[发明专利]应用于钨化学气相沉积工艺的气体传输系统

说明书

技术领域

本发明涉及半导体制造领域，且特别涉及一种应用于钨化学气相沉积工艺 的气体传输系统。

背景技术

钨化学气相沉积(WCVD)工艺因其优异的空隙填充能力成为铝工艺通孔 和接触的主要金属化技术。钨在集成电子学中通常被用作高传导性的互连金属、 金属层间的通孔(Via)和垂直接触的接触孔(Contact)以及铝和硅间的隔离层。

虽然钨可以通过蒸发的方法来沉积，不过物理溅射(PVD)和化学气相沉 积(CVD)还是首选的技术。化学气相沉积薄膜相比物理溅射薄膜有很多优势： 低电阻率、对电迁移的高抵抗力，以及填充小通孔时优异的平整性。

另外，化学气相沉积工艺的阶梯覆盖能力先天地超过物理溅射工艺，垂直 接触和通孔可以很容易地被填充且没有空缺。化学气相沉积的钨还可以在金属 和硅上进行选择性沉积。化学气相沉积方法的钨可以由氟化钨(WF6)制备而 成。最常见的WCVD工艺主要反应气体有六氟化钨(WF6)以及氢气(H2)或 甲硅烷(SiH4)。

钨化学气相沉积系统(WCVD SYSTEM)是半导体集成电路制造设备中常 用来生成钨金属连接的化学气相沉积系统。它结合高温，真空环境，通过化学 气体参与反应，在晶圆表面产生工艺性能优异的钨金属薄膜，该金属薄膜经过 化学机械研磨系统(CMP)研磨后，即得到钨金属连接线。钨化学气相沉积 (WCVD)是热化学气相沉积(HIGH TEMPERATURE CVD)的一种，其沉积 发生的激活能量是由高温衬底提供的，反应气体先在混合器里面混合，然后流 入工艺腔内发生化学反应，并在晶圆表面形成纯钨薄膜。

当前采用的脉冲成核层(pulsed nucleation layer，PNL)沉积技术应用十分广 泛，然而研究发现采用PNL沉积技术的钨生长设备的有效利用率仅为58.2％， 远远低于传统的钨生长设备89％的利用率，若PNL设备能够达到传统的钨生长 设备的利用率，则每台PNL设备的日生产量将大大增加。经过研究发现PNL钨 生长设备的低有效利用率是因为其中的工艺过程抽气泵(process pump)出现错 误警报，传统的解决方法是更换工艺过程抽气泵来解决这个问题，然而当更换 新的工艺过程抽气泵之后这个问题并没有得到有效解决，出现错误警报的频率 并没有明显的下降。因此急需找到一种方法能够有效降低工艺过程抽气泵出现 错误警报的频率，提高PNL钨生长设备有效使用率。

发明内容

本发明提出一种应用于钨化学气相沉积工艺的气体传输系统，其能够有效 降低工艺过程抽气泵出现错误警报的频率，解决PNL钨生长设备的低有效利用 率的问题。

为了达到上述目的，本发明提出一种应用于钨化学气相沉积工艺的气体传 输系统，包括反应室，第一抽气泵和第二抽气泵，以及尾气处理装置，所述反 应室通过多个反应气体管道供气，所述第一抽气泵通过反应生成气体管道与所 述反应室相连，所述第二抽气泵通过背面气体抽气管道与所述反应室相连，所 述第一抽气泵和其中之一所述多个反应气体管道之间连接有第一回转气体管 道，所述第一抽气泵和第二抽气泵连接于所述尾气处理装置，其中所述其中另 一所述多个反应气体管道和所述第二抽气泵之间连接有第二回转气体管道。

可选的，所述多个反应气体管道传输的气体分别为SiH4、WF6以及H2， 它们之间的比例为200:465:7200。

可选的，所述第一回转气体管道传输的气体为WF6，所述第二回转气体管 道传输的气体为SiH4。

可选的，所述反应室内部具有反应喷头和用于放置硅片的加热器，所述反 应喷头连接于所述反应气体管道，用于向所述硅片提供反应气体。

可选的，所述加热器连接有背面气体供气管道，用于提供背面气体以保持 所述硅片和所述加热器之间的压力。

可选的，所述背面气体为Ar和H2的混合气体，其比例为1200:4000。

可选的，所述反应生成气体管道传输的气体为HF和SiF4，其比例为4:1～ 6:1。