CN102446839A - 一种前金属介电质层的淀积方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种前金属介电质层的淀积方法，其中，包括下列步骤：在半导体基体表面淀积孔洞填充层；在孔洞填充层上方淀积过渡层，以增加其前序薄膜和其后续薄膜之间的粘合力；以及在过渡层上方进行主体薄膜淀积，为其后续的平坦化工艺淀积一定厚度的薄膜。过渡层通过高密度等离子体化学气相沉积法来沉积。过渡层的淀积速率在孔洞填充层的淀积速率和主体薄膜的淀积速率之间。与已有技术相比，本发明的有益效果在于：采用本发明进行前金属介电质层薄膜的淀积，可以减小颗粒缺陷的产生，提高产品良率。
Description
技术领域
本发明涉及集成电路制造领域，尤其涉及一种前金属介电质层的淀积方法。
背景技术
在半导体集成电路制造工艺中，通过一系列的光刻、蚀刻、淀积和平坦化等工艺在衬底上形成器件，并在所述器件上形成连接各个器件的金属互连结构，所述器件和金属互连结构通过前金属介电质层中的接触插塞连接。其中，前金属介电质层（Pre-Metal Dielectric，简写为PMD）界于多晶硅与第一个金属层的介电质，其覆盖于器件之上，用做器件与金属互连结构的绝缘层。
通常利用磷硅玻璃来做为半导体前金属介电质层，硼磷硅玻璃（Boro-phospho-silicate Glass，简写为BPSG），即掺杂了硼和磷的二氧化硅作为第一层金属前介电质（PMD）以及金属层间介电质（IMD）在IC制造中有着广泛的应用。该前金属介电质层需要一定的填充孔洞的能力，在技术节点为0.13nm以下时，通常采用HDPCVD的方法来实现，HDPCVD（High Density Plasma Chemical Vapor Deposition，高密度等离子体化学气相沉积）法具有溅射（Sputtering，简写为S）与淀积（Deposition，简写为D）两个功能，通过控制S/D的比例，可以使得该制程具有一定的填充能力。
通常可以将前金属介电质层的淀积过程划分为两个大的步骤，如图1所示，第一步为孔洞填充过程，该步骤的特点为淀积速率小（<20A/S），具有较高的S/D比值（>0.40），主要目的为空洞的填充；第二步为主体薄膜淀积过程，该步骤的特点为淀积速率大（>600A/S），具有较低的S/D比值（<0.2），其主要目的是为其后续的平坦化工艺而淀积一定厚度的薄膜。上述前金属介电质层的分步淀积过程即能够满足孔洞的填充，又能够很好地平衡机台加工晶片的效率。
然而，由于两步淀积的薄膜其淀积参数设定相差较大，薄膜的性质也有一定的差异，其中差异比较大的一个参数即为薄膜的应力，较低淀积速率的薄膜其应力现对较大，而较高淀积速率的薄膜应力较小。两种应力差异较大的薄膜结合在一起时，它们的粘合力较差，从而容易产生颗粒的缺陷。该颗粒缺陷是指：在进行淀积薄膜的过程中，不但会在晶圆上进行淀积，同时也会在反应腔的内壁上进行淀积，即反应腔内壁上不仅存在有应力较大淀积速率小的第一层薄膜，也存在有应力较小淀积速率大的第二层薄膜。这种高低应力组合的薄膜之间的粘结力相对较差，从而在加工晶片的过程中，容易从反应腔内壁剥离而掉落到晶片中形成颗粒缺陷，影响半导体的良率。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种前金属介电质层的淀积方法，用以改善工艺过程中的颗粒缺陷，提高产品良率。
本发明的目的是通过下述技术方案实现的：
一种前金属介电质层的淀积方法，其中，包括下列步骤：
在半导体基体表面淀积孔洞填充层；
在孔洞填充层上方淀积过渡层，以增加其前序薄膜和其后续薄膜之间的粘合力；以及
在过渡层上方进行主体薄膜淀积，为其后续的平坦化工艺淀积一定厚度的薄膜。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，过渡层通过高密度等离子体化学气相沉积法来沉积。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，过渡层的淀积速率在孔洞填充层的淀积速率和主体薄膜的淀积速率之间。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，过渡层的淀积速率在50A/S与80A/S之间。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，淀积孔洞填充层的淀积速率<20A/S，溅射与淀积的比值>0.40，压应力>200MPa。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，主体薄膜的淀积速率>600A/S，溅射与淀积的比值<0.20，压应力<100MPa。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，淀积过渡层的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：30-40sccm，O2：100-200sccm，PH3：10-15sccm，He：400-600sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为200-500A。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，淀积孔洞填充层的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：10-20sccm，O2：50-100sccm，PH3：1-4sccm，He：300-400sccm，高频频率3000-5000W，低频频率1000-3000W，中频频率5000-7000W，薄膜沉积厚度为1000-2000A。
上述前金属介电质层的淀积方法，其中，淀积主体薄膜的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：50-80sccm，O2：200-300sccm，PH3：15-30sccm，He：800-1000sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为4000-6000A。
与已有技术相比，本发明的有益效果在于：采用本发明进行前金属介电质层薄膜的淀积，可以减小颗粒缺陷的产生，提高产品良率。
附图说明
图1是现有技术中前金属介电质层的淀积方法的流程示意框图；
图2是本发明前金属介电质层的淀积方法的流程示意框图。
具体实施方式
下面结合原理图和具体操作实施例对本发明作进一步说明。
如图2所示，本发明前金属介电质层的淀积方法包括下列步骤：(1) 先在半导体基体表面淀积孔洞填充层PMD1；(2) 在孔洞填充层PMD1上方淀积过渡层，以增加其前序薄膜和其后续薄膜之间的粘合力；(3) 在过渡层上方进行主体薄膜PMD2淀积，为其后续的平坦化工艺淀积一定厚度的薄膜。该过渡层薄膜的淀积速率介于PMD1和PMD2之间，且采用通过高密度等离子体化学气相沉积法（HDPCVD）来沉积，主要目的就是为了增强其与PMD1、PMD2之间的粘合力。
过渡层的淀积速率在孔洞填充层PMD1的淀积速率和主体薄膜PMD2的淀积速率之间，具体是在50A/S与80A/S之间。本实施例中的淀积孔洞填充层的淀积速率<20A/S，溅射与淀积的比值>0.40，压应力>200MPa。
主体薄膜PMD2的淀积速率>600A/S，溅射与淀积的比值<0.20，压应力<100MPa。
淀积过渡层的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：30-40sccm，O2：100-200sccm，PH3：10-15sccm，He：400-600sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为200-500A。
淀积孔洞填充层PMD1的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：10-20sccm，O2：50-100sccm，PH3：1-4sccm，He：300-400sccm，高频频率3000-5000W，低频频率1000-3000W，中频频率5000-7000W，薄膜沉积厚度为1000-2000A。
淀积主体薄膜PMD2的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：50-80sccm，O2：200-300sccm，PH3：15-30sccm，He：800-1000sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为4000-6000A。
综上所述，采用本发明进行前金属介电质层薄膜的淀积，可以减小颗粒缺陷的产生，提高产品良率。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但本发明并不限制于以上描述的具体实施例，其只是作为范例。对于本领域技术人员而言，任何对该前金属介电质层的淀积方法进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作出的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。
Claims (9)
1.一种前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，包括下列步骤：
在半导体基体表面淀积孔洞填充层；
在孔洞填充层上方淀积过渡层，以增加其前序薄膜和其后续薄膜之间的粘合力；以及
在过渡层上方进行主体薄膜淀积，为其后续的平坦化工艺淀积一定厚度的薄膜。
2.根据权利要求1所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，过渡层通过高密度等离子体化学气相沉积法来沉积。
3.根据权利要求2所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，过渡层的淀积速率在孔洞填充层的淀积速率和主体薄膜的淀积速率之间。
4.根据权利要求3所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，过渡层的淀积速率在50A/S与80A/S之间。
5.根据权利要求1所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，淀积孔洞填充层的淀积速率<20A/S，溅射与淀积的比值>0.40，压应力>200MPa。
6.根据权利要求1所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，主体薄膜的淀积速率>600A/S，溅射与淀积的比值<0.20，压应力<100MPa。
7.根据权利要求4所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，淀积过渡层的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：30-40sccm，O2：100-200sccm，PH3：10-15sccm，He：400-600sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为200-500A。
8.根据权利要求5所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，淀积孔洞填充层的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：10-20sccm，O2：50-100sccm，PH3：1-4sccm，He：300-400sccm，高频频率3000-5000W，低频频率1000-3000W，中频频率5000-7000W，薄膜沉积厚度为1000-2000A。
9.根据权利要求6所述的前金属介电质层的淀积方法，其特征在于，淀积主体薄膜的淀积参数还包括：通入气体：SiH4：50-80sccm，O2：200-300sccm，PH3：15-30sccm，He：800-1000sccm，高频频率6000-7000W，低频频率1000-3000W，中频频率6000-7000W，薄膜沉积厚度为4000-6000A。
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