[发明专利]确定最佳高频偏压值的方法

说明书

技术领域

本发明涉及高密度等离子体化学气相淀积制程，尤其涉及确定最佳高频偏压值的方法。

背景技术

高密度等离子体化学气相淀积(HDP CVD)工艺自20世纪90年代中期开始被先进的芯片工厂采用以来，以其卓越的填孔能力，稳定的淀积质量，可靠的电学特性等诸多优点而迅速成为0.25微米以下先进工艺的主流。高密度等离子体化学气相淀积的突破创新之处就在于在同一个反应腔中同步地进行淀积和刻蚀的工艺。在常见的高密度等离子体化学气相淀积制程中，淀积工艺通常是由SiH₄(四氢化硅)和O₂(氧气)的反应来实现，而蚀刻工艺通常是由Ar(氩气)和O₂的溅射来完成。

高密度等离子体化学气相淀积是等离子体在低压下以高密度混合气体的形式直接接触到反应腔中晶圆的表面。为了形成高密度等离子体，需要有激发混合气体的高频偏压源(Bias RF)，并直接使高密度等离子体到达晶圆表面。在高密度等离子体化学气相淀积反应腔中，主要是由电感耦合等离子体反应器(ICP)来产生并维持高密度的等离子体。

随着高频偏压源的阴极使用时间的推移，阴极表面受到损伤，变得很粗糙，很容易吸附一些微尘，这些微尘颗粒会产生电弧，导致反应腔内的微尘颗粒增多，从而影响晶圆的良率。

发明内容

本发明的目的在于提供一种确定最佳高频偏压值的方法，在该最佳高频偏压值的作用下，可有效减少阴极的损伤。

为实现上述目的，本发明提供一种确定最佳高频偏压值的方法，其中，该方法包括如下步骤：a.选择若干待测试的晶圆；b.测试每一个晶圆在不同高频偏压值下反应腔内的微尘颗粒的数量；c.测试每一个晶圆在不同高频偏压值下的反应腔体的温度；d.在不影响反应腔内温度稳定性的前提下，选择反应腔内的微尘颗粒数量最少的高频偏压值作为最佳高频偏压值。

步骤c首先设置一个高频偏压值，将待测试晶圆依次送入反应腔内反应，测试每一个晶圆反应后反应腔内的微尘颗粒数量，然后再设置一个高频偏压值，重复上述步骤。

步骤d首次设置一个高频偏压值，将待测试晶圆依次送入反应腔内反应，测试每一个晶圆反应后反应腔内的温度，然后再设置一个高频偏压值，重复上述步骤。

步骤d在测试反应腔温度之前先结束SiH₄(四氢化硅)的充入。

在不同的高频偏压值下，选择反应腔内温度变化较为平缓作为可保证反应腔内温度稳定性的前提。

与现有技术相比，本发明揭露了高频偏压值与微尘颗粒以及高频偏压值与反应腔温度之间的关系，并在不影响反应腔内温度稳定性的前提下，获取最佳的偏压值，在该偏压值作用下，可以有效避免电弧的产生，有效减少阴极的损伤，从而将反应腔内的微尘颗粒数量控制在最小的范围内。

具体实施方式

本发明揭露了高频偏压值和反应腔内的微尘颗粒之间的关系，随着测试晶圆个数的增加，高频偏压值越大，反应腔内产生的微尘颗粒数量就越多。

本发明还揭露了高频偏压值和反应腔内温度之间的关系，随着测试晶圆个数的增加，高频偏压源的阴极吸收的阳离子越多，反应腔内的温度就越稳定。

本发明确定最佳高频偏压值的方法包括如下步骤，首先对送入反应腔的待测试的晶圆编号，测试每一个晶圆在不同高频偏压值下反应腔内的微尘颗粒的大小。

首先设置一个高频偏压值，将待测试晶圆依次送入反应腔内反应，测试每一个晶圆反应后反应腔内的微尘颗粒数量，然后再设置一个高频偏压值，重复上述步骤。表1列出了编号为1至4的晶圆在不同的偏压电压值下测试得到反应腔内的0.2微米微尘颗粒数量。

可以看出，当第5个晶圆在反应腔内反应时，偏压3000V和3500V的作用下，反应腔内微尘颗粒的数量均大量的增多。

表1

然后，测试每一个晶圆在不同高频偏压值下的反应腔体的温度。先设置一个高频偏压值，将待测试晶圆依次送入反应腔内反应，测试每一个晶圆反应后反应腔内的温度，再设置一个高频偏压值，重复上述步骤。请参阅表2，列出了编号为1至4的晶圆在不同的偏压电压值下测试得到的反应腔的温度。反应腔的温度是在关闭SiH₄后测试的。

表2

最后分析表1和表2，获得最适合的偏压值，例如，在本发明的实施例中，得到最适合的高频偏压值为2500V。

在本发明的其他实施例中，为了获取更为精确的高频偏压值，可以测试更多的晶圆，得到更多相应的取值。

本发明揭露了高频偏压值与微尘颗粒以及高频偏压值与反应腔温度之间的关系，并在不影响反应腔内温度稳定性的前提下，获取最佳的偏压值，在该偏压值作用下，可以有效避免电弧的产生，有效减少阴极的损伤，从而将反应腔内的微尘颗粒数量控制在最小的范围内。