高密度等离子体化学气相淀积方法技术

一种高密度等离子体化学气相淀积方法，通过向反应室中通入淀积气体进行淀积反应；所述淀积气体包括第一反应气体、第二反应气体、氦气及氢气，所述第二反应气体及氦气在淀积反应开始之前已通入所述反应室中；所述氢气在所述第一反应气体之后通入反应室。通过控制氢气的通入时间，即将氢气的通入时间控制在第一反应气体通入之后，继而控制反应进程，抑制了微粒缺陷的产生；此外，通过控制氢气的通入过程，即控制氢气使其缓慢通入，使得反应室可平稳地补充缓冲气体，使淀积反应过程可进行得更为均匀。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及集成电路制造
，特别涉及一种高密度等离子体化学气 相淀积方法。技术背景随着集成电路特征尺寸向65纳米乃至更精细的结构发展，对缝隙(Seam) 的填充，特别是对具有高深宽比的缝隙的填充提出了更高的要求，部分器件 中缝隙的深宽比达到了4: l甚至更高，这对填充工艺而言是个巨大的挑战。高密度等离子体化学气相沉积(HDPCVD)由于可在较低沉积温度下，制 备出能够填充具有高深宽比(定义为缝隙的深度和宽度的比值)缝隙的膜，而 在当前的实际生产中有广泛应用。通常，HDPCVD反应室内除反应气体外，还需适当地通入緩沖气体，用以 稀释反应气体的浓度，从而增加淀积反应的均匀性。现行的緩冲气体通常为 氦气(He)或氩气(Ar),随着集成电路器件密集程度的增加，淀积的膜越 来越薄，导致为获得均匀的淀积效果，对反应的均匀程度要求越来越高，即 要求緩冲气体的粒子尺寸越来越小。因此，当集成电路器件的特征尺寸降至 90纳米以下后，通常采用氦气(He)和氢气(H2)的混合气体作为緩冲气体。然而，实际生产发现，应用氦气(He)和氢气(H2)的混合气体作为緩沖 气体时，在淀积薄膜表面易形成淀积粒子，对此淀积粒子进行成分分析后， 可知，此淀积粒子与淀积薄膜材料相同，由此，此淀积粒子通常被认为是淀 积反应在硅片表面上方较高区域发生而造成的，即淀积材料在形成淀积物颗 粒后才落入淀积薄膜内，形成淀积薄膜微粒缺陷。此微粒缺陷在后续清洗过 程或研磨过程中可能被去除，继而在淀积薄膜表面形成空洞或针孔。此空洞或针孔对集成电路器件可能造成的影响包括位于浅沟槽隔离区 中的空洞或针孔，若在后续过程中有导电材料微粒落入，易引发浅沟槽隔离 区隔离失效，继而增加浅沟槽隔离区漏电流，严重时甚至引发集成电路器件 失效；层间介质层中的空洞或针孔，易引发通孔间互连，继而影响集成电路 器件电气性能。由此，如何抑制HDPCVD过程中表面微粒的产生成为本领域技 术人员亟待解决的问题。申请号为20031 0122688.2和01110196.2的中国专利申请中均提 供了 一种减少微粒的方法，前者用以减少低压化学气相淀积过程中的微粒物 质污染；后者用以减少等离子体刻蚀工艺所致的微粒物质污染。两种方法都 是通过及时抽离反应副产物，避免其掉落在晶片表面，以减少晶片表面微粒 的产生，而并没有从根本上抑制反应物微粒的生成。考虑到，应用现行工艺，只是在改变通入反应室中的緩冲气体成分后， 才产生了表面微粒缺陷，而緩冲气体成分的改变只是将原有的氦气(He)变 更为氦气(He)和氢气(H2)的混合气体，又由于氢气具有相对较高的活性， 因此，对氢气的通入过程及通入时间进行控制将对HDPCVD反应的进行产生重 要影响。由此，通过控制氬气的通入过程及通入时间以改善HDPCVD反应的均 匀性，成为抑制HDPCVD微粒缺陷的产生的工艺改进的 一个指导方向。
技术实现思路
本专利技术提供了 一种，可在淀积过程中 抑制微粒缺陷的产生，进而改善集成电路电性能。本专利技术提供的 一种，通过向反应室中 通入淀积气体进行淀积反应；所述淀积气体包括第一反应气体、第二反应气 体、氦气及氢气，所述第二反应气体及氦气在淀积反应开始之前已通入所述 反应室中；所述氢气在所述第一反应气体之后通入反应室。所述第一反应气体包含硅烷、硅烷与磷化氢组成的混合气体或硅烷与氟 化硅组成的混合气体；所述第二反应气体包含臭氧、氧气、 一氧化二氮、二 氧化碳等气体材料中的一种或其组合;所述反应室内氦气和氢气的浓度比范围 为1: 2~2: 1;所述反应室内氦气和氮气的浓度比为4: 3;所述氢气与所述 第 一反应气体通入反应室的间隔时间小于或等于所述淀积反应持续时间的十 分之一；所述氬气与所述第一反应气体通入反应室的间隔时间小于或等于5秒；所述氢气与所述第一反应气体同时通入反应室；所述氢气在通入反应室后 的初始阶段流量逐步增加:所述氢气流量逐步增加过程持续的时间小于或等于 所述淀积反应持续时间的十分之一;所述氢气流量逐步增加过程持续的时间小于或等于3秒。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点 1. 通过控制氢气的通入时间，即将氢气的通入时间控制在第一反应气体 通入之后，继而控制反应进程，抑制了微粒缺陷的产生；2. 通过控制氢气的通入过程，即控制氢气使其緩慢通入，使得反应室可平稳地补充緩沖气体，使淀积反应过程可进行得更为均匀；3. 通过抑制微粒缺陷的产生，可减少淀积膜表面空洞或针孔的产生，进 而改善浅沟槽隔离区漏电流，并减少通孔间的短路，优化集成电路器件性能。 附图说明图1为说明现有方法的反应气体通入时间时序示意图； 图2为说明本专利技术方法第一实施例的反应气体通入时间时序示意图； 图3为说明本专利技术方法第二实施例的反应气体通入时间时序示意图。具体实施方式尽管下面将参照附图对本专利技术进行更详细的描述，其中表示了本专利技术的 优选实施例，应当理解本领域技术人员可以修改在此描述的本专利技术而仍然实 现本专利技术的有利效果。因此.下列的描述应当被理解为对于本领域技术人员 的广泛教导，而并不作为对本专利技术的限制。为了清楚，不描述实际实施例的全部特征。在下列描述中，不详细描述 公知的功能和结构，因为它们会使本专利技术由于不必要的细节而混乱。应当认 为在任何实际实施例的开发中，必须做出大量实施细节以实现开发者的特定 目标，例如按照有关系统或有关商业的限制，由一个实施例改变为另一个实 施例。另外，应当认为这种开发工作可能是复杂和耗费时间的，但是对于具 有本专利技术优势的本领域技术人员来说仅仅是常规工作。在下列段落中参照附图以举例方式更具体地描述本专利技术。根据下列说明 和权利要求书本专利技术的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常 简化的形式且均使用非精准的比率，仅用以方便、明晰地辅助说明本专利技术实 施例的目的。应用本专利技术提供的方法进行高密度等离子体化学气相淀积的步骤主要包 括首先，将氢气的通入时间控制在第一反应气体通入之后，以控制反应进 程，抑制微粒缺陷的产生；继而，控制氢气使其緩慢通入，使得反应室可平 稳地补充緩冲气体，使淀积反应过程可进行得更为均勻；最后，继续进行后 续淀积过程。作为本专利技术的实施例，将本专利技术提供的方法应用于浅沟槽隔离区氧化物的填充过程中。淀积浅沟槽隔离区氧化物材料通常为二氧化硅(Si02),所需的反应气体包含第一反应气体和第二反应气体，所述第一反应气体包含硅烷(SiH4),所 述第二反应气体包含氧气(02)、 一氧化二氮(N20)或二氧化碳(C02);为增 强反应进行的均匀程度，还需通入氦气和氢气的混合气体作为緩冲气体。实际生产过程中，为满足工艺要求，反应室中应随时保持所述第二反应 气体20和緩沖气体中的氦气40在一定浓度，而所述第一反应气体10和緩冲 气体中的氢气30只为淀积反应的进行而通入。反应室内緩冲气体氦气40和 氢气30的浓度比范围为1: 2~2: 1，优选为4: 3。图1为说明现有方法的反应气体通入时间时序示意图，如图1所示，以 高低曲线表示反应过程中各种气体的状态，高位曲线表示气体已通入反应室， 低位曲线表示气体还未通入反应室，曲线的横轴代表淀积反应进行的时间。所述第一反应气体10在通入反应室之前通常需要经过一气流平衡 (divert)步骤，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度等离子体化学气相淀积方法，通过向反应室中通入淀积气体进行淀积反应；所述淀积气体包括第一反应气体、第二反应气体、氦气及氢气，所述第二反应气体及氦气在淀积反应开始之前已通入所述反应室中；其特征在于：所述氢气在所述第一反应气体之后通入反应室。

【技术特征摘要】
1.一种高密度等离子体化学气相淀积方法，通过向反应室中通入淀积气体进行淀积反应；所述淀积气体包括第一反应气体、第二反应气体、氦气及氢气，所述第二反应气体及氦气在淀积反应开始之前已通入所述反应室中；其特征在于所述氢气在所述第一反应气体之后通入反应室。2. 根据权利要求1所述的高密度等离子体化学气相淀积方法，其特征在 于所述第一反应气体包含硅烷、硅烷与磷化氢组成的混合气体或硅烷与氟 化硅组成的混合气体；所述第二反应气体包含臭氧、氧气、 一氧化二氮、二 氧化碳等气体材料中的一种或其组合。3. 根据权利要求1所述的高密度等离子体化学气相淀积方法，其特征在 于所述反应室内氦气和氢气的浓度比范围为1: 2~2: 1。4. 根据权利要求1或3所述的高密度等离子体化学气相淀积方法，其特 征在于所述反应室内氦气和氢气的浓度比为4: 3。5. 根据权利要求1所述的高密度等...

【专利技术属性】
技术研发人员：冯明，杨海涛，平延磊，
申请(专利权)人：中芯国际集成电路制造上海有限公司，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]