一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半导体结构技术

本发明专利技术特别涉及一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半导体结构。所述改善PETEOS薄膜缺陷的方法包括以下步骤：步骤1，在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜；步骤2，向所述半导体衬底所在的工艺腔室内通入第一反应气体和第二反应气体，对第一反应气体和第二反应气体的混合气体进行激发形成等离子体，利用所述等离子体对PETEOS薄膜的上表面进行等离子体处理；所述第一反应气体为氧化性气体，所述第二反应气体为惰性气体或氮气。通过本发明专利技术的方法可以增加薄膜表面活性，有效降低薄膜表面氢键含量，从而改善薄膜表面小丘缺陷，满足现有双重曝光工艺的技术要求。

Method for improving defect of PETEOS film and semiconductor structure

The invention particularly relates to a method for improving the defect of a PETEOS film and a semiconductor structure. The method to improve the defects in PETEOS films comprises the following steps: 1, PETEOS film formed on a semiconductor substrate deposition; step 2, the process chamber located to the semiconductor substrate into the gas and the second reaction gas mixture on the first reaction, the first reaction gas and second reaction gas to stimulate the formation of plasma, on the surface of PETEOS film by plasma treatment using the plasma; the first reaction gas for oxidizing gases, the second reaction gas is inert gas or nitrogen. By adopting the method of the invention, the surface activity of the film can be increased, the hydrogen content of the surface of the film can be effectively reduced, and the defect of the hillock on the surface of the film can be improved, thus meeting the technical requirements of the existing double exposure process.

【技术实现步骤摘要】
一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半导体结构
本专利技术涉及半导体集成电路制造领域，特别涉及一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半导体结构。
技术介绍
近年来，以TEOS(正硅酸乙酯)和氧气作为原料，采用PECVD(等离子体增强化学气相沉积)沉积PETEOS(等离子体增强正硅酸乙脂)薄膜的技术在半导体集成电路工艺中越来越受到重视。采用TEOS和氧气为原料生长PETEOS薄膜的优点之一就是台阶覆盖性好，因其TEOS表面的迁移率大，可避免低密度区域或者空洞的产生。PETEOS工艺的另一优点是由于用等离子体激活，沉积薄膜的温度降低，因此被广泛运用到半导体器件的金属层互连上。半导体器件自对准双重曝光工艺整合技术可实现小于光刻机极限尺寸的曝光图形，底部PETEOS介质薄膜质量对该方法起决定性作用。底部的PETEOS介质薄膜质量好，在其表面生长的其他介质薄膜质量就好。但是现有的技术生长的PETEOS薄膜表面存在较多的小丘缺陷，小丘的粒径和颗数导致在PETEOS薄膜表面生长的其他介质薄膜层质量变差，从而导致其他介质薄膜表面质量无法满足现有双重曝光技术工艺节点的要求。因此如何获得一种表面小丘缺陷少的PETEOS薄膜，并且满足现有双重曝光工艺技术要求就显得十分必要。
技术实现思路
本专利技术提供了一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法和半导体结构，解决了以上所述的技术问题。本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，包括以下步骤:步骤1，在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜；步骤2，向所述半导体衬底所在的工艺腔室内通入第一反应气体和第二反应气体，对第一反应气体和第二反应气体的混合气体进行激发形成等离子体，利用所述等离子体对PETEOS薄膜的上表面进行等离子体处理；所述第一反应气体为氧化性气体，所述第二反应气体为惰性气体或氮气。本专利技术的有益效果是：本专利技术的技术方案通过对PETEOS薄膜远离所述半导体衬底的表面进行等离子体处理，可增加薄膜表面活性，有效降低薄膜表面氢键含量，从而改善薄膜表面小丘缺陷，满足现有双重曝光工艺技术节点要求。在上述技术方案的基础上，本专利技术还可以做如下改进。进一步，所述第一反应气体为氧气或者臭氧。采用上述进一步方案的有益效果：本进一步技术方案的第一反应气体采用氧气或者臭氧，能产生氧等离子，可以增加PETEOS薄膜表面活性,降低PETEOS薄膜表面的氢键含量，从而改善PETEOS薄膜表面小丘缺陷。进一步，所述第二反应气体为氮气、氦气和氩气的任意一种或者多种组合。采用上述进一步方案的有益效果：本进一步技术方案采用氮气、氦气和氩气的任意一种或者多种组合作为第二反应气体，通过控制第二反应气体的流量来控制等离子体的强度和范围，并调节腔体内压强，达到去除PETEOS薄膜表面的小丘缺陷目的。进一步，步骤2中，工艺腔室内压力范围为1torr～15torr，工艺腔室中射频源的射频功率范围为200W～1000W，工艺腔室内温度范围为200℃～600℃，第一反应气体的流量范围为100sccm～12000sccm，第二反应气体的流量范围为100sccm～10000sccm，等离子体处理的工艺时间范围为2s～20s。采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案中，所述第一反应气体为氧气或者臭氧，所述第二反应气体为氮气、氦气和氩气的任意一种或者多种组合，所述工艺腔室内压力范围为1torr～15torr，比如3torr、5torr、7torr、10torr或12torr等；工艺腔室中射频源的射频功率范围为200W～1000W，例如，射频功率为100W、200W、350W、500W、790W或者850W等；工艺腔室内温度范围为200℃～600℃，例如腔体温度为300℃、400℃或500℃等；所述第一反应气体的流量范围为100sccm～12000sccm，比如1000sccm、3000sccm、6000sccm、8000sccm等等；所述第二反应气体的流量范围为100sccm～10000sccm，比如1000sccm、3000sccm、6000sccm或8000sccm；所述等离子体处理的工艺时间为2s～20s，例如工艺时间为3s、5s、8s或15s等。采用上述工艺参数，可以进一步降低PETEOS薄膜表面氢键含量，使PETEOS薄膜表面小丘缺陷更少。进一步，当第一反应气体为氧气时,氧气的流量范围为1000sccm～6000sccm。进一步，当第二反应气体为氦气时,氦气的流量范围为1000sccm～5000sccm。进一步，工艺腔室内压力范围为3torr～10torr,射频源的射频功率范围为500W～1000W,工艺腔室内温度范围为300℃～500℃，等离子体处理的工艺时间范围为2s～8s。采用上述进一步方案的有益效果是：本进一步技术方案中选择合适的工艺参数，不仅可以避免温度过高引起半导体衬底上的金属化退化，而且可以防止时间过长产生新的表面缺陷，进一步保证了去除PETEOS薄膜表面小丘的速率和效果。为了解决本专利技术的技术问题，还提供了一种半导体结构,包括半导体衬底和沉积在所述半导体衬底上的PETEOS薄膜,所述PETEOS薄膜为所述改善PETEOS薄膜缺陷的方法制备而成的PETEOS薄膜。本专利技术还提供了一种半导体结构，所述半导体结构使用在半导体存储芯片中，且用于核心存储或读写缓冲。本专利技术的有益效果是：半导体存储芯片按照功能主要划分为三个区域，分别为：外部电路控制区(简称为Peripheralciruitry)、读写缓存区(简称为pagebuffer)和核心存储区(简称为corearray)，pagebuffer区和corearray区对PETEOS薄膜质量要求较高，PETEOS薄膜表面缺陷太多会导致存储芯片失效，本专利技术在所述pagebuffer区和corearray区采用经等离子体处理后的PETEOS薄膜，减少了表面小丘缺陷，满足corearray区和/或pagebuffer区对PETEOS薄膜的质量要求。附图说明图1为本专利技术一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法流程示意图；图2为本专利技术一种半导体结构的结构示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本专利技术，并非用于限定本专利技术的范围。如图1所示，为本专利技术一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法流程示意图，包括以下步骤:步骤1，在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜；步骤2，向所述半导体衬底所在的工艺腔室内通入第一反应气体和第二反应气体，对第一反应气体和第二反应气体的混合气体进行激发形成等离子体，利用所述等离子体对PETEOS薄膜的上表面进行等离子体处理；所述第一反应气体为氧化性气体，所述第二反应气体为惰性气体或氮气。本专利技术在PETEOS薄膜远离所述半导体衬底的表面进行等离子体处理，可增加薄膜表面活性，有效降低薄膜表面氢键含量，从而改善薄膜表面小丘缺陷，满足现有双重曝光工艺技术节点要求。具体实施例中，首先采用本
的常规方法，比如等离子体加强化学气相沉积法(PECVD)在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜，具体的沉积步骤本专利技术在此不进行详细说明。以下通过具体的实施例对步骤2的工艺过程进行具体说明。实施例1本实施例的步骤2中，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1，在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜；步骤2，向所述半导体衬底所在的工艺腔室内通入第一反应气体和第二反应气体，对第一反应气体和第二反应气体的混合气体进行激发形成等离子体，利用所述等离子体对PETEOS薄膜的上表面进行等离子体处理；所述第一反应气体为氧化性气体，所述第二反应气体为惰性气体或氮气。

【技术特征摘要】
1.一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，其特征在于，包括以下步骤:步骤1，在半导体衬底上沉积形成PETEOS薄膜；步骤2，向所述半导体衬底所在的工艺腔室内通入第一反应气体和第二反应气体，对第一反应气体和第二反应气体的混合气体进行激发形成等离子体，利用所述等离子体对PETEOS薄膜的上表面进行等离子体处理；所述第一反应气体为氧化性气体，所述第二反应气体为惰性气体或氮气。2.根据权利要求1所述的一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，其特征在于，所述第一反应气体为氧气或者臭氧。3.根据权利要求2所述的一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，其特征在于，所述第二反应气体为氮气、氦气和氩气的任意一种或者多种组合。4.根据权利要求1～3任一所述的一种改善PETEOS薄膜缺陷的方法，其特征在于，步骤2中，工艺腔室内压力范围为1torr～15torr，工艺腔室中射频源的射频功率范围为200W～1000W，工艺腔室内温度范围为200℃～600℃，第一反应气体的流量范围为100sccm～12000sccm，第二反应气体的流量范围为...

【专利技术属性】
技术研发人员：高升，曾庆锴，刘聪，张莉，万先进，
申请(专利权)人：武汉新芯集成电路制造有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42