[发明专利]可减小金属前介质层中空洞形成概率的氮化硅制作方法有效

专利信息
申请号: 200710171575.X 申请日: 2007-11-30
公开(公告)号: CN101451272A 公开(公告)日: 2009-06-10
发明(设计)人: 徐强;张文广;郑春生 申请(专利权)人: 中芯国际集成电路制造(上海)有限公司
主分类号: C30B29/38 分类号: C30B29/38;C30B25/00;H01L21/205
代理公司: 上海思微知识产权代理事务所 代理人: 屈 蘅;李时云
地址: 2012*** 国省代码: 上海;31
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摘要:
搜索关键词: 减小 金属 介质 空洞 形成 概率 氮化 制作方法
【说明书】:

技术领域

发明涉及氮化硅制作工艺,尤其涉及一种可减小金属前介质层中空洞形 成概率的氮化硅制作方法。

背景技术

在半导体制造领域,随着最小特征尺寸(CD)的不断减小,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。但随着CD尺寸的进一步减小, 当其进入65纳米及其以下节点时,半导体器件间需填充的空隙的最小间距已小 至25纳米,此时通过HDP CVD工艺制造直接覆盖半导体器件的金属前介质层 (PMD)时会在PMD中产生空洞。

在填孔能力、淀积质量和电学特性等综合性能优于HDP CVD工艺的绝缘介 质填充工艺出现前,只能通过优化半导体器件各部件的尺寸或优化位于半导体 器件与PMD间的接触抗蚀层(CESL)来改善PMD中的空洞现象。但半导体器件 的各部件尺寸已被优化到极限,故通过优化半导体器件各部件的尺寸来改善PMD 中的空洞现象已不可行。当CESL阶梯覆盖率过大时,其会增大半导体器件间需 填充空隙的纵宽比,从而增大了PMD中产生空洞的概率。故可通过降低CESL的 阶梯覆盖率来改善PMD中的空洞现象。

现CESL通常为氮化硅(SiN),其制作方法包括以下步骤:第一预沉积工 艺步骤、第二预沉积工艺步骤、主沉积工艺步骤、吹扫工艺步骤、抬升工艺步 骤和抽风工艺步骤,其中,该第一预沉积工艺步骤的工艺参数为:预沉积温度 为400摄氏度,氨气流量为100标况毫升每分,硅烷的流量为75标况毫升每分, 氮气流量为20000标况毫升每分,压力为800帕斯卡,预沉积时间为5秒;该 第二预沉积工艺步骤的工艺参数为:预沉积温度为400摄氏度,氨气流量为50 标况毫升每分,硅烷的流量为25标况毫升每分,氮气流量为20000标况毫升每 分,压力为800帕斯卡,预沉积时间为5秒;该主沉积工艺步骤的工艺参数为: 沉积温度为400摄氏度,微波功率为55瓦,氨气流量为50标况毫升每分,硅 烷的流量为25标况毫升每分,氮气流量为20000标况毫升每分,压力为800帕 斯卡,沉积时间为82.2秒;该吹扫工艺步骤的工艺参数为:吹扫温度为400摄 氏度,氮气流量为20000标况毫升每分,压力为800帕斯卡,吹扫时间为5秒; 该抬升工艺步骤的工艺参数为:温度为400摄氏度,氮气流量为20000标况毫 升每分,压力为800帕斯卡,时间为10秒;该抽风工艺步骤的工艺参数为:处 理温度为400摄氏度,处理时间为5秒。通过上述工艺制成的氮化硅在半导体 器件的顶端、底部和侧壁的厚度分别为357埃、227埃和179埃,故氮化硅的侧 壁阶梯覆盖率和底端阶梯覆盖率分别为50.14%和63.59%,此时该较大值的侧壁 阶梯覆盖率和底端阶梯覆盖率会导致PMD中产生空洞的概率被大大增加。

因此,如何提供一种可减小金属前介质层中空洞形成概率的氮化硅制作方 法以通过减小氮化硅在半导体器件上的阶梯覆盖率来减小金属前介质层中产生 空洞的概率,已成为业界亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可减小金属前介质层中空洞形成概率的氮化硅 制作方法,通过所述制作方法可减小半导体器件的阶梯覆盖率,为填充金属前 介质层提供了具有更小纵宽比的间隙,从而可大大减小金属前介质层中空洞形 成概率。

本发明的目的是这样实现的:一种可减小金属前介质层中空洞形成概率的 氮化硅制作方法,该氮化硅制作在已制成半导体器件的硅衬底上,且其在制作 金属前介质层前制作,该氮化硅制作方法包括第一预沉积工艺步骤、至少一主 沉积工艺步骤、吹扫工艺步骤、抬升工艺步骤和抽风工艺步骤,其中,该主沉 积工艺步骤包括第二预沉积工艺步骤、氮化硅沉积工艺步骤和氮气处理工艺步 骤,其中,在氮化硅沉积工艺步骤中,沉积温度为400至480摄氏度,微波功 率为50至60瓦,氨气流量为50标况毫升每分,硅烷的流量为25标况毫升每 分,氮气流量为20000标况毫升每分,压力为800帕斯卡,沉积时间为5秒或 者40秒或者85秒;在氮气处理工艺步骤中,处理温度为400至480摄氏度, 微波功率为50至60瓦,氮气流量为20000标况毫升每分,压力为800帕斯卡, 处理时间为10秒。

在上述的可减小金属前介质层中空洞形成概率的氮化硅制作方法中,该氮 化硅制作方法具有多个主沉积工艺步骤。

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