要求1所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，在第一預沉積工藝步驟中，預沉積溫度為400攝氏度，氨 氣流量為100標況毫升每分，硅烷的流量為75標況毫升每分，氮氣流量為20000 標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，預沉積時間為5秒。
8、 如權(quán)利要求1所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法，其特征在于，在吹掃工藝步驟中，吹掃溫度為400攝氏度，氮氣流量為 20000標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，吹掃時間為10秒。
9、 如權(quán)利要求1所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作 方法，其特征在于，在抬升工藝步驟中，溫度為400攝氏度，氮氣流量為20000 標況毫升每分，壓力為800帕斯卡，時間為10秒。
10、 如權(quán)利要求1所述的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制 作方法，其特征在于，在抽風工藝步驟中，處理溫度為400攝氏度，抽風時間 為5秒。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法，該氮化硅制作在已制成半導體器件的硅襯底上，且其在制作金屬前介質(zhì)層前制作?，F(xiàn)有技術(shù)在完成第一和第二預沉積工藝步驟后進行連續(xù)的氮化硅沉積工藝步驟，從而使半導體器件中間隙的縱寬比較大，故增大了金屬前介質(zhì)層中形成空洞的概率。本發(fā)明的可減小金屬前介質(zhì)層中空洞形成概率的氮化硅制作方法依次進行第一預沉積工藝步驟、至少一主沉積工藝步驟、吹掃工藝步驟、抬升工藝步驟和抽風工藝步驟，其中，該主沉積工藝步驟包括第二預沉積工藝步驟、氮化硅沉積工藝步驟和氮氣處理工藝步驟。采用本發(fā)明可減少金屬前介質(zhì)層中空洞的形成概率，大大提高了金屬前介質(zhì)層的質(zhì)量。
文檔編號C30B29/10GK101451272SQ20071017157
公開日2009年6月10日 申請日期2007年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年11月30日
發(fā)明者張文廣, 強 徐, 鄭春生 申請人:中芯國際集成電路制造(上海)有限公司