TW475221B - Method for forming an insulating planarization layer - Google Patents

Description

475221 五、發明說明（1) 本發明係有關於一種半導體積體電路（integrated circuits ; ICs)的製程技術，特別是有關於一種利用高密 度電漿化學氣相沈積法（high density plasma chemical vapor deposition ; HDP-CVD)以形成絕緣平坦化層的方 法’此方法藉由操作參數的變更，可防止電漿引起的元件 損傷（plasma induce device damage ;PID)。 含有邏輯裝置（logic device)以及記憶體裝置 (memory device)之嵌入式（embedded)記憶體元件在形成 自我對準金屬矽化物（self —aligned metal silicide)之 後，通常需要利用次常壓化學氣相沈積法 (sub-atmosphere pressure CVD ; SACVD)或是常壓化學氣 相沈積法（atmosphere pressure CVD ;APCVD)以形成硼磷 石夕璃（borophosphosilicate glass ;BPSG)或侧石夕玻璃 (PSG )材料，然後再利用熱處理或是高溫回火製程以密化 (densify)與穩定化（stabilize)。上述BPSG/PSG材料是用 來當作絕緣性平坦化層。 然而隨著元件尺寸持續地縮小，上述方式形成的 BPSG/PSG材料的填溝能力（gap fiH)已無法完全符合ο·” 以下製程的需求，並且高溫回火的過程容易造成基底 之離子摻入區域的蝴（b〇ron)等離子往週邊擴散。 因此’有人採用高密度電漿化學氣相沈積方式 (H D P C V D)來形成上述絕緣性平坦化層，此能夠形成填溝能 力較佳以及品質較穩定的PSG或USG，並且不需要後續的高 溫回火製程，所以HDPCVD已漸漸地取代傳統的次常壓化學

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氣相沈積法（SACVD)或常壓化學氣相沈積法（Apcv 然而’利用此南密唐雷婿於與名4 方4 d # Μ - H 學軋相沈積的方式很容易 產生電水引起的70件損傷，例如電晶體之崩潰電壓 (breakdown voltage)較早發生，亦即閘極氧化 受到影響。 有鑑於此，本發明的目的在於提供一種絕緣平坦化層 的形成方法，$用於高密度電漿化學氣相沈積機台，此機 f具有一反應室（chamber)、提供沈積反應氣體之複數個 喷嘴（nozzles)、頂部射頻電源供應裝置（t〇p s〇urce RF)、側邊射頻電源供應裝置（side s〇Urce RF)，上述絕 緣層平坦化層的形成方法包括下列步驟：提供一半導體晶 圓；將上述半導體晶圓移至該反應室；由該等複數個喷嘴 供給裝置供給反應氣體，以在上述半導體晶圓表面形成一 既定厚度的絕緣平坦化層，此時上述側邊射頻電源供應裝 置採用1 500〜300 0W的電力，其中又以15^J^00W的電力更 佳0 再者’上述絕緣平坦化層的形成方法之中，該頂部射 頻電源供應裝置可以採用小於的電力。 而且，上述絕緣平坦化層的形成方法之中，該絕緣平 坦化層係填石夕玻璃層或是未摻雜矽玻璃層。 再者’上述絕緣平坦化層的形成方法之中，該絶緣平 坦化的厚度可以介於6〇〇〇~15〇〇〇埃之間。 根據上述目的，本發明亦提供另一種絕緣平坦化層的 形成方法，適用於高密度電漿化學氣相沈積機台，此機台

第5頁 475221 五、發明說明（3) 具有一反應室、提供沈積反應氣體之 頻電源供應裝置、側邊射頻電源供應 t個喷嘴、頂部射 坦化層的形成方法包括下列步驟··提^置、’，上述絕緣層平 上述半導體晶圓移至該反應室；由兮二=半導體晶圓；將 置供給反應氣體，以在上述半導體複數個噴嘴供給裝 於埃的絕緣平坦化層，此時上=s表^成一厚度小 置採用介於1 5 0 0〜4 0 0 〇 W的電力。 則邊射頻電源供應裝 也就是說，本發明在側邊射頻 的電力，通常採用小於傳統電力的應裝置採用特定 引起的元件損傷。另一概念是藉低電漿 度，以減輕電漿引起的元件損傷。氏、、、巴緣平坦化層的厚 為了讓本發明之上述目的、 二；文特舉-較佳實施例，並配合所：= : 圖式之簡單說明： ^圖係用來形成本發明絕緣平坦化 化學氣相沈積裝置。 河⑴皮尾水 一 f 2圖係'根據本發明實施例形成之絕緣平坦化層之剖 面思圖。 符號之說明 1 〇〜半導體基底。 1 2〜閘極氧化層。 1 4〜複晶矽閘極。 1 6〜側壁絕緣物。 1 8〜飯刻停止層。 2 0〜絕緣平坦化層。 1 0 0〜半導體晶圓。1 1 〇〜晶座。

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ϋυ人至。 130〜導入反應氣體之喷嘴。 1 4 0〜頂部射頻電源供應裝置。 1 5 0〜側邊射頻電源供應裝置。 第一實施例 以下，請參照第1圖，此圖顯示應用於本發明絕緣平 坦化層沈積的高密度電漿化學氣相沈積機台（例如Applied 公司製造的chamber，此機台具有一反應室12〇，用來導入 沈積用的反應氣體；複數個喷嘴丨3 〇，設置於上述反應室 1 20的内側表面，用來提供反應氣體；頂部射頻電源供應 裝置140 (top source RF)，設置於上述反應室12〇的頂 部，用來產生反應性離子（react i ve i〇n);以及側邊射頻 電源供應裝置150(side source RF)，以類似線圈（c〇il) 圍繞的方式設置於上述反應室丨2 〇的側邊，亦是用來提供 反應性離子；以及晶座110，用來承載由外部移入的導 體晶圓1 0 0。 ^ 本發明形成絕緣平坦化層的方法為，提供一半導體^ 圓，此晶圓1 00例如已完成若干半導體元件，然後，將此£ 半導體晶圓1 0 0移至上述反應室1 2 〇之内的晶座丨丨〇並且固 定住。接著，由上述複數個喷嘴丨3〇供給傳統的反應氣 體’同時將上述側邊射頻電源供應裝置丨5 〇調整為小於 300 0W的電力（例如1 50 0〜300 0W的電力），而將上述頂部射 頻電源供應裝置調整為小於2000W的電力，以形成一'既定 厚度的絕緣平坦化層。 其次’請參照第2圖，此圖顯示在含有邏輯裝置以

475221 卓 〇· % - 7 --案號 89119M0 7曰 修正炱 五、發明說明（5) 聊ί充 記憶體裝置之嵌入式（embedded)記憶體裝置形成絕緣平坦 化層之剖面示意圖。 第2圖之符號10表示半導體基底（此亦即上述之半導體 晶圓），符號12表示閘極氧化層（gate oxide)，符號14表 示複晶石夕閘極，符號1 6表示側壁絕緣物（s p a c e r )，而符號 18表示餘刻停止層（etching stop iayer)，符號2〇則表示 以本發明之方法形成之絕緣平坦化層，例如為厚度介於 6000 〜12000 埃的鱗石夕玻璃層（ph〇Sph〇siiicate glass ; PSG)或疋未換雜碎玻璃（und〇ped silicate glass ; USG)，用來當作金屬間介電層。 第一實施例 本實施例與第一實施例的作法相同，除了將絕緣平坦 化層的厚度調整為3000埃以下，以及在側邊射頻電源供應 ，置150採用介於15〇〇〜4〇〇(^的電力以外。也就是說，若 疋降低絕緣平坦化層，則可以採用範圍較寬的側邊射頻電 比較例 ，除了在側邊射頻電 ，以形成大於6000埃 、 比較例與第一實施例的作法相同 源供應裝置1 50採用大於31 00W的電力 的絕緣平坦化層以外。 發明之特徵與效果 機徵之一在於，將高密度電漿化學氣相沈積 Ϊ :15〇=二電源供應裝置的電力調整至小於3_W(尤 其疋1500〜2500W) ’此時即使絕緣平坦化層之厚度高達尤

475221 五、發明說明（6) 6 〇 0 0〜1 2 0 0 0埃之間，仍然可消除電漿引起的元件損傷。 本發明的另一特徵在於，利用高密度電漿化學氣相沈 積機台形成厚度小於3 〇 〇 〇埃之絕緣平坦化層，此亦可減輕 因電漿引起的元件損傷。 再者’結合第一實施例（side s〇urce RF小於3 0 0 0W) 以及第二實施例（平坦化層的厚度小於3〇〇〇埃）的特徵，能 夠更進一步地達成本發明之功效。

本發明功效由各種晶圓性能測試，例如崩潰電壓測隸 (Vbd=e^ = r^ment)、Antenna測試而得到證實。 D 雖然本發明已以較佳眘 定者為準 限定本發明，任何熟習此項 ？昌路如上，然其並非用α 神和範圍内，當可作更動輿技蟄者，在不脫離本發明之韻 當視後附之申請專利範圍^ 因此本發明之保護範ζ

Claims (1)

1. 六、申請專利範圍 1 · 一種 化學氣相沈 氣體之複數 源供應裝置 驟： 提供 將上述 由該等 半導體晶圓 述側邊射頻 2.如申 方法，其中 力。 3 ·如申 方法，其中 4 ·如申 方法，其中 5 ·如申 方法，其中 6 ·如申 方法，其中 電力。 絕緣平坦 積機台， 個喷嘴、 ，上述絕 半導體晶 半導體晶 複數個噴 表面形成 電源供應 睛專利範 該頂部射 請專利範 該絕緣平 5月專利範 該絕緣平 請專利範 該絕緣平 請專利範 該侧邊射 化層的形成方法，適用於高密度 此機合I女 c； ^ ^ Q具有一反應室、提供沈積反 頂部射頻電源供應裝置、側邊射頻= 緣層平坦化層的形成方法包括下列^ 圓； 圓移至該反應室； 嘴供給裝置供給反應氣體，以在上迷 二既定厚度的絕緣平坦化層，此時1 裝置採用1500〜300 0 W的電力。 圍第1項所述之絕緣平坦化層的形成 頻;電源供應裝置採用小於2〇〇〇w的電 圍第1項所述之絕緣平坦化層的形成 坦化層係碟石夕破璃層。 圍第1項所述之絕緣平坦化層的形成 坦化層係未摻雜矽玻璃層。 圍第1項所述之絕緣平坦化層的形成 坦化的厚度介於60 0 0〜1 50 0 0埃之間。 圍第1項所述之絕緣平坦化層的形成 頻電源供應裝置係採用丨5 〇 〇〜2 5 0 0 W白( 7 — 化學氣柏，=緣平坦化層的形成方法，適用於高密度電漿 貝機台，此機台具有一反應室、提供沈積反應

   六、申請專利範圍 頻電源供應裝置、 坦化層的形成方法 U邊射頻電 包括下列步 氣體之複數個噴嘴、頂部 源供應裝置，上述絕緣厣早 驟： 日卞 提供一半導體晶圓； 將上述半導濟曰n 由节辇、—奴γ日日圓移至該尽應室； 田β等複數個喷嘴 半導體晶圓表面形成—/、、、、5衣置供給反應氣聽/，以在上述 此時上述側邊射頻^厚度小於3GGG埃的絕緣平坦化層， 力。 ’、私'原供應裝置採用介於1500〜4000W的電 方>· t申印專利範圍第7項所述之絕緣平坦化層的形成 9 :絕緣Μ化層係鱗石夕玻璃層。 申巧專利範圍第7項所述之絕緣平坦化層的形成 ' 其中该絕緣平垣化層係未摻雜矽玻璃層。 方、、1 〇 ·如申請專利範圍第7項所述之絕緣平坦化層的形成 a法’其中該頂部射頻電源供應裝置採用小於2 0 0 0W的電