一种用化学气相沉积系统在一基片表面沉积具有低金属原子浓度的氧化物层的方法，所述的化学气相沉积系统包括一个臭氧发生装置，并包括金属管路和一个化学气相沉积反应器，该方法包括以下步骤： 向所述臭氧发生装置中引入一氧气流； 向所述臭氧发生装置中引入以一无氮稀释气体，从而产生一个包括臭氧并基本上不与金属管路发生反应的气流； 通过所述金属管路将所述气流送至所述化学气相沉积反应器，从而输送一基本不含金属杂质的气流；和 在所述的化学气相沉积反应器内使所述气流与一种反应性气体反应，以在所述基片表面沉积一基本不含金属原子的层。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本申请是1995年12月15日提交的美国专利申请第08／573．318号的部分继续申请(CIP)。本专利技术总体上涉及在半导体和集成电路基片上的膜的形成，更具体地说，涉及一种通过化学气相沉积(CVD，chemical vapor deposition)形成具有较低金属污染物的介电层的方法。在半导体和集成电路制造过程中，为形成半导体和集成电路器件，要沉积各种各样的材料层。介电层通常用于隔离各导电层并在这些导电层之间实现有用互连。经常用化学气相沉积(CVD)形成介电层。CVD工艺是通过把某些气体先驱物传输到一个表面上并在此表面上产生反应从而沉积一种材料。CVD反应器有多种形式。低压CVD系统(LPCVD，Low pressure CVD)和常压CVD系统(APCVD，atmospheric pressure)根据热CVD原理运行。在等离子增强CVD系统(PECVD，plasma enhanced CVD)中用等离子帮助用于反应的化学物质分解。由于CVD沉积所述先驱化学物质的组分，因此这种先驱物具有高纯度和基本不含杂质(或称污染物，contaminants)是非常重要的，因为这些杂质会产生反应并沉积在所形成的膜内，膜内的杂质会破坏晶片上器件的功能并降低器件产量。更重要的是氧化物层中的金属杂质，它是半导体工业中的一个难题。CVD系统包括各种金属组件，而且潜在的金属杂质源很难确定和消除。一种广泛应用的CVD工艺利用原硅酸四乙酯(TEOS)和臭氧来反应并沉积一硅氧化物膜。为了产生臭氧先驱物，半导体工业中传统的CVD系统利用等离子体放电单元，高纯氧和少量氮(典型重量百分比为1％～5％)流经该单元。当给该放电单元供电时，等离子体加速氧和氮的反应从而形成臭氧(O3)，通常在氧气(O2)中形成含5．5wt％的O3的混合物。氮作为反应的催化剂，帮助产生一个稳定在±1．4％的高浓度的臭氧。专利技术者通过大量的研究发现，在臭氧产生过程中，由于在臭氧系统中形成硝酸而导致严重的金属杂质。雾气是装置中主要的杂质。臭氧系统中的氮和雾气当遇到氧和等离子体放电时产生硝酸。这些硝酸在许多方面影响CVD系统。一种情况是，这些硝酸聚集在低流速的小孔内，例如CVD系统中所用的质量流量控制器(MFC)探测器管内，这样就会引起MFC探测器管的阻塞，并最终导致流量控制失效。更为严重的是，已经发现硝酸能破坏金属管路和CVD系统组件。尤其是，硝酸破坏不锈钢管路表面氢氧化物层，导致诸如挥发性铬氧化物类的金属杂质释放到气流中。这些杂质随着臭氧传送到半导体基片上作为杂质沉积在膜中。因此，需要提供一种方法，降低在整个CVD系统中臭氧传输过程中此类杂质的形成并沉积一种具有较低金属杂质和所需薄膜质量的膜。本专利技术的一个目的是提供一种用于形成介电层的改进方法。更具体地，本专利技术的一个目的是提供一种用于降低化学气相沉积介电层中金属杂质的方法。另外，本专利技术的一个目的是提供一种适于减少在臭氧气流中形成金属杂质的方法。本专利技术的另一目的是提供一种方法，把臭氧发生器的臭氧通过包括金属管路的装置传输，其中的臭氧基本不含腐蚀性杂质。本专利技术的所述目的和其它目的已通过下面披露的方法达到，该方法包括步骤把来自于一个臭氧发生器的含臭氧的气体通过金属管路传输，该臭氧发生器内引入了氧和稀释气体。稀释气体中不含氮，腐蚀管路的腐蚀性蒸汽基本上不会形成，所以所提供的气体基本上不含金属杂质。本专利技术的另一实施例提供了一种在一化学气相沉积(CVD)装置中在一个基片表面沉积具有较低的金属原子浓度的氧化物层的方法。该CVD系统包括一个臭氧发生装置和一个CVD反应器。氧气和一种稀释气体，不包含氮气，引入所述臭氧发生装置中，在这里面形成一个包含臭氧的气流。该气流通过金属管路被送至所述CVD反应器。该气流基本上不含腐蚀性元素，并且该气流流经整个装置时气体基本上不与金属管路发生反应，因此基本上消除了气流中的金属原子污染物。所述气流和一种反应气体由一个注射器分别传送，它们从注射器出来进入所述CVD反应器，其中，所述气体相互作用并在靠近所述注射器的晶片的表面沉积基本上不含金属杂质的材料层。参考附图，通过下面的详细描述，本专利技术的其它目的和优点将会更加明显。其中附图说明图1是可以用来实现本专利技术所述方法的一个化学气相沉积(CVD)装置的局部剖视简图；图2是按照本专利技术的一个实施例形成的适于输送气流的臭氧发生器的简图；图3的表显示了例1中所提出的根据本专利技术的优选实施例所能够达到的金属杂质的水平；图4的表显示了例3中所提供的根据本专利技术的另一个实施例所能够达到的金属杂质的水平；图5A和5B是根据本专利技术所述的方法形成的一个介电层的横截面的扫描电子显微镜(SEM，Scanning Electron Mioroscope)照片，显示了按照本专利技术的方法所能达到的间隙填充和台阶覆盖情况；图6是一张显示按照本专利技术所沉积的膜内Cr含量的SIMS曲线的图。参照附图，其中，类同的组件用类同的标号来代表。图1和图2示意地显示了根据本专利技术的方法用来输送包含低金属杂质的气流的装置。图1显示了本专利技术所述的方法可使用的一个化学气相沉积(CVD，chemical vapordeposition)装置10。装置10总体上包括一个能产生包含臭氧和其它气体化学物质气流的臭氧发生器15。气流通过金属管路16和质量流量控制器17输送至一CVD反应器20。所示CVD反应器20是一个传送带式常压CVD(APCVD)型反应器，在美国专利No．4，834，020中对它进行了详细描述，此处引用来作为参考。应该注意，尽管这里示出的是一个APCVD反应器，但是，本专利技术的方法也可以用其它类型的CVD反应器，例如低压CVD(LPCVD，low pressure CVD)和等离子增强CVD(PECVD，plasmaenhanced CVD)反应器。图1所示的APCVD反应器20典型地包括一个套筒(muffle)31，多个形成多个阶段的注射器30(为了简单起见，只示出了一个注射器30和一个阶段)和一个传送带34。典型地，该反应器20包括四个阶段，各阶段基本相同。在套筒31内，在注射器30两侧周围设置多个帘子32，以隔绝一个区域，并在其间形成一个沉积室区域33。帘子32包括多个惰性气体通入构件(plenum)36，它使惰性气体向下和沿传送带34流动，因此协助隔绝沉积室区域33。为了在一半导体器件的表面上沉积一材料层，一基片35放置在传送带34上并被送进套筒31又进入沉积室区域33。在沉积室区域33中，气体化学物质由注射器30送至靠近基片35表面的区域，在这里，气体化学物质反应并在基片35的表面上沉积一材料层。气体化学物质通过气体输送装置39送至反应器20，其中，所述各种气体化学物质通过气体输送管线16、26和27分别送至注射器30。在一个示范性实施例中，通过气体输送管线16、26和27输送的气体分别是臭氧／氧气混合物、TEOS、和氮气／氧气混合物(分离N2)。在该实施例中，TEOS和臭氧反应，在基片35表面形成二氧化硅层(SiO2)，当气体在沉积室区域33反应时，副产物和未反应化学物质通常按箭头所示的方向由排气管线37除去。为了在基片35表面沉积某个所需成分和纯度的层，关键是将CVD系统中的杂质降本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1．一种用化学气相沉积系统在一基片表面沉积具有低金属原子浓度的氧化物层的方法，所述的化学气相沉积系统包括一个臭氧发生装置，并包括金属管路和一个化学气相沉积反应器，该方法包括以下步骤向所述臭氧发生装置中引入一氧气流；向所述臭氧发生装置中引入以一无氮稀释气体，从而产生一个包括臭氧并基本上不与金属管路发生反应的气流；通过所述金属管路将所述气流送至所述化学气相沉积反应器，从而输送一基本不含金属杂质的气流；和在所述的化学气相沉积反应器内使所述气流与一种反应性气体反应，以在所述基片表面沉积一基本不含金属原子的层。2．根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释气体为氩气。3．根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释气体为氦气。4．根据权利要求1所述的方法，其中，所述稀释气体为二氧化碳。5．根据权利要求1所述的方法，其中，所述气流具有大约等于或小于每升气体0．05ng金属原子的金属原子浓度。6．根据权利要求1所述的方法，其中，所述层具有大约等于或小于1×1015金属原子／cm3的金属原子浓度。7．根据权利要求1所述的方法，其中，所述化学气相沉积反应器为一个常压化学气相沉积反应器，它包括一套筒；至少一个在该套筒内的化学气相沉积反应室区域；至少一个用于把气体送进所述至少一个化学气相沉积反应室区域的注射器；和一个用于移动晶片通过所述反应室和所述套筒的传送带。8．根据权利要求1所述的方法，其中，所述化学气相沉积反应器包括一个用于输送所述反应性气体和所述气流以沉积所述具有一个大致上小于或等于1×1014的金属原子浓度的层的注射器。9．根据权利要求1所述的方法，其中，所述化学气相沉积反应器为一个低压化学气相沉积反应器。10．根据权利要求1所述的方法，其中，所述化学气相沉积反应器为一个等离子体增强化学气相沉积反应器。11．一种用于通过一个臭氧系统包括金属管路输送包括低金属原子杂质的反应性气体的方法，该方法包括以下步骤向所述臭氧系统中引入氧气流；向所述臭氧系统中引入一无氮惰性气体；将所述氧气和所述惰性气体臭氧化，从而产生一种包括臭氧和基本上不含能侵蚀金属的酸的反应性气流；和通过包括在所述臭氧系统内的金属管路输送所述反应性气流，其中，所述反应性气流基本上不与金属管路发生反应，从而降低了金属原子...
【专利技术属性】
技术研发人员：赫尔德·R·卡瓦尔海拉，
申请(专利权)人：西利康瓦利集团热量系统公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。