[发明专利]伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法

说明书

本发明涉及一种伴随介电层形成阻挡层的半导体制程方法，尤其涉及一种利用同一高密度等离子体化学气相沉积设备，而在形成一介电层过程中，先形成一阻挡层的半导体制造方法。

在逻辑元件的半导体制造技术中，一般在多晶硅栅极及硅化金属层形成后，会在元件上形成一阻挡层，接着，在阻挡层之上形成一介电层。

如上所述，现有的阻挡层通常利用等离子体加强化学气相沉积(PECVD)法来形成，而介电层通常利用高密度等离子体加强化学气相沉积(HDPCVD)法来形成。

如图1所示，在现有技术的半导体制造技术中，必须将形成栅极11的晶片1送至一PECVD设备中，利用氢化硅(SiH₄)与一氧化二氮(N₂O)或氢化硅(SiH₄)、氨气(NH₃)与氮气(N₂)来进行PECVD，以形成以氧化硅(Si_xO_y)或氮化硅(Si_xN_y)为材料的阻挡层12，以便获得一形成阻挡层12的晶片1，如图2所示。

接着，将形成阻挡层12的晶片1送至一HDPCVD设备中，利用氢化硅与氧气(O₂)或氢化硅、氧气与氢化磷(PH₃)或氢化硅、氧气、氢化磷与含硼化合物来进行HDPCVD的制程，以形成以无掺杂硅玻璃(Undoped Silicate Glass，USG)或磷硅玻璃(Phosphosilicate Glass，PSG)或硼磷硅玻璃(Borophosphosilicate Glass，BPSG)为材料，来获得一形成介电层13的晶片1，如图3所示。

如上所述，在现有技术半导体制造技术中，阻挡层与介电层的形成必须利用一PECVD设备与一HDPCVD设备分别进行，所以在上述半导体制造过程中，必须有一PECVD设备与一HDPCVD设备的固定成本。另外，在完成形成阻挡层12后，必须将形成有阻挡层12的晶片1从PECVD设备传送至HDPCVD设备，其所耗费的时间也是半导体制造的成本。上述的成本将反映在产品价格上，因而造成产品的市场竞争力低。因此，若能使用一CVD设备来形成阻挡层与介电层，如此将可减少购买CVD设备的固定成本与半导体制造的时间成本。

另外，在形成阻挡层12时，由于晶片1上的栅极11非常多且非常靠近，所以容易在栅极11间的阻挡层12中形成许多孔洞(void)14，由于这些孔洞(void)14的存在可能造成半导体元件的短路，所以会降低半导体元件的可靠性(reliability)。

如上所述，在半导体制造技术中，如何在制造过程中减少CVD设备种类的使用，以缩短制造时间，进而节省半导体制造的成本，以及如何减少阻挡层的孔洞以确保半导体元件的品质，实乃半导体制造技术急待改进的课题。

发明概要

针对上述问题，本发明的目的在于提供一种能够利用同一CVD设备进行阻挡层与介电层的形成，以减少购买CVD设备的固定成本、与制造半导体的时间成本的伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法。

本发明的另一目的是提供一种能够利用一般的高密度等离子体(HDP)对阻挡层的轰击，而能有效率地打开阻挡层上的孔洞的伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法。

如上所述，本发明的特征在于利用同一CVD设备，先在没有偏压的条件下形成阻挡层，然后在施加偏压的条件下形成介电层，以减少CVD设备的使用，而且在阻挡层的分子排列尚未紧密的情况下，利用形成介电层的高密度等离子体便能有效地打开阻挡层上的孔洞。

为达上述的目的，本发明提供一种伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法，其利用在一高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)设备，以便于一晶片上形成多晶硅栅极与硅化金属层制程后，而在同一沉积设备中，使一阻挡层伴随介电层而形成于晶片上，其方法是先在未施加偏向高频电压状态下，使用一反应气体混合物在一晶片上形成一阻挡层，然后在施加偏向高频电压状态下，使用反应气体混合物在形成有阻挡层的晶片上形成一介电层。

由于依本发明的伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法只需使用一HDPCVD设备，所以能够减少购买PECVD设备的固定成本；另外，因为只在一HDPCVD设备上进行阻挡层与介电层的化学气相沉积，所以能够减少半导体制造的时间。

另外，由于依本发明的伴随介电层形成阻挡层的半导体制造方法是在阻挡层形成后，立即进行介电层的化学气相沉积，所以在此形成的高密度等离子体能够有效率地打开阻挡层上所有的孔洞。