[发明专利]用于形成低湿度介电膜的方法

说明书

相关申请的交叉引用

本发明根据35U.S.C.§119(e)要求2010年3月12日提出的美国临时申请第61/313,206号的优先权权益，所述美国临时申请的内容以全文引用方式并入本文以达成所有目的。

背景技术本发明一般地涉及半导体处理。更具体地，本发明关于用于形成低湿度介电膜或具有低湿度含量的介电膜的方法。本发明的实施例可用于形成低湿度掺杂或无掺杂的介电层，诸如硼磷硅酸盐玻璃(borophosphosilicate glass；BPSG)层、硼硅酸盐玻璃(borosilicate glass；BSG)层、磷硅酸盐玻璃(phosphosilicate glass；PSG)层及无掺杂的硅玻璃(undoped silicate glass；USG)层。此类介电层可用于，例如，形成金属前介电(pre-metal dielectric；PMD)层、金属间介电(inter-metal dielectric；IMD)层、浅沟槽隔离层、绝缘层等。

制造现代半导体装置的主要步骤之一为在半导体基板上形成介电层。如本领域所熟知，可藉由化学气相沉积(CVD)来沉积此类介电层。在常规的热CVD处理中，向基板表面供应反应气体，而热诱发化学反应在基板表面进行以制成期望薄膜。在常规的等离子体增强CVD(PECVD)处理中，形成受控等离子体以分解及/或赋能反应种类，从而制成期望薄膜。通常，在热CVD及PECVD处理中可使用温度、压力及/或反应物气体流速来控制反应速率。

为制成高品质装置，制造介电膜所需的要求日益严格。关于介电膜的考量之一为湿度含量或湿度亲和力。许多介电膜在沉积时具有低湿度含量，但在沉积之后迅速吸收湿度。通常，湿度亲和力随薄膜沉积温度减小而增加。因此，随当前倾向于较低热预算的趋势，湿度逐渐变成较显著的考虑因素。湿度可改变薄膜结构、减小薄膜应力及/或增加介电常数。用作PMD层或IMD层的介电膜中的湿度可引起金属及/或阻挡层的氧化。此可影响电气效能及对介电膜的粘着力。

因此，需要改良形成具有低湿度含量及/或低湿度亲和力的介电膜的方法。本申请解决了这些及其他需要。

发明内容

本发明的一些实施例提供了改良的方法，用于形成具有低湿度含量及/或具有低湿度亲和力的介电膜。举例而言，根据一实施例，一种用于在基板上形成PMD层及金属层的方法包括下列步骤：将基板置放于CVD处理腔室中，并在CVD处理腔室中在基板上形成第一氧化物层。使用热CVD处理在约450℃或更低温度及次大气压下形成所述第一氧化物层。热CVD处理使用包含臭氧及TEOS的第一处理气体。所述方法亦包括下列步骤：在CVD处理腔室中，在第一氧化物层上形成第二氧化物层。使用PECVD处理在约450℃或更低温度及次大气压下形成第二氧化物层。PECVD处理使用包含氧及TEOS的第二处理气体。在形成第一氧化物层及第二氧化物层期间，基板仍保持于CVD处理腔室中。所述方法亦包括下列步骤：自CVD处理腔室移除基板；在阻挡沉积腔室中，在第二氧化物层上形成阻挡层；以及在金属沉积腔室中，在阻挡层上形成金属层。

根据另一实施例，一种用于在基板上形成PMD层的方法包括下列步骤：将基板置放于CVD处理腔室中，并在CVD处理腔室中，在基板上形成第一氧化物层。使用热CVD处理在约450℃或更低温度及次大气压下形成第一氧化物层。所述方法亦包括下列步骤：在CVD处理腔室中的第一氧化物层上形成第二氧化物层。使用PECVD处理在约450℃或更低的温度及次大气压下形成第二氧化物层。在形成第一氧化物层及第二氧化物层期间，基板仍保持于CVD处理腔室中。所述方法亦包括下列步骤：自CVD处理腔室移除基板，并在除气腔室中将基板曝露至除气处理。除气处理处于约400℃或更高的温度及约12托或更小的压力下。

根据再一实施例，一种用于在基板上形成PMD层及金属层的方法包括下列步骤：将基板置放于CVD处理腔室中，并在CVD处理腔室中于基板上形成第一氧化物层。使用热CVD处理在约450℃或更低的温度及次大气压下形成第一氧化物层。所述方法亦包括下列步骤：在CVD处理腔室中，于第一氧化物层上形成第二氧化物层。使用PECVD处理在约450℃或更低的温度及次大气压下形成第二氧化物层。在形成第一氧化物层及第二氧化物层期间，基板仍然保持于CVD处理腔室中。所述方法亦包括下列步骤：自CVD处理腔室移除所述基板，并在除气腔室中将基板曝露至除气处理。除气处理处于约400℃或更高的温度及约12托或更小的压力下。所述方法亦包括下列步骤：在阻挡沉积腔室中，于第二介电层上形成阻挡层，并在金属沉积腔室中，于阻挡层上形成金属层。